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Uma técnica avançada para medição de impedância e resistência de aterramento, utilizando uma linha infinita artificial (lia) em lugar de um circuito simples. O documento também discute técnicas não convencionais para determinar impedância de aterramento e apresenta resultados de medições em campo. Além disso, é discutido o uso da teoria de linhas de transmissão na medição de impedância de aterramento em torres de transmissão elétrica.
O que você vai aprender
Tipologia: Notas de aula
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ESCOLA DE ENGENHARIA
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - PPGEE
Medição da Impedância e da Resistência de
Aterramento Utilizando Ondas Impulsivas e Cabos de Pequeno Comprimento nos Circuitos de Tensão e de Corrente
Medição da Impedância e da Resistência de
Aterramento Utilizando Ondas Impulsivas e Cabos de Pequeno Comprimento nos Circuitos de Tensão e de Corrente
Tese de doutorado apresentada à banca examinadora do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Minas Gerais, como requisito necessário para a obtenção do título de Doutor em Engenharia Elétrica.
Orientador: Prof. Dr. José Osvaldo S. Paulino
Área de concentração: Engenharia de Potência Linha de Pesquisa: Compatibilidade Eletromagnética e Qualidade de Energia
Agradeço primeiramente a Deus, o Criador!
Ao meu orientador, Prof. José Osvaldo, pessoa humana e notável. Todas as letras do alfabeto combinadas formando palavras nas mais diversas línguas ainda é pouco para expressar o meu profundo agradecimento, admiração e respeito construídos ao longo destes anos. Muito obrigado pela formação do meu conhecimento, mas, sobretudo, pelo bom convívio cotidiano com direito a boas conversas, cafés, almoços, piadas e muito barro nas medições de pé-de-torre... Você tem o dom natural de transformar todos esses momentos simples em histórias que nos acompanham e irão me acompanhar por toda a vida... Haja história...
Ao Prof. Wallace, ser de notória perspicácia, sempre procurando dar luz onde eu me deparava com escuridão. Entre uma reunião e outra (quem o conhece sabe a que me refiro) sempre estava lá, pronto para discutir e ajudar. Muito obrigado pela sua atenção e pelo bom convívio cotidiano. Não poderia deixar de agradecer, claro, por me apresentar as mil facetas da fita crepe. O mundo agora não é mais mesmo...
A minha querida esposa Lilian, exemplo de pessoa e perseverança. Sua paciência, incentivo e entusiasmo foram determinantes nesta minha caminhada. Obrigado por me dizer sempre com tanto entusiasmo para continuar, que dias melhores iriam chegar. Isso fez a diferença!
À minha querida mãe, Catarina, sempre presente em todos os passos de minha vida, desde quando do seu colo desci para caminhar com minhas próprias pernas. Olhos zelosos e sempre atentos que nos guardam e observam. Estaremos sempre caminhando de mãos dadas nesses e em todos os próximos passos vindouros.
Ao meu pai, Waldir (em memória). Mais uma etapa se concretizando...
Ao meus filhos, Tairone, Édipo e Lucas, presentes de Deus. Obrigado pela paciência, amor e compreensão.
Ao meu irmão, amigo e compadre, Stuart, ser iluminado. Obrigado por sua amizade e incentivo. Nossos bate-papos sempre foram, são e serão revigorantes.
Aos professores Jaime, Ivan, Glássio e Antônio Emílio pelo bom convívio, conversas, discussões e choros futebolísticos.
Ao meu amigo Alexandre Kascher. Suas palavras de incentivo, sua torcida, seu entusiasmo e seu apoio sempre foram renovadores. Muitas vezes você surgiu em momentos em que o de nível de energia já estava baixo... Obrigado!
Ao Eng. Maurissone Ferreira Guimarães, por acreditar neste trabalho e apoia-lo de maneira incondicional.
Ao meu amigo Carlos, por estar sempre pronto e bem disposto a me ajudar nas medições. Nem mesmo o sol e o frio conseguiram abalar a sua disposição. Espero poder retribuir, de alguma forma, nessa sua jornada que agora começa. Boa sorte! Seja feliz!
Aos meus amigos do Laboratório de Compatibilidade Eletromagnética, Marco Túlio, Rodrigo, Glauton, Diogo, Pedro e Leonardo pelo bom convívio e pelos cafés sempre acompanhados de boas conversas.
