ABNT NBR NORMA BRASILEIRA Sistemas de aterramento de subestações Requisitos Substation earthing systems,requirements - PDF Download grátis

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ABNT NBR NORMA BRASILEIRA. Sistemas de aterramento de subestações
Requisitos. Substation earthing systems,requirements
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1 NORMA BRASILEIRA ABNT NBR Primeira edição Válida a partir de Sistemas de aterramento de subestações Requisitos Substation earthing
systems,requirements ICS ; ISBN Número de referência ABNT NBR 15751: páginas
2 ABNT 2009 Todos os direitos reservados. A menos que especi�cado de outro modo, nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida
ou utilizada por qualquer meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia e micro�lme, sem permissão por escrito da ABNT. ABNT Av.Treze
de Maio, 13-28º andar Rio de Janeiro - RJ Tel.: Fax: ii ABNT Todos os direitos reservados
3 Sumário Página Prefácio...v 1 Escopo Referências normativas Termos e de�nições Modelagem do solo Estabelecimento de uma geometria
básica de malha Cálculo preliminar da resistência de aterramento Dimensionamento do condutor da malha Dimensionamento mecânico
Dimensionamento térmico Formulação Conexões Condutores Constantes do material Cálculo das tensões permissíveis Corrente de choque de
longa duração (I chld ) Corrente de choque de curta duração (I chcd ) Tensão de passo Tensão de toque Cálculo da corrente de malha Cálculo da
corrente de malha simétrica e�caz Corrente de falta I f Prescrições para o cálculo da corrente de malha Fator de decremento D f Fator de
projeção C p Cálculo �nal da corrente de malha Fator de distribuição S f Relação entre corrente de malha e corrente de falta Condição de
segurança em expansões do sistema elétrico Cálculo de potenciais no solo Recomendações gerais Aterramento Condutores da malha
Aterramento de cercas metálicas Aterramento de equipamentos Aterramento de pára-raios sobre suportes e de disjuntores de corpo único
Aterramento de pára-raios sobre vigas Aterramento de transformadores de potencial indutivo Aterramento de transformadores de potencial
capacitivo Aterramento de transformadores de corrente Aterramento de isoladores de pedestal Aterramento de chaves seccionadoras
Aterramento de disjuntores com pólos separados Aterramento de transformadores de potência monofásicos ou banco de monofásicos
Aterramento de transformadores de potência trifásicos Aterramento de reatores de potência Aterramento de transformadores de serviços
auxiliares Aterramento de bancos de capacitores...35 ABNT Todos os direitos reservados iii
4 Aterramento de postes de iluminação Aterramento de luminárias e projetores instalados em colunas de concreto ou metálicas Aterramento
de tomadas de força e telefônicas do pátio da subestação Aterramento de torres de telecomunicação Aterramento de ferragens de cadeias de
isoladores Aterramento de cabos e hastes pára-raios Aterramento de blindagens de cabos isolados Aterramento das canaletas e eletrodutos de
pátio de subestação Aterramento de caixas de passagem Aterramento de circuitos segregados por função Anel de amortecimento ou eletrodo
de terra de blindagem Aterramento dos equipamentos eletrônicos no interior da casa de comando Aterramento de painéis de serviços
auxiliares c.a Aterramento de painéis de serviços auxiliares c.c Aterramento de reti�cadores Aterramento de banco de baterias Tomadas de
força no interior das edi�cações, geradores, leitos de cabos, esquadrias, portas e janelas Transferência de potencial...39 Anexo A (informativo)
Cálculo da resistividade aparente do solo...40 Anexo B (informativo) Metodologia para cálculo simpli�cado de potenciais no solo...42 B.1 Cálculo
das tensões de toque (metodologia simpli�cada para malhas reticuladas retangulares)...42 B.1.1 Tensão de toque para correntes de curta
duração...42 B.1.2 Tensão de toque para correntes de longa duração...43 B.2 Cálculo das tensões de passo (metodologia simpli�cada para
malhas reticuladas retangulares)...44 B.2.1 Determinação da tensão de passo máxima...44 B.2.2 Determinação da diferença de potencial entre
dois pontos quaisquer na superfície do solo...44 Anexo C (informativo) Outras metodologias para cálculo de potenciais...47 iv ABNT Todos os
