Universidade Presbiteriana Mackenzie M Modelagem de Rede de Distribuição de EE para PLC 1 CIDEL...

Universidade Presbiteriana MackenzieM

Modelagem de Rede de Distribuição de EE para PLC 1CIDEL 2010

Efeito do aterramento do sistema de distribuição na mitigação das

sobretensões em consumidores de baixa tensão devidas a descargas

atmosféricas

P. O. Silveira, J.A.B. Falleiros, F.A.T. Silva



•Motivação

•Objetivo

•Metodologia

•Estudo de caso

•Conclusões



Motivação:No atual quadro do setor elétrico brasileiro é evidente a importância de se fornecer aos consumidores energia de forma continua, ininterrupta e sem perturbações momentâneas significativas. Os distúrbios causados pelas descargas atmosféricas podem causar o mal funcionamento e até a queima dos equipamentos dos consumidores de baixa tensão, ocasionando muitos problemas entre concessionárias e consumidores.

•Neste trabalho foi dada uma atenção maior ao aterramento, onde o efeito deste na mitigação das sobretensões que atingem os consumidores e avaliado através da variação das resistências de aterramento dos transformadores de distribuição da rede simulada



Objetivo:•O objetivo do estudo de caso é comparar o efeito do surto atmosférico que chega ao consumidor quando ocorre a variação da resistência de aterramento dos transformadores presentes na rede, em todos os casos foi considerada uma proteção eficaz na rede de distribuição.

•As simulações foram feitas em 4 etapas com as seguintes variações:

(1) Variação da resistência de aterramento do transformador de 45 kVA, com proteção no primário de cada transformador ;

(2) Variação da resistência de aterramento do transformador 75 kVA, com proteção no primário de cada transformador ;

(3) Variação simultânea das resistências de aterramento dos dois transformadores, com proteção no primário de cada transformador ;

(4) Variação das resistências de aterramento dos dois transformadores, com proteção no primário de cada transformador e DPS no consumidor.



Configuração da Rede de Distribuição



(1) Variação da resistência do aterramento do trafo de 45 KVA

Tensão de pico (kV)

ConsumidoresResistência de aterramento ( Ω) do transformador de 45 kVA

10 30 50 70 90 100 120 150 200

CONSU1 278 509 647 733 791 813 848 883 921

CONSU2 308 549 703 800 866 891 931 974 1.037

CONSU3 365 550 691 789 874 908 966 1.034 1.113

CONSU4 406 596 751 856 932 962 1.025 1.098 1.183

CONSU5 446 623 782 893 971 1.004 1.062 1.137 1.222

CONSU6 464 656 791 907 992 1.027 1.086 1.160 1.245

CONSU7 470 667 793 911 997 1.031 1.091 1.160 1.245

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

10 30 50 70 90 100 120 150 200

Resistência de Aterramento do transformador de 45 kVA

Ten

são

de p

ico

(kV

)

CONSU1

CONSU2

CONSU3

CONSU4

CONSU5

CONSU6

CONSU7



(2) Variação da resistência do aterramento do trafo de 75 KVA


ConsumidoresResistência de aterramento ( Ω) do transformador de 75 kVA

10 30 50 70 90 100 120 150 200

CONSU1 278 278 278 278 278 278 278 278 278

CONSU2 308 308 308 308 308 307 307 306 306

CONSU3 365 365 364 364 364 364 363 363 362

CONSU4 406 406 406 406 406 406 406 406 407

CONSU5 446 446 447 447 447 447 447 447 448

CONSU6 464 464 464 465 465 465 465 466 466

CONSU7 470 470 471 471 471 472 472 472 473

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10 30 50 70 90 100 120 150 200

Resistência de Aterramento do Transformador de 75 kVA

Ten

são

de p

ico

(kV

)

