Malha de terra para Subestação de Alta
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Malha de terra para Subestação de Alta
Malha de terra para Subestação de Alta-Tensão utilizando o software TecAt Plus 5 (Grounding grid design using TecAt Plus 5 ) 1st ed. July 12, 2011 © 2011 Officina de Mydia Editora Ltda., Brazil www.mydia.com - [email protected] 1. Introdução A seguir, vamos apresentar o uso do software TecAt Plus 5 num caso típico de projeto de malha de terra para uma subestação de Alta Tensão, incluindo a estratificação da resistividade do solo, o cálculo da resistência da malha, cálculo dos potenciais de toque e passo e a listagem dos materiais. O TecAt Plus inclui ainda outras funções que não iremos detalhar aqui, como a verificação de uma estratificação realizada manualmente ou por outro software, a determinação da bitola dos cabos, auxiliar para a medição da resistência em locais com pouca área disponível, inclusão de novos materiais e fornecedores no banco de dados, interface e relatórios em inglês e espanhol, etc. - para informações sobre essas funções, favor consultar o manual online do software e o livro “Malhas de Terra”, que acompanha cada licença do TecAt. 2. Iniciando o projeto No menu de projetos, clique no botão Novo: Note que o único dado realmente necessário é o nome do projeto. Na tabela de projetos, selecione o projeto desejado e clique em Abrir; note que o nome do projeto aparece na barra título do programa (“TecAt 5 - exemplo SE”): 3. Resistividade do solo No menu de Resistividade, selecione Medições (existem diversas configurações, como entrar dados em resistência ou resistividade, mas não entraremos nisso agora por falta de espaço): A seguir, clique em Nova, entre o afastamento em metros e o valor medido no terrômetro em Ohms; repita essa operação até entrar toda a tabela da medição em campo: Clique em Validar e, no menu de Resistividade, selecione Cálculo: Selecione um modelo de1 a 4 camadas ou, preferencialmente, deixe em Automático, e clique no botão Calcular; notar que existem limitações para o número de camadas em função do número de medições disponíveis, consulte o livro Malhas de Terra para a explicação teorica. Após executar o cálculo, o TecAt irá auto-selecionar o menu Relatórios / Resistividade / Gráfico; a seguir, clique em Texto e selecione os itens desejados para o relatório - projeto, configuração, dados de campo, resultados e diagrama. Notas: - todos os relatórios “texto” são editáveis, basta clicar dentro deles e digitar, apagar, selecionar, copiar ou colar texto. - todos os relatórios possuem um botão “Copiar”, que irá copiar o mesmo para a área de transferência, podendo a sseguir ser colado em outro programa (MS Word ou PowerPoint, por exemplo) - o botão “Exportar” irá gerar um arquivo “.txt” para os relatórios em texto e “.jpg” para os relatórios gráficos - selecionando os botões Imprimir e PDF voce pode, respectivamente, imprimir o relatório ou gerar um arquivo PDF diretamente pelo TecAt, sem necessitar de outro programa. 4. Resistência de aterramento O TecAt possui dois módulos de cálculos: Malha1, para resistência de aterramento de malhas pequenas (somente duas camadas) e Malha2, com o cálculo completo em 4 camadas de resistência e potenciais para qualquer configuração de malha. Ao acionar o menu Malha2 / Configuração, vemos, à esquerda, o resultado da estratificação e, à direita, alguns materiais selecionados; embora você possa entrar qualquer dimensão de material cadastrado (cabos, hastes), o TecAt possui um construtor de malhas para facilitar o processo de entrada de dados (veja mais abaixo), que irá usar esses materiais, digamos, “padrões”. Sem alterar essas opções, selecione no menu a opção Eletrodos; como não entramos nenhum eletrodo ainda, a tabela está vazia, assim como a planta (Visualização) e a tabela de conexões: 4.1 Tensões admissíveis Como vamos efetuar as verificações de potenciais perigosos de toque e passo, antes de prosseguir com o cálculo da resistência, precisamos definir a corrente de curto que circulará da malha para o solo bem como o tempo de atuação da proteção; selecione o menu Malha2 / Potenciais e entre os dados correspondentes, inclusive da camada de brita (selecione uma brita clicando no botão Selecionar) e peso do operador; a seguir, clique em Atualizar. 