Aterramento de Rede de Distribuição PDF

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ATERRAMENTO DE REDE DE
DISTRIBUIÇÃO
NTD 010.002
Versão : A
Área: Planejamento e Engenharia
Data Elaboração: Dezembro/07
Data Revisão : Setembro/08
1. Objetivo
Esta norma tem a finalidade de uniformizar os procedimentos para especificação, execução, medição e
inspeção dos serviços de aterramento de redes aéreas de distribuição de energia elétrica da RGE Sul.
2. Conceitos Básicos
2.1. Aterramento
O aterramento do neutro da rede, pára-raios, reguladores, religadores, chaves a óleo, transformadores e
demais equipamentos, destina-se à proteção de pessoas e do próprio equipamento contra desequilíbrios de
correntes, descargas atmosféricas e problemas de isolação, conduzindo à terra as correntes e assegurando
o bom funcionamento dos equipamentos de proteção do sistema elétrico.
2.2. Rede de Distribuição Primária Urbana – RDU
Parte de um sistema de distribuição primária destinada ao fornecimento de energia elétrica a consumidores
situados em zona urbana, normalmente com grande concentração de clientes.
2.3. Rede de Distribuição Primária Rural – RDR
Parte de um sistema de distribuição destinada ao fornecimento de energia elétrica a consumidores situados
no meio rural, isto é, locais afastados dos centros urbanos, com baixa densidade demográfica, baixa
demanda de energia elétrica e predominância de propriedades rurais.
2.4. Rede de Distribuição Primária ou Média Tensão
São circuitos em média tensão a 3 fios, com tensão nominal de operação de 13,8kV ou 23,0kV, de acordo
com a tensão existente na área do atendimento e classe de isolação de 15kV ou 25kV, respectivamente.
2.5. Rede de Distribuição Secundária ou Baixa Tensão
São circuitos em baixa tensão com tensão nominal de operação de 380/220V ou 220/127V, de acordo com
a tensão existente na área de atendimento. Em pequenas extensões de redes podem existir derivações
secundárias a três ou dois fios. Sistema secundário com neutro descontínuo, ou seja, não existe conexão
entre os condutores de neutro dos transformadores.
2.6. Subestações de Distribuição
Parte do sistema de distribuição empregando, normalmente, arranjos típicos e equipamentos padronizados,
sendo suprida nas tensões de 69kV, a qual possuem barramentos secundários de 13,8kV e/ou 23,0kV.
2.7. Sistema de Retorno por Terra - MRT
Sistema de média tensão constituído de apenas uma fase, na qual atende transformadores monofásicos
conectados entre fase e terra com retorno por terra. Este sistema é empregado em zonas rurais com baixa
densidade de carga.
3. Condições Gerais
O sistema de aterramento é um fator preponderante para o bom desempenho e segurança do sistema
elétrico ao qual está conectado, por isso deve ter confiabilidade e qualidade compatíveis com o sistema
elétrico.
Basicamente, o aterramento deve apresentar os seguintes requisitos:
•
Capacidade de condução de corrente;
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Valor de resistência mínima garantida independente das condições climáticas;
Tempo de vida útil compatível com a vida do sistema a ser protegido;
Proporcionar segurança ao pessoal e aos equipamentos aos quais foi eletricamente conectado.
Nota 1: As instruções contidas neste Manual, referem-se a aterramentos executados pelo método
convencional (tentativas), ou seja, a resistência do aterramento é medida a cada haste cravada ao solo, não
sendo portanto elaborado o projeto específico para cada aterramento.
Nota 2: Todo aterramento realizado na rede de distribuição deve estar afastado de no mínimo 30m do
aterramento da rede das Empresas de Telecomunicações.
4. Referências normativas
NR 10 - Instalações e Serviços em Eletricidade
ABRADEEE 22.02 – Proteção e Aterramento
NTD 002 – Projetos de Redes Aéreas
NTD 002.003 - Simbologia
NTD 002.005 - Terminologia, Operação e Manutenção
NTD 003.001 – Estruturas e Equipamentos de Distribuição – Rede Convencional
NTD 004.008 - Equipamentos Especificações Básicas Gerais
NTD 004.005.009 – Hastes de Aterramentos
5. Tipos de Aterramentos
5.1. Sistema de Média Tensão
O sistema de média tensão da RGE Sul é composto por 3 fios, não sendo utilizado condutor de aterramento
em média tensão com exceção dos aterramentos temporários. Os aterramentos definitivos de média tensão
se destinam somente aos equipamentos.
