6 Determinacao Malha Terra SE

SUBESTAO ELTRICA

LEVANTAMENTO TOPOGRFICO

Este tipo de levantamento seria basicamente

feita de trs formas:

Planimtrico:

Este levantamento indica os marcos dos vrtices do

permetro do terreno, fixa (amarra) a posio do terreno

em relao ao norte e a uma referncia fixa (rodovia,

curso de gua, etc.). Mostram em planta todos os

acidentes contidos no terreno (avisos de gua, matas,

tipo de solo, etc.), indica os confrontantes e permite a

elaborao do memorial descritivo para registro da

escritura do imvel.

PLANIMTRICO


Altimtrico:

Mostra o relevo do terreno;

Mostra a profundidade ou altura dos acidentes

naturais existentes no terreno;

Indica a declividade e a uniformidade do

terreno;

Serve para se efetuar o clculo da

terraplanagem (com base na curva de nvel).


Curva de Nvel: uma linha onde todos os pontos

possuem a mesma cota. No caso da subestao, este

levantamento feito com diferena de cota de 50 cm

em 50 cm e o paralelismo entre as curvas de nvel

indica que o terreno regular (liso ou inclinado).

Quanto maior a distncia entre as curvas de nvel mais

plano o terreno. As escalas horizontais e verticais

so diferenciadas. Adota-se escalas horizontais e

verticais diferentes para os desenhos dos perfis, no

devendo, entretanto, ultrapassar a relao de dez

vezes. Ex.: Vertical = 1:200 e Horizontal = 1:2000.

TALUDE

um plano inclinado que limita um plat. Tem a

funo de garantir a estabilidade do plat. A sua

geometria por natureza em plats de 1/1 ou

seja, 45 graus, no sendo recomendado uma

inclinao superior pois no garante a sua

estabilidade. Quando for escavao, tambm

normal que sejam 45 graus, agora em zonas

rochosas esse valor pode ser superior pois a

estabilidade no ser afetada.

TALUDE

TALUDE

1. Base do aterro.

2. Enchimento do ncleo do aterro.

3. Enchimento do coroamento do aterro.

4. Talude do aterro.

5. Solo de fundao

PLAT E BERMA

Plat ou terra firme numa subestao, esto

localizados nas partes mais elevadas e fora do

alcance das cheias dos rios. O ideal ter dois

plats, um para a casa de comando e outro para

o restante da subestao.

Berma (encostamento) divide o talude em duas

partes para evitar a presso (deslize) e a

infiltrao de gua.

PLAT E BERMA

A camada de terra vegetal deve ser retirada e no

pode ser utilizada para nada (em geral a camada

de 20 cm).

Ideal dois plats, um para cada classe de

tenso, posicionando a maior tenso no plat

mais alto.

PLANTA DE SITUAO

Geralmente indicado no desenho do

levantamento planimtrico, com uma escala

apropriada e serve para facilitar a localizao do

terreno em relao a cidade, rodovias, etc.

ATERRAMENTO EM SUBESTAO

Tem por finalidade a proteo das pessoas em contato com as instalaes eltricas e a proteo dos equipamentos eltricos. Esta proteo pode ser identificada nos aspectos de :

- dar segurana s pessoas, evitando que as mesmas fiquem expostas a potenciais considerados perigosos;

- dar condies para que as correntes resultantes de um rompimento da isolao (corrente de falta), devido a curto circuitos, descargas atmosfricas ou sobretenes de manobra, possam escoar para a terra sem causar danos a pessoas ou equipamentos;

- permitir que o sistema de proteo instalado na SE tenha um funcionamento perfeito.

SISTEMA DE ATERRAMENTO

Esse sistema tem as seguintes funes principais:

Fazer com que a resistncia de terra tenha valores mnimos possveis, para escoar correntes de falta para a terra.

Fazer com que os potenciais produzidos pela passagem da corrente e falta, fiquem dentro dos limites de segurana; evitando danos a pessoas e animais.

Tornar os equipamentos de proteo mais sensveis, fazendo com que correntes de fuga a terra sejam isoladas rapidamente.

Permitir um escoamento seguro das correntes provenientes das descargas atmosfricas.

Eliminar as cargas estticas das carcaas dos equipamentos.


