214127761 Exemplo Memorial Calculo de SE

SOTA - Consultoria e Projetos &/C Ltda.- 1 -75

DOCUMENTO – MEMÓRIA DE CÁLCULO

REFERÊNCIAS:

1- ABNT NBR 15751/ 2009 - SISTEMAS DE ATERRAMENTO DE SUBESTAÇÕES – REQUISITOS.

2 ABNT/COBEI-03:102.01-004 - PROJETO DE NORMA – MEDIÇÃO DA RESISTIVIDADE E DETERMINAÇÃO DA ESTRATIFICAÇÃO DO SOLO (REVISÃO DA NBR 7117).

3- GUIDE FOR SAFETY IN ALTERNATING CURRENT SUBSTATION GROUNDING IEEE – Nº80 (1986).

4- MÓDULOS DE RESISTIVIDADE, RESISTENCIA E POTENCIAIS DO SOFTWARE ATERRAD.

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Escritório Lins: Rua Brasil, 206 – Lins / SP – Cep: 16.403-060 Fones: (0**14) 523 2958 / 9785 5946Escritório São Paulo: Fone / Fax: (0**11) 3961 3352


ÍNDICE

6.1- OBJETIVO Pag.046.2- PALAVRAS CHAVE Pag.046.3- CONCEITOS BÁSICOS Pag.046.4- CONSIDERAÇÕES INICIAIS DE PROJETO Pag.056.5- CARACTERIZAÇÃO DA OBRA Pag.066.6- LOCALIZAÇÃO ELÉTRICA DA Subestaçao Pag.066.7- CORRENTE MÁXIMA DE CURTO-CIRCUITO Pag.066.8- CÁLCULO DA CORRENTE DE MALHA Pag.076.9- RESISTIVIDADE DO SOLO Pag.136.10- DIMENSIONAMENTO DE CABOS E HASTES DA MALHA Pag.136.11- CONCEPÇÃO DA MALHA DE ATERRAMENTO Pag.166.12- AVALIAÇÃO DO SISTEMA DE ATERRAMENTO Pag.196.13- RECOMENDAÇÕES Pag.246.14- ANÁLISE FINAL DOS RESULTADOS Pag.256.15- ANEXOS Pag.26

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6.1- OBJETIVO

Este documento tem por objetivo, apresentar o memorial de cálculo do dimensionamento da malha de aterramento da SUBESTAÇAO XX 88 / 138 kV pertencente à XXXX, consistindo na análise através de suporte computacional (Software ATERRAD), no domínio da freqüência 60 Hz, dos potenciais de malha produzidos quando da ocorrência de um curto-circuito fase-terra na SE ou fora dela, visando garantir a segurança pessoal e de equipamentos instalados no pátio da mesma.Complementa esse documento, a análise da resistividade de solo apresentada no Documento XXXX.

6.2- PALAVRAS CHAVE

• Subestação;• Malha de aterramento;• Resistência de terra;• Resistividade de solo;• Potenciais de passo e toque;• Malha de dispersão;• Corrente de malha.

6.3- CONCEITOS BÁSICOS

Reproduz-se aqui a definição de alguns dos conceitos técnicos utilizados no relatório.

Demais termos constam da NBR-5456 e NBR-5460.

Resistividade elétrica do solo ou, simplesmente, resistividade do solo - Resistência entre faces opostas do volume do solo, consistindo de um cubo homogêneo e isótropo cuja aresta mede uma unidade de comprimento.

Resistividade média do solo a uma dada profundidade - Valor de resistividade resultante da avaliação das condições locais e do tratamento estatístico dos resultados de diversas medições de resistividade do solo para aquela profundidade, efetuada numa determinada área ou local, e que possa ser considerado como representativo das características elétricas do solo.

Corrente de interferência (no processo de medição de resistividade do solo) - Qualquer corrente estranha ao processo de medição capaz de influenciar seus resultados.

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Resistência de aterramento (de um eletrodo) - Resistência ôhmica entre o eletrodo de aterramento e o terra de referência.

Corrente de malha - Parcela da corrente de falta dissipada pela malha de aterramento para o solo.

Corrente de falta - Corrente que flui de um condutor para outro e /ou para a terra, no caso de uma falta e no local desta.

Potenciais perigosos - Potenciais que podem provocar danos quando aplicados ao elemento tomado como referência.

Potencial transferido - Valor do potencial transferido para um ponto remoto de um dado sistema de aterramento.

Tensão de toque - Diferença de potencial entre um objeto metálico aterrado ou não e um ponto da superfície do solo separado por uma distância horizontal equivalente ao alcance normal do braço de uma pessoa, considerado igual a 1,0 m.

Tensão de passo - Diferença de potencial entre dois pontos da superfície do solo separados pela distância de um passo de uma pessoa, considerado igual a 1,0 m.

GPR (Ground Potencial Rise ou Terra de Referência) – Região do solo suficientemente afastada da zona de influência de um eletrodo ou sistema de aterramento tal que a diferença de potencial entre dois quaisquer de seus pontos, devido a corrente que circula pelo eletrodo para a terra, seja desprezível. É uma superfície praticamente equipotencial que se considera como zero para referência de tensões elétricas.

6.4- CONSIDERAÇÕES INICIAIS DE PROJETO

O sistema a ser modelado, localiza-se em uma área de aproximadamente XXX m².

A malha de aterramento ocupará uma área de aproximadamente XXX m² , entre XXXX e a estação XXX.

A Subestação situa-se numa área urbana, possuindo interferências com instalações residenciais, industriais, tubulações metálicas e redes aéreas de distribuição de energia.

O terreno onde se localiza a ETD é um terreno de topografia irregular.

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6.5- CARACTERIZAÇÃO DA OBRA

A SE XX localiza-se entre XXX.