direitos reservados
5 Prefácio A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é o Foro Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo conteúdo é de
responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB), dos Organismos de Normalização Setorial (ABNT/ONS) e das Comissões de Estudo
Especiais (ABNT/CEE), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazendo parte:
produtores, consumidores e neutros (universidade, laboratório e outros). Os Documentos Técnicos ABNT são elaborados conforme as regras
das Diretivas ABNT, Parte 2. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) chama atenção para a possibilidade de que alguns dos
elementos deste documento podem ser objeto de direito de patente. A ABNT não deve ser considerada responsável pela identi�cação de
quaisquer direitos de patentes. A ABNT NBR foi elaborada no Comitê Brasileiro de Eletricidade (ABNT/CB-03), pela Comissão de Estudo de
Segurança no Aterramento de Subestações c.a (CE-03:102.01). O seu 1º Projeto circulou em Consulta Nacional conforme Edital nº 10, de a , com
o número de Projeto 03: O seu 2º Projeto circulou em Consulta Nacional conforme Edital nº 04, de a , com o número de 2º Projeto 03: O Escopo
desta Norma Brasileira em inglês é o seguinte: Scope This Standard speci�es the requirements for the design and calculation of earthing
systems for electrical substations over 1 kv, when such systems are subject to industrial frequency faults. This Standard also establishes the
safety conditions for people and installations inside and outside the substation. Conformity to this standard does not exempt from compliance
with other complementary standards applicable to speci�c installations and facilities. NOTE Examples of standards complementary to this
standard are ABNT NBR 13534, ABNT NBR and ABNT NBR ABNT Todos os direitos reservados v
6
7 NORMA BRASILEIRA ABNT NBR 15751:2009 Sistemas de aterramento de subestações Requisitos 1 Escopo Esta Norma especi�ca os
requisitos para dimensionamento do sistema de aterramento de subestações de energia elétrica, acima de 1 kv, quando sujeitos a solicitações
em freqüência industrial. Esta Norma estabelece também as condições de segurança para pessoas e instalações dentro e fora dos limites da
subestação. A aplicação desta Norma não dispensa o atendimento a outras normas complementares, aplicáveis a instalações e locais
especí�cos. NOTA São exemplos de normas complementares a esta Norma as ABNT NBR 13534, ABNT NBR e ABNT NBR Referências
normativas Os documentos relacionados a seguir são indispensáveis à aplicação deste documento. Para referências datadas, aplicam-se
somente as edições citadas. Para referências não datadas, aplicam-se as edições mais recentes do referido documento (incluindo emendas).
ABNT NBR 5456, Eletricidade geral ABNT NBR 5460, Sistemas elétricos de potência ABNT NBR 7117, Medição da resistividade do solo pelo
método dos quatro pontos (Wenner) ABNT NBR 15749, Medição de resistência de aterramento e de potenciais na superfície do solo em
sistemas de aterramento IEC , E�ects of current on human beings and livestock Part 1: General aspects 3 Termos e de�nições Para os efeitos
deste documento, aplicam-se os termos e de�nições das ABNT NBR 5456 e ABNT NBR 5460, e os seguintes. 3.1 aterramento ligação intencional
de parte eletricamente condutiva à terra, através de um condutor elétrico 3.2 circuito terra circuito elétrico formado pelos componentes
responsáveis pelo escoamento da corrente de falta fase-terra (ou de uma fração dela) para o solo ABNT Todos os direitos reservados 1
8 3.3 condutor de aterramento condutor ou elemento metálico que faz a ligação elétrica entre uma parte de uma instalação que deve ser
aterrada e o eletrodo de aterramento 3.4 corrente de falta corrente que�ui de um condutor para outro e/ou para a terra, no caso de uma falta
e no local desta. No texto, a corrente de falta é a corrente de curto-circuito assimétrica fase-terra 3.5 corrente de interferência (no processo de
medição de resistência de aterramento e de resistividade do solo) qualquer corrente estranha ao processo de medição, capaz de in�uenciar
seus resultados 3.6 corrente de malha de longa duração I mld corrente que percorre a malha de terra por um tempo superior a 3 s, podendo
