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SATC SATC – Associação Beneficente Beneficent e da Indústria Indústri a Carbonífera Carboníf era Curso: Engenharia Elétrica Disciplina: Transmissão de Energia Elétrica Prof .:.: Dr. Vilson Luiz Coelho Acadêmico: Giliard Paz
C!C"!# D# AT$%%A&$'T# D# CAB# ("A%DA D$ !I')AS D$ T%A'S&ISS* T% A'S&ISS*# #
Criciúma+ ,- de .un/o de 01,23
2
,
I'T%#D"4*#
A baia resist!ncia do sistema de aterramento de uma linha de transmissão constitui um dos meios e"eti#os de controlar as sobre tens$es %ro#ocadas %elas descargas atmos"éricas e também as correntes de surto do sistema. &m bom bom ater aterra rame ment nto o asso associ ciad ado o a dis% dis%os ositi iti#o #os s de %rot %rote' e'ão ão e liga'$es a%ro%riadas( garante a continuidade do ser#i'o( danos m)nimos aos e*ui%amentos e maior seguran'a. Por isso( é de etrema im%ort+ncia realizar um aterramento elétrico e"iciente nas linhas de transmissão( e#itando dessa "orma muitos %roblemas.
,3, #B5$TI6# I6# ($ ($%A! %A!
Pro,etar o aterramento de cabos guarda de linhas de transmissão.
,3 ,300 #B5$ #B5$TI TI6# 6#S S $SP$ $SP$C7 C78I 8IC# C#S S
- A%licar os conhecimentos obtidos em sala de aula - Pro,etar um aterramento elétrico em uma torre de uma linha de transmissão *ue se,a e"icaz.
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0
&$T#D#!#(IA
/ %rocedimento a ser seguido %ara %ro,etar o aterramento de uma torre de uma linha de transmissão de energia elétrica est0 contido ao longo desse ca%)tulo. Tendo como base o método de 1enner %ara o le#antamento da cur#a de resisti#idade do solo e estrati"ica'ão do solo em duas camadas( no local do aterramento.
03, $9"IPA&$'T#S "TI!I:AD#S Para ser %oss)#el %ro,etar um sistema de aterramento o %rinci%al %onto é saber *ual a resist!ncia do solo ao *ual ser0 a%licado tal aterramento. / e*ui%amento ca%az de medir a resist!ncia do solo é o terr2metro. Abaio é mostrado alguns ti%os de terr2metro:
3igura 4 5 6odelos de terr2metros 7%rimeiro: terr2metro de 8 terminais( segundo: terr2metro de alta "re*u!ncia e terceiro: terr2metro %ort0til9. 4;
4
030 &$DI4;$S D$ CA&P#
Primeiramente é necess0rio ir a cam%o e realizar as medi'$es de resist!ncia do solo onde ser0 "eito o aterramento e le#antar uma tabela com as medi'$es 64( 6<( 6= e dessas medi'$es é "eita a média. De %osse da média das resist!ncia e usando a e*ua'ão 4 calcula-se a resisti#idade do solo %ara cada distancia a7m9.
ρ=
[
4 π .a 1+
2a
√ a +(2 p ) 2
2
−
√ ( 2 a ) +(2 p ) 2
]
x R
2a 2
E*ua'ão 4 - 3ormula %ara o c0 lculo da resisti#idade do solo.
/nde: >?@esisti#idade do solo 7.m9 a?Dist+ncias das medi'$es 7m9 %?Pro"undidade da haste de medi'ão 7m9 @?@esist!ncia medida 79.
Tabela 4 - Com os #alores da resisti#idade %ara dist+ncia de a7m9.4;
Com os #alores da resisti#idade tra'a-se um gr0"ico da resisti#idade %ro"undidade como na "igura <.
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3igura < - Gra"ico resisti#idade do solo.4;
Para "ins de c0lculo o gr0"ico de#er0 ser a,ustado %or meio de linhas de tend!ncia "eitas atra#és do Ecel gerando um gr0"ico semelhante ao da "igura = abaio:
3igura = - Gr0"ico da @esisti#idade em "un'ão da %ro"undidade. 4;
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03- $ST%ATI8ICA4*# D# S#!#
A estrati"ica'ão do solo ser0 "eita em duas camadas %ara isso usando o gr0"ico da "igura = retira-se os #alores de >4 e ><( sendo *ue o >4 é re"erente a %rimeira camada do solo e >< re"erente a segunda camada. &tilizam-se esses #alores %ara realizar o %rocesso de estrati"ica'ão do solo %elo método sim%li"icado de duas camadas. Esse método consiste em di#idir o #alor de >< %elo >4 e com esse #alor utilizar o gr0"ico de 6o na "igura 8 ou se não usar a tabela < *ue a%resenta os #alores tabelados.