A interligação da SE XX com o Ramal XXXXX será realizada por XX circuitos aéreos de aproximadamente XXX metros de comprimento.

6.6- LOCALIZAÇÃO ELÉTRICA

No mapa abaixo está representada a interligação da SE XXX.

6.7- CORRENTE MÁXIMA DE CURTO-CIRCUITO

Considerar-se-á como maior valor de curto nos barramentos da SE xx, para efeitos de cálculo da malha de terra, o curto fase-terra de 21,0 kA.

Não haverá limitação de corrente de curto-circuito fase-terra através de resistores de aterramento.

6.8- CÁLCULO DA CORRENTE DE MALHA

Para o cálculo dos potenciais de malha, deve-se conhecer a corrente que efetivamente circula pela malha (corrente de malha), responsável pela elevação do potencial no momento de um curto fase - terra do sistema.

A corrente de malha é bastante influenciada pelas presenças das interligações com as estações vizinhas xxxx e consumidores, via cabos pára-raios das torres das LT’sxxxx.

Não foram consideradas nesse cálculo as características elétricas das citadas, mas somente seus posicionamentos em relação à LT xx ..

6.8.1. Para o cálculo da corrente de malha da SE xx, os dados de entrada utilizados, foram os seguintes:

a) Vão médio considerado das LT’s = 150 metros.

b) Altura dos cabos fase e pára- raios

Altura média dos cabos condutores fase do solo = 16 metros;5



Altura média dos cabos pára-raios ao solo = 23 metros.

c) Altura aproximada de montagem dos cabos fase e pára-raios na torre típica e distâncias entre fases

Altura dos cabos pára-raios = 26,2 metros.Distâncias dos cabos fase até o centro da torre = 3,0 metros.Altura dos condutoresfase inferior = 16,0 metros,fase média = 19,5 metros,fase superior = 22,0 metros.Distâncias entre fases = 3,5 metros.

d) Resistência média de pé de torre = 10 Ω.

e) Tipo, características e nº de cabos pára-raios da LTA NOD-VOL e Ramais

- Ramal x: 2x134,6 MCM CAA;

- Ramal xx: 2x134,6 MCM CAA;

- LT x: 2x134,6 MCM CAA.

Características do cabo CAA 134,6 MCM:

Diâmetro = 0,01345 m;Resistência ôhmica = 0,425 Ω/km.

6.8.2. Cálculo da Z mútua entre cabo pára-raios e fases

Z mútua = Re + j 2 . π . f . 0,0002 . Ln 659 / DMG . f

a.ρ Ω / km

Onde:

Re = 0,06 Ω / km.f = 60 Hz

6.8.2.1. Cálculo da resistividade aparente (ρa):

Do documento 005 que gerou a modelagem de solo utilizada, extrai-se :

deqn = 6,7 m ρeq = 200 Ω . m

ρn + 1 = 100 Ω . m

Das características da malha extrai-se :

A = 2400 m² e portanto

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r = πA

= 27,64 m

Dessa forma se obtém os parâmetros :

α = r / deqn = 4,13

β = ρn + 1 / ρeq = 0,5.

Do gráfico da Fig nº 2 obtém-se a relação entre a resistividade aparente e a resistividade equivalente N = 0,80

Donde se calcula a resistividade aparente ρa = N . ρeq = 160 Ω . m

6.8.2.2. Cálculo da Distância Média Geométrica entre o cabo pára-raios e as fases

DMG = 7,202 (conforme perfil da torre típica) Fig nº 1.

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FIGURA 1

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FIGURA 2

6.8.2.3. Com a resistividade aparente e a distância média geométrica, calcula-se a impedância mútua entre cabos pára-raios e fases por:

Z mútua = 0,060 + j 0,378 ou 0,382 e j 80,97

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DETERMINAÇÃO DA RESISTIVIDADE APARENTE PARA UM SOLO COM 2 CAMADAS ESTRATIFICADAS

0,2

0,01

1000

0,10,05

2

0,5

1

5

10

α reqd

=

50020010020 5010

ρρ

100

20

50

200

eqn+1=β

0,05 0,6

FIGURA 8

542 31 1,50,8 0,90,70,50,40,2 0,30,1 0,15

0,3

0,020,1

0,01

0,2

0,8

0,40,50,60,7

0,91

1,5

2

5

ρ aN=

20

10

100

50

n

ρ aρ eq


6.8.3. Cálculo da Z própria da malha formada pelo cabo pára-raios e o retorno pelo solo

Z própria = R própria do cabo PR /2 + Re + j w . 0,0002 . Ln 659 / C x f

a.ρ Ω/km

C = RMGxDPR = 0,15492

Onde DPR é a distancia entre os cabos pára-raios.

RMG do cabo de cobre nu da malha (120 mm² )= 0,005.

Portanto a Z própria = 0,272 + j 0,667 ou 0,72 e j 67,78

6.8.4. Cálculo do fator μ entre impedâncias mútua e própria

Seja μ = Z mútua / Z própria

Portanto μ = Z mútua / Z própria = 0,531 e j 13,18 ou 0,517 + j 0,121.

6.8.5. Cálculo da corrente não neutralizada ( Inn)

Para Icc = 21 kA ( Corrente de curto circuito fase-terra considerada para o sistema)

1- μ = 0,483 + j – 0,121 = 0,498

portanto Inn = 1- μ x Icc = 10465 A ( corrente não neutralizada)

6.8.6. Cálculo da corrente de malha ( I malha)

I malha = % Inn

Sendo % = RmalhaZcaboPR

ZcaboPR

+

I malha = 0,2672 x 10465 = 2800 A

Assim, a corrente que efetivamente circulará pela malha da SE xx na ocorrência de curto fase terra, será de aproximadamente 13 % da corrente total do curto fase-terra do sistema.

