As subestações de alta tensão são a espinha dorsal de qualquer sistema de distribuição de energia elétrica. Elas garantem que a eletricidade chegue de forma eficiente e segura aos consumidores.
No entanto, sua complexidade e a potência envolvida exigem um rigor técnico inquestionável, e um dos elementos mais críticos, mas por vezes subestimado, é o aterramento em subestações de alta tensão. Uma falha neste componente pode resultar em consequências catastróficas, tanto para equipamentos quanto para a segurança humana.
Neste artigo, vamos aprofundar nos requisitos e na importância do aterramento em subestações de 138-69 kV, tomando como base principal as diretrizes da Especificação Técnica no. 407 sobre o Fornecimento de Energia Elétrica em Alta Tensão – 138-69 kV, emitida pela Enel.
Este documento serve como um guia essencial para garantir a conformidade e a segurança nas instalações elétricas brasileiras.
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A Essência do Aterramento: Proteção e Funcionalidade
O sistema de aterramento de uma subestação de alta tensão não é apenas uma conexão física à terra; é uma infraestrutura de engenharia meticulosamente projetada para múltiplos propósitos. Sua principal função é criar um caminho de baixa impedância para a corrente elétrica em situações de anormalidade, como curtos-circuitos ou descargas atmosféricas. Dentre seus objetivos primordiais, destacam-se:
- Proteção de Vidas: Limitar as tensões de toque e passo a níveis seguros, protegendo o pessoal que opera ou transita nas proximidades da subestação durante uma falha
- Proteção de Equipamentos: Drenar correntes de falta e surtos para a terra de forma eficaz, prevenindo danos severos a transformadores, disjuntores e outros ativos valiosos.
- Estabilidade do Sistema: Manter o potencial de terra estável, o que é vital para o correto funcionamento dos sistemas de proteção, controle e medição, assegurando a confiabilidade da rede elétrica.
A relevância do aterramento é tão alta que a Especificação Técnica no. 407 sobre o Fornecimento de Energia Elétrica em Alta Tensão – 138-69 kV dedica uma seção específica (Seção 7.9) a detalhar seus requisitos.
Requisitos Fundamentais para um Aterramento Eficaz em Subestações de Alta Tensão
Para que um sistema de aterramento cumpra seu papel de forma integral, ele precisa seguir padrões rigorosos de projeto, instalação e verificação. A seguir, destacamos os pontos chave conforme a documentação técnica:
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Projeto Robusto da Malha de Terra
O primeiro passo para um aterramento seguro e eficiente é um projeto de malha de terra bem dimensionado. A Seção 7.9.2 da Especificação Técnica no. 407 enfatiza que:
“O consumidor deve apresentar o projeto de malha de terra, dimensionado com base na máxima corrente de curto-circuito fase-terra presumida do lado da tensão mais baixa, devendo ser considerado para o cálculo do curto-circuito no mínimo 3s”.
Essa exigência garante que a malha seja capaz de suportar as condições mais severas de falha, dissipando a energia de forma segura e mantendo os potenciais dentro dos limites aceitáveis, mesmo em caso de falhas prolongadas. Um projeto detalhado é crucial para a eficácia a longo prazo.
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Limite Crítico de Resistência da Malha
A resistência da malha de aterramento é um indicador direto de sua capacidade de drenagem de corrente. A Seção 7.9.2 da Especificação Técnica no. 407 estabelece um valor de referência claro:
“O valor máximo de resistência da malha de terra deve ser de 5 Ω (ohms).”
Manter a resistência abaixo deste limite é fundamental para assegurar que as correntes de falta sejam rapidamente escoadas para a terra, minimizando os riscos de sobretensões perigosas e garantindo a segurança operacional.
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O Rigoroso Relatório de Comissionamento
Não basta projetar e instalar; é preciso comprovar a eficácia. A Especificação Técnica no. 407 exige um relatório de comissionamento detalhado, que valida o desempenho do sistema de aterramento. Conforme a Seção 7.9.2:
“O consumidor deve apresentar o relatório de comissionamento da malha de terra, contendo: o valor de resistência medido, o cálculo das tensões de passo, de toque e corrente de choque.”
Este relatório serve como um atestado de que o sistema construído atende aos parâmetros de segurança e desempenho estabelecidos, sendo um documento indispensável para a energização e operação da subestação.