causar tensões de passo e toque perigosas aos seres vivos que circulem na região da malha e arredores. Esta corrente em geral é devida ao
sistema MRT (monofásico com retorno pela terra), redes de distribuição trifásicas com cargas monofásicas entre fase e neutro,
transformadores com primário em estrela aterrada e outras con�gurações 3.7 corrente de malha parcela da corrente de falta dissipada pela
malha de aterramento para o solo 3.8 eletrodo de aterramento elemento ou conjunto de elementos do sistema de aterramento que assegura o
contato elétrico com o solo e dispersa a corrente de defeito, de retorno ou de descarga atmosférica na terra 3.9 eletrodo natural de
aterramento elemento condutor ligado diretamente à terra, cuja �nalidade original não é de aterramento, mas que se comporta naturalmente
como um eletrodo de aterramento 3.10 falta (elétrica) contato ou arco acidental entre partes sob potenciais diferentes e/ou de uma ou mais
dessas partes para a terra, num sistema ou equipamento elétrico energizado 3.11 haste de aterramento eletrodo de aterramento constituído
por uma haste rígida cravada no solo 3.12 malha de aterramento conjunto de condutores nus interligados e enterrados no solo 3.13 potenciais
perigosos potenciais que podem provocar danos quando aplicados ao elemento tomado como referência 3.14 potencial transferido valor do
potencial transferido para um ponto remoto de um dado sistema de aterramento 2 ABNT Todos os direitos reservados
9 3.15 resistência de aterramento (de um eletrodo) relação da tensão medida entre o eletrodo e o terra remoto e a corrente injetada no
eletrodo 3.16 resistividade aparente do solo para um dado espaçamento valor da resistividade resultante da avaliação das condições locais e
do tratamento estatístico dos resultados de diversas medições de resistividade do solo para aquele espaçamento, efetuadas numa
determinada área ou local, e que possa ser considerado como representativo das características elétricas do solo 3.17 resistividade aparente
do solo resistividade vista por um sistema de aterramento qualquer, em um solo com característica de resistividade homogênea ou
estrati�cado em camadas, cujo valor é utilizado para o cálculo da resistência de aterramento desse sistema 3.18 resistividade elétrica do solo
resistência entre faces opostas do volume de solo, consistindo em um cubo homogêneo e isótropo, cuja aresta mede uma unidade de
comprimento 3.19 sistema aterrado sistema ou parte de um sistema elétrico cujo neutro é permanentemente ligado à terra 3.20 sistema de
aterramento conjunto de todos os eletrodos e condutores de aterramento, interligados ou não, assim como partes metálicas que atuam direta
ou indiretamente com a função de aterramento, tais como: cabos pára-raios, torres e pórticos; armaduras de edi�cações; capas metálicas de
cabos, tubulações e outros 3.21 sistema diretamente aterrado sistema aterrado sem interposição intencional de uma impedância 3.22
subestação parte de um sistema de potência, concentrada em um dado local, com os respectivos dispositivos de manobra, controle e proteção,
incluindo as obras civis e estruturas de montagem, podendo incluir também transformadores, equipamentos conversores e/ou outros
equipamentos 3.23 tensão de passo diferença de potencial entre dois pontos da superfície do solo separados pela distância de um passo de
uma pessoa, considerada igual a 1,0 m 3.24 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; essa distância é
convencionada igual a 1,0 m 3.25 tensão máxima do sistema de aterramento tensão máxima que um sistema de aterramento pode atingir
relativamente ao terra de referência, quando houver ocorrência de injeção de corrente de defeito, de retorno ou de descarga atmosférica para
o solo ABNT Todos os direitos reservados 3
10 3.26 terra de referência região do solo su�cientemente afastada da zona de in�uência de um eletrodo ou sistema de aterramento, tal que
a diferença de potencial entre dois quaisquer de seus pontos, devido à corrente que circula pelo eletrodo para a terra, seja desprezível. É uma
superfície praticamente eqüipotencial que se considera como zero para referência de tensões elétricas 3.27 terra massa condutora de terra;
