Calculo Aterramento

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  • 1

    DESENVOLVIMENTO DE UMA SISTEMTICA

    PARA CLCULO DE ATERRAMENTO

    DE SUBESTAES DE MDIA TENSO

    MARCELO PINTO VIANNA

    PROFa. JEANINE MARCHIORI DA LUZ

    Porto Alegre, Junho de 2005.

    PONTIFCIA UNIVERSIDADE CATLICA DO RIO GRANDE DO S UL

    FACULDADE DE ENGENHARIA

    CURSO DE ENGENHARIA ELTRICA

    DISCIPLINA DE TRABALHO DE INTEGRAO

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    Agradecimentos

    A minha orientadora, Jeanine Marchiori da Luz, pelo respaldo em diversos momentos e

    situaes desta trajetria, alm dos preciosos ensinamentos compartilhados durante os diversos

    assessoramentos a esta pesquisa.

    Pricles Vianna e Gloria Vianna meus pais pelo apoio, amor e incentivo constante

    em todos os momentos, aqui, presto o meu eterno agradecimento.

    Patrcia Vianna e Cristiano Vianna meus irmos por suas amizades e seus

    inspirados conselhos.

    Mariana Moura Bagnati, pelo imprescindvel apoio e encorajamento e, essencialmente,

    pelo companheirismo e amor incondicionais.

  • 3

    Resumo

    Este trabalho apresenta uma aplicao de clculo simplificado da malha de aterramento,

    das subestaes de mdia tenso, baseado no padro americano do IEEE 80, com a finalidade

    principal de atender as novas exigncias impostas pela norma brasileira de mdia tenso.

    Neste trabalho foi desenvolvida uma planilha de clculo de malha de terra de fcil

    aplicao, buscando sistematizar os diversos parmetros envolvidos no clculo da malha, durante

    o processo interativo de definio da malha e, por conseqncia, reduzir o tempo de elaborao

    do projeto da malha. O resultado de todo o trabalho de projeto e simulao ser apresentado em

    forma de exemplo de aplicao que mostrar as influncias de algumas variveis no resultado

    final da malha de aterramento.

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    Sumrio

    1. Introduo ................................................................................................................................6 2. Objetivo....................................................................................................................................7 3. Consideraes sobre a proteo contra choques NBR 14039...............................................8

    3.1. Proteo contra choque por contato direto........................................................................8 3.2. Proteo por isolao das partes vivas ..............................................................................8 3.3. Proteo por barreiras ou invlucros.................................................................................9 3.4. Proteo por obstculos...................................................................................................10 3.5. Proteo por colocao fora de alcance ..........................................................................10 3.6. Proteo contra choque por contato indireto...................................................................14 3.7. Prescries de proteo contra choque por contato indireto em MT ..............................15

    4. Aterramento............................................................................................................................16 4.1. Fundamentos ...................................................................................................................16 4.2. Eletrodos de Aterramento................................................................................................19 4.3. Eletrodo de aterramento em uma subestao de mdia tenso .......................................19

    5. Clculo da malha de aterramento de mdia tenso ................................................................21 5.1. Geometria da malha ........................................................................................................21 5.2. Seo mnima do condutor..............................................................................................23 5.3. Resistncia total de aterramento da malha ......................................................................24

    5.3.1. Resistncia da malha de terra ....................................................................................25 5.3.2. Resistncia de aterramento de um eletrodo vertical..................................................25 5.3.3. Coeficiente de reduo da resistncia de um eletrodo vertical .................................25 5.3.4. Resistncia de aterramento do conjunto de eletrodos verticais.................................26 5.3.5. Resistncia mtua dos cabos e eletrodos verticais ....................................................27

    5.4. Correo do potencial de passo e de toque mximo admissvel devido colocao de material na superfcie do solo....................................................................................................28 5.5. Limites suportveis pelo corpo humano segundo a norma IEEE-80 ..............................29

    5.5.1. Resistncia do corpo humano....................................................................................29 5.5.2. Resistncia de contato ...............................................................................................29 5.5.3. Limites tolerveis de corrente no corpo humano ......................................................30 5.5.4. Tenso de toque permissvel .....................................................................................30 5.5.5. Tenso de passo permissvel .....................................................................................31

    5.6. Corrente de curto-circuito fase-terra (Icft) ......................................................................32 5.6.1. Corrente de curto-circuito tomado do lado primrio da subestao..........................32 5.6.2. Corrente de curto-circuito tomada no lado secundrio da subestao para uma impedncia desprezvel ..........................................................................................................33 5.6.3. Corrente de curto-circuito tomada no secundrio da subestao para uma impedncia considerada .........................................................................................................33

    5.7. Tenso de malha..............................................................................................................35 5.8. Tenso de passo na malha ...............................................................................................36 5.9. Coeficiente de ajuste .......................................................................................................37

    5.9.1. Coeficiente Km .........................................................................................................37 5.9.2. Coeficiente Ks ...........................................................................................................38

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    5.9.3. Coeficiente Ki ...........................................................................................................38 5.10. Fluxograma do dimensionamento .................................................................................39

    6. Planilha de clculo .................................................................................................................40 6.1. Exemplo de aplicao......................................................................................................40 6.2. Estudo da variao da dimenso da submalha ................................................................46 6.3. Estudo da variao da espessura da camada superficial do solo.....................................48

    7. NBR 5410 Instalaes eltricas de Baixa Tenso............................................................50 7.1. Proteo contra choques eltricos ...................................................................................50 7.2. Esquemas de aterramento de baixa tenso ......................................................................51

    7.2.1. Esquema TN..............................................................................................................52 7.2.2. Esquema TT ..............................................................................................................54 7.2.3. Esquema IT ..............................................................................................................55

    7.3. Percurso da corrente de falta ...........................................................................................57 7.3.1. Esquema TN..............................................................................................................57 7.3.1.1. Impedncia equivalente do circuito.......................................................................57 7.3.1.2. Corrente de falta ....................................................................................................57 7.3.1.3. Tenso de contato..................................................................................................57 7.3.2. Esquema TT ..............................................................................................................59 7.3.2.1. Impedncia equivalente do circuito.......................................................................59 7.3.2.2. Corrente de falta ....................................................................................................59 7.3.2.3. Tenso de contato..................................................................................................59 7.3.3. Esquema IT ...............................................................................................................60 7.3.3.1. Condio de Proteo na primeira falta fase-massa..............................................60 7.3.3.2. Condio de proteo na segunda falta ...