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6.8.7. Cálculo da resistência de terra do sistema malha e LTA

1/ R sistema = 1/ R malha + 1/ Z cabo PR

onde R malha ≈ 3 Ω (valor retirado do aplicativo Aterra)

Z cabo PR= 0,5 x vão entre torres x Z própria + oxVãoxRcpesZprópria

onde:

Vão entre torres = 0,150 km

R contra peso = 10 Ω

Então, Z cabo PR= 1,09 Ω

R sistema = 0,80 Ω

6.8.8. Implicações da corrente de malha obtida

O valor da corrente máxima de curto fase-terra considerada no cálculo da corrente de malha é de 21 kA por ser a maior corrente verificada no sistema 88 kV da xxxx.Por diversos fatores, mas principalmente pelo valor da resistência da SE xx e pela utilização de um cabo pára-raios de menor resistência ôhmica, a corrente de curto circuito fase –terra, circulará em sua maior parte pelos cabos pára- raios da LTA em direção às estações vizinhas.

Nesse caminho, conforme os valores das resistências dos pés de torre, essa corrente será dispersada em poucos quiilometros no ramal da LTA. Isso quer dizer que em se considerando os valores acima na situação exposta, um curto fase terra na SE xx poderá atingir as interligações com as estações vizinhas.

Com isso, pretende-se atingir uma corrente de malha máxima de 2800 A para a qual a malha de aterramento será preparada sem que se ultrapassem os valores de potenciais máximos permissíveis.

Para que esse valor de corrente máxima não seja ultrapassado, a resistência média dos contra pesos da LTA deve ser no máximo de 10 Ω.

Dessa forma, foi adotada nos calculos, a corrente de 2800 A como sendo a corrente que circulará pela malha na hipótese de um curto fase-terra e responsável pelos potenciais de malha da SE xx.

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6.9 – RESISTIVIDADE DO SOLO CONSULTAR DOCUMENTO xxx.

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6.10 – DIMENSIONAMENTO DE CABOS E HASTES DA MALHA

6.10-1 DIMENSIONAMENTO DE CABOS O dimensionamento do cabo de cobre utilizado na malha de aterramento da SE xx, levou em consideração, o valor da corrente de curto-circuito máximo monofásico prevista em 21 kA com tempo máximo de eliminação da falta em 1 seg.

A fórmula adotada para o dimensionamento do cabo foi:

S 2mm = I x

+−+

TaKo

TaTmTCAP

tc

1ln

10... 4ρα

Onde:

S = seção do cabo em milímetros quadrados.

I = corrente máxima curto fase-terra em kA.tc = tempo máximo de duração da falta igual a 1 seg;

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Tm = Temperatura máxima permitida para o cabo após a falta igual a 450°C para emendas do tipo solda exotérmica e igual a um valor entre 250°C e 350°C para cabos com conexões mecânicas.

Para conexões soldadas adota-se o valor de 450°C para conexões através de brazagem convencional e 950°C para conexões feitas através de solda exotérmica. O IEEE 80/86 não faz diferenciação entre ambas, recomendando, porém, a utilização do valor 450°C.

Ta = Temperatura inicial do cabo igual a 40°C.

αr = Fator térmico de resistividade igual a 0,00381 (a 20°C).

ρr = Resistividade do condutor igual a 1,7774 ohm/cm ( a 20°C).

TCAP = Fator de capacidade térmica igual a 3,422 J/cm3/°C.

αo = Fator térmico de resistividade igual a 0,00413 (a 0°C).

Ko = 1/αo = 24214



I = 21 kA

Tem-se assim:

S = 21 x

+−+

40242

404501ln

422.3

10774.100381.01 4xxx

S = 98,38 mm 2 .

Adotar-se-á o cabo de cobre têmpera meio dura seção 120 mm 2 , diâmetro do cabo 12,41 mm, condutividade mínima 97% como sendo o cabo a ser utilizado na malha de aterramento da SE xx por suas características elétricas e mecânicas melhor adequadas a esse tipo de solo.

Nas interligações da malha aos equipamentos em que forem previstas duas descidas de terra, será utilizado o cabo de cobre nu 95 mm2.

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6.10-2 DIMENSIONAMENTO DE HASTES

As hastes de aço cobreado a serem utilizadas no sistema de aterramento terão sua seção dada pelos seguintes parâmetros:

tc = tempo máximo de duração da falta igual a 1 seg;

Tm = Temperatura máxima permitida para a haste igual a 450°C para emendas do tipo solda exotérmica (valor recomendado pelo IEEE 80/86).

Ta = Temperatura inicial da haste igual a 40°C.

αr = Fator térmico de resistividade igual a 0,00378 (a 20°C).

ρr = Resistividade do condutor igual a 8,62 ohm/cm ( a 20°C).

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TCAP = Fator de capacidade térmica igual a 3,846 J/cm3/°C.

αo = Fator térmico de resistividade igual a 0,00408 (a 0°C).

Ko = 1/αo = 245

I = 21 kA

Tem-se assim:

S = 21 x

+−+

40245

404501ln

846.3

1062,800378.01 4xxx

S = 204,7 mm 2 .

Adotar-se-ão na SE xx , hastes de aço cobreado de diâmetro 19 mm (área 283,5 mm2 ) em função de suas características mecânicas.

