tcc cálculo da malha de aterramento da subestação de uma usina termoelétrica
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Bruno César Ferreira Lopes
Lucas Soares TeixeiraThiago André Resende
Vieira
Trabalho de Conclusão de CursoInstituto Unificado de Ensino Superior
Orientador: Fabrício Luís Silva
13/04/23
IntroduçãoFundamentos sobre aterramentoProcedimentos de aterramento de uma subestaçãoDimensionamento do aterramentoConclusão
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Conteúdo
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Dimensionar um sistema de aterramento para uma UTE que esteja dentro dos parâmetros aceitáveis.
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Introdução
Objetivo
Justificativa Proteção dos equipamentos e segurança das pessoas.
Calcular uma malha de aterramento garantindo continuidade no sistema elétrico e segurança das pessoas.
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Fundamentos sobre aterramento
Os principais objetivos do aterramento são:
-Proporcionar uma superfície equipotencial no solo onde estão colocados os componentes da instalação elétrica e onde as pessoas estão pisando;
-Segurança das pessoas;-Proteção de equipamentos ;-Caminho de baixa impedância e/ou potencial de
referencia;-Escoamento de cargas estáticas;
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Eletrodo de aterramentoConceito
Eletrodo de aterramento – Malha de aterramento
Tipos de Eletrodos:
Eletrodo Natural e Eletrodo Convencional
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Gradientes de potencial associados a malha de terra
Distribuição de potencial no interior de uma malha
Linhas de equipotencial um uma malha de aterramento13/04/23 7
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Gradientes de potencial associados a malha de terra
Quanto maior for a malha básica maior será a elevação de potencial no interior da malha, de forma qualitativa a figura mostra a variação de potencial em relação dimensão da malha básica..
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Estratificação do solo
Conceito
Utiliza a estratificação é utilizada para determinação do tipo do solo e se o mesmo precisa ser tratado
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Método utilizado
Foi utilizado o método de duas camadas.
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Resistividade do solo
Para que calcular a resistividade do solo?
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Método utilizado
Foi utilizado o método Wenner
Formula da resistividade do solo
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Método WennerDesenvolvido pelo Dr. Frank Wenner em 1915
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Esquema de ligação Configuração do método
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Introdução
• Etapas envolvidas no projeto;
•Fatores condicionantes do projeto;
• Segurança de pessoas;
• Resistência de aterramento;
• Método megger.
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Etapas do projeto
• Passo 1: Entrada dos dados básicos de projeto;
• Passo 2: Definição das tensões de passo, toque e corrente máxima
suportável pelo ser humano;
• Passo 3: Arranjo dos condutores da malha
• Passo 4: Comparar os valores de tensão de passo e de toque com os
definidos no Passo 2;
• Passo 5: Revisar o projeto da malha de aterramento.
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Fatores condicionantes de projeto
Promover meios para que o sistema funcione conforme projetado;
Segurança de pessoas.
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Faixa de corrente tolerável pelo corpo humano
Efeito da Amplitude e da duração:
A abaixo mostra o efeito da corrente em pessoas com massa corpórea ≥ 50,0kg
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Efeito da frequência
• Efeito da corrente contínua;
• Efeito de correntes de frequência elevada.
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Tensão de toque e tensão de passo
Dentre as definições dos potenciais que determinam a segurança de um aterramento, foram consideradas:
Tensão de Passo;
Tensão de Toque;
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Efeitos da corrente elétrica no corpo humano
Varia de um autor para o outro, mas na prática os limites se baseiam conforme tabela abaixo:
EFEITO FISIOLÓGICOCorrente (mA)
Homem Mulher
Ausência da sensação das mãos. 1,2 0,6
Nível limiar de percepção. 5,2 3,5
Choque desconfortável, mas não doloroso; controle muscular mantido. 9 6
Choque doloroso, para 99,5% das pessoas testadas, mas ainda com controle muscular mantido.
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Resistência de aterramento
Condutor de corrente;
Dispersão da corrente;
Características do solo.
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Medição da resistência de aterramento
O que é necessário para efetuar uma mediação?