5.2. Equipamentos
Deverão ser aterrados pára-raios, transformadores, religadores, reguladores de tensão, chaves tripolares,
seccionalizadoras, capacitores, blindagem de cabos isolados, mensageiros de rede compacta, etc.
O objetivo do aterramento das massas dos equipamentos é assegurar a operação rápida e efetiva dos
dispositivos de proteção, na ocorrência de defeitos devido a rupturas no isolamento, e limitar a valores não
perigosos as tensões de toque e de passo.
Os seguintes procedimentos devem ser adotados:
a) Aterrar as carcaças e/ou ferragens de todos os equipamentos.
b) Executar esses aterramentos de forma a garantir as condições operacionais e de segurança.
c) Em redes do tipo MRT a estrutura com transformador deve ter duas descidas para terra conectadas
a haste ou malha de aterramento.
d) Para as redes de média tensão as estruturas com equipamentos devem ter uma descida para terra
conectada a haste ou malha de aterramento.
Nota 3: Todos os componentes aterrados devem estar interligados ao mesmo sistema de aterramento.
5.3. Baixa Tensão
O aterramento da baixa tensão nas redes de distribuição, consiste basicamente no aterramento do neutro
da rede secundária, e deve satisfazer os seguintes requisitos:
a) O aterramento do neutro da baixa tensão deve ser efetivado ao longo da rede (multi-aterrado) a
cada 150m, com uma única haste, de maneira sólida e permanente.
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b) O neutro da baixa tensão deve ser sempre aterrado junto ao equipamento em todo fim de rede
secundária.
c) Para redes urbanas devem ser realizados aterramentos intermediários em cada meio de vão de
rede (entre o transformador e os finais de rede)
d) Para redes rurais devem ser realizados aterramentos intermediários entre o transformador e os
finais de rede, distanciados em no máximo 150 metros.
e) No caso de não existir rede de baixa tensão, transformador exclusivo para o consumidor, o neutro é
aterrado somente através da entrada de serviço, de maneira sólida e permanente.
f) A interligação do neutro da rede secundária ao neutro do transformador deve ser feita aérea e com
cabo de alumínio nú 2 AWG CA, que deve também ser interligado ao dispositivo de aterramento do
transformador e dos pára-raios.
5.4. Consumidores Atendidos em Baixa Tensão
a) Em cada ponto junto à medição do ramal de entrada, deve ser executado aterramento, cujo valor da
resistência de terra não deverá ser superior a 25Ω em qualquer época do ano.
b) O neutro do ramal de entrada deverá ser aterrado num ponto único, junto com a caixa do medidor.
c) O condutor de aterramento deverá ser tão curto e retilíneo quanto possível, sem emenda e não
deverá ter dispositivo que possa causar sua interrupção.
d) O condutor de aterramento deverá ser protegido mecanicamente por meio de eletroduto, para
proteger e ocultar o condutor.
e) Nos atendimentos acima de 100A, o ponto de conexão do condutor de aterramento ao eletrodo
deverá ser acessível para inspeção e protegido mecanicamente por uma caixa de concreto,
alvenaria ou similar.
f) Partes metálicas da entrada de serviço sujeitas a energização deverão ser permanentemente
ligadas à terra.
g) O eletrodo de terra deverá ser preferencialmente haste de aterramento de aço-cobre.
5.5. Consumidores Atendidos em Média Tensão
a) A cada ponto junto à medição, deve ser executado aterramento cujo valor da resistência de terra
não deverá ser superior a 10Ω em qualquer época do ano.
b) Em alternativa ao valor de resistência de aterramento estabelecido no item anterior, poderá ser
apresentado projeto do sistema de aterramento atendendo aos valores de tensão de passo e de
contato definidas na NBR 14039 da ABNT.
c) O condutor de aterramento deverá ser contínuo, isto é, não deverá ter em série nenhuma parte
metálica da instalação.
d) O eletrodo de terra deverá ser preferencialmente a haste de aterramento de aço-cobre.
5.6. Aterramento de Cercas e Assemelhados
A existência de cercas de arames ou semelhantes construídos ao longo ou cruzando as faixas de redes de
distribuição, de média e baixa tensão, é fato bastante comum nos sistemas elétricos. Devido a proximidade
destas cercas ou contato acidental com as redes de distribuição, podem aparecer correntes induzidas. Com
a finalidade de se evitar acidentes, todas as cercas ou semelhantes existentes sob as redes de média e
baixa tensão, deverão ser seccionadas e aterradas.