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6.11- CONCEPÇÃO DA MALHA DE ATERRAMENTO

A malha de aterramento da SE xxx será composta de:

6.11.1. Cabo de cobre

6.11.1.1. Malha principal

Cabo de cobre nú 120 mm² num total de 950 m, dispostos conforme desenho nº xxxx e enterrados a uma profundidade mínima de 0,60 m;

6.11.1.2. Ligações a equipamentos

- Cabo de cobre nú 120 mm² num total de 260 m, dispostos conforme desenho nº xxx e enterrados a uma profundidade mínima de 0,60 m;

- Cabo de cobre nú 70 mm² num total de 75 m, dispostos conforme desenho nº xxxx e enterrados a uma profundidade mínima de 0,60 m;

6.11.1.3. Casa de Comando

- 01 anel de amortecimento de impulsos no entorno da Casa de Comando em cabo de cobre nu 120 mm², num total de 80 m, disposto conforme desenho nº xxx, enterrado a uma profundidade mínima de 0,60 m;

- interligações do anel de amortecimento de impulsos com malha principal, por debaixo da Sala de Controle, em cabo de cobre nu 120 mm², num total de 60 m, dispostas conforme desenho nº xxxx e enterradas a uma profundidade mínima de 0,60 m;

- interligações do anel de amortecimento de impulsos por debaixo da Sala de painéis, em cabo de cobre nu 120 mm², num total de 170 m (previsão), correndo pelo piso, paredes, calhas metálicas e daí para os diversos painéis dispostos conforme desenho nº xxx;

- Previu-se também o cabo de entrada da Casa de Comando para ligação dos vários painéis, em cobre isolado de 120 mm², perfazendo um total de 20 m.

6.11.1.4. Portão de entrada da SExx

Previu-se uma malha de equalização para o portão de entrada da SE, isolada da malha principal, em cabo de cobre nu 70 mm², num total de 62 m, enterrado a uma profundidade de 0,60 m.

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6.11.2. Fio de aço cobreado

Para o aterramento do muro divisório de terreno da SE foi previsto o fio de aço cobreado 4 AWG num total de 350 m (mínimo), dispostos conforme desenho xx, isolados da malha principal e enterrados a uma profundidade mínima de 0,60 m.

6.11.3. Hastes verticais

Para a malha principal, foi considerada a utilização de hastes de aterramento compostas de um núcleo de aço SAE-1045, revestido com alta camada de cobre eletrolítico unido ao núcleo pelo processo de fusão; numa extremidade a haste será ponte-aguda e na outra será chanfrada (comprimento 2400 mm e diâmetro 19 mm).

São previstas 29 hastes de 2,4 m, dispostas conforme desenho xx e enterradas a uma profundidade mínima de 0,60 m.

Foi considerada também a utilização de hastes de aterramento compostas de um núcleo de aço SAE-1045, revestido com alta camada de cobre eletrolítico unido ao núcleo pelo processo de fusão, porém com suas extremidades rosqueáveis, de modo a permitir a associação de 02 hastes emendadas também de 2400 mm de comprimento e diâmetro 19 mm.

São previstas 16 hastes de 4,8 m, ou seja, 32 hastes rosqueáveis, dispostas conforme desenho xx e enterradas a uma profundidade mínima de 0,60 m; nessa condição, deverão ser utilizadas luvas de emenda para hastes de aterramentos rosqueáveis de diâmetro 19 mm (total de 16 luvas).

Para o aterramento do muro divisório de terreno da SE , de solo com resistividade mais superficial próxima da equivalente considerada, utilizar-se-ão hastes de aterramento compostas de um núcleo de aço SAE-1045, revestido com alta camada de cobre eletrolítico unido ao núcleo pelo processo de fusão. Numa extremidade a haste será ponte-aguda e na outra será chanfrada (comprimento 1200 mm e diâmetro 19 mm).

São previstas 28 hastes de aterramento de 1200 mm , dispostas conforme desenho xx e enterradas a uma profundidade mínima de 0,60 m.

6.11.4. Conexões haste – cabo e cabo-cabo

Serão utilizadas conexões exotérmicas entre haste e cabo de cobre e mesmo entre cabos de cobre, ao invés de conexões através de grampos de aperto, as quais certamente apresentariam uma vida útil bastante reduzida, mesmo em se utilizando materiais mais nobres.

Na lista de materiais (Documento 009) encontra-se a especificação dos materiais a serem empregados nas conexões exotérmicas.

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6.11.5. Lista de Materiais

No Documento xxx encontra-se a lista de materiais com a especificação e quantidade dos materiais e ferramentais a serem utilizados na confecção da malha, incluindo as conexões exotérmicas.

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6.12- AVALIAÇÃO DO SISTEMA DE ATERRAMENTO 6.12.1 Reproduz-se do Documento xx, os potenciais máximos permissíveis de passo e toque para solo natural e recobrimento de brita no. 2 (adotada como 3000 ohm m), com tempo de atuação da proteção de 0,5 s e corrente permissível de 0,164 A.

RESISTIV. DA PRIMEIRA CAMADA 200 OHM METRO FATOR DE ESTRATIFICACAO 0,13 ESPESSURA DA PRIMEIRA CAMADA 6,70 METRO

VALORES PERMISSIVEIS EM SOLO NATURAL RESISTENCIA CONTATO (2 PES) 1190 OHM TENSAO PASSO (PE A PE) 359 VOLT TENSAO TOQUE (MAO P/2 PES) 213 VOLT TENSAO TOQUE (MAO P/ MAO) 164 VOLT

VALORES PERMISSIVEIS EM BRITA TENSAO PASSO (PE A PE) PARA 0.10M DE BRITA 1980 VOLT PARA 0.15M DE BRITA 2350 VOLT PARA 0.20M DE BRITA 2560 VOLT

TENSAO TOQUE (MAO P/2 PES) PARA 0.10M DE BRITA 618 VOLT PARA 0.15M DE BRITA 711 VOLT PARA 0.20M DE BRITA 763 VOLT TENSAO TOQUE (MAO P/ MAO) 164 VOLT

6.12.2 No anexo 1 encontram-se as configurações que compõem a malha de aterramento da SE xx processadas no software ATERRAD, com a resistência de aterramento obtida para a modelagem de solo adotada. O valor resultante do processamento foi de 2,68 ohm.

Adotar-se-á para a malha de terra da SE xx o valor de 3,0 ohm, por entender-se que o solo, seco e após compactação de construção, fornecerá resistividade superior à medida (a adotada foi 50% superior à medida).