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Componentes e Materiais: A Base da Durabilidade
A qualidade dos materiais e a técnica de instalação são determinantes para a longevidade e a funcionalidade do aterramento. A Seção 7.9.2 da Especificação Técnica no. 407 detalha especificações cruciais:
- Hastes: Devem ser de aço cobreado, com dimensões mínimas de 3000mm de comprimento e 17,3mm de diâmetro, ou outro material que garanta a preservação das condições originais ao longo do tempo. É expressamente proibido o uso de elementos ferrosos zincados.
- Interligação: Realizada com cabo de cobre nu ou aço cobreado, com uma distância mínima de 3 metros entre as hastes.
- Conexões: As conexões da malha de terra devem ser feitas utilizando soldas exotérmicas, garantindo uma união permanente, de baixa resistência e altamente confiável.
- Componentes a serem Aterrados: Uma série de elementos críticos da subestação deve ser interligada ao sistema de aterramento, incluindo todos os equipamentos e ferragens de suporte (chaves, isoladores), portas e telas metálicas de proteção, blindagens de cabos isolados, cubículos metálicos, e o neutro do transformador de potência, quando aplicável (ligação DYN), e geradores (se presentes).
Esses requisitos garantem que o aterramento não apenas funcione adequadamente no momento da instalação, mas que sua performance se mantenha ao longo do tempo, resistindo a fatores ambientais e operacionais.
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Aterramento de Para-Raios: Proteção Contra Surtos
Os para-raios são dispositivos de proteção essenciais contra surtos de tensão causados por descargas atmosféricas. Seu aterramento é um aspecto crítico. A Seção 7.9.3 da Especificação Técnica no. 407 estabelece que:
“Os para-raios de entrada de linha devem ser aterrados preferencialmente na malha de terra da subestação, porém quando estes estiverem a uma distância superior a 30m desta, devem ter aterramento independente”.
No caso de aterramento independente, a resistência deve ser igual ou menor que 5 Ω, a mesma da malha principal. O condutor de interligação deve ser o mais retilíneo possível para minimizar a impedância e garantir a rápida drenagem da energia do surto.
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Tensões de Passo e Toque: Um Pilar da Segurança Humana
A segurança do pessoal é uma preocupação central no projeto de qualquer subestação. As tensões de passo e toque representam riscos significativos em caso de falha. Quando uma corrente de falta atinge o solo, ela se dispersa, criando um gradiente de potencial elétrico na superfície.
- Tensão de Passo: Refere-se à diferença de potencial entre dois pontos no solo separados pela distância de um passo humano (geralmente 1 metro). Se uma pessoa estiver caminhando sobre o solo durante uma falha, essa diferença de potencial pode causar uma corrente perigosa através de seu corpo.
- Tensão de Toque: É a diferença de potencial entre um objeto aterrado (como a carcaça de um equipamento) e o ponto do solo onde uma pessoa está tocando simultaneamente. Essa tensão pode causar uma corrente letal através do corpo humano se os limites de segurança forem excedidos.
A exigência do cálculo dessas tensões no relatório de comissionamento (Seção 7.9.2 da Especificação Técnica no. 407) é um testemunho da importância de mitigar esses riscos. É por meio de análises detalhadas e medições em campo que se garante que os valores calculados estejam dentro dos limites seguros para a vida humana. Para aprofundar seus conhecimentos sobre proteção de sistemas elétricos, explore outros artigos em nosso blog.
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Conformidade e Segurança na Infraestrutura Elétrica
O aterramento em subestações de alta tensão é um componente não apenas regulatório, mas fundamental para a segurança e a confiabilidade das instalações elétricas. A Especificação Técnica no. 407 da Enel é um documento abrangente que fornece as bases para um projeto e implementação seguros e eficazes, garantindo a proteção de equipamentos e, acima de tudo, a vida humana.
Investir em um aterramento que cumpre rigorosamente as normas técnicas não é um custo, mas um investimento indispensável na integridade da infraestrutura elétrica e na segurança de todos os envolvidos. A conformidade com estas diretrizes é a chave para operações seguras e contínuas no dinâmico setor de energia. Para mais detalhes sobre as normas técnicas brasileiras, acesse o site da ABNT.
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