Corpo humano fica vulnervel a correntes na faixa de freqncia menor do que 60 Hz e maior do que 25 Hz.

Frequncias altas de 500 Hz ou superiores, no apresentam grandes perigos ao homem.

Frequncia da ordem de 50 a 60 Hz causa a fibrilao ventricular (batimento cardaco desordenado, de difcil recuperao).

Maior perigo a intensidade de corrente:

Percepo comea com 1 mA (formigamento).

Perigo com100 mA com durao de 3 s (fibrilao)


Inmeros valores de resistncia eltrica do corpo

humano foram medidos, variando de 500 at

10000 . Os valores mdios aceitos so 2300

entre as mos e 1100 entre mos e ps.

Todavia, para os clculos, estabeleceu-se como

valor razovel em 60 Hz, 1000 (mos, ps e

entre ps).

Rh = 1000 (resistncia do corpo humano usado

no clculo).

CORRENTE DE CHOQUE

O Prof. Charles Francis Dalziel, aps pesquisa que 99% das pessoas com peso de 50 Kg ou mais, podem suportar sem a ocorrncia de fibrilao ventricular. A corrente de choque determinada pela frmula:

Ik = mxima corrente de curta durao tolervel pelo corpo humano [ A ]

t = tempo de durao da corrente de falta em segundos. Considerar t = 0,5 s.

= constante de energia, cujo valor de 0,165 para corpos com peso de 70 kg e de 0,116 Kg para corpos com peso de 50 kg. Considerar = 0,116 kg para o clculo.

tIk

116,0

MALHA DE TERRA

um sistema de aterramento dentro de uma

subestao que mantm as vrias tenses que

surgem durante uma falta (corrente de curto),

dentro de limites tolerveis.

Considerar dois aspectos principais em estudos

de aterramento:

1. Comportamento do sistema

2. Interao malha/solo

MALHA DE TERRA

O Comportamento do Sistema: quando da

ocorrncia de uma corrente de falta para a terra

na SE, a corrente inicialmente injetada na malha

de aterramento, se divide por todo este sistema

interligado, cabendo ento a cada um dos seus

componentes, a funo de dissipar uma frao da

corrente de falta para o solo.

MALHA DE TERRA

O resultado do estudo de aterramento normalmente

engloba quatro grupos de informaes:

1. O dimensionamento da malha para projeto, a

incluindo a bitola do condutor, a configurao e a

profundidade da malha, os critrios de segurana

estabelecidos e os resultados das simulaes,

onde se destacam a resistncia de aterramento da

malha, a frao da corrente de falta dissipada pela

malha para o solo, os perfis de potencial na

superficie do solo, e os potenciais de passo e toque

obtidos em direes previamente selecionadas.

MALHA DE TERRA

2. de cabos pra-raios e de blindagens de cabos de energia, o aterramento de equipamentos, cercas, etc...

3. recomendaes especficas para as instalaes especiais ( centros de processamentos de dados ou de controle, estaes de comunicaes, etc...

4. A rea a ser abrangida pela malha da SE deve ser, em princpio, a mais ampla possvel, considerando-se as restries existentes (topografia e localizao do terreno, instalaes vizinhas, etc.) Nesta etapa, deve ser elaborada uma estratgia prvia de aterramento da SE como um todo, com a avaliao do inter-relacionamento da malha com outras estruturas, tais como edificaes, torres, cercas, portes, etc.

MALHA DE TERRA

A interao malha/solo funo basicamente, da

geometria da malha, de estruturas metlicas

eventualmente enterradas no solo dentro da sua

rea de influncia e da estratificao do solo na

regio onde a mesma se encontra. Esta interao

se reflete na resistncia de aterramento da malha

e nos gradientes de potencial no solo,

decorrentes do processo de dissipao de uma

dada injeo de corrente.

ESTABELECIMENTO DE CRITRIOS DE

DIMENSIONAMENTO

Com relao segurana humana em locais onde a superficie do solo submetida a uma gradiente de potencial, existem duas condies em que a suportabilidade do corpo humano deve ser avaliada, a saber: as diferenas de potencial que podem ser aplicadas a um indivduo que caminha ou que toca em uma estrutura local ou remotamente aterrada.

