Aterramento Fluke

Princpios, mtodos de teste

e aplicaes

Resistncia do aterramento

Diagnstico de problemas eltricos intermitentes

Reduo de tempo de parada desnecessrio

Princpios de segurana de aterramento

Por que testar os sistemas de aterramento?Ao longo do tempo, solos corrosivos com alto teor de umidade, alto teor de sal e altas temperaturas deterioram as hastes de aterramento e as conexes. Assim, embora o sistema de aterramento instalado inicialmente possa ter apresentado valores baixos de resistncia terra, a resistncia pode aumentar se as hastes de aterramento se deteriorarem.

Testadores de aterramento como o Fluke 1623 e o 1625 so ferramentas indispensveis para a identificao e soluo de problemas a fim de evitar paradas do sistema. Quando ocorrem problemas eltricos intermitentes, o que pode ser muito frustrante, a causa pode se relacionar ao aterramento inadequado ou m qualidade da energia.

Por isso, enfaticamente recomendado que todos os aterramentos e ligaes terra sejam inspecionados pelo menos uma vez por ano, como parte rotineira do plano de manuteno prognstica (preditiva). Durante essas inspees peridicas, se houver aumento de resistncia acima de 20 %, o tcnico deve averiguar a origem do problema e tomar as medidas necessrias para corrigi-lo de modo a baixar a resistncia, o que pode ser feito substituindo-se ou acrescentando-se hastes de aterramento no sistema.

O que um aterramento e o que ele faz?O NEC (National Electrical Code Cdigo eltrico nacional dos EUA), Artigo 100, define aterramento da seguinte forma: conexo condutora, seja ela intencional ou acidental, entre um equipamento ou circuito eltrico e a terra, ou a um corpo condutor em vez da terra. Ao falarmos sobre aterramento, existem dois aspectos distintos: ligao terra e aterramento de equipamentos. O terra de segurana uma ligao intencional de um condutor de circuito, em geral o neutro, a um eletrodo de

Por que aterrar, por que testar?

2

Por que aterrar?O aterramento inadequado resulta em tempo de parada desnecessrio, mas alm disso perigoso e aumenta o risco da ocorrncia de falhas nos equipamentos.

Sem um sistema de aterramento eficaz, existe risco de choque eltrico, alm de risco de erros nos instrumentos, problemas de distoro harmnica, problemas relacionados ao fator de potncia e uma srie de outras possveis complicaes. Se as correntes de fuga no tiverem um caminho para descarga na terra atravs de um sistema de aterramento devidamente projetado e mantido, elas encontraro outros caminhos no planejados, que podem incluir a passagem por uma pessoa. A fim de garantir a segurana, as seguintes organizaes estabeleceram recomendaes e normas: OSHA (rgo nacional de segurana

ocupacional e sade; EUA)

NFPA (Associao nacional de proteo contra incndio; EUA)

ANSI/ISA (Instituto americano de padres nacionais e Sociedade americana de instrumentos)

TIA (Associao das indstrias de telecomunicao)

IEC (International Electrotechnical Commission Comisso eletrotcnica internacional)

CENELEC (Comit Europeu de Normalizao Eletrotcnica)

IEEE (Instituto de engenheiros eltricos e eletrnicos; EUA)

Contudo, o bom aterramento no tem apenas a funo de proporcionar segurana; ele tambm impede a ocorrncia de danos a equipamentos e instalaes industriais. Um bom sistema de aterramento aumenta o grau de confiabilidade do equipamento e reduz a probabilidade de danos devidos a raios ou correntes de fuga. Todo ano h um prejuzo de bilhes de dlares devido a incndios causados por problemas eltricos nas instalaes de trabalho. Isso sem contar os custos dos litgios relacionados e a perda de produtividade individual e empresarial.

aterramento colocado na terra. O aterramento de equipamento assegura que o equipamento operacional contido em uma estrutura esteja corretamente ligado terra. Esses dois sistemas de aterramento precisam ser separados, embora interconectados. Isso impede que ocorram diferenas de potencial de tenso em caso de descargas disruptivas por queda de raios. A finalidade do aterramento, alm de proteger as pessoas, as instalaes e os equipamentos, servir como percurso seguro para a dissipao das correntes de fuga, raios, descargas estticas, sinais e interferncia de EMI e RFI.

Qual um bom valor de resistncia de aterramento?H muita confuso quanto ao que constitui um bom aterramento e que valores de resistncia de aterramento so necessrios. Idealmente, o aterramento deve apresentar zero ohm de resistncia.

No existe nenhum limiar padro de resistncia que seja reconhecido por todos os rgos. Contudo, a NFPA e a IEEE recomendam o valor mximo de resistncia de aterramento de 5,0 ohms.

A NEC recomenda o seguinte: Assegure que a impedncia do sistema terra seja menos do que os 25 ohms especificados na norma NEC 250.56. Em instalaes com equipamentos sensveis, esse valor deve ser no mximo 5,0 ohms.

O setor de telecomunicaes freqentemente usa o valor mximo de 5,0 ohms como valor de aterramento e ligao.