sistema de aterramento ao qual são ligadas as partes metálicas do equipamento ou da instalação que, normalmente, não �cam sob tensão 4
Modelagem do solo A determinação do modelo do solo de uma determinada região exige a realização de medições de curvas de resistividade
aparente para diversos pontos. As medições devem ser feitas num período seco e, se possível, com o local já terraplenado e compactado. Os
dados obtidos com estas medições devem ser convenientemente analisados, tendo em vista a eliminação de valores considerados atípicos,
resultantes da in�uência de interferências locais, tais como rochas ou condutores enterrados no solo, não representativos, portanto, do solo
local. 5 Estabelecimento de uma geometria básica de malha O projeto do sistema de aterramento de uma subestação é realizado para a
condição de falta para a terra e envolve o dimensionamento do condutor da malha, para suportar os esforços térmicos decorrentes da
circulação de correntes de curto-circuito, e o estabelecimento de uma geometria de malha adequada para o controle dos potenciais de passo e
toque, causados pelo processo de dissipação da malha para o solo de parte ou de toda a corrente de falta. A etapa inicial do dimensionamento
de uma malha de aterramento consiste na seleção de uma geometria básica, que deve considerar a delimitação da área da SE a ser abrangida
pela malha e o arranjo inicial dos condutores. A área a ser abrangida pela malha deve incluir no mínimo o pátio da SE. Uma vez escolhida a área
a ser abrangida pela malha, cumpre determinar uma con�guração inicial para o lançamento dos eletrodos que a constituirão. O critério de
de�nição da geometria inicial da malha deve levar em consideração a distribuição dos equipamentos e edi�cações existentes no interior da
área em questão, bem como o modelo de solo (já previamente determinado). Entre as características de geometria básica de uma malha de
aterramento de subestação cabe citar o seguinte: profundidade de enterramento mínima de 0,5 m, recomendado por razões mecânicas, sendo
admitida uma profundidade mínima de 0,25 m em áreas de piso concretado ou devido a um substrato rochoso muito super�cial; condutor
periférico no entorno das edi�cações. NOTA No caso particular de instalações onde a SE é apenas um elemento em um conjunto bem mais
amplo, que pode inclusive incluir outras subestações, áreas de processo etc., pode ser necessária a elaboração de algumas alternativas de
sistemas de aterramento, integrados ou não, tendo em vista a minimização dos valores de elevação e de transferência de potencial entre as
diversas instalações componentes do complexo. 4 ABNT Todos os direitos reservados
11 5.1 Cálculo preliminar da resistência de aterramento É recomendável calcular de forma aproximada a resistência de aterramento da
malha, antes da geometria de�nitiva, o que é possível pela consideração inicial de que a resistência de aterramento é função da área ocupada
pela malha de aterramento e da resistividade do solo. Esta relação é expressa pela equação: onde a R [1] 4 r R é a resistência de aterramento,
expressa em ohms (); a é a resistividade aparente do solo, expressa em ohm x metro ( m). Para o cálculo daresistividade aparente, consultar o
Anexo A; r é o raio do círculo equivalente à área do sistema de aterramento constituído pelos eletrodos horizontais, expresso em metros (m). A
partir da geometria inicial da malha, o comprimento aproximado dos condutores a serem enterrados pode ser obtido pelo somatório das
extensões dos eletrodos horizontais lançados, permitindo que a resistência de aterramento seja calculada pelas equações a seguir: a) para as
malhas enterradas a uma profundidade de até 0,25 m: a R [2] 4r L a t b) para as malhas enterradas numa profundidade compreendida entre
0,25 m e 2,5 m: onde R a 1 [3] Lt 20 A 1 H 20 A L t H é o comprimento total de condutores enterrados, expresso em metros (m); é a
profundidade da malha, expressa em metros (m); A é a área ocupada pela malha, expressa em metros quadrados (m 2 ). As equações [1], [2] e
[3] são conservativas no caso de malhas contendo hastes verticais. ABNT Todos os direitos reservados 5
12 6 Dimensionamento do condutor da malha O condutor da malha de terra é dimensionado considerando as solicitações mecânicas e