6.12.3. Planilha de potenciais de superfície

Com base nos valores calculados de resistência de aterramento e com o solo modelado, a partir da configuração projetada, mapeou-se toda a região da SE, dando-se ênfase para os potenciais originados na vizinhança.

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Utilizou-se no cálculo, o software “ATERRAD”.

A configuração de aterramento foi processada com uma corrente unitária, devendo-se assim interpretar os resultados em valores por unidade da corrente a ser injetada no solo pelo aterramento.

Confeccionou-se também um segundo mapeamento, este dinâmico, que permite a inserção de qualquer corrente de terra, fornecendo o respectivo potencial, em função das coordenadas do sistema.

Tomou-se como origem do sistema de coordenadas, o ponto da periferia esquerda (da entrada) da malha, indicado em planta.

No arquivo “potenciais SE xx.xls” apresentam-se os valores limites de potenciais de toque e passo, na condição de solo natural e de solo britado para a resistência de contato de uma pessoa com o solo, calculados segundo formulação do IEEE – 80.

Apresentam-se também os valores de passo e toque na condição de regime, ou seja, admitindo-se a passagem de corrente de 10 mA pelo corpo da pessoa que contatasse a instalação.

E por fim, a tensão máxima suportável por animais que eventualmente venham a circular junto às instalações, definida como 12 V/m máxima.

Exemplo de potenciais limites:

SE xxx – 88/138 kV Potenciais de superfície

FATORES VALORES PERMISSÍVEIS

Corrente Processada

1 Corrente 1 Resistência contato 1190 ohm

Corrente Considerada

1 Resistividade 1 Vpasso perm (natural) 359 volt

Resistividade Processada 200 Resistência 1 Vtoque perm (natural) 213 volt

resistividade Considerada 200 Conjunto 1 Vpasso perm (brita) 1980 volt

Resistencia Calculada 2,89 Vtoque perm (brita) 618/763 volt

Resistencia Considerada 3,0 Vpasso animais 12 volt/m

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Exemplo de potenciais na superfície do solo para diversas coordenadas (x;y)

X -50 -49 -1 0 15 49 57 59 63 64 68 69 70 71 74 75Y

19 474 482 1261 1293 1608 1691 1639 1608 1551 1541 1468 1448 1427 1396 1298 126118 477 485 1313 1355 1691 1778 1722 1696 1634 1618 1551 1530 1504 1473 1360 131817 481 490 1375 1422 1784 1882 1825 1789 1722 1706 1649 1629 1603 1567 1432 138016 484 494 1442 1499 1887 2001 1944 1897 1825 1815 1763 1747 1722 1685 1515 145315 488 497 1520 1592 2011 2146 2089 2027 1944 1934 1903 1897 1877 1841 1613 153514 491 501 1618 1701 2156 2342 2285 2177 2089 2078 2078 2099 2109 2073 1732 162913 494 505 1727 1846 2337 2632 2575 2358 2275 2275 2301 2373 2461 2430 1856 173212 497 509 1861 2037 2575 2818 2766 2569 2523 2533 2564 2637 2616 2538 1985 184111 499 512 2016 2290 2802 2864 2823 2745 2606 2580 2611 2683 2673 2601 2115 197010 501 514 2171 2575 2875 2885 2854 2787 2601 2585 2616 2709 2756 2699 2264 2146

9 503 516 2270 2657 2895 2890 2859 2807 2699 2704 2704 2750 2719 2642 2507 24358 504 517 2327 2694 2895 2838 2818 2776 2761 2797 2740 2745 2704 2657 2771 27197 504 517 2373 2719 2880 2812 2807 2766 2761 2802 2750 2766 2761 2756 2797 26886 504 517 2394 2761 2890 2802 2823 2787 2792 2823 2797 2838 2833 2781 2807 26945 503 515 2389 2750 2849 2745 2807 2771 2787 2828 2797 2844 2823 2761 2781 27194 501 513 2363 2740 2854 2730 2844 2828 2833 2869 2838 2859 2771 2616 2466 24093 499 511 2290 2678 2787 2761 2844 2833 2823 2854 2807 2787 2611 2425 2166 20842 496 508 2156 2507 2719 2761 2807 2797 2771 2812 2719 2637 2425 2254 1970 18871 494 505 1996 2239 2699 2756 2745 2714 2688 2740 2616 2476 2249 2104 1825 17470 491 501 1846 2006 2487 2812 2673 2616 2580 2595 2445 2264 2084 1959 1711 1639

-1 488 497 1711 1825 2259 2828 2471 2378 2306 2290 2130 2032 1928 1835 1613 1551-2 484 493 1603 1685 2089 2745 2295 2192 2104 2084 1928 1861 1789 1716 1530 1473-3 481 490 1510 1572 1949 2482 2135 2047 1949 1923 1784 1732 1675 1618 1458 1406-4 477 486 1427 1484 1835 2197 1990 1918 1820 1799 1670 1623 1577 1530 1391 1344-5 474 482 1360 1406 1737 2011 1872 1810 1716 1691 1572 1535 1499 1458 1334 1293-6 471 479 1298 1339 1649 1872 1763 1716 1623 1603 1494 1458 1427 1391 1282 1241-7 467 475 1246 1282 1577 1763 1670 1629 1546 1525 1422 1391 1360 1329 1230 1199-8 464 472 1199 1230 1504 1670 1587 1551 1473 1453 1360 1334 1303 1277 1189 1158-9 461 468 1158 1184 1442 1587 1515 1479 1411 1391 1303 1277 1251 1225 1148 1122

-10 458 465 1117 1143 1386 1515 1448 1417 1349 1334 1251 1230 1210 1184 1112 1086-11 455 462 1081 1101 1334 1448 1386 1360 1298 1282 1205 1184 1163 1143 1075 1055-12 452 459 1050 1070 1282 1391 1334 1308 1251 1236 1163 1148 1127 1106 1044 1024-29 406 410 708 713 807 843 817 807 781 776 750 744 739 729 708 698-30 403 407 698 703 791 827 796 786 765 760 734 729 724 713 693 688

periferia da malha de terra torre portão

24



6.12.4 A partir desse ponto, foram analisados todos os potenciais de superfície que surjem no sistema de aterramento ( malha e vizinhanças) , por ocasião da circulação de uma corrente de malha de até 2800 A (calculada em 6.8.).