6. Valores Limites e Métodos de Aterramentos
6.1. Valores limites
Os valores máximos de resistência de terra previstos para os aterramentos dos equipamentos (Banco de
capacitores, pára-raios, religadores, seccionalizadores e reguladores de tensão) não devem ultrapassar os
10Ω.
Os valores máximos de resistência de terra previstos para os aterramentos dos transformadores
preferencialmente não devem ultrapassar os 10Ω. Entretanto, se não for obtido o valor preferencial quando
colocadas até seis hastes paralelas, deve ser realizado o tratamento químico do solo.
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Para os transformadores do sistema MRT, caso não se obtenha o valor preferencial depois de seguidos os
procedimentos 6.2.1, 6.2.2 e 6.2.3, recomenda-se por razões econômicas os valores máximos constantes
na tabela 1.
Tabela 1 – Valores limites para os aterramentos do sistema MRT
Potência do Transformador
10 kVA
15 kVA
25 kVA
Resistência Máxima
50 Ω
33 Ω
20 Ω
Nota 4: Os valores dos aterramentos intermediários das redes de baixa tensão não devem ultrapassar os
25Ω, caso não se obtenha valores inferiores com a aplicação de até duas hastes, deverá ser realizado o
tratamento químico do solo.
Nota 5: Em regiões urbanas com dificuldades de aplicação de diversas hastes, poderá ser realizado o
tratamento químico após a instalação da primeira haste.
6.2. Métodos de Aterramentos
A redução da resistência de aterramento pode ser obtida através da interligação de diversas hastes em
paralelo ou através do tratamento químico do solo.
Para a execução da malha de aterramento devem ser desenvolvidos e observados os seguintes
procedimentos:
6.2.1. Primeira Haste
a) Abrir uma cava de 0,60x0,60x0,60m de largura, comprimento e profundidade, distanciada de 0,80 a
1,0m da face lisa do poste, no mesmo lado da descida do fio de aço-cobre.
b) Cravar a haste de aço-cobre na cava aberta, deixando a ponta 0,40m acima do fundo da cava, a fim
de permitir a instalação do conector de medição.
c) Medir a resistência de aterramento da haste cravada, desconectada do fio de descida.
d) Caso o valor de resistência obtido seja inferior ou igual ao desejado, cravar a haste mais 0,30m,
deixando uma distância suficiente para a instalação do conector. (Ver nota 6).
e) Instalar o conector e realizar a conexão ao cabo de aterramento
f) Efetuar a cobertura e o apiloamento da cava.
g) Medir novamente a resistência de terra, agora com o fio de descida já conectado à haste.
Nota 6: Caso não se obtenha os valores de resistência de aterramento determinada, deve ser adotado o
método das hastes paralelas descrito em 6.2.2.
6.2.2. Hastes Paralelas
a) Quando o valor de resistência de terra for superior ao desejado, com a utilização de apenas uma
haste, deverá ser adicionada uma nova haste.
b) Procede-se a interligação em paralelo das hastes
c) Medir a resistência de aterramento das hastes cravadas e interligadas, desconectadas do fio de
descida.
d) Caso o valor de resistência medido seja superior ao determinado, hastes adicionais devem ser
instaladas distanciadas 2,5m da primeira haste. (Ver Nota 7).
e) Caso o valor de resistência com a utilização de 5 hastes seja superior ao valor determinado deverá
ser utilizado o tratamento químico do solo.
Nota 7: O fato de aumentar o número de hastes interligadas em paralelo diminui o valor da resistência
equivalente, porém a redução não segue a equação simples de associação de resistências em paralelo,
apresentando uma "saturação" quando se aumenta o número de hastes em paralelo, desta forma é
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recomendado a utilização de no máximo 6 hastes. Caso não se obtenha os valores de resistência de
aterramento determinada, deve ser adotado o método de tratamento químico descrito em 6.2.3.
A figura 2 ilustra a seqüência de cravação das hastes em paralelo alinhadas, até a obtenção do valor de
resistência de terra desejado.
Equipamento
Fonte
6ª Haste
4ª Haste
2,5m
1ª Haste
2ª Haste
2,5m
3ª Haste
2,5m
5ª Haste
2,5m
Figura 2 – Seqüência de instalação das hastes de aterramento
6.2.3. Tratamento Químico do Solo
O processo de tratamento químico deve ser considerado como uma das ultimas alternativas uma vês que é
realizado com a utilização de produtos químicos não estáveis ou produtos que são lixiviados (lavados) pela
ação da chuva no solo. Além disso, esses produtos normalmente atacam o material constituinte da malha
(hastes e cabos), provocando corrosão e oxidação e aumentando, portanto a resistência de contato. O
processo de tratamento químico é realizado com base na mistura de um gel especifico ao solo. Esse gel é
constituído essencialmente da mistura de diversos sais que em combinação entre eles e em presença
d'água formam um gel condutor.