A estas duas condies correspondem os limites crticos de suportabilidade, conhecidos, respectivamente por "potencial de passo tolervel" e "potencial de toque tolervel". Estes limites so afetados pela frequncia e durao da corrente aplicada.

RESISTIVIDADE DO SOLO

Para um projeto de um sistema de aterramento,

necessitamos conhecer: o valor da resistividade do

solo; o tipo do solo; sua estratificao em camadas;

teor de umidade; temperatura do solo, etc.

Quanto ao tipo de solo e a sua estratificao

sabemos que em sua grande maioria os solos no

so homogneos ,mais formado por diversas

camadas de resistividade e profundidades diferentes.

Essas camadas geologicamente so normalmente

horizontais e paralelas superfcie do solo.

MTODO DE WERNER

Este mtodo utiliza um Megger (Terrmetro /

Telurmetro) para medir os valores da resistncia

necessria para o clculo da resistividade do solo.

Possui dois terminais de corrente C1 e C2 e dois

terminais de potencial P1 e P2.

Uma fonte faz circular uma corrente nas hastes

externas de corrente C1 e C2 e o aparelho indica na

leitura o valor da resistncia eltrica medido entre as

hastes ligadas nos terminais de potencial P1 e P2.

Feitas todas as medidas calcula-se a resistividade em

cada ponto (no eixo X e Y).

MTODO DE WERNER

Possui quatro terminais, sendo dois de corrente e dois de potencial;

Possui quatro eletrodos tipo copperweld de , com 60 cm de comprimento;

Possui quatro cabos isolados flexveis e sem emendas;

Possuiu uma marreta para cravar as hastes.

MTODO DE WERNER

Este mtodo considera que praticamente 58% da

distribuio de corrente que passa entre hastes

externas ocorre a uma profundidade igual ao

espaamento entre hastes. A corrente na verdade

atinge uma profundidade maior, porm nesse

caso sua disperso muito grande, e seu efeito

pode ser desconsiderado. Portanto podemos

considerar para esse mtodo que o valor da

resistncia medida relativo profundidade a

do solo.

MTODO DE WERNER

MTODO DE WERNER

Os eletrodos devero estar alinhados devendo

ser enterrados, aproximadamente, 30 cm dentro

do solo. Posicionar o G ground (terra) no ponto

a ser medido.

A corrente atinge uma profundidade maior, com

uma correspondente rea de disperso grande e

seu efeito que pode ser desconsiderado.

O Mtodo de Werner, considera-se que o valor

da resistncia eltrica lida no aparelho relativo

a uma profundidade "a" do solo.

PRECAUES NA MEDIO DO SOLO

Efetuar as medies em duas direes segundo um

eixo X e outro Y (referncias da SE). Sendo que

em reas com dimenso de at 100 x 100 m,

devero ser efetuadas pelo menos em seis pontos.


Devero ser medidos no mnimo seis pontos,

com quatro pontos na periferia e dois na regio

central.

As medies devem ser efetuadas quando o

terreno estiver bem seco (pior caso).

Preferencialmente efetuar as medies no

terreno aps feita a terraplanagem.

Tomar cuidados em utilizar aparelhos de medida

que possuam filtros que no permitam

interferncias nas medies, devido a correntes

externas.


Procurar efetuar o mximo de medies para ter-se

um valor mdio, o mais prximo possvel do real.

Nos pontos onde sero instalados equipamentos

cujos aterramentos so fundamentais para o seu

desempenho (transformador, pra-raios, reatores,

etc.), deve-se tomar o mximo cuidado com as

medies.

As hastes devero ter aproximadamente 50 cm de

comprimento com dimetro entre 10 e 15 mm;


Durante a medio as hastes devero estar

alinhadas, igualmente espaadas e cravadas a

uma profundidade de 20 a 30 cm e devem estar

limpas isentas de oxido ou gordura;

O aparelho e a carga da bateria devero estar

em boas condies e durante a medio o

aparelho deve estar posicionado simetricamente

entre as hastes;

As condies do solo devem ser levadas em

considerao (seco ou mido);


Por questes de segurana, as medies no

devem ser efetuadas em dias em que haja

possibilidade de descargas atmosfricas. Utilizar

sempre luvas de segurana e calado de segurana

ao executar as medies.