No anexo 02 mostra-se o gráfico de distribuição dos potenciais de superfície por toda a área da malha e nas vizinhanças.

Destaca-se que pela proximidade da malha com instalações vizinhas, surgirão:

- na regiáo xxx, elevações de potenciais da ordem de 1,3 v/A a 2,3 v/A de corrente de malha (43% a 77% do potencial da malha da ETD Ermelino);

- nas vizinhanças da entrada, elevações de potenciais da ordem de 1,0 v/A a 1,6 v/A de corrente de malha (33% a 53% do potencial da malha da SE xx), com diferenças de potenciais inferiores a 0,05 v/A de corrente de malha;

- nas vizinhanças de fundo, elevações de potenciais da ordem de 1,0 v/A a 2,2 v/A de corrente de malha (33% a 73% do potencial da malha da SE xx), com diferenças de potenciais inferiores a 0,1 v/A de corrente de malha.

No anexo 03 mostram-se os gráficos de distribuição dos potenciais de superfície para linhas de direcionamento horizontais (y) e verticais (x) por toda a área da malha.

6.12.5. No anexo 04 mostra-se o gráfico de distribuição dos potenciais de toque no interior da malha.

6.12.5.1. Observa-se o atendimento ao valor limite de potencial de toque no portão de entrada da SE, mantido isolado da malha principal ( 0,18 v/A), caso contrário, seriam experimentados potenciais da ordem de 4,5 vezes superiores (potenciais de toque de 0,82 v/A a 1,0 v/A). 6.12.5.2. Observa-se que os potenciais de toque no interior da malha, encontram-se dentro dos limites permitidos, ressaltando-se:

- Casa de Comando: interno – sala de controle – potenciais da ordem de 0,10 v/A a 0,33 v/A ;

- Casa de Comando: interno – sala de painéis – potenciais da ordem de 0,10 v/A a 0,31 v/A ;

- Casa de Comando externo – potenciais da ordem de 0,30 v/A a 0,33 v/A;

25



- Transformadores – potenciais da ordem de 0,02v/A a 0,21 v/A;

- Chaveamento e entrada de LT – potenciais da ordem de 0,02 v/A a 0,21 v/A;

- Bancos de Capacitores – potenciais da ordem de 0,39 v/A a 0,46 v/A.

Nota: para as laterais do banco de capacitores, numa largura mínima de 1,5 m, considerou-se a colocação de recobrimento asfáltico cuja resistividade superficial de 15.000 ohm m, fornece um valor limite de toque de 3854 V.

6.12.6. No anexo 05 mostram-se os maiores potenciais de toque encontrados para perfis de direcionamento horizontais (y) e verticais (x) por toda a área da malha.

Nesses gráficos, estão detalhados os potenciais de toque dentro e fora dos limites da malha.

6.12.7. No anexo 06 apresenta-se o gráfico dos potenciais de passo em toda a área da SE e vizinhanças.

Observa-se que nenhum valor de potencial de passo ultrapassa o valor limite de 1980 V na região britada e o valor limite de 359 V nas regiões com solo natural.

6.12.7.1. Na periferia do muro divisório de terreno também não se verificam potenciais superiores ao limite, desde que:

- se efetue a colocação de brita com espessura de 0,10m até 3m para fora do muro na lateral direita e fundos.

- se efetue a colocação de block-ret com junta asfáltica na periferia do muro frontal divisório de terreno.

Nota: para junta asfáltica, na condição de passo, considerou-se resistividade superficial de 5.000 ohm m (valor mais conservativo), o que fornece um valor limite de passo da ordem de 5 kV.

6.12.8. No anexo 07 mostram-se os maiores potenciais de passo encontrados para linhas de direcionamento horizontais (y) e verticais (x) por toda a área da malha, confirmando o atendimento aos valores permissíveis.

26



6.13 – RECOMENDAÇÕES

6.13.1- Pela característica do solo, pelo espaço disponível e pela geometria da malha projetada para a SE xx, na área de entrada do empreendimento além do cuidado de projeto para o portão em que se separou a malha principal da malha de equalização, outros cuidados devem ser tomados com as instalações tais como, guaritas, postes metálicos, postes de iluminação, portões secundários, bases de equipamentos metálicos etc que possam receber potenciais transferidos da malha.Recomenda-se que não sejam colocadas estruturas, placas de aviso ou outro material metálico nesses locais.

6.13.2- Destaca-se que pela proximidade da malha com instalações vizinhas, surgirão nestas, elevações de potenciais da ordem de 1,0 a 2,2 v/A com diferenças de potenciais inferiores a 0,1 v/A de corrente de malha. Recomenda-se rever as instruções de aterramento de transformadores de distribuição e neutros de redes de baixa e média tensão na área.

6.13.3- Recomenda-se tomar cuidados especiais para evitar potenciais transferidos tanto dentro como e principalmente para fora da área energizada da SE, pois resultariam maiores que os permitidos.

6.13.4- Na periferia do muro divisório de terreno recomenda-se a colocação de brita com espessura mínima de 0,10 m:

- até 3m para fora do muro lateral direita;- até 3m para fora do muro de fundos, entre limite da PMF Bandeirante e casas vizinhas.

