Sistemas De Aterramento Bt

SISTEMAS DE ATERRAMENTO BT REGIME DE NEUTRO

ESQUEMAS DE ATERRAMENTO BAIXA TENSÃO

● TIPOS DE ATERRAMENTO EM BAIXA TENSÃO ● CRITÉRIOS DE SELEÇÃO ● PROTEÇÃO PESSOAL E PATRIMONIAL ● VANTAGENS E DESVANTAGENS ENTRE OS SISTEMAS

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ESQUEMAS DE ATERRAMENTO BAIXA TENSÃO Objetivo: ● Capacitar os profissionais de diversas áreas; ● Reunir profissionais de vários setores, proporcionando a troca de conhecimentos; ● Revisar os conceitos sobre aterramento em baixa tensão; ● Capacitar para a escolha do sistema que melhor atende a cada situação; ● Conhecimentos dos equipamentos para proteção de sistemas elétricos; ● Avaliar as proteções necessárias as pessoas e patrimônio; ● Revisar conceitos sobre condutor neutro , terra (PE) e PEN ; ● Avaliar a configuração necessária para proteção contra falta a terra.

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NECESSIDADES DO ATERRAMENTO Basicamente a ligação dos circuitos a terra em vários níveis de tensão se dão pelas seguintes razões: ● Segurança de pessoas; ● Proteção Patrimonial; ● Minimizar sobre-tensões e potencias perigosos; ● Permitir atuações de relés e detecção da falta; ● Controlar as falhas de isolação;

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Os diversos regimes de aterramento em Baixa Tensão (MT) Dentre os sistemas de aterramento e regime de neutro temos: - TN - TT - IT Primeira letra: A situação da alimentação em relação ao terra: - T Æ Aterrado - I Æ Isolado Segunda letra: Situação das massas em relação ao terra: - T Æ Aterrado independente do aterramento da fonte - N Æ Aterrado no mesmo ponto da fonte Schneider Electric - Power EMEAS – Miguel Rosa – dezembro/2010

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Principais critérios para escolha do Sistema de Aterramento: ● Disponibilidade de energia; ● Tipo de manutenção necessária; ● Necessidades de isolação dos equipamentos;

Falhas de Isolação -Principais Motivos: ● Sobretensões de origem atmosférica (raio e descargas); ● Surtos de manobras (energização de banco de capacitores, transformadores e partida de motores); ● Faltas e falhas oriundas da instalação; ● Influência do acoplamento entre transformadores de média tensão/ baixa tensão; ● Deterioração da instalação;

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Riscos ligados a falha da isolação: ● Vida das pessoas ● Danos em equipamentos ● Preservação do patrimônio ● Tensões de passo e de toque

Limites da tensão de contato de segurança: ● 50V para locais secos ● 25V para locais úmidos ● Tempo de interrupção máximo 5s (para as condições acima)

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Tabela das Tensões Limites x Tempo conforme IEC 60479-1

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Esquema de Aterramento TN (neutro aterrado) ● Corrente de falta está limitada a somente a impedância dos cabos e do transformador; ● A tensão de conato normalmente é Uo/2 Æ Rph = Rpe; ● Para uma rede 110/127, Ud > 50 é necessário uma desconexão automática;

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Métodos de Proteção do Sistema TN ● Proteção por dispositivos de sobrecorrente; ● Garantir que a corrente de defeito seja maior que a corrente de atuação do dispositivo de proteção; ● Caso o comprimento exceda Lmax usar dispositivo diferencial residual; ● No caso de sistemas TN-C o dispositivo DR não poderá ser usado como proteção contra choques; ● Considera –se que o valor de atuação para dispositivos DR para proteção pessoal seja de 30 mA; ● Dispositivos DR com ajustes maiores são considerados como proteção suplementar (300 mA);

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Variações do Esquema TN

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Vantagens do Sistema TN ● Fácil coordenação da proteção através de dispositivos de sobrecorrente; ● Baixo nível de sobretensão (≈130 %);

Desvantagens do Sistema TN ● Correntes de falta a terra elevadas (Icc3≈Icc1); ● Falta da continuidade de serviço frente a primeira falta; ● Aparecimento de tensões de toque perigosas;

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Esquema de Aterramento TT ● Corrente de falta está limitada a resistência de aterramento da fonte mais a da carga; ● A resistência de contato é Rd = 0, geralmente as resistências de aterramento são baixas (~ 10Ω); ● Para uma rede 110/127, Ud > 50 é necessário uma desconexão automática;

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Métodos de Proteção do Sistema TT ● Garantir que a corrente de defeito seja maior que a corrente de atuação do dispositivo de proteção sobrecorrente; ● Caso não seja, o uso de dispositivo diferencial residual DR é obrigatório; ● Todas as regulagens dos DR deverão ter ajustes inferiores a Id0; ● Considera –se que o valor de atuação para dispositivos DR deverão ter tempo máximo de desconexão de 1s; ● Para garantir a seletividade todos os circuitos deverão possuir DR além do DPCC;

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Vantagens do Sistema TT ● Baixa de corrente de curto circuito fase-terra; ● Não depende do comprimento do cabo para corrente de atuação; ● Potenciais perigosos continuam aparecendo (Uc > 50V);

Desvantagens do Sistema TT ● Falta da continuidade de serviço frente a primeira falta; ● Seletividade possível somente com o uso de DR;