térmicas devidas às correntes elétricas que ele possa suportar. 6.1 Dimensionamento mecânico Considerando a necessidade de suportar
esforços mecânicos e eletromagnéticos, tem-se as seguintes bitolas mínimas dos condutores: cobre 50 mm 2 ; aço (protegido contra corrosão
de acordo com normas aplicáveis) 38 mm 2 (5/16 ). 6.2 Dimensionamento térmico Formulação O condutor deve ter uma seção (S) capaz de
suportar a circulação de uma corrente máxima (I f ) durante um tempo (t) em que a temperatura se eleve acima de um valor-limite suportável (T
m ), considerando uma temperatura ambiente (T a ) e que toda energia térmica �ca retida no condutor devido a pequena duração da corrente
de curto. A equação de Onderdonk, que permite o cálculo desta seção, é dada por: 0 4 t r t 10 S I f [4] k0 Tm TCAP ln k T a onde S é a seção,
expressa em milímetros quadrados (mm 2 ); I f t é a corrente de falta fase-terra, expressa em quiloampères (ka); é o tempo, expresso em
segundos (s); r é o coe�ciente térmico de resistividade do condutor a t C ( C -1 ); t é a resistividade do condutor de aterramento a t C, expressa
em ohm x centímetro ( cm); TCAP é o fator de capacidade térmica, em joule por centímetro cúbico vezes graus Celsius [J/(cm 3 C)]; T m é a
temperatura máxima suportável, expressa em graus Celsius ( C), conforme Tabela 1; T a é a temperatura ambiente, expressa em graus Celsius (
C); k 0 0 ou 1/ r r 1/ T ; k 0 T r é o coe�ciente térmico de resistividade do condutor a 0 C; é a temperatura de referência das constantes do
material, em graus Celsius ( C). 6 ABNT Todos os direitos reservados
13 A Tabela 1 apresenta os valores dos parâmetros acima para os tipos de condutores mais utilizados em malhas de aterramento. Tabela 1
Valores dos parâmetros para os tipos de condutores mais utilizados em malhas de aterramentos Tipo do condutor Condutância % 0 (0 C)
Coe�ciente térmico de resistividade Temperatur a de fusão a Resistividade TCAP r (20 C) ( C) r (20 C) [J/(cm 3 C)] Cobre (macio) 100,0 0, , ,724
3,422 Cobre (duro) 97,0 0, , ,777 3,422 Aço cobreado 40% 40,0 0, , ,397 3,846 Aço cobreado 30% 30,0 0, , ,862 3,846 Haste de aço cobreado a
20,0 0, , ,62 3,846 Fio de alumínio 61,0 0, , ,862 2,556 Liga de alumínio ,5 0, , ,222 2,598 Liga de alumínio ,5 0, , ,284 2,598 Aço-alumínio 20,3 0, ,
,480 2,670 Aço ,8 0, , ,90 3,28 Haste de aço b 9,8 0, , ,50 4,44 Aço zincado 8,5 0, , ,1 3,931 Aço inoxidável 304 2,4 0, , ,0 4,032 a Aço cobreado
baseado em uma espessura de 254 µm de cobre. b Aço inoxidável baseado em 508 µm n o 304 de espessura sobre o aço Conexões O valor de
T m é função do tipo de conexão a ser utilizada conforme Tabela 2. Os valores de Kf para as conexões de aterramento mais utilizadas estão
listados na Tabela 3. Assim, a equação [4] pode ser simpli�cada para: onde S If K f t [5] K f é a constante para materiais considerando
temperatura ambiente ( T a ) de 40 C ABNT Todos os direitos reservados 7
14 Tabela 2 Tipos de conexões e seus limites máximos de temperatura Conexão T m o C Mecânica (aparafusada ou por pressão) 250 Emenda
tipo solda oxiacetilênica 450 Emenda com solda exotérmica Emenda à compressão 850 a 850 b a Solda exotérmica, conhecida como
aluminotermia, cuja conexão é feita através da fusão obtida pela ignição e combustão de uma formulação em um molde Condutores b Obtida
por meio de conectores com compressão por ferramenta hidráulica. A equação para o dimensionamento dos condutores contempla a corrente
de curto-circuito plena (I f ). Esta corrente circulará pelo condutor de aterramento (rabicho) no ponto de ocorrência do curto e se subdividirá na
malha proporcionalmente às resistências equivalentes no ponto de injeção da corrente. Isto leva à possibilidade de utilização de condutores de
malha, dimensionados para correntes inferiores à corrente de curto plena Constantes do material Onde a temperatura de fusão da conexão for
inferior à temperatura de fusão do condutor, deve-se utilizar a temperatura da conexão no cálculo da constante K f. A Tabela 3 exempli�ca o K f
para o cobre, considerando o limite de fusão da conexão. Caso a seção do condutor calculada pela equação [5] resulte em um valor inferior ao
estabelecido em 6.1, deve ser utilizada a seção mínima estabelecida. Tabela 3 Constantes K f Conexão Mecânica (aparafusada ou por pressão)