O objetivo, no que se refere resistncia de aterramento, conseguir obter o valor mais baixo possvel, considerando-se os fatores econmicos e fsicos.

Por que aterrar?Por que testar?

2

Noes bsicas sobre aterramento

4

Mtodos de testes de aterramento

6

Medio da resistncia da terra

12

ndice

3

Por que testar? Solos corrosivos.

Por que aterrar? Raios.

Use o Fluke 1625 para examinar o estado dos sistemas de aterramento.

Noes bsicas sobre aterramento

Componentes de eletrodo de aterramento

Condutor terra A conexo entre o condutor terra e o eletrodo

de aterramento Eletrodo de aterramento

Localizao das resistncias(a)Oeletrododeaterramentoe

suasconexes A resistncia do eletrodo de aterramento e

das respectivas conexes em geral muito baixa. Geralmente, as hastes de aterramento so fabricadas em material altamente condutor, de baixa resistncia, como ao ou cobre.

(b)Aresistnciadecontatodaterraaoredordoeletrodo

O National Institute of Standards (rgo governamental do Department of Commerce dos EUA) demonstrou que essa resistncia praticamente negligencivel se o eletrodo de aterramento no tiver revestimento em tinta, graxa etc.; e se ele se encontra em contato seguro com a terra.

(c)Aresistnciadamassadeterracircundante

O eletrodo de aterramento circundado por terra; conceitualmente, a terra formada por camadas concntricas de mesma espessura. As camadas mais prximas ao eletrodo de aterramento so as menores, em termos de rea, o que produz um maior grau de resistncia. Cada camada subseqente tem uma rea um pouco maior, produzindo menor resistncia. Finalmente, atingido um ponto em que as camadas apresentam pouca resistncia terra ao redor do eletrodo de aterramento.

Assim, com base nessa informao, ao instalar sistemas de aterramento, devemos nos concentrar em como reduzir a resistncia da terra.

O que afeta a resistncia da terra?Em primeiro lugar, a regulamentao da NEC (1987, 250-83-3) requer que pelo menos 2,5 metros de comprimento (8 ps) do eletrodo de aterramento esteja em contato com o solo. Quatro variveis afetam a resistncia de um sistema de aterramento: 1. Comprimento/profundidade do eletrodo

de aterramento 2. Dimetro do eletrodo de aterramento 3. Nmero de eletrodos de aterramento . Projeto do sistema de aterramento

Comprimento/profundidadedoeletrododeaterramentoUma maneira muito eficaz de baixar a resistncia da terra cravar os eletrodos de aterramento em uma profundidade maior. A resistividade do solo no uniforme, e pode ser muito imprevisvel. Ao instalar o eletrodo de aterramento, de importncia crtica que ele fique abaixo da linha de geada. Isso necessrio para que a resistncia terra no seja muito afetada pelo congelamento do solo circundante.

Geralmente, dobrar o comprimento do eletrodo de aterramento reduz o nvel de resistncia em mais 0 %. Em certas situaes fisicamente impossvel cravar as hastes na profundidade desejada, como, por exemplo, em reas em que o solo composto de pedra, granito, etc. Nessas situaes podem ser usados mtodos alternativos, inclusive cimento em contato direto com a terra.

DimetrodoeletrododeaterramentoO aumento no dimetro do eletrodo de aterramento no tem muito efeito em termos de diminuir a resistncia. Por exemplo, ao se dobrar o tamanho do dimetro de um eletrodo de aterramento, a resistncia diminui em apenas 10 %.

NmerodeeletrodosdeaterramentoOutra maneira de diminuir a resistncia da terra usar vrios eletrodos de aterramento. Nesse tipo de projeto, mais de um eletrodo so cravados no solo e conectados em paralelo a fim de reduzir a resistncia. Para que os eletrodos adicionais tenham efeito, o espaamento das hastes adicionais precisa pelo menos equivaler profundidade da haste cravada. Se no for usado o espaamento certo entre os eletrodos, as respectivas esferas de influncia se intersectaro e a resistncia no diminuir.

Use a tabela das resistncias de aterramento, a seguir, como referncia na instalao de hastes de aterramento que estejam de acordo com necessidades especficas relacionadas resistncia. Lembre-se de que essa tabela s deve ser usada como referncia geral, pois necessrio sempre levar em conta o fato de que o solo composto de camadas que raramente so homogneas. Os valores de resistncia variam muito.

ProjetodosistemadeaterramentoOs sistemas de aterramentos simples consistem de um nico eletrodo de aterramento cravado no solo. O uso de um nico eletrodo de aterramento a forma mais comum de aterramento, e pode ser encontrada na parte externa que circunda qualquer residncia ou edificao comercial. Os sistemas de aterramento complexos consistem de vrias hastes de aterramento, redes de grades ou malhas conectadas, placas e loops de aterramento. Esses sistemas normalmente so instalados em subestaes de gerao de energia, centrais de comutao e reas de torres de telefonia celular.

As redes complexas aumentam drasticamente a quantidade de contato com o solo circundante e, assim, baixam a resistncia.

Cada eletrodo de aterramento tem sua prpria esfera de influncia. Sistemasde

aterramento

Eletrodo de aterramento individual.