Nota 8: A mistura deve ser manuseada com cuidado especial, pois um dos componentes do gel, é o sulfato
de cobre ou de alumínio que é um produto venenoso, devendo-se portanto observar todas as precauções
de segurança. A figura 3 ilustra a aplicação do produto no sistema de aterramento.
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Figura 3 – Seqüência de aplicação do produto de tratamento químico
Nota 9: A tratamento químico deve ser realizado nas hastes de número 1 e 2 da figura 2. Caso não se
obtenha os valores de resistência de aterramento determinada, mesmo com a realização do tratamento
químico, deve ser adotado o método das hastes em estrela descrito em 6.2.4.
6.2.4. Hastes em Estrela
a) Instalar uma haste adicional distanciada 2,5m da primeira haste conforme figura 4.
b) Caso o valor de resistência medido seja superior ao determinado, hastes adicionais devem ser
instaladas.
c) Procede-se a interligação em paralelo das hastes conforme figura 4.
A figura 4 ilustra a seqüência de cravação das hastes em paralelo alinhadas, até a obtenção do valor de
resistência de terra desejado.
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10ª Haste
9ª Haste
Equipamento
Fonte
6ª Haste
4ª Haste
1ª Haste
2ª Haste
3ª Haste
5ª Haste
7ª Haste
8ª Haste
Figura 4 – Seqüência de instalação das hastes de aterramento
6.3. Metodologia de Medição da Resistência de Aterramento
Para efetuar uma medição de resistência de aterramento, é necessário que se tenha um ponto onde se
injeta uma corrente e um ponto onde se retira esta corrente. A corrente é injetada através do sistema de
aterramento a ser medido e retirado através de um aterramento ou terra auxiliar que poderá ser composto
de uma ou mais hastes interligadas.
Pela Lei de Ohms, a corrente injetada circulará pela terra e provocará na superfície da mesma uma tensão
resultante do produto desta corrente pela resistência da terra até o ponto a ser medido. Existem vários
métodos para se efetuar uma medida de resistência de terra, porém o mais prático e mais utilizado é o da
medida através do aparelho "MEGGER" ou similar.
As conexões do aparelho e eletrodos devem estar firmes e limpos, de modo a não produzirem resistências
nos contatos dos bornes.
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A figura 5 ilustra a forma de instalação do medidor de resistência de terra:
Figura 5 – Esquema de medição
A localização do eletrodo de tensão com relação ao terra auxiliar é muito importante na determinação do
valor real da resistência a ser medida. A resistência real do aterramento se dará quando a distância entre o
terra a ser medido e o eletrodo de tensão for de aproximadamente 60% da distância entre o terra a ser
medido e o terra auxiliar, ou seja:
X = 60%.D
a) Cravar os eletrodos de tensão e corrente a 24m (dist. X) e 40m (dist. D) respectivamente, do terra a
ser medido.
b) Escolher a escala apropriada, ou seja, aquela que corresponda a indicação mais próxima do final da
escala do aparelho
c) Operar a chave do aparelho e anotar a 1ª leitura
d) A 2ª leitura será obtida com o eletrodo de tensão deslocado de 3m em relação a posição da 1ª
leitura e no sentido do eletrodo sob ensaio (21m do terra a ser medido).
e) A 3ª leitura deverá ser obtida com o eletrodo de tensão deslocado 3m em relação a posição da 1ª
leitura e no sentido do eletrodo de corrente (27m do terra a ser medido).
f) Se a diferença entre as duas últimas leituras for inferior ou igual a 10% da primeira leitura, o valor
da resistência de terra é a média aritmética das três leituras.
Exemplo:
1ª leitura - 125 Ω
2ª leitura - 90 Ω
3ª leitura - 80 Ω
Erro =
(90 − 80)
= 0,08 = 8% < 10%
125
R=
(125 + 90 + 80)
= 98Ω
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Se a diferença entre as duas últimas leituras for superior a 10% da 1ª leitura, será necessário deslocar os
eletrodos de potencial e de corrente, afastando-os aproximadamente 3m do eletrodo sob ensaio, efetuando
novas leituras.
O eletrodo de potencial deverá ficar sempre a 40% da distância do eletrodo de corrente.
O valor da resistência de terra será sempre a média aritmética das três leituras.