O solo um elemento totalmente heterogneo, de

modo que seu valor de resistividade varia de uma

direo a outra, conforme o material de que

composto, segundo a profundidade de suas

camadas e idade de sua formao geolgica.

MEDIO DA RESISTIVIDADE DO SOLO

Para uma determinada direo devem ser usados os

espaamentos recomendados na tabela abaixo:

O nmero de direes em que as medidas devero ser levantadas

depende: Da importncia do local do aterramento; da dimenso

do sistema de aterramento; da variao acentuada nos valores;

medidos para os respectivos espaamentos.


Tabela dos valores obtidos nas medies e a

determinao da resistividade calculada e a

mdia no ponto medido:


Calcular a mdia aritmtica dos valores de resistividade calculados para

cada espaamento;

Com base nessa mdia calcular a diferena entre cada valor de

resistividade calculado e a mdia dos espaamentos (desvio padro);

Desprezar todos os valores de resistividade que tenham desvio maior

que 50%, em relao a mdia; Todos os valores com desvio abaixo de 50%

sero aceitos;

Caso seja observado um elevado nmero de desvios acima de 50%,

recomendasse realizar novas medidas no local. Se a ocorrncia dos

desvios persistir, devemos considerar esta regio independente para efeito

de modelagem;

Com os dados j analisados, calculasse novamente a mdia das

resistividades remanescentes;

Com as resistividades mdias para cada espaamento, tense os valores

definitivos para traar a curva x a, necessrias ao procedimento das

aplicaes do mtodo de estratificao do solo.


Se em algum ponto forem observados valores com desvio em relao ao valor

mdio superiores a 50 %, devem-se descartar o valor da resistividade calculada

e refazer o valor da resistividade mdia (m).

TENSO MXIMA DE PASSO ADMISSVEL

a diferena de potencial que pode surgir entre os ps de

uma pessoa que toca o solo simultaneamente (considerando

que o passo possui 1 metro), durante a ocorrncia de uma

corrente de falta.

A circulao de corrente pelo corpo do indivduo na SE dever

ficar a nveis tolerveis evitando a fibrilao.

Para este clculo, parte-se das seguintes premissas:

O p de uma pessoa considerado como um eletrodo

circular com raio aproximado de 8 cm;

A resistividade do solo sob os ps denominada de

resistividade superficial ( ps ) dada em .m, e depende do

tipo de revestimento utilizado para o ptio da SE.


Icc = corrente de curto circuito.

Ik = corrente de choque que poder circular pelo corpo no instante de uma falta. Limite de corrente para no causar a

fibrilao ventricular.

R1 = resistncia do solo.

R2 = resistncia do solo entre os ps do indivduo.

R0 = resistncia do solo entre o p mais afastado do ponto de injeo. da Icc e o solo com potencial zero.

Rf = resistncia de contato de um p com o solo.

Rk = resistncia do corpo humano


Circuito equivalente: Ep = tenso mxima de passo admissvel

para o corpo humano dada em Volts.

s = resistividade do material de acabamento

da superfcie do solo da malha. Geralmente

utiliza-se a pedra brita (s = 3000 .m) na

superfcie da malha.

t = tempo para eliminao da corrente de falta.

Considerar t = 0,5 s.

Rk = resistncia do corpo humano.

Rk = 1000

Vt

sEp

7,0116

TENSO DE PASSO CALCULADA

a tenso a que fica submetida um indivduo que

dentro da rea da malha de terra da subestao,

toca com os ps dois pontos simultaneamente

espaados de um metro. O valor calculado deve

ser inferior a tenso de passo mxima admissvel

na rea da subestao ( ).

O gradiente de potencial na superfcie deve ser

abaixo das tenses perigosas a pessoa que anda

pela rea da malha de terra.

Ep

Ep Ep

TENSO DE PASSO CALCULADA

a tenso a que fica submetida um indivduo, quando toca com os

ps dois pontos simultaneamente espaados de um metro, dentro da

malha de terra. O valor calculado deve ser inferior a tenso de passo

mxima admissvel na rea da subestao. ( ) .

= tenso de passo calculada na periferia da malha [V]

1 = resistividade da primeira camada do solo [.m]

Lt = comprimento total da malha (hastes de terra e conexes) [m]

Ki = 2 (coeficiente de correo fica entre 1,5 < Ki < 2,5)

Ia = parcela de Icc que flui pela malha. Ia = 0,65 . Icc [A]

EpEp

VLt

IaKiKsEp

.1..