Vrios eletrodos de aterramento interligados.

Malha de aterramento.

Placa de aterramento.

5

Tipo de solo

Resistividadedosolo

RE

Resistncia de aterramento

Profundidadedoeletrododeaterramento(metros)

Barradeaterramento(metros)

M 3 6 10 5 10 20Solo muito mido, pantanoso

30 10 5 3 12 6 3

Solo de cultivo, solo margoso, argiloso

100 33 17 10 0 20 10

Solo de argila arenosa 150 50 25 15 60 30 15

Solo arenoso mido 300 66 33 20 80 0 20

Concreto 1:5 00 - - - 160 80 0

Cascalho molhado 500 160 80 8 200 100 50

Solo arenoso seco 1000 330 165 100 00 200 100

Cascalho seco 1000 330 165 100 00 200 100

Solo pedregulhoso 30.000 1000 500 300 1200 600 300

Pedra 107 - - - - - -

6Quais so os mtodos de teste de aterramento?

Existem quatro tipos de teste de aterramento: Resistividadedosolo (com estacas) Quedadepotencial (com estacas) Seletivo (com 1 alicate e estacas) Semestacas (apenas com 2 alicates)

Medio da resistividade do solo

Porquenecessriodeterminararesistividadedosolo?A resistividade do solo muito importante na hora de projetar o sistema de aterramento de novas instalaes para atender os requisitos referentes resistncia do solo. Idealmente, se procuraria o local com a resistncia mais baixa. Mas conforme mencionamos anteriormente, as condies inadequadas do solo podem superar mesmo os sistemas de aterramento mais sofisticados.

A composio do solo, o teor de umidade e a temperatura so fatores que afetam a resistividade. Raramente o solo homogneo; a resistividade varia geograficamente e conforme a profundidade nos diversos tipos de solos. O teor de umidade muda com as estaes do ano, com o tipo de subcamadas da terra, e com a profundidade dos lenis de gua. Como o solo e a gua geralmente so mais estveis nos extratos mais profundos, recomenda-se colocar as hastes de aterramento na profundidade mxima, se possvel na profundidade do lenol de gua. Alm disso, as hastes de aterramento devem ser instaladas onde a temperatura seja estvel, isto , abaixo da linha de geada.

Para o sistema de aterramento ser eficaz, ele precisa ser projetado para tolerar as piores condies possveis.

Comosecalculaaresistividadedosolo?O procedimento descrito a seguir usa o mtodo de Wenner, e aceitao mundial, desenvolvido pelo Dr. Frank Wenner do US Bureau of Standards in 1915. (F. Wenner, Mtodo de medio da resistividade da terra; Bull, National Bureau of Standards, Bull 12() 258, p. 78-96; 1915/16.)

Afrmulaaseguinte: = 2 p A R ( = a resistividade mdia do solo at a profundidade

A em ohmcm)

p = 3,116A = a distncia entre os eletrodos, em cmR = o valor de resistncia medido pelo

instrumento de teste, em ohms

Obs.: Dividir ohmcentmetros por 100 para converter ohmmetros. Preste ateno nas unidades usadas.

Exemplo: Suponhamos que voc resolveu instalar hastes de aterramento de 1 metro de comprimento como parte do seu sistema de aterramento. Para medir a resistividade do solo a uma profundidade de 1 metro, falamos no espaamento entre os eletrodos de teste de 3 metros.

Para medir a resistividade do solo, inicie o Fluke 1625 e veja qual o valor da resistncia em ohms. Nesse caso, vamos supor que a resistncia 100 ohms. Ento sabemos o seguinte:

A = 1 metroR = 100 ohms

Ento, a resistividade do solo seria igual a: = 2 x p x A x R = 2 x 3,116 x 1 metro x 100 ohms = 628 m

Quais so os mtodos de teste de aterramento?

a a a

1/3 a

H/C2

OFF

3 POLE

3 POLE

4 POLE 4 POLE

2 POLE

2POLE4 POLE

S/P2

ES/P1

E/C1

STARTTEST

DISPLAYMENU

CHANGEITEM

SELECT

1625 ADVANCED EARTH / GROUND TESTER GEO

E S HES

ACRresistance

Earth/Ground Resistance 300 k DC Low Resistance 3 k300 kRA RR~

Preparao para os testes de resistividade do solo com o Fluke 1623 ou 1625.

7

Comosemedearesistnciadosolo?Para testar a resistividade do solo, conecte o testador de aterramento conforme mostrado abaixo.

Como podemos ver, estacas de aterramento so posicionadas no solo, eqidistantes entre si e formando uma linha reta. A distncia entre as estacas de aterramento deve ser pelo menos trs vezes maior do que a profundidade da estaca. Assim, se a profundidade de cada estaca for de 30 cm, a distncia entre as estacas deve ser maior que 91 cm. O Fluke 1625 gera uma dada corrente atravs das duas estacas mais externas, e a queda no potencial medida entre as duas estacas mais internas. Com base na lei de Ohm (V = IR), o testador Fluke calcula automaticamente a resistncia do solo.