11,5 Emenda tipo solda oxiacetilênica 9,2 Emenda com solda exotérmica 7,5 Emenda à compressão a 7,5 K f a Obtida por meio de conectores
com compressão por ferramenta hidráulica. 7 Cálculo das tensões permissíveis Para um sistema de aterramento ser considerado seguro para
qualquer condição de defeito, é necessário estabelecer os valores máximos permissíveis para as tensões de passo e toque. Os potenciais
toleráveis de passo e de toque são estabelecidos em função do tempo de eliminação do defeito (t) e da resistividade da camada super�cial do
solo. 8 ABNT Todos os direitos reservados
15 Deve ser veri�cada a necessidade do estabelecimento de níveis de suportabilidade diferenciados para diversas áreas no interior e na
periferia das instalações, face à existência de diferentes tipos de cobertura do solo (natural, brita, concreto, asfalto etc.). O tempo t deve ser
escolhido de forma conservativa, de acordo com a �loso�a de proteção adotada e com as características dos equipamentos de proteção
utilizados. Devem ser considerados dois casos: a) defeitos com duração determinada pelo sistema de proteção; a corrente permissível pelo
corpo humano (I chcd ) é dada pela equação [6] de 7.2; b) defeitos de longa duração que não sensibilizam os dispositivos de proteção; a
corrente permissível pelo corpo humano (I chld ) é dada pela Tabela Corrente de choque de longa duração (I chld ) É a corrente de choque
provocada por uma tensão de toque ou passo devido a uma corrente de defeito de longa duração. A corrente de choque de longa duração
permissível é o máximo valor de corrente que circula pelo corpo sem provocar �brilação. Os valores máximos de corrente de choque de longa
duração são dados pela Tabela 4. Tabela 4 Limites de corrente elétrica suportados pelos seres humanos Corrente limite de largar de longa
duração (I chld ) Porcentagem da população que suporta Homens Mulheres 7.2 Corrente de choque de curta duração (I chcd ) 99,5% 9 ma 6 ma
50% 16 ma 10,6 ma É a corrente máxima de não �brilação (para 99,5 % das pessoas de 50 kg) no intervalo de tempo 0,03 s t 3 s: I chcd 0, 116 (A)
[6] t O valor de t, que é a duração do choque, é estabelecido pelo tempo máximo de eliminação da falta baseado no dispositivo de proteção.
Havendo religamento automático, com um intervalo de tempo menor ou igual a 0,5 s, o tempo a ser considerado deve ser igual à soma dos
tempos da falta inicial e das faltas subseqüentes. ABNT Todos os direitos reservados 9
16 i i m i n t 1 t r t 2 t r t 3 t Figura 1 Defeito com religamento Efeito do religamento no tempo utilizado para cálculo das tensões de passo e
toque: se t r 0,5 s, então t m t 1 t 2 t3 se t r > 0,5 s, então t m máx (t 1, t 2, t 3 ) 7.3 Tensão de passo A Figura 2 apresenta a situação de uma
pessoa sob tensão de passo, bem como um circuito equivalente correspondente aos parâmetros resistivos envolvidos. I chld ou I chcd R p E p R
R ch mp I chld ou I chcd R p E p Figura 2 Conceito de tensão de passo 10 ABNT Todos os direitos reservados
17 A máxima tensão de passo permissível pelo corpo humano é dada pela equação: onde Rch Rp Rmp chcd Ep 2 I (V) [7] R ch é a resistência
do corpo humano, adotada como sendo 1 000, expressa em ohms (); R p é a resistência própria de cada pé com relação ao terra remoto,
expressa em ohms (); R mp é a resistência mútua entre dois pés, expressa em ohms (); I chcd é a máxima corrente de curta duração admissível
pelo corpo humano, expressa em ampères (A). As resistências própria e mútua dos pés são dadas por: onde s Rp C () [8] 4 b s R mp () [9] 2 Rp R
mp é a resistência mútua entre dois pés, expressa em ohms (); b é igual a 0,083 m (raio do disco metálico modelo estabelecido para o pé
humano); d p é a distância entre os dois pés (1 m); s é a resistividade do recobrimento da superfície do solo (m), conforme Tabela 5; Caso não
haja recobrimento, utilizar resistividade da camada super�cial do solo. C é o fator de redução que depende da espessura da camada de
recobrimento (equação 13). Considerando E Rmp desprezível quando comparada a R p, tem-se: p R ch 6 s CI chcd (V) [10] 7.4 Tensão de toque A
Figura 3 apresenta a situação de uma pessoa sob tensão de toque, bem como o circuito equivalente correspondente às resistências envolvidas.
