5 - aterramento segunda parte (2)

NEE627 Compatibilidade Eletromagntica

Meios de proteo eltrica: Aterramento

Aterramento de torres de telecomunicaes

1


Meios de proteo

Aterramento:

Blindagem eletromagntica

Arranjo de fiao (equalizao de potenciais)

Instalao de protetores

2

NEE627 Compatibilidade Eletromagntica ESTUDO DE UM CASO PRTICO

3


Sobretenses na fiao

Descargas laterais Rede AC

Induo na rede AC

Induo na rede telefnica Induo na rede telefnica

Descargas diretas na torre e nas redes

4


Na estao

Na torre

No padro

No cubculo

Aterramentos

5


Aterramento interno

Quadro de

distribuio

Equipamento

Aterramento externo

Aterramentos na estao

6


Na rede AC

No neutro

Nos pra-raios

Aterramentos

7

NEE627 Compatibilidade Eletromagntica Aterramento na rede AC

8


Na rede Telefnica

Na blindagem dos cabos

No cabo mensageiro

Nos protetores

Aterramentos

9


Aterramento

do protetor

Aterramento

da blindagem

Aterramento do

cabo mensageiro

Aterramentos no cabo telefnico

10


h

y I0

Tenses induzidas na fiao

VIND 30. I0.h/y

h altura do cabo I0- valor de pico da corrente de descarga

y - distncia da descarga ao cabo

11


Para h = 7,0 m

I0 = 2 kA (99% de probabilidade de ocorrncia)

y = 800 m

Vind = 500V


y = 12 km

Vind = 500V


y = 40 km

Vind = 500V

12


R

Z Z V1

h

I/2 I/2

I

y

Efeitos de um ponto de aterramento

13


V R

Z/2

I

V1 = RI

I = V.[2/(Z + 2R)]

V1 = V.[2R/(Z + 2R)]

K = 2R/(Z+2R)

V tenso induzida sem o aterramento V1 - tenso induzida com o aterramento

V1

14


R = 0

R = 10

R = 50

R = 100

R = 400

k = 0

k = 0,05

k = 0,20

k = 0,33

k = 0,71

Para uma linha de 7,0 m de altura e cabo com

Dimetro de 5 mm tem-se:

Z = 60.ln (4h/d) = 518

15


O pior caso de tenso induzida ser o de uma

descarga de 100 kA caindo a 50 m da torre

Cabo AC udio

R

Z Z

Ic Ic

Ir

Modelo

Vind

16


R = 10

Vind = 20 kV

Ir = 1562 A

Ic = 781 A

R = 100

Vind = 139 kV

Ir = 1170 A

Ic = 585 A

Vind = (30 I0 h/y).(2R/Z+2R)

Ir = Vind / R

Ic= Ir / 2

17


R

Z Z

Ic Ic

Ir

Modelo completo

ZTORRE

R

Z Z

Ic Ic

Ir

Modelo utilizado

Descargas diretas

18


R1

Z Z

Ic Ic

Ir R2 V2

L

Io

t

1 pu

Io

(1,2A x 50 s)

Considera-se que o final do cabo de udio ter-se-a uma

malha de aterramento (aterramento do protetor).

19


Para a resoluo do circuito foi utilizado o programa para

Clculo de transitrios.

Caso R1() R2() Ic (amperes)

L(m)

V2 (volts)

L(m)

100 1000 100 1000

1 10 15 0,29 0,11 4,5 1,7

2 20 15 0,45 0,20 6,8 3,0

3 50 15 0,65 0,36 9,8 5,5

4 100 15 0,77 0,50 11,6 7,6

5 300 15 0,88 0,70 13,2 10,0

6 10 50 0,14 0,08 7,1 4,0

7 20 50 0,25 0,14 12,2 7,1

8 50 50 0,45 0,30 21,7 14,0

9 100 50 0,58 0,41 29,1 21,0

10 300 50 0,76 0,60 37,9 31,0

11 50 50 0,71 0,38 7,1 3,8 20


Cabo AC udio

0,25 . I0 0,25 . I0

0,5 . I0

I0

Distribuio das correntes

~ 50% da corrente de descarga flui pela fiao

~ 50% flui pela malha de aterramento da torre

21


Indutncia do

cabo de descida

Indutncia do

aterramento

Capacitncia do

aterramento

Resistncia do

aterramento

Disrupo

do solo

A malha de aterramento: modelo completo

22


20

40

60

80

100

R e

Z (

Ohm

s) Resistncia

Impedncia

L(m)