Como os resultados das medies geralmente so distorcidos e invalidados na presena de pedaos de metais sob o solo, aqferos subterrneos etc., sempre recomendado que sejam feitas medies adicionais no ponto em que o eixo da estaca vira a 90 graus. Ao mudar a profundidade e distncia vrias vezes, produzido um perfil que pode servir como base para determinar o sistema de resistncia de aterramento mais adequado.

As medies de resistividade do solo so frequentemente distorcidas pela existncia de correntes de terra e seus harmnicos. Para impedir que isso ocorra, o Fluke 1625 usa o sistema AFC (Automatic Frequency Control controle automtico de freqncia). Esse sistema seleciona automaticamente a freqncia de teste com a menor quantidade de rudo, possibilitando a obteno de uma leitura clara.

8Quais so os mtodos de teste de aterramento?

Medio de queda de potencialO mtodo de teste de queda de potencial usado para medir a capacidade de um sistema de aterramento ou de um eletrodo individual de dissipar a energia de um local.

Comofuncionaotestedequedadepotencial?Primeiro, o eletrodo de aterramento em questo precisa ser desconectado da instalao. Segundo, o testador conectado ao eletrodo de aterramento. Em seguida, no caso do teste de queda de potencial tripolar, duas estacas de aterramento so colocadas no solo, em linha retae afastadas do eletrodo de aterramento. Normalmente, o espaamento de 20 metros suficiente. Para saber em mais detalhes como colocar as estacas, leia a prxima seo.

O Fluke 1625 gera uma corrente determinada entre a estaca externa (estaca de aterramento auxiliar) e o eletrodo de aterramento; a queda

do potencial entre a estaca interna e o eletrodo medida. Com base na lei de Ohm (V = IR), o testador calcula automaticamente a resistncia do eletrodo de aterramento.

Conecte o testador de aterramento da forma mostrada na figura. Pressione START (Iniciar) e veja no visor o valor da resistncia (RE). Este o valor real correspondente ao eletrodo de aterramento que est sendo testado. Se esse eletrodo estiver ligado em paralelo ou em srie com outras hastes de aterramento, o valor de RE corresponder ao valor total, de todas as resistncias.

Comosocolocadasasestacas?Para obter o mximo grau de exatido ao realizar testes de resistncia de aterramento tripolares, essencial que a sonda seja colocada fora da esfera de influncia do eletrodo de aterramento sendo testado e do terra auxiliar.

Se a sonda no estiver fora da esfera de influncia, as reas efetivas de resistncia sero sobrepostas e invalidaro as medies que esto sendo realizadas. A tabela serve como guia para configurar corretamente a sonda (estaca interna) e o terra auxiliar (estaca externa).

Para testar a exatido dos resultados e assegurar que as estacas de aterramento estejam fora das esferas de influncia, reposicione a estaca interna (sonda) 1 metro em qualquer direo e faa a medio novamente. Se houver uma diferena significativa (30 %) na medida, aumente a distncia entre a haste de aterramento sendo testada, a estaca interna (sonda) e a externa (terra auxiliar) at que os valores medidos permaneam razoavelmente constantes ao reposicionar a estaca interna (sonda).

H/C2

OFF

3 POLE

3 POLE

4 POLE 4 POLE

2 POLE

2POLE4 POLE

S/P2

ES/P1

E/C1

STARTTEST

DISPLAYMENU

CHANGEITEM

SELECT


E S H

ACRresistance


Estaca interna

Estaca externa

Eletrodo de aterramento

Profundidadedoeletrododeaterramento

Distnciaataestaca

interna

Distnciaataestacaexterna

2 m 15 m 25 m

3 m 20 m 30 m

6 m 25 m 0 m

10 m 30 m 50 m

> 20 m > 20 m


Para testar a resistncia de eletrodos de aterramento individuais em torres de transmisso de alta tenso com cabos estticos ou de terra areos, necessrio desconectar esses cabos. Se uma torre tiver mais do que um terra na base, todos eles precisam ser desconectados, um por um, e serem testados. O Fluke 1625 tem um acessrio opcional um transformador de corrente tipo alicate de 320 mm (12,7 pol.) de dimetro que mede as resistncias individuais de cada coluna, sem necessidade de desconectar nenhum condutor terra ou cabos terra/estticos areos.

H/C2

OFF

3 POLE

3 POLE

4 POLE 4 POLE

2 POLE

2POLE4 POLE

S/P2

ES/P1

E/C1

STARTTEST

DISPLAYMENU

CHANGEITEM

SELECT


E S H

ACRresistance


EI-16

2XSE

NSI

NG

CUR

REN

T

TRAN

SFO

RM

ER

EI-16

2XSE

NSIN

G CU

RREN

T

TRAN

SFOR

MER

Medio seletivaO teste seletivo muito semelhante ao teste de queda de potencial, e fornece as mesmas medies, mas de maneira mais segura e mais fcil. Isso se deve ao fato de que no teste seletivo o eletrodo de aterramento em questo no precisa ser desconectado da instalao. O tcnico no precisa correr nenhum risco ao ter que desconectar o terra nem colocar em risco outras pessoas ou o equipamento eltrico dentro da estrutura no-aterrada.