Para o eem%lo do gr0"ico da "igura onde os #alores de >4?48BB e >BB( teremos *ue o #alor da di#isão ><>4 ser0 BB48BB?B(8=. / *ual esse #alor ser0 usado no gra"ico de 6o ou na tabela < %ara encontrar o #alor de 6o.
3igura 8 - Gr0"ico %ara encontrar "ator 6o. 4;
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Tabela < - Tabela %ara encontrar "ator 6o.
Pela tabela < "azendo uma inter%ola'ão linear entre os #alores de B(8B 6o?BF< e B(8F- 6o?B %ara B(8= 6o?B(.
Para "inalizar o %rocesso de estrati"ica'ão do solo é necess0rio multi%licar o #alor de 6o %or >4e com isso encontrar o #alor de HdI no gr0"ico
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da "igura F( %ara o %resente eem%lo é 48BBB(?4<B( com isso encontramos #alor de HdI( con"orme a "igura F.
3igura F - Gr0"ico %ara encontrar d. 4;
Com isso( conclui-se *ue da su%er")cie até a metros o solo %ossui uma resisti#idade de 48BB .m( e a %artir dos metros o solo %assa a ter uma resisti#idade de BB .m.
03< C!C"!# PA%A DI&$'SI#'A% # AT$%%A&$'T#
Para dimensionar( o contra%eso do aterramento elétrico é necess0rio os dados da resisti#idade do solo e os dados do sistema bem como o tamanho e di+metro das hastes e o cabo utilizado como contra%eso( como na tabela =.
Tabela = 5 Dados do sistema de aterramento. 4;
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Com isso calculam-se os #alores de J %ela e*ua'ão < e de K %ela e*ua'ão =.
E*ua'ão < - C0lculo %ara encontrar #alor de al"a.
/nde: LCP?Com%rimento do cabo contra%eso 7m9 h4 ? d ? Pro"undidade encontrada no gr0"ico 7m9.
E*ua'ão = - C0lculo %ara encontrar #alor de K.
Com os #alores de J e K( calcula-se 67J9 e 67
E*ua'ão 8 - C0lculo %ara determinar 67J9 e 67
/ somatrio de#e ser realizado até seu #alor %ara HnI torna-se muito %e*ueno( tendendo a zero. Posteriormente calcula-se %or meio da e*ua'ão F o #alor de 6B e o #alor de >a 7> a%arente9 %ela e*ua'ão .
E*ua'ão F - C0lculo %ara determinar 6B.
E*ua'ão 4 - C0lculo %ara determinar >a.
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/ %rimo c0lculo e encontrar a resist!ncia do cabo de contra%eso utilizando a e*ua'ão M e a resist!ncia das hastes de aterramento %ela e*ua'ão .
E*ua'ão M - C0lculo %ara determinar a @esist!ncia do cabo contra%eso.
/nde: @CP? @esist!ncia do cabo de contra%eso 79 >?Determinado %ela E*ua'ão 4 7.m9 LCP?Com%rimento do cabo contra%eso 7m9 dCP?Di+metro do cabo contra%eso 7m9 %?Pro"undidade *ue o cabo contra%eso ser0 enterrado 7m9.
E*ua'ão - C0lculo %ara determinar a resist!ncia das hastes.
/nde: @N?@esist!ncia das hastes de aterramento 79 O@? 4 %ara 4 haste e B(F %ara < hastes >?Determinado %ela E*ua'ão 4 7.m9 LN?Com%rimento da haste de aterramento 7m9 dN?Di+metro da haste de aterramento 7m9.
nicia-se LCP com 4Bm e aumenta-se de 4B em 4B até chegar ao #alor de resist!ncia necess0rio sem ultra%assar o com%rimento e"eti#o do contra%eso. . Para o c0lculo do com%rimento e"eti#o do cabo contra%eso( utiliza-se a e*ua'ão e a e*ua'ão 4B.
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0,75
Tf =0,32 x I
E*ua'ão - C0lculo %ara determinar o tem%o de %ulso da corrente de descarga atmos"érica.
