A. A. Nunes, M. L. B. Martinez,
E. T. Wanderley Neto, A. M. M. Diniz,
A. M. Nóbrega, R. Salustiano
H. R. P. M. de Oliveira, J. I. L. Uchôa
Sumário

Introdução;

Sistemas de Aterramento e Correntes de Falta;

Sistema Ressonante

Princípio de Funcionamento;

Sintonia;

Operação.

Vantagens da Aplicação;

Problemas e Dificuldades;

Considerações Finais.
Introdução



Sistema amplamente utilizado em diversos países Europeus;
Tecnologia inovadora no Brasil;
Um único sistema em operação no Brasil:


Subestação de Canudos (AES Sul Distribuidora Gaúcha de Energia S.A.).
Três sistemas serão instalados:

Operação temporária (15s) sob falta:



Subestação de Novo Hamburgo 2 (AES Sul);
Subestação de Estância Velha (AES Sul).
Operação Permanente sob falta:

Subestação de Novo Hamburgo (AES Sul).
Sistemas de Aterramento
e Correntes de Falta

Neutro solidamente aterrado;

Corrente de falta: entre 1 e 10 kA
Sistemas de Aterramento
e Correntes de Falta

Neutro aterrado por “bobina de Petersen”, ou aterramento
ressonante;

Corrente de falta: entre 1 e 100 A;
Sistema Ressonante



Aterramento do neutro é realizado através de uma bobina;
Sintonizado com a capacitância fase-terra total da rede na
qual esteja instalado;
Tem como objetivo eliminar a corrente de falta alimentada
pelo acoplamento capacitivo entre a rede e a terra,
através da injeção de corrente por meio da bobina
sintonizada:

A corrente indutiva é defasada de 180º e com magnitude igual
a da corrente capacitiva do sistema;
Sistema Ressonante

Uma componente resistiva da corrente resultante das
perdas na isolação do sistema ainda permanecerá,
juntamente com uma componente resistiva decorrente da
bobina, devido à mesma não ser puramente indutiva:


Parcela restante da corrente de falta.
Adoção de um sistema inversor conectado ao sistema de
aterramento:

Responsável por injetar uma corrente que eliminará a
componente resistiva resultante;

Eliminação da corrente de falta.
Princípio de Funcionamento

Eliminação da corrente capacitiva:
Princípio de Funcionamento

Eliminação da corrente capacitiva:
Princípio de Funcionamento

Eliminação da corrente resistiva:
Princípio de Funcionamento

Eliminação da corrente resistiva:
Sintonia

Indutância da bobina ajustada para compensar o
acoplamento capacitivo da rede:


Monitoramento contínuo devido as variações do sistema;
O valor da indutância vista pelo sistema pode ser alterado
através do chaveamento de um banco de capacitores
conectado à uma bobina no secundário do reator.
Sintonia

Ponto de Ressonância:
Sintonia


Na prática, não se consegue um sistema perfeitamente
sintonizado em função da limitação dos equipamentos;
Tolerâncias de até 10% não são prejudiciais à operação do
sistema.
Operação

Modos de operação quanto a continuidade do serviço:



Temporário (15 s) ou permanente;
Definidos pelas necessidades da concessionária;
Partem dos valores de sobretensão que ocorrem nas fases
sãs quando o sistema está sob falta monofásica franca.

Tensão da fase com defeito tende a zero;

Tensões nas duas fases sãs sobem para 1,73 p.u., ou seja, sobem
para o valor de tensão fase-fase:

Devido ao deslocamento do neutro em relação ao referencial de
terra.
40
[kV]
25
10
-5
-20
-35
-50
0,00
0,05
(file Sistema_CND_AL01.pl4; x-var t) v:TRS02A
0,10
v:TRS02B
0,15
0,20
0,25
0,15
0,20
0,25
[s]
0,30
v:TRS02C
40
[kV]
25
10
-5
-20
-35
-50
0,00
0,05
(file Sistema_CND_AL01.pl4; x-var t) v:TRS02A-v:TRS02B
0,10
v:TRS02B-v:TRS02C
v:TRS02C-v:TRS02A
[s]
0,30
Vantagens da Aplicação





Redução do stress do aterramento das subestações se comparado as
redes com neutro isolado;
Redução dos danos no local da falta;
Auto-extinção dos arcos devido ao atraso no restabelecimento da
tensão fase-terra;
As tensões de linha permanecem constantes para os consumidores;
Possibilidade da continuidade do fornecimento do serviço durante uma
falta fase-terra.

Redução do número de desligamentos;

Melhoria nos índices de qualidade;

Redução do número de acidentes envolvendo faltas a terra e,
consequentemente, redução do número de indenizações relacionadas a
estes acidentes.
Problemas e Dificuldades

A utilização da bobina de Petersen exige que durante o curto fase-terra, a
sintonia seja mantida;


Em redes cuja topologia pode ser alterada é necessário que a bobina disponha de
método de variação continuo, associado a uma medição também continua da
corrente capacitiva.
Sobretensão durante defeito fase-terra:

A tensão nas fases sãs, sobe de √3, ou seja, sobem para 1,73 p.u.;

Para operação temporária, a isolação do sistema de distribuição suporta sem
restrições (capacidade normalizada de 1 minuto dos equipamentos);

Para operação permanente pode haver restrições na suportabilidade de cabos
isolados e equipamentos:

A isolação dos condutores não constitui impedimento, pois em geral ela é
dimensionada para suportar surtos atmosféricos e de manobras;

Os pára-raios de resistor não linear a óxido metálico sem centelhadores necessitam
ser substituídos obrigatoriamente quando da possibilidade de operação sustentada.
Considerações Finais



Eliminação da corrente de falta:

Corrente capacitiva;

Corrente resistiva;
Operação temporária:

Necessidade apenas da eliminação de defeitos transitórios;

Aterramento sólido após tempo determinado;

Redução do tempo em que o sistema ficaria sujeito a sobretensão.
Operação permanente:

Fornecimento contínuo por tempo indeterminado durante falta fase-terra;

Equipamentos sujeitos a sobretensão permanente:

Redimensionamento dos equipamentos:

Custo com redimensionamento.
Considerações Finais

A instalação do sistemas tem-se mostrado viável mesmo
considerando-se os custos agregados ao redimensionamento
da coordenação de isolamento;

Redução do número de desligamentos;

Melhoria nos índices de qualidade;

Redução do número de acidentes envolvendo faltas a terra e,
consequentemente, redução do número de indenizações
relacionadas a estes acidentes.

Se mostra notadamente desejável, no Brasil, ao se considerar a
extensão das redes de distribuição aéreas existentes, mesmo em
grandes centros urbanos, favorecendo a ocorrência de graves
incidentes.
OBRIGADO PELA ATENÇÃO!


Arimatéa Araújo Nunes

Laboratório de Alta Tensão

Universidade Federal de Itajubá

[email protected]
Manuel Luís Barreira Martinez

Laboratório de Alta Tensão

Universidade Federal de Itajubá

[email protected]