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

Resistência de aterramento ( Ω) do transformador de 45 kVA (1) Variação da resistência do aterramento do trafo de 45 KVA Tensão de pico (kV) Consumidores Resistência 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 464 656 907 992 1.027 1.086 1.160 1.245 CONSU7 470 667 793 911 997 1.031 1.091

Resistência de aterramento ( Ω) do transformador de 75 kVA (2) Variação da resistência do aterramento do trafo de 75 KVA Tensão de pico (kV) Consumidores Resistência de aterramento ( Ω) do transformador de 75 kVA 10 30 50 70 90 100 120 150 200 CONSU1 278 CONSU2 308 307 306 CONSU3 365 364 363 362 CONSU4 406 407 CONSU5 446 447 448 CONSU6 464 465 466 CONSU7 470 471 472 473

Resistência de aterramento (Ω) dos transformadores de 45 e 75 kVA (3) Variação da resistência de aterramento dos trafos de 45 KVA e 75 KVA Tensão de pico (kV) Consumidores Resistência 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 464 655 903 987 1.021 1.086 1.160 1.245 CONSU7 470 667 906 991 1.082 1.152 1.239

Resistência de aterramento (Ω) dos transformadores de 45 e 75 kVA (4) Variação da resistência de aterramento dos trafos de 45 KVA e 75 KVA Tensão de pico (kV) Consumidores Resistência 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 464 655 903 987 1.021 1.086 1.160 1.245 CONSU7 470 667 906 991 1.082 1.152 1.239

(4.1) Variação das resistências de aterramento dos dois transformadores, com proteção no primário dos transformadores e DPS no consumidor. 4.1.1 Instalação do DPS no consumidor 7 (CONSU7)

Resistência de aterramento (Ω) dos transformadores de 45 e 75 kVA Tensão de pico (kV) Consumidores Resistência de aterramento (Ω) dos transformadores de 45 e 75 kVA 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 0,277

Resistência de aterramento dos transformadores em 10 Ω Tensão de pico (kV) 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

4.1.2 Instalação do DPS no consumidor 2 (CONSU2)

Resistência de aterramento dos transformadores em 10 Ω Tensão de pico (kV) Consumi-dores Resistência de aterramento dos transformadores em 10 Ω 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

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

Resistência de aterramento dos transformadores em 10 Ω Tensão de pico (kV) Consumi-dores Resistência de aterramento dos transformadores em 10 Ω 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 0,276 CONSU3 18 16 CONSU4 14 CONSU5 CONSU6 11 10 CONSU7 0,27 0,271

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.

OBRIGADA