/nde: T"? tem%o de %ulso da corrente de descarga atmos"érica 7Qs9 e ? Corrente de descarga atmos"érica 7KA9. Para os c0lculos "oi adotado T" ? 8(< Qs.
0,379
¿=
6,528 ( ρT )
ℑ0,097 E*ua'ão 4B - C0lculo %ara determinar o com%rimento e"eti#o do cabo contra%eso.
/nde: le?Com%rimento e"eti#o do cabo contra %eso 7m9 >?Determinado %ela E*ua'ão 4 7.m9 T?Determinado %ela E*ua'ão 7Qs9 6? Corrente média de descarga atmos"érica 7KA9.
Considerar a corrente igual a =4KA.
-
&$%IA! D$SC%ITI6#
-3, &$%IA! D$ C!C"!#
A tabela a seguir a%resenta as medi'$es de resist!ncia e"etuadas( %elo método de 1enner( em %ontos onde serão im%lantadas torres de uma linha de transmissão de 4=KV. A %artir dos #alores medidos de resist!ncia de#erão ser calculados os #alores de resisti#idade.
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/s dados do solo da região dessa torre são a%resentados na tabela 8
Tabela 8 5 6édias das medidas de resist!ncia do solo.
Para o dimensionamento do aterramento ser0 utilizado a metodologia a%resentada no ca%itulo <.
-3,3, Calculo da resisti=idade
&tilizando a e*ua'ão 4 e com o au)lio do Ecel %ode-se chegar na seguinte tabela:
&edidas de %esisti=idade do Solo a7m9 6édia 3ator %esisti=idade >3m 4 4M(BB (M44
&sando o Ecel "oi %oss)#el gerar o gr0"ico da resisti#idade em "un'ão da %ro"undidade mostrando os %ontos da resisti#idade %ara cada a7m9( %ara *ue se %ossa e"etuar os c0lculos %osteriormente adicionou-se linhas de tend!ncias e utilizou-se a *ue te#e uma melhor correla'ão de %earson 7@ <9( %ara con"rontar com a melhor cur#a "eita manualmente( com isso determinouse gra"icamente o >4 e o ><. A "igura a%resenta o gr0"ico "eito no Ecel.
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1400.00
1300.00 R² = 0.98 1200.00
R² = 0.98
1100.00
R² = 0.81
1000.00
900.00
800.00
700.00
600.00
500.00
400.00
300.00
200.00
100.00
0.00 1
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3igura - Gr0"ico de resisti#idade %ro"undidade.
-3,30 $stratificação do solo em duas camadas
Com base no gr0"ico da se'ão anterior( e utilizando a linha de tend!ncia %odemos obser#ar *ue >4?4=== .m e >F .m( "azendo >< >4?B(B=M .m. A %artir de >< >4 determinou-se o 6o no gr0"ico da "igura M e %ela tabela .
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3igura M - Determinando 6o. 6o?B(M4.
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Tabela 2 Tabela para encontrar fator &o3
Para encontrar a %ro"undidade RSdSS multi%licou-se >46o?B(M4 resultando em >m?8(8= .m( utilizou-se o gr0"ico da "igura ( %ara encontrar a %ro"undidade RSdSS é igual a =(= metros( con"orme mostrado no gr0"ico da "igura .
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3igura - Determinando %ro"undidade. d ? =(=m
Portanto( concluiu-se *ue da su%er")cie até a %ro"undidade de =(= metros( o solo %ossui uma resisti#idade de 4=== .m( e a %artir da %ro"undidade maior *ue =(= metros o solo %assa a ter uma resisti#idade de F .m.
-3,3- Clculo da %esistência do Aterramento !CP,1m
Para a torre T@=B( necessita-se de um aterramento com resist!ncia abaio de e os dados dos materiais %ara o aterramento são a%resentados na tabela abaio.
Pro"undidade do Uistema B(F 7m9 a'o-cobre FI 7 4mm9 Nastes de <(8 metros
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Cabos
a'o-cobre 7 (4Fmm9
Tabela M - Ti%os de 6ateriais &tilizados.
niciou-se os c0lculos %ara LCP?4B metros com um +ngulo de 8FW e aumentou-se mais 4B metros( até
Com isso calculam-se os #alores de J %ela e*ua'ão < e de K %ela e*ua'ão =. J ? 4(=BF8 e K ? B(B44
Com os #alores de J e K( calcula-se 67J9 e 67
/ somatrio de#e ser realizado até seu #alor %ara HnI torna-se muito %e*ueno( tendendo a zero.