ABNT Todos os direitos reservados 11
18 Componente Energizado I chld ou I chcd E t R ch I chld ou I chcd R p R mp R p Figura 3 Conceito de tensão de toque A máxima tensão de
toque permissível pelo corpo humano é dada por: curta duração: E tcd R ch R p R 2 mp I chcd (V) E Rch 1 s C Ichcd, (V) [11] tcd 5 longa duração:
E E tld R ch R p R 2 mp I chld (V) Rch 1 s C Ichld, (V) [12] tld 5 Tabela 5 Resistividade do material de recobrimento ( s ) Resistividade Material m
seco molhado Brita nº 1, 2 ou Concreto a a 100 Asfalto a a ABNT Todos os direitos reservados
19 O fator de redução C é calculado pela equação: onde n 1 k C 1 2 [13] 0,96 2 n1 2 n h s 1 0,08 ou simpli�cada ρ1 1 ρ s C 1 a [14] 2 hs a a é
igual a 0,106 m 1 s K [15] 1 s s 1 m m h s Legenda 1 é a resistividade da 1 a camada (m) s é a resistividade do recobrimento da camada
super�cial (em m), conforme Tabela 5 h s é a espessura da camada de revestimento super�cial (m) Figura 4 Resistividade do recobrimento da
camada super�cial O fator C pode ser determinado gra�camente a partir da Figura 5. ABNT Todos os direitos reservados 13
20 Figura 5 Determinação grá�ca do fator de redução C 8 Cálculo da corrente de malha O sistema de aterramento de uma subestação é
típicamente constituído pela sua malha de aterramento e por todos os elementos metálicos a ela conectados, tais como cabos pára-raios,
aterramentos de torres e postes de linhas de transmissão e subtransmissão, blindagem de cabos de energia, neutro multiaterrado de linhas de
distribuição e malhas de aterramento de subestações vizinhas (ver Figura 6). Acoplamento das fases com o neutro Poste de distribui ç ão
Neutro Multiaterrado Alimentador de distribui ção Pórtico Torre ou poste de transmissão Acoplamento das fases com o p ára-raios P ára-raios
Fases Fases Aterramento do neutro Contrapeso Blindagem dos cabos de potência e eventual condutor de acompanhamento Malha de terra
Acoplamento das fases com a blindagem dos cabos Eventuais contrapesos contínuos Malha da SE remota Figura 6 Principais elementos físicos
a serem considerados em cálculos e simulações para o dimensionamento de uma malha de terra 14 ABNT Todos os direitos reservados
21 Quando da ocorrência de uma falta de curta duração para a terra, a corrente de defeito (I f ) inicialmente injetada na malha de
aterramento se divide por todo este sistema interligado, cabendo então a cada um dos seus componentes a função de escoar uma fração de
corrente de falta. A chamada corrente de malha (I m ) é a parcela da corrente de falta que escoa para o solo através da malha de aterramento.
Deve-se considerar também a presença de corrente de malha de longa duração (I mld ) que retorna ao sistema pela malha, proveniente de
sistemas monofásicos com retorno por terra ou qualquer outra con�guração capaz de gerar tal corrente, tais como rede de distribuição com
transformadores monofásicos ligados entre fase e neutro, transformadores trifásicos com primário em estrela aterrada etc. O circuito a ser
considerado no dimensionamento da malha de aterramento inclui os condutores de fase, de neutro e a terra, mutuamente acoplados. O
condutor de fase é responsável pelas contribuições do sistema para a corrente de falta; e o condutor de neutro em conjunto com a malha
escoa esta corrente (ou uma fração dela) para o solo. As Figuras 7a e 7b apresentam duas situações de distribuição da corrente de falta pelos
vários caminhos existentes para retorno à fonte, sendo a corrente de malha representada por I m. Estão representados os esquemas de um
sistema de potência de transmissão ou distribuição, radial, com alimentação por apenas um lado, com uma falta à terra em uma subestação
cuja malha se pretende analisar. A Secundá rio do transformador Y B C I f solo I m Malha da SE Alimentadora I m Malha em An á lise Figura 7a
Sem cabo pára-raios ou neutro ABNT Todos os direitos reservados 15
 Exibir mais
Critérios Construtivos do
Padrão de Entrada
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