4.2 Wizard (gerador de malha) Não é possível “pedir” a um software para gerar uma malha para, digamos, 10 Ohms, já que existiriam, para um mesmo solo, infinitas respostas; assim, precisamos fornecer ao TecAt uma malha para ser calculada e, conforme o resultado, adicionar ou retirar eletrodos até se chegar num resultado otimizado, ou seja, tecnicamente satisfatório porém o mais barato e rápido de instalar possível. No TecAt, podemos adicionar um eletrodo de cada vez, fornecendo suas coordenadas (x, y, z) inicial e final e selecionando o material (cabo ou haste), para isso basta clicar no botão Novo acima da tabela de eletrodos. Como isso leva muito tempo e pode levar a erros, o TecAt possui geradores de malha (wizards) para realizar a maior parte do trabalho. Ao selecionar Malha2 / Wizards, temos a tela de configuração: Selecionando “cabos + hastes”, “apagar malha existente” e Retangular, temos: Ajustando as dimensões para X2 = 30 m e Y2 = 45 m, selecionando Definitivo e clicando no botão Gerar: Voltando no menu Malha2 / Eletrodos, agora temos a tabela abaixo; clique no botão Validar para checar os dados e habilitar as telas de Visualização e Conexões. Selecione o tab Visualizar / Atualizar para obter o desenho da malha (neste ponto é igual ao que já observamos na geração do wizard) e, selecionando Conexões / Atualizar, temos a tabela de conexões entre todos os eletrodos da malha, inclusive suas localizações: Para obter a resistência de aterramento da malha no nosso solo, na tela da tabela dos eletrodos, clique em Calcular; quando o cálculo for completado, selecione no menu Relatórios / Malha 2 / Resistência. Com a resistência da malha de 6,49 Ohms e a corrente de malha de 4A, temos um máximo potencial da malha (em relação a um terra remoto) de aprox. 26 kV. 5. Potenciais de toque e passo Acessando o menu Relatórios / Potenciais / 3 Dimensões / Parâmetros, clique em Atualizar (na caixa “Coordenadas dos cantos”) e entre as coordenadas x1 = -1, y1 = -1, x2 = 46, y2 = 31: O retângulo verde representa a área entre as coordenadas (x1, y1) e (x2, y2); clicando em OK, o TecAt já calcula e apresenta o gráfico selecionado por default (potenciais de malha, 3D, completo, resolução = 0,50 m: Voltando em Parâmetros e selecionando Potencial de Superfície e clicando em Executar gráfico, obtemos: Como esta é uma primeira aproximação do nosso projeto, as divisões da malha (“mesh”) são muito grandes e provavelmente os potenciais estarão acima do admissível; fazemos essa verificação acessando 2 Dimensões e clicando no botão Atualizar coordenadas de corte: Clicando no botão OK, o TecAt irá calcular e apresentar o gráfico default, dos potenciais de toque ao longo das linhas azul e verde: Como pode ser visto, temos potenciais de 15 kV em regiões internas da subestação (onde teremos equipamentos aterrados que podem ser tocados durante um curto), muito acima do admissível (linha vermelha, abaixo de 1 kV). Para resolver isso, devemos voltar ao menu Malha 2 / wizard e gerar uma nova malha com mais cabos e hastes, num processo iterativo até obter um resultado satisfatório. Por exemplo, vejamos a malha re-dividida em 9 vezes ao longo do comprimento e 6 vezes na largura: Recalculando a resistência, temos agora 4,05 Ohms, com uma elevação máxima de potencial de 16 kV. Rodando novamente o gráfico dos potenciais de toque ao longo das mesmas coordenadas, temos: Se “apertarmos” mais um pouco os cabos e distribuí-los de forma geométrica, temos, por exemplo, com 13 divisões em X e 8 em Y: Nessa altura, podemos considerar: 1. Verificar o lay-out da SE para checar se existem realmente equipamentos ou estruturas que possam ser tocadas a até 1 metro das áreas mais perigosas - se houver, será necessário refazer mais uma vez o ciclo “wizard / resistência / potencial de toque”. 2. Notar que, fora da área da SE (por isso entramos coordenadas 1 metro antes e depois da malha), temos um potencial de toque ainda bastante elevado; nesse caso, as soluções mais comuns seriam extender a malha para fora da área da SE (caso possível) ou asfaltar 1 metro ao redor da subestação. Já os potenciais de passo não costumam ser tão complicados; para fazer a checagem, selecione 2 Dimensões / Parâmetros / Passo e clique em Executar gráfico: 6. Materiais 6.1 - Lista de eletrodos Acesse Relatórios / Malha 2 / Eletrodos para a tabela de eletrodos: 6.2 - Conexões Acesse Relatórios / Malha 2 / Conexões para a tabela de conexões: © 2011 Officina de Mydia Editora Ltda. [email protected]
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