6.13.5. Na periferia do muro frontal divisório de terreno, recomenda-se que se efetue a colocação de block-ret com junta asfáltica.

6.13.6- Como representado em planta, as partes metálicas do muro divisório de terreno serão aterradas isoladamente da malha principal, através de fio de aço cobreado e hastes.

6.13.7. Nas laterais do Banco de Capacitores, de modo a ampliar o limite permissível de toque em toda extensão do alambrado, recomenda-se:

6.13.7.1 numa largura mínima de 1,5 m, a colocação de recobrimento asfáltico cuja resistividade superficial é de 15.000 ohm m, o que fornece um valor limite de toque de 3854 V.

27



6.13.7.2. na direção do muro, a partir dos 1,5 m da cerca alambrado, a colocação de brita com espessura de 0,20 m.

6.13.8. No interior da Casa de Comando, tanto na sala de painéis como na sala de controle, recomenda-se a instalação de placas metálicas no piso que contorna os painéis, placas essas ligadas à malha de terra, o que praticamente elimina os valores de toque indicados em 6.12.5.2.

6.13.9. No contorno externo da Casa de Comando, onde houver possibilidade de contato com portas e janelas aterradas na malha, recomenda-se adotar a espessura de brita de 0,20 m.

6.13.10. Recomenda-se a manutenção do cabo pára raios tipo CAA Leghorn 134,6 MCM no ramal até a interligação com LT xx, tendo em vista a corrente de curto fase terra da ordem de 21 kA.

6.13.11. Recomenda-se finalmente, que seja simulada toda configuração do sistema elétrico da instalação, inclusive com a medição das resistências de pé de torre das LTA´s, de modo a se conhecer a verdadeira distribuição de correntes quando da ocorrência de faltas.

6.14- ANÁLISE FINAL DOS RESULTADOS

De acordo com as avaliações feitas, conclui-se que a malha de aterramento projetada para a SE xx, atende aos requisitos de segurança estabelecidos em 6.12. não causando riscos às pessoas que eventualmente transitem ou executem serviços de manutenção na estação tampouco aos equipamentos nela ligados, observadas as recomendações de 6.13.

28



6.15. ANEXOS

01- CONFIGURAÇÕES DA MALHA DE TERRA E RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO

02- GRÁFICO DE POTENCIAIS DE SUPERFÍCIE

03- MAIORES POTENCIAIS DE SUPERFÍCIE

04- GRÁFICO DE POTENCIAIS DE TOQUE

05- MAIORES POTENCIAIS DE TOQUE

06- GRÁFICO DE POTENCIAIS DE PASSO

07- MAIORES POTENCIAIS DE PASSO

29



ANEXO 1

CONFIGURAÇÕES DA MALHA DE TERRA

HASTES DE 2.400 M X 19 MM

HASTE **** (TODAS AS UNIDADES EM METROS) COMPRIMENTO 2.400 RAIO DA HASTE .009

COORDS.DO TOPO X= .000 Y= 28.000 Z= .600




COORDS.DO TOPO X= 4.800 Y= 28.000 Z= .600







30

















31










COORDS.DO TOPO X= 52.000 Y= .000 Z= .600







32

















33



HASTES DE 4.800 M X 19 MM















34

















35







36



CONDUTORES HORIZONTAIS

CONDUTOR HORIZONTAL *** (UNIDADES EM METROS) RAIO DO CONDUTOR .005

PROFUNDIDADE .600 COORDS. INICIO X= .000

Y= 33.900 COORDS. DO FIM X= 4.800

Y= 33.900CONDUTOR HORIZONTAL *** (UNIDADES EM METROS)

RAIO DO CONDUTOR .005 PROFUNDIDADE .600 COORDS. INICIO X= .000

Y= 32.700 COORDS. DO FIM X= 4.800



Y= 29.200 COORDS. DO FIM X= 4.800



Y= 28.000 COORDS. DO FIM X= 4.800



Y= 24.200 COORDS. DO FIM X= 4.800



Y= 23.000 COORDS. DO FIM X= 4.800

Y= 23.000

37





Y= 19.800 COORDS. DO FIM X= 4.800



Y= 18.600 COORDS. DO FIM X= 4.800



Y= 15.400 COORDS. DO FIM X= 4.800

Y= 15.400 X Y Z



Y= 14.400 COORDS. DO FIM X= 4.800


RAIO DO CONDUTOR .005 PROFUNDIDADE .600 COORDS. INICIO X= 10.400

Y= 29.000 COORDS. DO FIM X= 38.000



Y= 29.000 COORDS. DO FIM X= 38.000

Y= 17.400

38




PROFUNDIDADE .600 COORDS. INICIO X= 38.000

Y= 17.400 COORDS. DO FIM X= 10.400



Y= 17.400 COORDS. DO FIM X= 10.400



Y= 33.900 COORDS. DO FIM X= 11.400



Y= 14.400 COORDS. DO FIM X= 11.400



Y= 29.000 COORDS. DO FIM X= 83.000



Y= 25.000 COORDS. DO FIM X= 85.000

Y= 25.000

39





Y= 20.600 COORDS. DO FIM X= 83.000



Y= 17.400 COORDS. DO FIM X= 83.000



Y= 13.400 COORDS. DO FIM X= 83.000



Y= 10.400 COORDS. DO FIM X= 83.000



Y= 10.400 COORDS. DO FIM X= 38.500



Y= 5.000 COORDS. DO FIM X= 85.000

Y= 5.000

40





Y= .000 COORDS. DO FIM X= 83.000

Y= .000CONDUTOR HORIZONTAL *** (UNIDADES EM METROS)