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Esquema de Aterramento IT -Isolado ● Corrente de falta está limitada as correntes parasitas através da capacitância a terra; ● A impedância típica está em torno de 2600 Ω/km; ● Para uma rede 127/220V ou uma rede 230/400 V, Ud << 50 é não é necessário uma desconexão automática; ● Há a necessidade de um monitor de isolação para verificar defeitos a terra;

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Valores Típicos para corrente de fuga ● Capacitância Linha ≈1μF / km Æ2660 Ω/km; ● Em uma linha de 230/400 V com 1 km de comprimento:

Valores típicos para uma primeira falta a terra:

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Valores típicos para uma primeira falta a terra ● Capacitância Linha ≈1μF / km Æ2660 Ω/km; ● Em uma linha de 230/400 V com 1 km de comprimento :

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Vantagens do Sistema IT ● Baixa de corrente de curto circuito fase-terra; ● Não aparecem tensões de contatos perigosa; ● Não há interrupção frente a primeira falta a terra;

Desvantagens do Sistema IT ● Dificuldade para detecção da falta; ● Necessidade de supervisor de isolação; ● Necessidade de desconexão na segunda falta; ● Classe de isolação reforçada;

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Métodos de Proteção do Sistema IT ● Uso de monitor de isolação para verificar a primeira falta a terra; ● Uso de DPCC para garantir a desconexão frente a segunda falta a terra; ● Uso de dispositivos de leitura de corrente de defeito nos ramais para identificação da falta; ● Necessidade de proteção contra surtos de tensões oriundos de falta a terra;

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Esquema de Aterramento ZT – Aterrado por impedância ● Corrente de falta está limitada a impedância de aterramento; ● A corrente máxima de defeito permitida para não haver desconexão automática é de 5 A; ● Todos os circuitos deverão ter dispositivos apropriado para detecção do ramal defeituoso promovendo sinalização; ● Há a necessidade de DPCC para garantir o desligamento na segunda falta;

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Vantagens do Sistema IT - Impedância ● Baixa de corrente de curto circuito fase–terra; ● Não aparecem tensões de contatos perigosa (Id < 5A e Ra < 10Ω); ● Não há interrupção frente a primeira falta a terra (Ud < 50V);

Desvantagens do Sistema IT - Impedância ● Dificuldade para detecção da falta devido a baixo valores da corrente de curto; ● Sobretensões elevadas no sistema; ● Necessidade de desconexão na segunda falta;

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Comparação entre os diversos regime de neutro :

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Proteção patrimonial com uso de dispositivos DR ● Foi demonstrado através de ensaio que o risco de incêndio devido uma faísca é elevado principalmente quando produzida por uma falha com corrente superior a 500 mA; ● O risco de incêndio em sistemas IT é muito baixo na primeira falha; ● O risco na segunda falha é tão perigoso quanto aos outros sistemas de aterramento;

Em alguns paises o emprego de dispositivos de desligamento automático DR com correntes inferior a 500 mA com atuação instantânea são uma medida eficaz como proteção contra incêndios.

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Influência de sobretensões As fontes de baixa tensão estão sujeitas a influência de surtos na média devido: ● Acoplamento capacitivo; ● Galvânico; ● Impedância comum;

A maioria da sobretensões geradas na baixa tensão têm sua origem: ● Relâmpagos e Descargas Atmosféricas; ● Sobretensões de operação e manobra; ● Arco entre o transformador e carcaça; ● Arco entre enrolamento MT e BT;

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Valores de Sobretensão Refletidos na BT frente a um surto MT Devido ao acoplamento exposto anteriormente , todo o surto oriundo na média tensão e refletido na baixa e depende da impedância característica de surto (capacitâncias parasitárias e indutância de transformadores e cabos)

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Medidas de prevenção contra sobre-tensões Como prevenção para sobretensões no sistema de baixa tensão , é recomendado o uso de para-raios tipo ZnO (Óxido de Zinco) termicamente protegido. Tabela de escolha do protetor em função da tensão:

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Proteção do Neutro segundo esquema de aterramento

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Método de Detecção no Sistema Solidamente Aterrado

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Tabela de escolha entre os sistemas de regime de neutro

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Análise de Sobretensões e Coordenação (IEC 60664) ● Limites de sobretensão suportável para equipamentos de baixa tensão ● Para sistema e rede de dados consultar IEC 61663-2 ● Equipamentos EES deverão ter sua sobretensão limitada a 2 x U0

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Case 1 : Sistema solidamente aterrado ● Transformador Dyn1 –13.800 V -220/380V; ● Potência Nominal 2 MVA –5,75%; ● Icc3f = 4,43 kA (13,8 KV) Æ101 Æ -82,1 MVAcc; ● Icc1f = 7,42 kA (13,8 KV) Æ 88 Æ -80,1MVAcc; ● Painel Metal–Clad; ● TAFI –34 kV 1 minuto; ● NBI 95 KV (1,2 / 50 μs); ● Impulso atmosférico simulado 190 KV (Normalmente de 10 a 10.000 KV); ● Equipamentos categoria I (1,5 KV);

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Case 1: Simulação sem para – raio na MT

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Case 1: Simulação sem para – raio na MT – Surto de Tensão

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Case 1: Simulação com para – raio na MT (ZnO)

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Case 1: Simulação com para –raio na MT e BT (ZnO)

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