Método aplicado a medição de malha de aterramento em subestação energizada e conectada ao sistema.

A medição de malha de aterramento em subestação energizada está se tornando cada vez mais uma prática comum. Tal atividade é essencial na segurança elétrica, garantindo que a corrente elétrica flua de forma segura através do solo, protegendo trabalhadores e equipamentos contra possíveis riscos elétricos. 

Quando se trata de uma subestação energizada e conectada ao sistema elétrico, temos uma particularidade que não nos permite utilizar o método convencional. Isto se dá devido a subestação está com os cabos guarda das LT interligadas. Tendo assim um fator de dissipação das correntes injetadas na malha, incluindo a corrente de injeção do instrumento de medição, o Terrômetro. 

Nesse contexto, o método de alta frequência é uma técnica eficaz e precisa para medir a resistência de aterramento em subestações energizadas e com os cabos guarda conectados.

Neste texto, iremos explorar em detalhes como funciona o método de alta frequência para medição de resistência de aterramento em subestações e sua importância na segurança e confiabilidade do sistema elétrico.

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Como medir resistência de aterramento de uma subestação energizada e conectada ao sistema ? Método de alta frequência

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A maioria dos métodos de medição de resistência à aterramento de hoje são baseados no método de queda de tensão.

Este método é citado na ABNT NBR 15749. É baseado em um modelo simplificado de hastes e algumas condições adicionais, sendo:

• A corrente através de ambas as hastes (E e H) é a mesma: IE = IH
• Solo uniforme
• eletrodos hemisféricos

As duas últimas condições são cumpridas se as regras para distâncias mínimas entre as hastes forem cumpridas, mas se o primeiro requisito não for cumprido assim que o objeto testado tiver conexões com pontos de aterramento remotos. Nesse caso, o método de queda de tensão retorna o valor de resistência à terra de todo o sistema, incluindo as linhas de transmissão, outras subestações, e não apenas do objeto testado. Medindo um valor tendendo a um valor muito baixo, e apresentando as vezes um erro enorme em relação a medição real do sistema.

Típicos desses objetos são subestações com linhas de transmissão de energia conectadas. 

A resistência da malha de aterramento pode ser medida durante a fase de construção, utilizando o método de queda de tensão na frequência industrial, método clássico e interessante, pois assim mede-se o comportamento da malha em uma falta do sistema. Mas uma vez que são colocadas em operação, significa que os cabos guarda das linhas (OHGW) estão conectados, o uso do método clássico já não é mais possível.

Portanto, se quisermos medir a resistência de aterramento de uma malha teríamos que desenergizar a subestação e desconectar todos os cabos guardas. Pense no transtorno? Algo nos dias de hoje, cada vez mais difícil nos dias de hoje, visto que a falta de subestação faz falta ao sistema, além também do impacto financeiro.

Dado isto, se quisermos realizar uma medição transmissão sem desconectar os cabos OHGW, temos que usar outro método de medição.

Uma das soluções possíveis é o método HF (25 kHz). Citada no Anexo G da ABNT NBR 15749:2009.

A ideia básica do método HF é desconectar “virtualmente” o OHGW. Uma vez que essa desconexão virtual seja estabelecida, o método de queda de tensão pode ser utilizado normalmente.

Como essa desconexão ‘virtual’ pode ser estabelecida?

Normalmente, as medições de resistência à terra são feitas com o sinal de teste de baixa frequência na faixa de 45 a 300 Hz. A impedância do OHGW é baixa. O Igen atual de teste é dividido em IE e IGW (geralmente IGW> IE) e, portanto, a medição retorna um resultado falso.

Mas se o sinal de teste tiver maior frequência, a impedância do OHGW aumenta e o IGW diminui. Com uma frequência típica de 25 kHz, essa corrente é tão baixa que pode ser ignorada.

Isto acontece, devido a característica indutiva do cabo, apresentando uma reatância indutiva. XL = 2.π.f.L

A reatância indutiva é diretamente proporcional a frequência, assim na frequência de 25kHz ela aumenta consideravelmente.

Então temos:

IGW a 25kHz << IE a 25kHz

OHGW está “virtualmente” desconectado e o primeiro requisito

IE = Igen = IH

É cumprido novamente a condição citada no início, podendo utilizar o método e ter um valor confiável.

Quais são as vantagens e limitações deste método?

A vantagem mais pronunciada é a implementação simples e rápida no campo, com sistema energizado e sem desconexão. As correntes de teste necessárias são baixas, na faixa de cerca de 20mA a 100 mA. Consegue medições fora das áreas de influência em distância bem menores. Com o comprimento do cabo de medição de até 150 m, na maioria dos casos, o segundo e terceiro requisitos mencionados acima são atendidos.

As limitações são diferentes:

• O mais crítico é o intervalo entre as torres de transmissão, que tem que ser grande o suficiente para tornar o IGW insignificante. Em condições específicas, 250 m é o mínimo, mas geralmente o comprimento do período deve ser superior a 300 m.
• Onde a resistência específica da terra é particularmente alta, pode não ser possível injetar corrente de teste alta o suficiente para obter uma medição significativa. Nesse caso, também o RE é alto, a relação IGW/RE diminui e o primeiro requisito não é cumprido novamente. Mas com um terra remoto com mais hastes, este item pode ser sanado.
• Sistemas de aterramento maiores que exigem um comprimento de cabo de medição superior a 150 metros não podem ser medidos com o método HF devido a limitações técnicas.
• A indutância mútua (uma consequência do sinal de 25 kHz) entre os cabos de medição deve ser levada em consideração ao realizar uma medição com sondas em uma linha onde os cabos são paralelos. Os cabos devem ser mantidos tão distantes uns dos outros quanto praticamente possível. Importante utilizar cabos blindados.

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O método de alta frequência para medição de resistência de aterramento em subestações e sua importância na segurança e confiabilidade do sistema elétrico.

A medição da resistência de aterramento por meio do método de alta frequência é interessante, pois não há necessidade da desenergização da Subestação e a desconexão dos cabos guarda.

Além disso, a medição da resistência de aterramento é um requisito legal em muitos países, com o objetivo de garantir a segurança elétrica dos trabalhadores e do público em geral. A falta de medições regulares da resistência de aterramento pode resultar em sanções ou até mesmo em acidentes graves.

O método de alta frequência para medição de resistência de aterramento em subestações oferece várias vantagens em relação a outros métodos de medição, como a rapidez na execução da medição, a precisão dos resultados e a possibilidade de realização da medição em subestações energizadas e conectadas ao sistema elétrico, o que permite uma avaliação da segurança e confiabilidade do sistema.

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