Medição da resistência de aterramento de subestações com malhas interligadas a cabos para-raios: estudo comparativo das técnicas em baixa e alta frequência

Abstract

A medição precisa da resistência de aterramento de subestações é fundamental para a segurança do sistema elétrico. Contudo, a interligação da malha de aterramento ao cabos para-raios de linhas de transmissão introduz caminhos de desvio para a corrente de teste, gerando erros sistemáticos que comprometem a confiabilidade dos resultados. Este trabalho investiga, por meio de simulação computacional, o impacto desta conexão, analisando de forma comparativa as metodologias que utilizam correntes em baixa (100 Hz) e alta frequência (25 kHz) para de determinar a resistência de aterramento. A metodologia baseou-se na modelagem de um circuito elétrico equivalente no software PSPICE, variando-se parâmetros como o número de cabos para-raios conectados à malha, o valor da resistência de pé de torre externas às subestações e as dimensões da malha. Os resultados em baixa frequência evidenciaram que o desvio de corrente leva a uma subestimação significativa da resistência de aterramento, com erros que podem superar 90% em cenários com múltiplas linhas, invalidando a medição. Foi verificado, ainda, que as correntes de desvio não estão em fase com a corrente de medição, exigindo técnicas de compensação fasorial. Na análise em alta frequência, constatou-se que a técnica de 25 kHz é eficaz em desacoplar eletricamente os cabos para-raios. No entanto, o método se mostra inadequado, pois a variação dos parâmetros elétricos do solo com a frequência faz com que o valor obtido seja intrinsecamente diferente da resistência na frequência industrial, que é o parâmetro de interesse para os projetos de segurança e proteção. Conclui-se que ambas as metodologias apresentam desafios técnicos que restringem sua aplicação. A medição em baixa frequência, impactada pelo desvio de corrente através dos cabos para-raios, exige impreterivelmente a aplicação de compensação fasorial para garantir a validade dos resultados. Por sua vez, a técnica em 25 kHz, embora eficaz em mitigar o desvio de corrente, mostra-se fundamentalmente inadequada: a variação dos parâmetros elétricos do solo com a frequência resulta em um valor de impedância que não representa a resistência do sistema na frequência industrial, parâmetro essencial para os estudos de segurança e proteção.