NEE627 Compatibilidade Eletromagntica
Meios de proteo eltrica: Aterramento
Aterramento de torres de telecomunicaes
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Meios de proteo
Aterramento:
Blindagem eletromagntica
Arranjo de fiao (equalizao de potenciais)
Instalao de protetores
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NEE627 Compatibilidade Eletromagntica ESTUDO DE UM CASO PRTICO
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Sobretenses na fiao
Descargas laterais Rede AC
Induo na rede AC
Induo na rede telefnica Induo na rede telefnica
Descargas diretas na torre e nas redes
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Na estao
Na torre
No padro
No cubculo
Aterramentos
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Aterramento interno
Quadro de
distribuio
Equipamento
Aterramento externo
Aterramentos na estao
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Na rede AC
No neutro
Nos pra-raios
Aterramentos
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NEE627 Compatibilidade Eletromagntica Aterramento na rede AC
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Na rede Telefnica
Na blindagem dos cabos
No cabo mensageiro
Nos protetores
Aterramentos
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Aterramento
do protetor
Aterramento
da blindagem
Aterramento do
cabo mensageiro
Aterramentos no cabo telefnico
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h
y I0
Tenses induzidas na fiao
VIND 30. I0.h/y
h altura do cabo I0- valor de pico da corrente de descarga
y - distncia da descarga ao cabo
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Para h = 7,0 m
I0 = 2 kA (99% de probabilidade de ocorrncia)
y = 800 m
Vind = 500V
I0 = 34 kA (50% de probabilidade de ocorrncia)
y = 12 km
Vind = 500V
I0 = 100 kA (1% de probabilidade de ocorrncia)
y = 40 km
Vind = 500V
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R
Z Z V1
h
I/2 I/2
I
y
Efeitos de um ponto de aterramento
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V R
Z/2
I
V1 = RI
I = V.[2/(Z + 2R)]
V1 = V.[2R/(Z + 2R)]
K = 2R/(Z+2R)
V tenso induzida sem o aterramento V1 - tenso induzida com o aterramento
V1
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R = 0
R = 10
R = 50
R = 100
R = 400
k = 0
k = 0,05
k = 0,20
k = 0,33
k = 0,71
Para uma linha de 7,0 m de altura e cabo com
Dimetro de 5 mm tem-se:
Z = 60.ln (4h/d) = 518
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O pior caso de tenso induzida ser o de uma
descarga de 100 kA caindo a 50 m da torre
Cabo AC udio
R
Z Z
Ic Ic
Ir
Modelo
Vind
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R = 10
Vind = 20 kV
Ir = 1562 A
Ic = 781 A
R = 100
Vind = 139 kV
Ir = 1170 A
Ic = 585 A
Vind = (30 I0 h/y).(2R/Z+2R)
Ir = Vind / R
Ic= Ir / 2
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R
Z Z
Ic Ic
Ir
Modelo completo
ZTORRE
R
Z Z
Ic Ic
Ir
Modelo utilizado
Descargas diretas
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R1
Z Z
Ic Ic
Ir R2 V2
L
Io
t
1 pu
Io
(1,2A x 50 s)
Considera-se que o final do cabo de udio ter-se-a uma
malha de aterramento (aterramento do protetor).
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Para a resoluo do circuito foi utilizado o programa para
Clculo de transitrios.
Caso R1() R2() Ic (amperes)
L(m)
V2 (volts)
L(m)
100 1000 100 1000
1 10 15 0,29 0,11 4,5 1,7
2 20 15 0,45 0,20 6,8 3,0
3 50 15 0,65 0,36 9,8 5,5
4 100 15 0,77 0,50 11,6 7,6
5 300 15 0,88 0,70 13,2 10,0
6 10 50 0,14 0,08 7,1 4,0
7 20 50 0,25 0,14 12,2 7,1
8 50 50 0,45 0,30 21,7 14,0
9 100 50 0,58 0,41 29,1 21,0
10 300 50 0,76 0,60 37,9 31,0
11 50 50 0,71 0,38 7,1 3,8 20
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Cabo AC udio
0,25 . I0 0,25 . I0
0,5 . I0
I0
Distribuio das correntes
~ 50% da corrente de descarga flui pela fiao
~ 50% flui pela malha de aterramento da torre
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Indutncia do
cabo de descida
Indutncia do
aterramento
Capacitncia do
aterramento
Resistncia do
aterramento
Disrupo
do solo
A malha de aterramento: modelo completo
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20
40
60
80
100
R e
Z (
Ohm
s) Resistncia
Impedncia
L(m)
30 60 90 120
L
1000 Ohms.metro
Impedncia calculada
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3 m
3 m
Malha a Malha d
Gerador de
Impulsos
Impedncia medida com gerador de impulsos
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.2
.4
.6
.8
10
Z /R
Corrente de pico (kA)
1 2 3 4 5
Malha d R 48 Ohms
Malha a R 215 Ohms
0 0
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50
100
150
200
250
R(O
hm
s)
Resistividade (ohms.metro)
200 500
Malha d
Malha a
0 0
400
Influncia da umidade
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Proposta de critrios para projeto e instalao de malhas de aterramento de torres visando proteo contra descargas atmosfricas.