Da mesma forma que no teste de queda de potencial, duas estacas de aterramento so colocados no solo, em linha reta, afastadas do eletrodo de aterramento. Normalmente, o espaamento de 20 metros suficiente. Em seguida, o testador conectado ao eletrodo de aterramento em questo, com a vantagem de que a conexo na instalao no precisa ser desconectada. Em vez disso, um grampo especial colocado ao redor do eletrodo de aterramento para eliminar os efeitos das resistncias paralelas no sistema aterrado, de modo que seja medido apenas o eletrodo de aterramento desejado.

Da mesma forma mencionada anteriormente, o Fluke 1625 gera uma corrente determinada entre a estaca externa (estaca de aterramento auxiliar) e o eletrodo de aterramento; a queda de potencial entre a estaca interna e o eletrodo medida. Somente a corrente que circula pelo eletrodo de aterramento medida usando o grampo/alicate. A corrente gerada tambm circula por outras resistncias paralelas, mas apenas a corrente que passa pelo alicate (isto , a corrente que passa pelo eletrodo de aterramento em questo) usada para calcular a resistncia (V = IR).

Se a resistncia total do sistema de aterramento precisar ser medida, ento ser necessrio medir a resistncia de cada eletrodo de aterramento prendendo um alicate em cada eletrodo individual. A resistncia total do sistema de aterramento pode ser determinada por clculo.

Conecte o testador de aterramento conforme mostrado. Pressione START (Iniciar) e veja no visor o valor da resistncia (RE). Este o valor real da resistncia correspondente ao eletrodo de aterramento que est sendo testado.

9

H/C2

OFF

3 POLE

3 POLE

4 POLE 4 POLE

2 POLE

2POLE4 POLE

S/P2

ES/P1

E/C1

STARTTEST

DISPLAYMENU

CHANGEITEM

SELECT


E S H

ACRresistance


EI-162X

SENSING CURRENT

TRANSFORMER

EI-162AC

INDUCING CURRENT

TRANSFORMER


Medio sem estacasO testador de aterramento Fluke 1625 mede resistncias de loop de aterramento para sistemas multi-aterrados usando apenas alicates de corrente. Essa tcnica de teste elimina a atividade perigosa e demorada de desconectar os terras paralelos, e tambm o processo de encontrar locais adequadas para as estacas de aterramento auxiliar. Tambm se pode executar testes de aterramento em lugares em que antes ningum considerava. Dentro de edificaes, em torres eltricas, ou em qualquer lugar em que no haja acesso ao solo.

Com este mtodo de teste, dois alicates so fixados na haste de aterramento ou no cabo de conexo e cada um deles conectado ao testador. Nenhuma estaca de atiramento usada. Uma tenso conhecida induzida por um alicate e a corrente medida usando-se um segundo alicate. O testador mede automaticamente a resistncia do loop de aterramento nessa haste. Se houver apenas um percurso terra, como em muitas aplicaes residenciais, o mtodo sem estacas no fornecer um valor aceitvel, e ser necessrio usar o mtodo de teste de queda de potencial.

O Fluke 1625 funciona segundo o princpio de que em sistemas com mltiplos aterramentos ou aterrados em paralelo, a resistncia lquida de todos os percursos de aterramento sero extremamente baixas comparadas a um nico percurso (o que est sendo testado). Assim, a resistncia lquida de todas as resistncias dos percursos de retorno em paralelo , efetivamente, zero. A medio sem estacas mede apenas as resistncias das hastes de aterramento individuais paralelas aos sistemas de aterramento. Se o sistema de aterramento no estiver paralelo terra, haver um circuito aberto ou a medida feita ser a da resistncia do loop de aterramento.

OFF O

N

OFF O

N

OFF O

N

OFF O

N

OFF O

N

OFF O

N

OFF O

N

OFF O

N

OFF O

N

H/C2

OFF

3 POLE

3 POLE

4 POLE 4 POLE

2 POLE

2POLE4 POLE

S/P2

ES/P1

E/C1

STARTTEST

DISPLAYMENU

CHANGEITEM

SELECT


E S H

ACRresistance


EI-162XSENSING CURRENT

TRANSFORMER

EI-162ACINDUCING

CURRENT

TRANSFORMER

Preparao para o mtodo sem estacas usando o 1625.

Percursos de teste de corrente com o mtodo sem estacas.

10

> 10 cm

Fonte

Medir

H/C2

OFF

3 POLE

3 POLE

4 POLE 4 POLE

2 POLE

2POLE4 POLE

S/P2

ES/P1

E/C1

STARTTEST

DISPLAYMENU

CHANGEITEM

SELECT


SES

ACRresistance


ST

11

ResistnciadeaterramentobipolarEm situaes em que no prtico ou no possvel cravar estacas no solo, os testadores Fluke 1623 e 1625 oferecem a capacidade de efetuar medies de continuidade/resistncia de aterramento bipolar, conforme mostrado a seguir.