Y= 27.000 COORDS. DO FIM X= 83.000



Y= 24.000 COORDS. DO FIM X= 72.000



Y= 22.800 COORDS. DO FIM X= 81.500



Y= 18.400 COORDS. DO FIM X= 72.000



Y= 15.400 COORDS. DO FIM X= 80.000

Y= 15.400

41





Y= 12.400 COORDS. DO FIM X= 72.000



Y= 6.000 COORDS. DO FIM X= 72.000



Y= 7.500 COORDS. DO FIM X= 81.500



Y= 2.600 COORDS. DO FIM X= 83.000



Y= 14.400 COORDS. DO FIM X= .000



Y= 14.400 COORDS. DO FIM X= 1.200

Y= 33.900

42





Y= 14.400 COORDS. DO FIM X= 3.600



Y= 14.400 COORDS. DO FIM X= 4.800



Y= 1.000 COORDS. DO FIM X= 41.000










Y= 29.000

43





















Y= 29.000

44

















Y= 1.000 COORDS. DO FIM X= 43.500

Y= .000CONDUTOR HORIZONTAL *** (UNIDADES EM METROS)


Y= 15.900 COORDS. DO FIM X= 8.000

Y= 31.500

45





Y= 17.400 COORDS. DO FIM X= 21.400



Y= 17.400 COORDS. DO FIM X= 14.100



Y= 17.400 COORDS. DO FIM X= 17.700



Y= 20.600 COORDS. DO FIM X= 21.400



Y= 25.000 COORDS. DO FIM X= 21.400



Y= 20.600 COORDS. DO FIM X= 38.000

Y= 20.600

46





Y= 25.000 COORDS. DO FIM X= 38.000



Y= 17.400 COORDS. DO FIM X= 23.800



Y= 17.400 COORDS. DO FIM X= 27.500



Y= 17.400 COORDS. DO FIM X= 31.200



Y= 17.400 COORDS. DO FIM X= 34.800



Y= 28.500 COORDS. DO FIM X= 14.100

Y= 28.500

47





Y= 20.600 COORDS. DO FIM X= 37.500

Y= 25.000

****** RESISTENCIA 2.68 OHM

48



ANEXO 2

Gráfico de potenciais de superfície

Nota: para este gráfico, a malha inicia-se na abcissa X= 50,0 e termina na abcissa X=133,0;A torre 22 encontra-se nas coordenadas ( 92,5; 14,5);

A torre dentro da estação xxx encontra-se nas coordenadas ( 14,0; 5,5);O muro divisa na Rua xxx encontra-se na ordenada 35,6.

49


2113,35

2254,65

2154,170,00

1000,00

2000,00

3000,00

4000,00

5000,00

6000,00

7000,00

8000,00

9000,00

10000,00

1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106 113 120 127 134 141 148

Malha Total - Potenciais de Superfície(Volt)

9000,00-10000,008000,00-9000,007000,00-8000,00

6000,00-7000,005000,00-6000,00

4000,00-5000,003000,00-4000,00

2000,00-3000,001000,00-2000,000,00-1000,00


ANEXO 3

Gráficos de distribuição dos potenciais de superfície para perfis de direcionamento horizontal (y) e vertical (x) por toda a área da malha.

Nota: para os gráficos, a malha inicia-se na abcissa X= 0,0 e termina na abcissa X= 83,0;A malha incia-se na ordenada Y=0,0 e termina na ordenada Y=33,9;

A torre 22 encontra-se nas coordenadas ( 92,5; 14,5);A torre dentro da estação xx encontra-se nas coordenadas ( 14,0; 5,5);

O muro divisa na Rua x encontra-se na ordenada 35,6.

50



51



52



53



54



55



56



ANEXO 4

Gráfico de distribuição dos potenciais de toque no interior da malha

Nota: para os gráficos, a malha inicia-se na abcissa X= 0,0 e termina na abcissa X= 83,0;A malha inicia-se na ordenada Y=0,0 e termina na ordenada Y=33,9;

A torre xx encontra-se nas coordenadas ( 92,5; 14,5);A torre dentro da estação xx encontra-se nas coordenadas ( 14,0; 5,5);

O muro divisa na Rua xx encontra-se na ordenada 35,6.O valor limite de toque no interior da malha (solo britado) é de 618/763 volt (espessura 0,10m/0,20m).

O valor limite de toque fora da área britada é de 213 volt.

57



58



59



60



61



62



63



64



ANEXO 5

Maiores potenciais de toque encontrados para linhas de direcionamento horizontais (y) e verticais (x) por toda a área da malha.



O muro divisa na Rua xx encontra-se na ordenada 35,6.O valor limite de toque no interior da malha (solo britado) é de 618/763 volt (espessura 0,10m/0,20m).

O valor limite de toque fora da área britada é de 213 volt.

65



66



ANEXO 6

Gráfico dos potenciais de passo em toda a área da ETD, interligação e vizinhanças.

Nota: para este gráfico, a malha inicia-se na abcissa 50,0 e termina na 133,0;A torre xx encontra-se nas coordenadas ( 92,5; 14,5);

A torre dentro da estação xx encontra-se nas coordenadas ( 14,0; 5,5);O muro divisa na Rua xx encontra-se na ordenada 35,6.

O valor limite de passo no interior da malha (solo britado) é de 1980 volt.O valor limite de passo fora da área britada é de 359 volt.

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31,40

31,40

31,40

31,400,00

200,00

400,00

600,00

800,00

1000,00

1200,00

1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106 113 120 127 134 141 148

Malha Total - DDP Passo (Volt)

1000,00-1200,00

800,00-1000,00

600,00-800,00

400,00-600,00

200,00-400,00

0,00-200,00

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ANEXO 7

Maiores potenciais de passo encontrados para perfil de direcionamento horizontal (y) e vertical (x) por toda a área da malha.



O muro divisa na Rua xx encontra-se na ordenada 35,6.O valor limite de passo no interior da malha (solo britado) é de 1980 volt.

O valor limite de passo fora da área britada é de 359 volt.

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214127761 Exemplo Memorial Calculo de SE