Ao Prof. Oriane, que nos deixou tão cedo. Sinto-me um felizardo por ter tido a oportunidade de lhe conhecer e termos um convívio de muita alegria, ainda que por um tempo muito breve. Os corredores da Escola nunca mais foram os mesmos sem suas risadas.
Ao meu tio e amigo, Luiz. Sem a sua amizade e compreensão seria impossível eu seguir as trilhas que me conduziram para o lugar onde estou chegando. Não poderia deixar de lhe agradecer também pela ajuda, pelo suporte e por ter disponibilizado os locais onde fiz muitas medições. Sem isso este trabalho não teria caminhado.
Ao meu primo e companheiro Johnny. Obrigado pela ajuda, pelo suporte e por disponibilizar prontamente o local onde muitas hastes foram cravadas e cabos foram enterrados. Haja braço, haja perna e haja costas... Com sol forte e sem água, então, haja... Valeu meu amigo!
Aos meus sempre bem dispostos companheiros Alisson e Hudson. A ajuda e presteza de vocês sempre fez toda a diferença.
Aos professores e funcionários do Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Minas Gerias - UFMG, pelo apoio e contribuição durante este percurso.
O presente trabalho foi financiado com recursos de um Projeto de Pesquisa & Desenvolvimento celebrado entre a CEMIG (Companhia Energética de Minas Gerais) e a UFMG. Meus sinceros agradecimentos.
This PhD thesis presents a technique used in grounding impedance and resistance measurements where the current circuit consisting of a typically long single wire is replaced by an Artificial Infinite Line. Due to the constructive characteristics, this element is similar to transmission line with negligible losses and low speed propagation. The main attractiveness of this element is that its length is small compared with those circuits that use single wire. The effectiveness of this element was verified by measurements under real field conditions. Furthermore, grounding impedance is also determined with unconventional techniques, one in which the electrode of the voltage circuit is not positioned in a place where there is no potential rise on the ground and in the another one the current circuit is not grounded at far end (open line). In the first one, the technique makes it possible to determine de impedance with a voltage circuit shorter than conventional circuit. In the second one, do not ground the far end of the current circuit is particularly interesting when earth in measurement site is not available. The results of measurements performed in the field to determine the grounding resistances with the same arrangement used to determine the impedance are also shown. A comparison of results was made with values obtained with a resistance tester becoming clear a good agreement of results and the effectiveness of the technique.
Keywords: Grounding, grounding impedance, grounding resistance, transmission line, lightning.
Fig. 2.1 - Esquema para a medição da resistência de aterramento. ..................................................................... 18
Fig. 2.2 - Configuração usada na medição da resistência de aterramento. Adaptado de [42]. ................. 19
Fig. 2.3 - Resistência de aterramento calculada. Retirado de [42]. (a) frequência de operação: 80-Hz e (b) frequência de operação: 500-Hz.................................................................................................................................. 20
Fig. 2.4 - Resistência de aterramento calculada considerando o efeito da variação frequência. Retirado de [42]. ........................................................................................................................................................................ 21
Fig. 2.5 – Representação esquemática do arranjo usado no Oblique-Probe Method. .................................... 21
Fig. 2.6 – (a) resistência de aterramento determinada a partir da equação de uma reta; (b) comparação de resultados obtidos a partir do Método da Queda de Potencial e do Oblique-Probe Method.. Fonte: adaptado de [43]. ...................................................................................................................................... 22
Fig. 2.7 - Arranjo usado nas medições. Adaptado de [46]. ....................................................................................... 23
Fig. 2.8 - Diagrama esquemático do arranjo usado na medição. Retirado de [47]. ....................................... 24
Fig. 2.9 - Sistema de medição da impedância de aterramento. Retirado de [48]. .......................................... 25
Fig. 2.10 - Arranjo de medição de impedância de aterramento. Retirado de [50]. ....................................... 26
Fig. 2.11 - Vista lateral e superior dos arranjos para teste da resposta transitória de um eletrodo de aterramento horizontal. Retirado de [51]. ..................................................................................................................... 27
Fig. 2.12 - Tensão desenvolvida no ponto de entrada de corrente em relação ao cabo CT. Retirado de [51]. ................................................................................................................................................................................................. 28
Fig. 2.13 – Arranjo do tipo “dipolo” usado. Retirado de [49]. ................................................................................. 29
Fig. 2.14 - Impedância de surto dos cabos usados no circuito de corrente obtidas por meio de (a) simulação e (b) medição. Adaptado de [49]................................................................................................................... 30
Fig. 2.15 - Impedância do cabo usado no circuito de corrente para diferentes alturas. Adaptado de [49]. ................................................................................................................................................................................................. 31
Fig. 2.16 – Arranjo usado para determinar a impedância impulsiva, , a partir da impedância transitória,. Adaptado de [49]. ................................................................................................................................... 32