Para fazer esse teste, o tcnico precisa ter acesso a um terra que sabidamente bom, como, por exemplo, um cano dgua totalmente metlico. O cano deve ser de comprimento suficiente e inteiramente em metal, sem flanges nem acoplamentos de isolao. Diferente de outros testadores, os testadores Fluke 1623 e 1625 executam o teste com corrente relativamente alta (corrente de curto-circuito de > 250 mA) o que garante resultados estveis.

Circuito equivalente para medies de dois pontos.

MediesdeimpednciadaterraAo tentar calcular possveis correntes de curto-circuito em usinas de energia eltrica e outras instalaes de alta tenso/corrente, importante poder determinar a impedncia de aterramento, pois ela ser composta de elementos indutivos e capacitivos. Como na maioria dos casos a indutividade e a resistividade so conhecidas, a impedncia real pode ser determinada por meio de um clculo complexo.

Como a impedncia depende da freqncia, o Fluke 1625 usa um sinal de 55 Hz para que esse clculo seja o mais prximo possvel da freqncia de operao da tenso. Isso assegura que a medio seja prxima ao valor da freqncia real de operao. Com esse recurso oferecido pelo Fluke 1625, possvel efetuar a medio direta e exata da impedncia do aterramento.

Os tcnicos das empresas de fornecimento de energia que testam linhas de transmisso de alta tenso esto interessados em duas coisas: a resistncia da terra caso ocorra queda de um raio, e a impedncia do sistema inteiro, caso ocorra um curto-circuito em um ponto especfico da linha. Nesse caso, o curto-circuito significa que um fio ativo se soltou e encostou na grade metlica de uma torre.

12

Medio da resistncia da terra

Em centrais de comutaoAo se fazer uma inspeo de aterramento de uma central de comutao, necessrio realizar 3 medies distintas.

Antes de fazer o teste, localize a barra de aterramento principal (MGB) dentro da central de comutao, para saber qual o tipo de sistema de aterramento existente. Conforme mostrado nesta pgina, a barra de aterramento principal possui condutores-terra ligados a: neutro multi-aterrado (MGN) ou entrada da

rede de energia,

campo de terra, cano dgua, e ao da estrutura ou edificaoPrimeiro, faa um teste sem estacas em cada ligao-terra individual que sai da barra de aterramento principal. A finalidade assegurar que todos os terras estejam conectados,

especialmente a barra de aterramento principal. importante notar que a inteno no medir a resistncia individual, mas a resistncia de loop do ponto em que o alicate est colocado. Conforme ilustrado na Figura 1, conecte o Fluke 1625 ou 1623 e prenda os dois alicates, o de induo e o sensor, em cada conexo, para medir a resistncia do loop da barra de aterramento principal, o campo de terra, o cano dgua e o ao estrutural.

Em segundo lugar, faa o teste de queda de potencial tripolar de todo o sistema de aterramento, fazendo as ligaes barra de aterramento principal conforme ilustradas na Figura 2. Para alcanar o terra remoto, muitas companhias telefnicas aproveitam pares de cabo no utilizados, em uma extenso de at 1,5 quilmetros. Registre a medio e repita o teste pelo menos uma vez por ano.

Em terceiro lugar, faa as medies das resistncias individuais do sistema de aterramento pelo mtodo de teste seletivo do Fluke 1625 ou 1623. Conecte o testador Fluke conforme ilustrado na Figura 3. Mea a resistncia da barra de aterramento principal da coluna especfica da barra. Em seguida, mea o campo de terra. Essa leitura corresponde ao valor real da resistncia do campo de terra da central de comutao. Agora passe para o cano dgua; em seguida, repita o procedimento para medir a resistncia do ao estrutural. fcil verificar a exatido dessas medies por meio da lei de Ohm. A resistncias de cada coluna, quando calculada, deve ser igual resistncia do sistema como um todo (levando em conta uma margem de erro razovel, j que nem todos os elementos de aterramento podem ser medidos).

Esses mtodos de teste fornecem as medidas mais exatas de uma central de comutao, porque fornecem as resistncias individuais bem como os comportamentos reais correspondentes no sistema de aterramento. Embora exatas, as medies no mostram como o sistema se comportaria como rede, pois no caso de ocorrer uma descarga atmosfrica, como um raio, ou uma corrente de falta, tudo est interligado.

EI-16

2XSE

NSI

NG

CUR

REN

T

TRAN

SFO

RM

ER

MGN

MGB

Disposio de uma central de comutao comum.

Cano dgua

Campo de terra

Ao da estrutura

Paraprovarisso,necessriorealizaralgunstestesadicionaisnasresistnciasindividuais.

Primeiro, execute o teste de queda de potencial tripolar em cada coluna derivada da barra de aterramento principal, e registre cada medio. Novamente, com base na lei de Ohm, essas medidas devero corresponder resistncia do sistema como um todo. Com base nos clculos, voc observar que existe uma diferena de 20 % a 30 % do valor total de RE.