sugerido um critrio para aterramento de torres
que acredita-se estar em concordncia com os
critrios adotados em paises mais
desenvolvidos e adequados realidade
brasileira.
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O valor da resistncia da malha de aterramento
2,5 (norma Holandesa);
50 (norma Sul-africana).
No existe um valor mgico para o valor da resistncia da malha. Malhas equalizadas garantem a segurana
do pessoal e do equipamento.
Sugere-se um valor mximo de 50 (frica do Sul) para o valor da resistncia de aterramento da malha da torre, no Brasil as prticas TELEBRAS indicam um
valor de 10 .
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Estatstica de valores de resistividade do solo em Minas Gerais (topo de morro)
(.m) Nmero de localidades
% %
Acumulado
0 1.000 20 12,3 12,3
1.000 5.000 89 54,6 66,9
5.000 10.000 31 19,0 85,9
>10.000 23 14,1 100,0
Total 163 100,0
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Malhas de aterramento propostas
15 m Torre
15 m
Configurao 1
R inferior a 50 em solos de at 1500 .m (15%)
Haste
Cabos
30
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Configurao 2
R inferior a 50 em solos de at 3.000 .m (60%)
15 m Torre
15 m
Haste
Cabos
20 m
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Haste
Cabos
Torre
15 m
20 m
Configurao 3
R inferior a 50 em solos de at 3.000 .m (60%)
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Vp
Vt
RAT
V = RAT.I
d
I
O desenho da malha - Tenses de passo e toque
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Placa de cobre: equipotencial perfeito?
Tenso de passo 0. E a tenso de toque?
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Vt
Placa de cobre: equipotencial perfeito?
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Zt
Zt
Vt Para torres baixas:
Zt = induntncia
Tenses de toque
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Vt = Z.I Vt = L dI/dt
dI/dt = 2,0 kA/s a 50 kA/s
O valor da indutncia depende basicamente do dimetro
da torre, um valor tpico seria: 1,0 H/m.
Tomando-se uma pessoa tocando a torre a 1,0 m de
altura as tenses sero:
Vt = 2,0 kV (dI/dt = 2,0 kA/s )
Vt = 50 kV (dI/dt = 50 kA/s )
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Vt VP
Tenses na borda da placa
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Transferncia de potencial
Vt
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Reduo da tenso de passo
A utilizao de uma placa como malha de aterramento uma soluo economicamente
invivel.
A soluo usualmente adotada a utilizao de uma malha compondo uma rede.Quanto menor for
o afastamento entre os condutores da rede, mais
esta malha se aproxima de uma placa.
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Reduo da tenso de passo
Outra soluo adotada para minimizar os efeitos das tenses de passo revestir o solo por cima da malha como materiais tais como o concreto e a brita.
Estes materiais de cobertura no diminuem os valores das tenses de passo mas diminuem os valores das correntes que circulam pela pessoa.
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Tratamento qumico
A utilizao de tratamento qumico do solo com o objetivo de reduzir o valor da resistncia
da malha de aterramento uma alternativa
polmica.
Alguma normas rejeitam tal soluo e algumas normas permitem o tratamento do solo com
materiais tais como o concreto e a bentonita.
Esperincias realizadas pelo autor indicam redues de no mximo 50%.
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O material da malha
Critrios:
Eltricos;
Mecnicos;
Qumicos.
As normas em geral reconhecem a utilizao de
cabos com bitola mnima de 50 mm2.
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FIM
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