Ep

Ep

TENSO DE PASSO CALCULADO

Ks = coeficiente de superfcie que leva em considerao o nmero

de condutores paralelos, o espaamento mdio entre eles e a sua

profundidade de implantao. Quando temos Cx Cy ou Nx Ny,

h necessidade de calcularmos Ksx para o eixo X e Ksy para o

eixo Y. Para determinar Ks, usaremos a frmula:

C = espaamento entre condutores na direo considerada [m]

h = profundidade da instalao da malha (geralmente de 0,60

1,00m).

N = nmero de condutores paralelos na direo considerada, x

ou y.

1

1...

3

1

2

111

.2

11

NChChKs

Ep

TENSO MXIMA DE CONTATO ADMISSVEL

a diferena de potencial que pode surgir entre

um ponto no energizado (intencionalmente) de

material condutor e aterrado (estruturas,

equipamentos, etc.) ao alcance das mos de uma

pessoa em p, em um ponto do solo distante de 1

metro da estrutura de referncia, devido a

corrente de falta que pode circular atravs do

corpo.

Tambm nestas condies, a corrente que circula

pelo corpo humano, dever ficar dentro de valores

tolerveis.


Para calcular a Tenso de Contato, considera-se que os ps estejam

juntos de forma que as Rf (resistncia de contato de um p com o solo)

estejam em paralelo, resultando um total de Rf / 2. Assim teremos:

R1 = resistncia do solo entre a estrutura metlica e os ps juntos da

pessoa.

R0 = resistncia do solo entre os ps e o ponto do solo com


O circuito equivalente ser:

Vt

sEc

174,0116

TENSO DE CONTATO CALCULADA

a diferena de potencial a que ser submetida uma

pessoa que esteja dentro da rea de uma malha, que

tocar com as mos em uma estrutura aterrada na malha.

A expresso a seguir permite calcular a tenso mxima

de contato:

A tenso de contato calculada deve ser menor ou igual a

tenso mxima de contato admissvel.

VLt

IaKiKmEc

.1..

Ec

Ec Ec

TENSO DE CONTATO CALCULADA

Km = coeficiente que leva em conta a profundidade da malha, o

dimetro do condutor da malha, espaamento mdio entre eles e

o nmero de condutores paralelos. Quando temos Cx Cy ou Nx

Ny, h necessidade de calcularmos Kmx para o eixo X e Kmy

para o eixo Y.

Pode ser calculado por:

d = dimetro dos condutores da malha em metro.

h = profundidade da malha (geralmente de 0,60 m ou 1 m).

C = distncia entre os condutores paralelos [m].

N = nmero de condutores paralelos na direo considerada (x ou

y).

22

32...

8

7

6

5

4

3ln.

1

..16ln.

.2

1 2

N

Nxxxx

dh

CKm

Ec

TENSO DE TRANSFERNCIA

um caso particular da tenso de toque, a diferena

de potencial que pode surgir durante a ocorrncia de

uma falta, entre um ponto remoto, ligado malha e o

ponto onde h injeo da Icc (pode ser um eletrodo ou a

prpria malha).

a elevao total de potencial da malha (para

subestao) a que uma pessoa poder ficar sujeita

estando em um ponto remoto, e toque um elemento

metlico conectado malha de aterramento, no

momento que a corrente de falta est sendo dispersada

por est malha. A pessoa poder tocar um condutor

aterrado em um ponto remoto, estando ela no interior da

malha.

TENSO DE TRANSFERNCIA

Vt

sEt

116174,0

DIMENSIONAMENTO DA SEO DOS

CONDUTORES DA MALHA No caso de um curto, a corrente que atinge a malha, subdivide-se

em pelo menos dois sentidos e admite-se que 65 % desta corrente

tenha um sentido e 35 % outro.

Para o clculo da seo do condutor de aterramento (na malha)

ser considerado 65%o valor da corrente Icc.

Ia = 0,65 x Icc [A]

A seo do condutor pode ser obtida (inclusive para os cabos de

descida dos equipamentos):

A = seo do condutor em circular mil (CM)

Ia = parcela da corrente de curto circuito que

flui para a malha (A)

= densidade de corrente no condutor.