Finalmente, mea as resistncias das diversas colunas da barra de aterramento principal pelo mtodo de teste seletivo sem estacas. Esse mtodo funciona como o mtodo sem estacas; s difere pelo uso de dois alicates separados. O alicate de tenso de induo preso no cabo ligado barra de aterramento principal, e como esta ligada entrada de energia, que paralela ao sistema de aterramento, isso j satisfaz o requisito. Coloque o alicate sensor no cabo de aterramento que leva ao campo de terra. Ao medir a resistncia, essa a resistncia real do campo de terra, mais o percurso paralelo da barra de aterramento principal. E como muito baixo, em termos de ohms, no dever ter efeito algum na leitura medida. Esse processo pode ser repetido na outra coluna da barra de aterramento, isto , no cano dgua e no ao estrutural.

Para medir a barra de aterramento principal atravs do mtodo seletivo sem estacas, coloque o alicate de induo na linha que vai ao cano dgua (j que o cano dgua de cobre tem resistncia muito baixa) e a leitura corresponder apenas resistncia da barra de aterramento principal.

H/C2

OFF

3 POLE

3 POLE

4 POLE 4 POLE

2 POLE

2POLE4 POLE

S/P2

ES/P1

E/C1

STARTTEST

DISPLAYMENU

CHANGEITEM

SELECT


E S H

ACRresistance


EI-16

2XSE

NSI

NG

CU

RR

ENT

TRAN

SFO

RM

ER

MGN

MGB

H/C2

OFF

3 POLE

3 POLE

4 POLE 4 POLE

2 POLE

2POLE4 POLE

S/P2

ES/P1

E/C1

STARTTEST

DISPLAYMENU

CHANGEITEM

SELECT


E S H

ACRresistance


EI-16

2XSE

NSI

NG

CUR

REN

T

TRAN

SFO

RM

ER

MGN

MGB

EI-162AC

INDUCING CURRENT

TRANSFORM

ER

EI-162X

SENSING CURRENT

TRANSFORM

ER

Figura 1: Teste sem estacas em central de comutao.

Figura 2: Execute o teste de queda de potencial tripolar de todo o sistema de aterramento.

13

H/C2

OFF

3 POLE

3 POLE

4 POLE 4 POLE

2 POLE

2POLE4 POLE

S/P2

ES/P1

E/C1

STARTTEST

DISPLAYMENU

CHANGEITEM

SELECT


E S H

ACRresistance


EI-16

2XSE

NSI

NG

CU

RR

ENT

TRAN

SFO

RM

ER

MGN

MGB

EI-162ACIN

DUC

ING C

UR

REN

T

TRANSFO

RM

ER

Figura 3: Mea as resistncias individuais do sistema de aterramento usando o teste seletivo.

1

Outras aplicaes de resistncia de aterramento

Locais de aplicaoH mais quatro aplicaes especficas em que se pode usar o Fluke 1625 para medir a capacidade do sistema de aterramento.

Instalaesdetelefoniacelular/torresderdioemicroondasNa maioria dos locais h uma torre de colunas, sendo que cada uma delas aterrada separadamente. Essas ligaes-terra so ento conectadas com cabo de cobre. Ao lado da torre encontra-se o edifcio das instalaes celulares, onde ficam todos os equipamentos de transmisso. Dentro do edifcio h um terra de halo e uma barra de aterramento principal, sendo que o terra de halo ligado barra. O edifcio das instalaes celulares aterrado nos cantos e conectado barra de aterramento principal atravs de um cabo de cobre; os cantos tambm so interligados com fio de cobre. Tambm existe uma conexo entre o anel de aterramento do edifcio e o da torre.

SubestaeseltricasUma subestao uma estao subsidiria que faz parte de um sistema de distribuio e transmisso em que a tenso normalmente transformada de um valor alto em um valor baixo. Uma subestao tpica contm as estruturas de terminais de linhas, o mecanismo de distribuio de alta tenso, um ou mais transformadores de potncia, o mecanismo de distribuio de baixa tenso, a proteo contra surtos, os controles e os medidores.

InstalaesdecomutaoremotaAs instalaes de comutao remota so onde se encontram em operao os concentradores de linhas digitais e outros equipamentos de telecomunicao. A estao remota normalmente aterrada em um dos lados do gabinete, e tambm tem uma srie de estacas de aterramento ao redor do gabinete, que so interligadas por fio de cobre.

ProteocontraraioseminstalaescomerciaiseindustriaisA maior parte dos sistemas de proteo contra corrente de fuga, no caso de raio, segue esse desenho de aterramento nos quatro cantos do edifcio, em geral com interligao por cabos de cobre. Dependendo do tamanho do edifcio e do valor da resistncia para a qual ele foi projetado, o nmero das hastes de aterramento varia.

Testes recomendadosOs usurios finais precisam executar os mesmos trs testes para cada aplicao: teste sem estacas, teste de queda de potencial tripolar e teste seletivo.

Mediosemestacas

Primeiro, realize a medio sem estacas em: cada coluna da torre e nos quatro cantos

do edifcio (torres/instalaes celulares)

todas as conexes de aterramento (subestaes eltricas)

as linhas que vo at a estao remota (comutao remota)

as estacas de aterramento do edifcio (proteo contra raios)

H/C2

OFF

3 POLE

3 POLE

4 POLE 4 POLE

2 POLE

2POLE4 POLE

S/P2

ES/P1

E/C1

STARTTEST

DISPLAYMENU

CHANGEITEM

SELECT


E S H

ACRresistance


EI-16

2XSE

NSI

NG

CUR

REN

T

TRAN

SFO

RM

ER

MGN

MGB

EI-162AC

INDUCING CURRENT

TRANSFORM

ER

EI-162ACINDUCING CURRENT

TRANSFORMER


TRANSFORMER


TRANSFORMER

EI-162XSENSING

CU

RR

ENT

TRANSFO

RM

ER

Configurao normal de instalao de torre celular.