30 60 90 120

L

1000 Ohms.metro

Impedncia calculada

23


3 m

3 m

Malha a Malha d

Gerador de

Impulsos

Impedncia medida com gerador de impulsos

24


.2

.4

.6

.8

10

Z /R

Corrente de pico (kA)

1 2 3 4 5

Malha d R 48 Ohms

Malha a R 215 Ohms

0 0

25


50

100

150

200

250

R(O

hm

s)

Resistividade (ohms.metro)

200 500

Malha d

Malha a

0 0

400

Influncia da umidade

26


Proposta de critrios para projeto e instalao de malhas de aterramento de torres visando proteo contra descargas atmosfricas.

sugerido um critrio para aterramento de torres

que acredita-se estar em concordncia com os

critrios adotados em paises mais

desenvolvidos e adequados realidade

brasileira.

27


O valor da resistncia da malha de aterramento

2,5 (norma Holandesa);

50 (norma Sul-africana).

No existe um valor mgico para o valor da resistncia da malha. Malhas equalizadas garantem a segurana

do pessoal e do equipamento.

Sugere-se um valor mximo de 50 (frica do Sul) para o valor da resistncia de aterramento da malha da torre, no Brasil as prticas TELEBRAS indicam um

valor de 10 .

28


Estatstica de valores de resistividade do solo em Minas Gerais (topo de morro)

(.m) Nmero de localidades

% %

Acumulado

0 1.000 20 12,3 12,3

1.000 5.000 89 54,6 66,9

5.000 10.000 31 19,0 85,9

>10.000 23 14,1 100,0

Total 163 100,0

29


Malhas de aterramento propostas

15 m Torre

15 m

Configurao 1

R inferior a 50 em solos de at 1500 .m (15%)

Haste

Cabos

30


Configurao 2

R inferior a 50 em solos de at 3.000 .m (60%)

15 m Torre

15 m

Haste

Cabos

20 m

31


Haste

Cabos

Torre

15 m

20 m

Configurao 3

R inferior a 50 em solos de at 3.000 .m (60%)

32


Vp

Vt

RAT

V = RAT.I

d

I

O desenho da malha - Tenses de passo e toque

33


Placa de cobre: equipotencial perfeito?

Tenso de passo 0. E a tenso de toque?

34


Vt

Placa de cobre: equipotencial perfeito?

35


Zt

Zt

Vt Para torres baixas:

Zt = induntncia

Tenses de toque

36


Vt = Z.I Vt = L dI/dt

dI/dt = 2,0 kA/s a 50 kA/s

O valor da indutncia depende basicamente do dimetro

da torre, um valor tpico seria: 1,0 H/m.

Tomando-se uma pessoa tocando a torre a 1,0 m de

altura as tenses sero:

Vt = 2,0 kV (dI/dt = 2,0 kA/s )

Vt = 50 kV (dI/dt = 50 kA/s )

37


Vt VP

Tenses na borda da placa

38


Transferncia de potencial

Vt

39


Reduo da tenso de passo

A utilizao de uma placa como malha de aterramento uma soluo economicamente

invivel.

A soluo usualmente adotada a utilizao de uma malha compondo uma rede.Quanto menor for

o afastamento entre os condutores da rede, mais

esta malha se aproxima de uma placa.

40


Reduo da tenso de passo

Outra soluo adotada para minimizar os efeitos das tenses de passo revestir o solo por cima da malha como materiais tais como o concreto e a brita.

Estes materiais de cobertura no diminuem os valores das tenses de passo mas diminuem os valores das correntes que circulam pela pessoa.

41


Tratamento qumico

A utilizao de tratamento qumico do solo com o objetivo de reduzir o valor da resistncia

da malha de aterramento uma alternativa

polmica.

Alguma normas rejeitam tal soluo e algumas normas permitem o tratamento do solo com

materiais tais como o concreto e a bentonita.

Esperincias realizadas pelo autor indicam redues de no mximo 50%.

42


O material da malha

Critrios:

Eltricos;

Mecnicos;

Qumicos.

As normas em geral reconhecem a utilizao de

cabos com bitola mnima de 50 mm2.

43


FIM

44

5 - aterramento segunda parte (2)

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