Fig. 2.17 – (a) corrente aplicada na base da torre; (b) tensão desenvolvida na base da torre. Adaptado de [49]. ........................................................................................................................................................................................... 33
Fig. 2.18 – Impedância transitória, ( ). Adaptado de [49]. ........................................................ 33
Fig. 2.19 - Medição da impedância de uma linha de 161 kV, Rg = 40 ,. Retirado de [52]. ........................................................................................................................................................................................................... 34
Fig. 2.20 - Medição da impedância de uma linha de 500-kV, com Rg = 23 . Retirado de [52]. ............. 35
Fig. 2.21 - Arranjo usado nas medições, tendo o cabo CC forma de “zig-zag”. Retirado de [55]. ............ 36
Fig. 2.22 - Impedância de aterramento, uma volta de 80m. Retirado de [55]. ................................................ 36
Fig. 2.23 - Impedância de aterramento, zig-zag com cinco voltas, condutores espaçados de 3m. Fonte: retirado de [55]. ......................................................................................................................................................................... 37
Fig. 4.2 – Arranjo usado para a medição das impedâncias e às distâncias e. ................... 64
Fig. 4.3 – Impedâncias e medidas às distâncias e , respectivamente. (haste, ℓ =2, m, r = 6,35, = 2.219 Ωm)...................................................................................................................................................... 65
Fig. 4.4 – Curvas de impedâncias. Aterramento constituído por uma haste (haste, ℓ =2,4 m, r = 6,35, = 2.219 Ωm). ................................................................................................................................................................................ 66
Fig. 4.5 – Método do Deslocamento Oblíquo: arranjo de medição. (haste, , r = 6,35 mm ( ), ) ...................................................................................................................................................... 67
Fig. 4.6 – Conjunto de curvas de impedâncias. (haste, , r = 6,35 mm ( ), ) ......................................................................................................................................................................................... 68
Fig. 4.7 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. ........................................................................................................................................................................................................... 69
Fig. 4.8 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. ........................................................................................................................................................................................................... 69
Fig. 4.9 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. ........................................................................................................................................................................................................... 69
Fig. 4.10 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. ........................................................................................................................................................................................................... 70
Fig. 4.11 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. .. 70
Fig. 4.12 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. ........................................................................................................................................................................................................... 70
Fig. 4.13 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. ........................................................................................................................................................................................................... 71
Fig. 4.14 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. ........................................................................................................................................................................................................... 71
Fig. 4.15 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. .. 71
Fig. 4.16 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. ........................................................................................................................................................................................................... 72
Fig. 4.17 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. ........................................................................................................................................................................................................... 72
Fig. 4.18 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. .. 72
Fig. 4.19 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. ........................................................................................................................................................................................................... 73
Fig. 4.20 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. .. 73
Fig. 4.21 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. .. 73
Fig. 4.22 – Arranjo usado nas medições em aterramentos constituídos por eletrodos horizontais. .... 75
Fig. 4.23 – Imagens dos arranjos de medição em campo. Fonte: feito pelo autor. ........................................ 75
Fig. 4.24 – Conjunto de curvas de impedância. (eletrodo horizontal, , r = 5 mm , ) ........................................................................................................................................................................................................... 76
Fig. 4.25 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. .. 77
Fig. 4.26 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. .. 77
Fig. 4.27 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. .. 77