Para se obter mm, dividir CM por 1,973 x 10 .

IaA


CONDUTORES DA MALHA Para obtermos a seo do condutor em circular mil (CM), temos

que determinar o valor de :

Tm = temperatura mxima permitida p/ o condutor (geralmente

adotado 300 C) para o cobre (O C)

Ta = temperatura de referncia (em geral o ambiente do solo

considerado com um valor de 40C)

t = tempo mximo de durao da corrente de falta em segundos

dependendo do sistema de proteo. Podemos tomar 0,5 s para a

bitola mnima ou 3 s para a bitola mxima. Para efeito de projeto

usaremos a bitola mxima na continuidade do clculo da malha.

t

Ta

TaTm

.33

1234

log


CONDUTORES DA MALHA

Geralmente o clculo da bitola dos condutores destina-se apenas

como uma verificao, pois por questes de padronizao da

concessionria local, no se adota bitolas muito diferentes para

cada subestao. A bitola mnima, normalmente aceita 2/0 AWG.

Como orientao, damos algumas bitolas de cabos utilizadas em

malhas de terra em subestao:

2/0 A WG em geral setor de 13,8 kV e 34,5 kV.

2/0 A WG em geral setor de 69 kV.

2/0 e 4/0 A WG em geral setor de 138 kV.

4/0 a 250 kCM em geral setor de 250 kV.

DETERMINAO DO ESPAAMENTO MXIMO

ENTRE CONDUTORES PARALELOS

Determinao dos espaamentos entre condutores

paralelos C:

Para a configurao inicial da rede e como valor prtico,

costuma-se iniciar com espaamentos da ordem de 10 %

dos comprimentos dos lados (para subestaes com as

dimenses de Lx e Ly at 60 m). Exemplo: Lx ou Ly = 60 m,

o valor de Cx ou Cy = 6 m. Acima de 60 metros esse valor o

espaamento entre condutores deve reduzir

gradativamente em at 5 % do comprimento dos

respectivos lados da malha.

Para dimenses maiores, adotar porcentagens menores.

DETERMINAO DO ESPAAMENTO MXIMO

ENTRE CONDUTORES PARALELOS

Definidos os espaamentos, calcula-se o nmero de

condutores paralelos em cada direo da malha.

Chamaremos de condutores no eixo X aqueles que so colocados na direo

correspondente a largura da malha e de condutores no eixo Y aqueles que so

colocados na direo do comprimento da malha.

DETERMINAO DO ESPAAMENTO

MXIMO ENTRE CONDUTORES PARALELOS

Assim sendo:

O nmero de condutores no eixo X (Nx) ser dado por:

Nx = Lx + 1 (Nx inteiro)

Cx

O nmero de condutores no eixo Y (Ny) ser dado por:

Ny = Ly + 1 (Ny inteiro)

Cy

COMPRIMENTO DE CONDUTORES NECESSRIOS

NA MALHA DE TERRA

Aps determinar o nmero de condutores paralelos tanto

no eixo X como no eixo Y, determinamos o

comprimento dos condutores necessrios para

construirmos a malha: A frmula adotada ser:

Comprimento mnimo de condutores necessrios na

malha de terra

Para cada direo, considerar os respectivos km e ki.

Devemos ter Lt La e Lt Lb. Caso no se verifique a

condio, adotar valores menores de espaamento.

Nx .Ly Ny .Lx Lrede Lt

s

tIaaKiKmLt

174,0116

....

CORRENTE DE PICK-UP DOS RELS DE TERRA

Estas correntes devem ser inferiores s correntes

perigosas para o ser humano e suficiente para

sensibilizar os rels de terra (50/51).

Pick-up o ponto em que a tenso ou corrente injetada

sensibilizam o rel de proteo, causando o incio da operao em

rels eletrnicos ou digitais e/ou o movimento do disco de induo

em rels eletromecnicos.

Quanto ao funcionamento da proteo dos rels 50/51, a

proteo sobre corrente de fase trifsica, o que equivale a trs

rels monofsicos. Sempre que uma das correntes ou mais

ultrapassam o valor pr-estabelecido, convencionado como Is o

rel ir sinalizar o pick-up e entrar na temporizao decrescente

dependendo diretamente da curva de tempo escolhida.


