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:
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