Desenvolvimento de um equipamento para avaliação da integridade de malhas de aterramento em subestações energizadas

Abstract

Os sistemas de aterramento são parte integrante das subestações, possuindo várias funções, sendo a principal garantir a proteção de equipamentos e pessoas. Estes sistemas exigem avaliação frequente, devido ao envelhecimento dos componentes, corrosão e vandalismo. Portanto, é preciso realizar inspeções, verificações das interligações dos equipamentos, medições de tensão de passo e toque e, principalmente, medição da resistência de malha de aterramento conforme métodos apresentados pelas normas Brasileira NBR15749 (2009) e Americana IEEE81 (2012) para garantir seu correto funcionamento. Esta dissertação faz uma extensa revisão acerca dos principais métodos de medições descritos nas principais normas e em referências acadêmicas internacionais, destacando quando aplicar cada método, as principais vantagens e limitações. Um detalhamento maior é dado para o método de queda de potencial com frequência variável, principal método aplicado para medições de subestações energizadas e objetivo principal desta dissertação. São realizadas comparações entre os métodos de medições utilizando baixas frequências e altas frequências, detalhando as principais características e justificativas até a definição do método mais apropriado para medição de malhas de aterramento de subestações em operação. Para realizar um diagnóstico mais preciso, principalmente para subestações energizadas, faz-se necessário a utilização de equipamentos específicos, que não sofram influencias eletromagnéticas existentes nas instalações. No mercado nacional, não existe opção de instrumento para este fim, fazendo com que as únicas opções sejam de instrumentos importados e de alto custo. Dentro deste contexto, este trabalho irá mostrar as etapas do desenvolvimento de um equipamento nacional para este fim, fruto do projeto P&D “Desenvolvimento de Fonte para Injeção de Corrente em Malha de Terra para Medição de Resistência Aterramento em Subestações”, realizado pelo Grupo Neoenergia, UFPE e Montrel Tecnologia. Também será mostrado os principais resultados obtidos em testes realizados em subestações energizadas e de diferentes tamanhos e condições, mostrando que o protótipo desenvolvido obteve resultados muito próximos quando comparados com equipamento utilizado como referência neste projeto (CPC 100 OMICROM). Detalhes coletados em campo durante as medições, por osciloscópio, serão mostrados, de forma a analisar formas de ondas obtidas durante os testes (tensão e corrente), além de tratamento dos dados em MATLAB no que se refere aos espectros harmônicos de tensão e corrente, e utilização da ferramenta de espectro harmônico(FFT - Fast Fourier Transform) para obter as amplitudes dos sinais de forma mais precisa.