Decorrido esse tempo T e o valor de corrente Ii em uma

ou mais fases ainda for presente, o rel acionar uma das

sadas para efetuar o trip no disjuntor. O termo tcnico Trip,

significa o ponto em que o rel de proteo fecha os

contatos de sada. Isso ocorre quando o valor da corrente

ou tenso de pick-up permanece no sistema por um

perodo de tempo especificado pelo usurio ou por um

tempo definido por uma curva, tambm pr-determinada

pelo usurio.


Normalmente utiliza-se a sada digital rele denominada O1

para realizar o trip do disjuntor, pois esta sada est em

conformidade com a norma ANSI C37.90 clusula 6.7, onde temos

30 A; 200 ms; 2000 operaes.

Considerando o tempo T como tempo definido, normalmente

utilizada na proteo contra curto-circuito, definida apenas por

um ponto nos eixos x e y onde x = Is expresso em ampres e y

= t corresponde ao retardo de tempo no funcionamento da

proteo.

Qualquer corrente acima do nvel Is

ir atuar no mesmo tempo T.

Se Ii = 4Is o tempo de atuao

continuar igual a T.


A expresso que define:

Rc = resistncia do corpo humano []. Para o clculo

adota-se Rc = 1000 , considerando a situao do corpo

humano submetido a potencial.

Lt = comprimento total dos condutores da malha [m]

1 = resistividade da primeira camada do solo [ . m]

A

KiKmRc

LtsRcupIpick

1...

.9..5,1

CORRENTE DE CHOQUE IK

a mxima corrente que pode circular pelo corpo

humano sem causar fibrilao. dada por:

Ik = corrente de choque admissvel (m).

Quando a durao da corrente de falha desconhecida,

admitem-se valores de Ik = 100 mA ( limite de fibrilao).

Para tempos, porm, superiores a 1 minuto, deve-se

limitar Ik a 25 mA para evitar a asfixia devido a contrao

da lngua.

tIk

116,0

RESISTNCIA DE ATERRAMENTO DA MALHA

Em geral, a rea a ser coberta pela malha de terra,

conhecida previamente, mesmo que com valor

aproximado, pois normalmente j se tem disponvel o lay-

out da SE. possvel, portanto, estimar o comprimento

dos cabos a serem enterrados para a malha, sabendo-se

o limite desejado para o valor da resistncia de terra e a

resistividade do solo. O procedimento normalmente

adotado o de determinar um raio de um crculo cuja

rea seja equivalente a rea de cobertura da malha.

Assim temos:

S = rea da malha

Lt

a

r

aRm

4

RESISTNCIA DE ATERRAMENTO DA MALHA

Sendo:

Rm = resistncia da malha () Deve ser inferior a 2 . (Rm < 2 )

a = resistividade mdia ou aparente considerada para o solo da

SE (.m)

Lt = o comprimento total dos cabos da malha (m)

Quando no se tem definida a malha (comprimento de condutores)

e existe a necessidade de se calcular a corrente de curto circuito

fase-terra (Ic), pode-se utilizar uma simplificao da frmula

anterior para se ter a resistncia estimada da malha, como segue:

Lt

a

r

aRm

4

443,0.4 s

aRmou

r

aRm

CORRENTE DE CHOQUE QUE PASSA PELO

CORPO HUMANO DEVIDO AO POTENCIAL DE

PASSO DA PERIFERIA - "IPER"

Devemos ter Iper Ik para o valor mximo de

][161000A

EpIper

CORRENTE DE CHOQUE QUE PASSA PELO CORPO

DEVIDO AO POTENCIAL DE MALHA - "IM"

Devemos ter Im Ik para o valor mximo de Em.

][15,11000

Im AEc

UTILIZANDO A RESISTNCIA SUPERFICIAL

No clculo at agora, no foi utilizada nas frmulas que determinaram

as condioes Iper > Ik e/ou Im > Ik, devemos lembrar que no foi

considerado a resistncia dos sapatos ao solo, como tambm no foi

considerado a resistncia superficial do revestimento da malha (s).

Note-se que mesmo que a pessoa esteja descala, ainda assim

existe a resistncia de revestimento da superfcie da malha (s), que em

muitos casos so com pedra brita.