Em todas as aplicaes, essa medio no da resistncia real, devido ao aterramento da rede. Este sobretudo um teste de continuidade para verificar se o local est aterrado, se existe conexo eltrica e se o sistema tem condies de transportar corrente.

Mediodequedadepotencialtripolar

Em segundo lugar, medimos a resistncia de todo o sistema pelo mtodo de queda de potencial tripolar. Lembre-se das regras de como dispor as estacas. Esta medio deve ser registrada e as medies devem ser realizadas pelo menos duas vezes por ano. Essa medio representa o valor de resistncia do local todo.

Medioseletiva

Finalmente, medimos as ligaes individuais terra por meio do teste seletivo. Esse teste verifica a integridade dos aterramentos individuais, das conexes, e se o potencial de aterramento est razoavelmente uniforme. Se uma das medies mostrar um grau maior de variabilidade do que os outros, deve-se descobrir o motivo. Deve-se medir a resistncia em: cada coluna da torre e nos quatro cantos do

edifcio (torres/instalaes celulares)

as hastes de aterramento individuais e as respectivas conexes (subestaes eltricas)

os dois extremos da estao remota (comutao remota)

os quatro cantos do edifcio (proteo contra raios)

EI-16

2XSE

NSIN

G C

URRE

NT

TRAN

SFO

RMER

EI-16

2AC

INDU

CING

CURR

ENT

TRAN

SFOR

MER

H/C2

OFF

3 POLE

3 POLE

4 POLE 4 POLE

2 POLE

2POLE4 POLE

S/P2

ES/P1

E/C1

STARTTEST

DISPLAYMENU

CHANGEITEM

SELECT


E S H

ACRresistance


EI-16

2XSE

NSIN

G C

URRE

NT

TRAN

SFO

RMER

EI-16

2XSE

NSIN

G C

URRE

NT

TRAN

SFO

RMER

H/C2

OFF

3 POLE

3 POLE

4 POLE 4 POLE

2 POLE

2POLE4 POLE

S/P2

ES/P1

E/C1

STARTTEST

DISPLAYMENU

CHANGEITEM

SELECT


E S HES

ACRresistance


15

Configurao comum de subestao eltrica.

Com testes sem estacas em estao de comutao remota.

Com teste seletivo em sistema de proteo contra raios.

Fluke Corporation P.O. Box 9090, Everett, WA 98206 EUA

Fluke Europe B.V. PO Box 1186, 5602 BD Eindhoven, Holanda

Para obter mais informaes, ligue para os seguintes nmeros: EUA: (800) 3-5853 ou Fax (25) 6-5116 Europa/Oriente Mdio/frica +31 (0) 0 2675 200 ou Fax: +31 (0) 0 2675 222 Canad: (800)-36-FLUKE ou Fax (905) 890-6866 Em outros pases: +1 (25) 6-5500 ou Fax: +1 (25) 6-5116 Site na Internet: http://www.fluke.com

2006 Fluke Corporation. Todos os direitos reservados. Impresso nos EUA. 6/2006 11129-por 2713352 B-PT-N Rev A

Fluke. Mantendo o seu mundo funcionando.

Produtos para aterramento

Fluke 1625 Advanced GEO Testador de aterramento

Fluke 1623 Basic GEO Testador de aterramento

Paraobtermaisinformaes,visiteositewww.fluke.com

OstestadoresmaiscompletosO diferencial dos testadores Fluke 1623 e 1625 que podem executar os tipos de medies de aterramento: Tripolar, quadripolar e queda de potencial (com estacas) Testes quadripolares de resistividade de solo (com estacas) Testes seletivos (com 1 alicate e estacas) Testes sem estacas (apenas com 2 alicates)O kit do modelo completo vem com o testador 1623 ou 1625, um jogo de 2 condutores, estacas de atiramento, 3 bobinas de cabo com fio, 2 alicates, baterias e manualtudo acondicionado em uma maleta Fluke durvel.

FunesavanadasdoFluke1625As funes avanadas do Fluke 1625 incluem: Controle automtico de freqncia (AFC - Automatic

Frequency Control)identifica interferncia existente e escolhe a freqncia de medio que minimize o efeito, a fim de fornecer um valor de aterramento mais exato.

Medio R*calcula impedncia de atiramento a 55 Hz para representar de modo mais exato a resistncia de atiramento que uma ligao de falha terra detectaria

Limites ajustveispara mais rapidez nos testes

AcessriosopcionaisTransformador de ncleo dividido, 320 mm (12,7 pol.)para testes seletivos em colunas individuais de torres.

O kit completo

Aterramento Fluke

Documents

Transcript of Aterramento Fluke