- Simplesmente a obtenção de um circuito elétrico.
- A medição é efetuada em vários pontos (por posição)
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Método do megger
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Medição da resistividade do solo
Terrômetro digital MTD-20kweTemperatura de operação de -10 °c a 50 °cPrincipais aplicações
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Procedimento
Eletrodo enterrado no solo13/04/23 25
Medição da resistividade do solo
Resistividade - (Ω)(m) A B C D
2 879,65 919,86 919,86 875,88
4 753,98 1.004,05 1.004,05 917,35
8 854,51 1.447,65 1.447,65 1.221,45 16 1.213,41 1.146,05 1.146,05 1.065,63
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Desvio relativo
Desvio relativo a média - (Ω)(m) A B C D
2 1,82% 6,47% -9,67% 1,38%
4 -17,07% 10,44% 5,74% 0,90%
8 -19,53% 36,33% -31,83% 15,03%
16 7,46% 1,49% -3,32% 5,63%
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Corrente de curto-circuito
Icft Corrente de curto-circuito fase-terra MÁXIMA 77.007,00A
Icft Corrente de curto-circuito fase-terra MÍNIMA 348,07ATf Tempo de duração da falha em segundos 0,5 seg.
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Diagrama das impedâncias do sistema
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Seção mínima do cabo da malha de aterramento
Condutor deve ser determinada em função da corrente de curto-circuito.
Beta = 0,81 – para fios ou cabos com condutividade de 30%
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Verificação da tensão de passo
Tensão máxima de passo (Epa):
3.133,90 (V).
Tensão de passo existente na periferia da malha (Eper):
39,38 (V).
Se a tensão máxima de passo for maior que a tensão de existente na periferia da malha, condição satisfeita.
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Verificação da tensão de toque
Tensão máxima de toque (Etm):
902,27 (V).
Tensão de toque existente (Ete):
57,22 (V).
Se a tensão máxima de toque for maior que a tensão de toque existente, condição satisfeita.
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Verificação das correntesCorrente máxima de choque (Ich):
164,05 (mA).
Corrente de choque existente devido à tensão de passos sem brita na periferia da malha (Ipmsb).
6,55 (mA).
Se a corrente de choque existente for menor que a corrente máxima de choque, condição satisfeita.
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Verificação das correntes
Corrente de choque existente na periferia da malha devido à tensão de passo, com camada de brita (Ipmcb):
1,64 (mA).
Se a corrente de choque existente for menor que a corrente máxima de choque, condição satisfeita.
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Verificação das correntes
Corrente de choque devido à tensão de toque existente, sem brita (Ipmsb):
25,40
(mA).
Se a corrente de choque , devido a tensão de toque existente, for menor que a corrente máxima de choque, condição satisfeita.
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Verificação das correntes
Corrente de choque devido à tensão de toque existente, com brita(Ipmcb):
8,47
(mA).
Se a corrente de choque , devido a tensão de toque existente, for menor que a corrente máxima de choque, condição satisfeita.
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Resistência da malha
Condição de Rmc ≤ 5Ω (para tensões acima de 69 kV) (Rmc):
4,46 (Ω).
Obs.: Resistência da malha calculada foi de 4,44 Ω, e a média das resistências medida na SE foi de 4,3 Ω.
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Resistência da malha
Resistência Total da Malha (Rtm): => O valor que representa as
resistências combinadas das hastes de terra:
4,44 (Ω).
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Tipo de conexão utilizada
Molde é o cadinho, para cabo de cobre nu de seção 95mm².
Cadinho para conexão tipo (T)
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Conexão exotérmica .
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Conexão exotérmica tipo (X)Conexão exotérmica tipo (T)
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Montagem da malha
Escolha do Terreno13/04/23 41
Montagem da malha
Conexão com solda Exotérmica13/04/23 42
De acordo com o nosso objetivo proposto, que era dimensionar a malha de aterramento da subestação da UTE Palmeiras e seguindo os métodos utilizados para tal fim, tivemos um excelente resultado.
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