Slide 1*
CIDEL 2010
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
Universidade Presbiteriana Mackenzie
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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
Universidade Presbiteriana Mackenzie
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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.
Universidade Presbiteriana Mackenzie
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Universidade Presbiteriana Mackenzie
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CIDEL 2010
(1) Variação da resistência do aterramento do trafo de 45 KVA
Tensão de pico (kV)
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
791
907
992
1.027
1.086
1.160
1.245
CONSU7
470
667
793
911
997
1.031
1.091
1.160
1.245
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CIDEL 2010
(2) Variação da resistência do aterramento do trafo de 75 KVA
Tensão de pico (kV)
10
30
50
70
90
100
120
150
200
CONSU1
278
278
278
278
278
278
278
278
278
CONSU2
308
308
308
308
308
307
307
306
306
CONSU3
365
365
364
364
364
364
363
363
362
CONSU4
406
406
406
406
406
406
406
406
407
CONSU5
446
446
447
447
447
447
447
447
448
CONSU6
464
464
464
465
465
465
465
466
466
CONSU7
470
470
471
471
471
472
472
472
473
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CIDEL 2010
(3) Variação da resistência de aterramento dos trafos de 45 KVA e 75 KVA
Tensão de pico (kV)
Consumidores
Resistência de aterramento () 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
788
903
987
1.021
1.086
1.160
1.245
CONSU7
470
667
791
906
991
1.025
1.082
1.152
1.239
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CIDEL 2010
(4) Variação da resistência de aterramento dos trafos de 45 KVA e 75 KVA
Tensão de pico (kV)
Consumidores
Resistência de aterramento () 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
788
903
987
1.021
1.086
1.160
1.245
CONSU7
470
667
791
906
991
1.025
1.082
1.152
1.239
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(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)
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Consumidores
Resistência de aterramento () 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
0,276
0,276
0,276
0,276
0,277
0,277
*
Com pára - raios
CONSU1
278
209
CONSU2
308
219
CONSU3
365
193
CONSU4
407
164
CONSU5
446
133
CONSU6
464
85
CONSU7
470
0,273
*
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Com pára - raios
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
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CIDEL 2010
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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
0,278
0,276
CONSU3
18
16
CONSU4
16
14
CONSU5
14
14
CONSU6
11
10
CONSU7
0,27
0,271
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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.
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Tensão de pico (kV)
Tensão de pico (kV)
Tensão de pico (kV)
Tensão de pico (kV)
CONSU7
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
CONSU1CONSU2CONSU3CONSU4CONSU5CONSU6CONSU7
Tensão de Pico (kV)
0
20
40
60
80
100
120
CONSU1CONSU2CONSU3CONSU4CONSU5CONSU6CONSU7
Tensão de pico (kV)
CONSU2 e no CONSU7
CONSU1, CONSU2 E CONSU7