Assim teremos:

Deve-se verificar Iper Ik para o valor

mximo de Eper e Im Ik para o valor

mximo de Em.

][6161000

As

EpIper

][

5,115,11000Im A

s

Ec

RESISTNCIA DE ATERRAMENTO FINAL

o valor que se obtm, colocando-se em paralelo a

resistncia de aterramento dos cabos para-raios e torres

de transmisso com a resistncia de aterramento da

malha, ou seja:

Rn = resistncia dos cabos para-raios e resistncia das torres de

transmisso existentes ao redor da subestao at 1 km ou 2 km

de raio. Adota-se um valor entre 2,7 a 10 .

RnRm

RnRmRat

.

EXERCCIO DE UMA MALHA DE TERRA

Calcular a malha da terra de uma SE Rebaixadora 69 / 13,8 kV

conforme os dados fornecidos:

Potncia de curto circuito trifsico: Pcc 30 = 1036 MVA

Potncia de curto circuito fase-terra: Pcc 0T = 869 MVA

Corrente de curto circuito: Icc = 7800 A

Tempo mximo considerado pl atuao da proteo (s): t = 0,5 s

Consideramos conexes soldadas (solda convencional).

rea da Malha: 60 m x 60 m

Profundidade da malha: h = 1,0 m

Revestimento do ptio da subestao (s) = pedra brita


Medio da resistividade do solo:


Determinao dos desvios em relao ao valor

mdio:

EXERCCIO DE UMA MALHA DE TERRA Determinao da corrente aparente e o

dimensionamento da seo mnima e mxima dos

condutores da malha de terra:

Seo mnima condutor da malha:

Considerar t = 0,5 s:

Para se obter mm, dividir CM por 1,973 x 10

AIccIa .65,0

t

Ta

TaTm

.33

1234

log

IaA


Seo mxima do condutor da malha, considerar t = 3 s:

IaA

t

Ta

TaTm

.33

1234

log


Determinao do nmero de condutores paralelos e seus

espaamentos:

Nx = Lx + 1 (Nx inteiro)

Cx

Ny = Ly + 1 (Ny inteiro)

Cy

Clculo do comprimento dos condutores da malha:

Nx .Ly Ny .Lx Lrede Lt


Determinao da resistncia estimada da malha:

Determinao do coeficiente de correo de

irregularidade ki: Ki = 2

Determinao do coeficiente da malha km:

Determinao do coeficiente de superfcie ks

443,0.4 s

aRmou

r

aRm

22

32...

8

7.

6

5.

4

3.

1

..16.

.2

12

N

NxxLn

dhLnkm C

1

1...

4

1

3

1

2

111

.2

11

Nx

ChChks


Determinao dos valores mximos permissveis pelo

corpo humano:

Clculo da tenso de passo mxima admissvel:

Clculo da tenso de contato mxima admissvel:

Clculo da corrente de choque:

t

sEp

7,0116

][.174,0116

Vt

sEc

tIk

116,0


Clculo do comprimento mnimo de condutores

necessrios na malha:

Clculo da resistncia de aterramento da malha:

s

tIaakikmL

.174,0116

...min

][.4

mLt

a

r

aRm


Determinao dos valores mximos calculados na

periferia da malha:

Clculo da tenso de passo calculado na periferia da

malha:

Clculo da tenso de contato calculado na periferia da

malha:

][.1..

VLt

IakiksEp

VLt

IaKiKmEc

.1..


Clculo da corrente de pick-up:

Clculo da corrente de choque que passa pelo corpo

humano devido a tenso de passo da periferia:

Clculo da corrente de choque que passa pelo corpo

humano devido ao potencial da malha:

A

KiKmRc

LtsRcupIpick

1...

.9..5,1

][1.61000

AEp

Iper

][1.5,11000

Im AEc


Nas frmulas utilizadas, no foi considerado a

resistncia dos sapatos, nem a resistncia do contato

dos sapatos ao solo que revestido por pedra brita.

Portanto teremos:

Clculo da resistncia de aterramento final:

][.61.61000

As

EpIper

][5,11.5,11000

Im As

Ec

RnRm

RnRmRat

.

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6 Determinacao Malha Terra SE