6J n
4 <
= 8
F
M
6
1+-<<@@@2< 1+,0E0?<@2 2 @ B(84BMBM= B(M = B(<8B==B84 B(8<==F= < 4 B(4888B B(
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4B
44 4<
4= 48
4F 4
4M 4
4
B(B<<48M B(B44=F 8 B(B48F=B 8 B(B44M=<4M B(BBF==88 < B(BBMM
B(B8F8==8 M B(B=B4 M B(B<<8=< M B(B<==4
Tabela 5 #alore de 67J9 e 67
Posteriormente calcula-se %or meio da e*ua'ão F o #alor de 6o e o #alor de >a 7> a%arente9 %ela e*ua'ão . 6o ? B(F4M< e >a ? M8(MMF .m
/ %rimo calculo e encontrar a resist!ncia do cabo de contra%eso utilizando a e*ua'ão M e a resist!ncia das hastes de aterramento %ela e*ua'ão .
@CP ? 44M( @N ? =4M(M<
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Para calcular a resist!ncia total do aterramento( basta "azer o %aralelo %ara cada %é da torre o *ue retorna o #alor @CC?F(.
Com isso a resist!ncia @CC total ser0 @CC8( *ue são o nXmero de %és da torre resultando em @CC total ? <4(84
Como esse #alor é maior do *ue o #alor eigido %ara o aterramento *ue é de se aumenta o cabo de contra%eso em mais 4B metros em um +ngulo de -8FW 7seguindo a dire'ão da linha de transmissão9 e mais uma haste em sua %onta 7%ara cada %e da torre9 A %lanilha com todo o c0lculo %ara os 4B metros encontra-se no aneo / es*uema de aterramento %ara os %rimeiros 4B metros encontra-se na "igura abaio
3igura 5es*uema do aterramento %ara 4Bm.
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-3,3< Clculo da %esistênciado Aterramento !CP 01m
Aumentando o #alor de LCP %ara
Com os #alores de J e K( calcula-se 67J9 e 67
/ somatrio de#e ser realizado até seu #alor %ara HnI torna-se muito %e*ueno( tendendo a zero.
6J n
4 <
= 8
F
M
4B
6
1+,0E0?<@2 1+1??,@2?< @ ? B(M = B(8<==F= 4 B(
B(<4=8M = B(48<8
B(B444 B(BM8<8< 4 B(BFMB8B 4 B(B8F8==8 M B(B=B4 M B(BMB88M<
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44 4<
4= 48
4F 4
4M 4
4
B(B<<8=< M B(B<==4
B(BFM= 8 B(B8F<=< 4 B(B=M8=8
Posteriormente calcula-se %or meio da e*ua'ão F o #alor de 6o e o #alor de >a 7> a%arente9 %ela e*ua'ão . 6o ? B(4M=F e >a ? <=(BMM .m
/ %rimo calculo e encontrar a resist!ncia do cabo de contra%eso utilizando a e*ua'ão M e a resist!ncia das hastes de aterramento %ela e*ua'ão .
@CP ? <4(== @N ? 4B4(8F
Para calcular a resist!ncia total do aterramento( basta "azer o %aralelo %ara cada %é da torre o *ue retorna o #alor @CC?4M(< .
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Com isso a resist!ncia @CC total ser0 @CC8( *ue são o nXmero de %és da torre resultando em @CC total ? 8(84
Como esse #alor é menor do *ue o #alor eigido %ara o aterramento *ue é de não necessita aumentar o cabo de contra %eso.
A %lanilha com todo o calculo %ara os
3igura 4B 5es*uema do aterramento %ara
-3,3 Clculo do comprimento efeti=o do contrapeso
Para o c0lculo do com%rimento e"eti#o do cabo contra%eso( utiliza-se a e*ua'ão e a e*ua'ão 4B( resultando em. T" ? 8(< Qs
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le ? 4B(<4 metros
Para LCP ? 4B metros @CP 79 @N 79 @CCtotal 79 LE 7m9 Para LCP ?
=.<
44M( =4M(M< <4(8M 4B(<4 <4(== 4B4(8F 8(84 4B(<4
6ATE@AU E 3E@@A6EYTAU A UE@E6 &TLZAD/U
Alem do terrometro utilizado %ara as medi'$es "oram usado:
•
Cabo a'o-cobre
•
com%rimento conectores ti%o cunha.
•
A coneão entre o cabo e a haste de#e ser realizada con"orme "igura44.