Fig. 4.28 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. .. 78
Fig. 4.29 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. .. 78
Fig. 4.30 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. .. 78
Fig. 4.31 – Conjunto de curvas de impedância. (eletrodo horizontal, , r = 5 mm , ) ........................................................................................................................................................................................................... 79
Fig. 4.32 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. .. 80
Fig. 4.33 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. .. 80
Fig. 4.34 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. .. 80
Fig. 4.35 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. 81
Fig. 4.36 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. .. 81
Fig. 4.37 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. .. 81
Fig. 4.38 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. 82
Fig. 4.39 – (a) curvas de impedâncias: medida com o eletrodo de potencial no “infinito” ( ) e calculada com o método do deslocamento oblíquo ( e ) e (b) erro percentual. .. 82
Tabela 1 – Características dos aterramentos. ............................................................................................................... 53
Tabela 2 – Erro médio existente entre a curva medida no “infinito” e a curva gerada com o método do deslocamento oblíquo. (haste, , r = 6,35 mm, ). .......................................................... 74
Tabela 3 – Erro médio existente entre a curva medida no “infinito” e a curva gerada com o método do deslocamento oblíquo. (eletrodo horizontal, , r = 5 mm , ). .............................................. 79
Tabela 4 – Erro médio existente entre a curva medida no “infinito” e a curva gerada com o método do deslocamento oblíquo. (eletrodo horizontal, , r = 5 mm , ). ........................................... 83
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afirmando que linhas protegidas por cabos para-raios, mas que tenham torres com resistência de aterramento elevadas podem ter o seu bom desempenho comprometido, tal como se a linha não tivesse a blindagem. De fato, o desempenho geral de uma linha apresenta estreita relação com o desempenho individual das torres [11,12], ou seja, depende da resistência/impedância de aterramento de cada uma das torres. Muitas vezes, contudo, as condições do solo no local da instalação da torre são desfavoráveis devido à elevada resistividade. Neste caso, fazer o tratamento do solo no local onde os eletrodos são enterrados é uma medida possível. Essa foi a solução adotada em uma das torres considerada responsável pelo baixo desempenho da linha de 500 kV da cidade chinesa de Yunnan. Segundo Zhenghua [13] a cidade está situada em uma região de altitude elevada, clima seco e de elevada resistividade do solo. Após o tratamento, a resistência do “pé-de-torre” atingiu um valor que ficou dentro de uma faixa desejada (19,9 Ω).
A existência de uma relação direta entre a resistência de aterramento e o desempenho de uma linha frente a descargas atmosféricas é um fato científico bem documentado. Nessa perspectiva, as companhias de energia em todo o mundo buscam projetar suas linhas com torres que tenham certos valores de resistência compatíveis com o desempenho desejado, respaldados pela efetividade e pela relativa simplicidade de se medir a resistência de aterramento. Entretanto, quando submetido a uma solicitação impulsiva, como uma descarga atmosférica, o aterramento possui características de uma impedância e não de uma resistência [14,15,16,17,18,19,20,21,22,23]. Towne, citado por Gonos [24], foi um dos primeiros a verificar que a resposta do aterramento a correntes impulsivas pode ser bem diferente daquela situação em que o aterramento é submetido a uma corrente na frequência industrial. Entretanto, Bewley [25] foi um dos primeiros a realizar um estudo teórico-experimental relacionado ao comportamento transitório dos aterramentos submetidos a descargas atmosféricas. Importantes institutos, como o IEEE ( Institute of Electrical and Electronics Engineers ) [26] e o EPRI ( Electric Power Research Institute ) [27], já trazem em seus Guias procedimentos e instruções para a medição de impedância. O uso da resistência como parâmetro de desempenho das linhas frente à descargas possivelmente acontece devido às dificuldades de ordem técnica e prática ainda hoje existentes para se medir a impedância. É importante ressaltar, contudo, que a resistência de aterramento é um importante parâmetro que encontra respaldo em muitas aplicações de engenharia onde as correntes são de baixa frequência, como nos casos de curto-circuito em qualquer ponto do sistema de transmissão/distribuição ou em equipamentos e partes de sistemas industriais.
Em relação à determinação da resistência de aterramento, julga-se que as técnicas já existentes estão bem consolidadas. Entretanto, a busca pelo melhoramento sempre dá lugar a novos estudos. Neste contexto, e certo que tanto a resistência quanto a impedância são parâmetros fundamentais em projetos de engenharia aplicados à proteção contra os efeitos indesejados de correntes elétricas, este trabalho procura contribuir de maneira consistente na melhoria dos procedimentos de medição desses parâmetros. O texto está organizado em seis capítulos, sendo este primeiro introdutório. Os demais são apresentados a seguir.
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O capítulo 2 apresenta uma síntese dos trabalhos relacionados a medições feitas em aterramentos elétricos. A escolha desses trabalhos teve como principal critério uma melhor visibilidade comparativa daquilo que já vem sendo feito em medições de aterramento com o que é apresentado nesta tese.
No capítulo 3 é apresentada a técnica proposta que se baseia no uso de um elemento ( Linha Infinita Artificial ) que torna possível as medições em aterramentos serem feitas com um arranjo que tenha um circuito de corrente relativamente pequeno. As suas características construtivas e seu comportamento como uma linha de transmissão de baixa velocidade de propagação são avaliadas. A sua efetividade de uso é verificada por meio de medições em campo e simulação computacional.