CONSU1

CONSU2

CONSU3

CONSU4

CONSU5

CONSU6

CONSU7



(3) Variação da resistência de aterramento dos trafos de 45 KVA e 75 KVA


ConsumidoresResistência de aterramento (Ω) dos transformadores de 45 e 75 kVA

10 30 50 70 90 100 120 150 200

CONSU1 278 509 647 734 791 813 848 884 922

CONSU2 308 549 703 800 866 891 931 969 1.037

CONSU3 365 550 690 788 874 908 966 1.034 1.113

CONSU4 407 600 750 854 928 960 1.025 1.098 1.183

CONSU5 446 623 780 890 967 999 1.063 1.137 1.222

CONSU6 464 655 788 903 987 1.021 1.086 1.160 1.245

CONSU7 470 667 791 906 991 1.025 1.082 1.152 1.239



(4) Variação da resistência de aterramento dos trafos de 45 KVA e 75 KVA



10 30 50 70 90 100 120 150 200

CONSU1 278 509 647 734 791 813 848 884 922

CONSU2 308 549 703 800 866 891 931 969 1.037

CONSU3 365 550 690 788 874 908 966 1.034 1.113

CONSU4 407 600 750 854 928 960 1.025 1.098 1.183

CONSU5 446 623 780 890 967 999 1.063 1.137 1.222

CONSU6 464 655 788 903 987 1.021 1.086 1.160 1.245

CONSU7 470 667 791 906 991 1.025 1.082 1.152 1.239



(4.1) Variação das resistências de aterramento dos dois (4.1) Variação das resistências de aterramento dos dois transformadores, com proteção no primário dos transformadores transformadores, com proteção no primário dos transformadores e DPS no consumidor.e DPS no consumidor.

4.1.1 Instalação do DPS no consumidor 7 (CONSU7)





10 30 50 70 90 100 120 150 200

CONSU1 209 371 463 535 584 603 632 663 693

CONSU2 219 378 454 521 575 596 630 668 707

CONSU3 193 326 390 445 497 518 553 592 636

CONSU4 164 271 325 368 416 436 470 511 559

CONSU5 133 215 259 287 307 319 346 380 421

CONSU6 85 132 160 178 192 198 208 221 236

CONSU7 0,273 0,275 0,276 0,276 0,276 0,276 0,276 0,277 0,277

0,000

100,000

200,000

300,000

400,000

500,000

600,000

700,000

800,000

10 30 50 70 90 100 120 150 200

Resistência de aterramento dos transformadores de 45 e 75kVA

Ten

são

de

pic

o (k

V) CONSU1

CONSU2

CONSU3

CONSU4

CONSU5

CONSU6

CONSU7




Consumidores

Resistência de aterramento dos transformadores em 10 Ω

Com pára - raios

Com pára - raios e DPS no consumidor 7 (CONSU7)

CONSU1 278 209

CONSU2 308 219

CONSU3 365 193

CONSU4 407 164

CONSU5 446 133

CONSU6 464 85

CONSU7 470 0,273

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Consumidores do transformador de 45 kVA

Ten

são

de

pic

o (k

V)

Com pára - raios

Com pára - raios e DPS noCONSU7



4.1.2 Instalação do DPS no consumidor 2 (CONSU2)




Consumi-dores


Com pára - raios

Com pára - raios e DPS no

consumidor 7 (CONSU7)

Com pára - raios e DPS no

consumidor 2 (CONSU2)

CONSU1 278 209 98

CONSU2 308 219 0,279

CONSU3 365 193 41

CONSU4 407 164 64

CONSU5 446 133 80

CONSU6 464 85 97

CONSU7 470 0,273 106

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Consumidores do Transformador de 45 kVA

Ten

são

de

Pic

o (k

V)

Com pára - raios

Com pára - raios e DPS no CONSU7

Com pára - raios e DPS no CONSU2



4.1.3 Instalação de DPS no consumidor 2 (CONSU2) e no 7 (CONSU7)




Consumi-dores


Com pára - raios e DPS nos consumidores 2 (CONSU2) e no 7

(CONSU7)

Com pára - raios e DPS nos consumidores 1

(CONSU1), 2 (CONSU2) e 7 (CONSU7)

CONSU1 98 0,278

CONSU2 0,278 0,276

CONSU3 18 16

CONSU4 16 14

CONSU5 14 14

CONSU6 11 10

CONSU7 0,27 0,271

0

20

40

60

80

100

120

CONSU1 CONSU2 CONSU3 CONSU4 CONSU5 CONSU6 CONSU7

Consumidores do Transformador de 45 kVA

Ten

são

de p

ico

(kV

)

Com pára - raios e DPS noCONSU2 e no CONSU7

Com pára - raios e DPS noCONSU1, CONSU2 E CONSU7



Conclusões•As simulações desse fenômeno foram importantes para verificação do comportamento do

aterramento dos transformadores e dos consumidores, quando submetidos a uma descarga e

que riscos o mau funcionamento do aterramento nessa situação acarreta para os

consumidores.

•Os resultados das simulações apenas com o pára – raios, demonstram que as sobretensões

mesmo para as menores resistências de aterramento são muito superiores ao limite

especificado pela norma NBR 5410, que é de 1,5 kV para aparelhos instalados em

consumidores de baixa tensão.

•Mesmo com DPS’s instalados em três consumidores, isso não foi suficiente para manter a

sobretensão abaixo do nível estipulado pela norma.

•Além da colocação de para – raios no primário dos transformadores e DPS’s nos

consumidores, deve – se manter a resistência de aterramento com o menor valor possível,

visto que em condições reais é impossível se obter aterramento ideal.

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