No capítulo 4 a Linha Infinita Artificial é usada em medições de campo para se determinar a impedância de aterramentos constituídos por eletrodos verticais ( ) e eletrodos horizontais ( , e ). Além do uso da LIA no circuito de corrente, os procedimentos de medição são baseados em técnicas “não convencionais”. Em uma das técnicas, o circuito de tensão também é relativamente pequeno e, em outra, o circuito de corrente não é aterrado na sua extremidade distante (linha aberta).
No capítulo 5 é feito um estudo onde a resistência de aterramento, também em condições de campo, é determinada com um sinal impulsivo e com o mesmo arranjo usado para se determinar a impedância. A efetividade da técnica é verificada por meio de comparação com os resultados obtidos com um terrômetro. Uma análise dos sinais elétricos básicos gerados por esse equipamento durante as medições também é feita neste capítulo.
No capítulo 6 são apontadas as principais realizações e contribuições deste trabalho bem como as propostas de continuidade.
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aterramento [26]. Essa condição visa de forma direta dois objetivos principais [32]: a) evita-se o acoplamento mútuo entre EA e EC; b) a partir desse distanciamento os eletrodos de aterramento e o eletrodo de corrente podem ser considerados aproximadamente hemisféricos. Esses são aspectos importantes no cálculo da diferença de potencial entre EA e EP.
O eletrodo de potencial deve ser posicionado entre EA e EC em uma linha imaginária que os une (segmento de reta XY). Segundo Curdts [32] e Tag [33,34], a distância x para o posicionamento de EP corresponde a, aproximadamente, 60 % da distância existente entre EA e EC (“XY”). Entretanto, o uso desse critério pressupõe que o solo seja uniforme e as dimensões do aterramento não sejam muito “amplas”. De fato, essa concepção é bastante difundida [35,36,37,38]. É importante mencionar ainda que, na maioria dos trabalhos encontrados na literatura, a dimensão “ampla” é tratada apenas de forma subjetiva. Dos trabalhos consultados, apenas em [31] é feita uma menção direta para uma dimensão máxima de 10 m para os eletrodos.
Uma vez definida a posição do eletrodo de corrente, o posicionamento do eletrodo de potencial é fundamental para a correta medição do valor da resistência de aterramento. A medição sucessiva de alguns valores de resistência é um modo de se determinar essa condição. Neste caso, posicionado inicialmente próximo à malha de aterramento, o eletrodo EP é deslocado ao longo do segmento de reta XY na direção do eletrodo EC com espaçamentos que variam de maneira aproximadamente constante. Os equipamentos mais modernos, já apresentam diretamente o valor da relação entre a tensão desenvolvida e a corrente injetada. Os valores obtidos através deste procedimento dão origem a uma curva onde se identifica a região designada “patamar”, localizada entre os pontos A e B (ver Fig. 2.1). Diz-se, então, que o eletrodo de potencial posicionado entre A e B está na “ região distante” ou no “ infinito” , também chamado terra remoto. Com o eletrodo EP posicionado nesta região, portanto, determina-se o valor da resistência de aterramento [26,31]. Na literatura também são encontrados trabalhos com pequenas modificações desta técnica [35,36,39,40,41]. Entretanto, nota- se que os princípios físicos fundamentais e os procedimentos básicos são mantidos.
Fig. 2.1 - Esquema para a medição da resistência de aterramento.
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Um aspecto que chama a atenção no Método da Queda de Potencial é que o acoplamento eletromagnético entre os cabos usados no circuito de tensão (CT) e no circuito de corrente (CC) normalmente é desprezado. Tal condição, geralmente, é atribuída às baixas frequências de operação dos equipamentos. Assim, normalmente não é tomado nenhum tipo de cuidado específico em relação à disposição física desses cabos. Este efeito é particularmente importante se houver indução de tensão no cabo CT. Neste caso, o sistema em medição teria a sua referência comprometida. Ma e Dawalibi [42] verificaram o efeito deste acoplamento na determinação da resistência de aterramento. Segundo os autores, para sistemas de aterramentos concentrados ou de pequenas dimensões, o acoplamento indutivo entre os cabos é pequeno, levando a alterações de valores que podem ser desprezados. Contudo, quando as dimensões envolvidas são maiores, este acoplamento pode ser significativo. Isto porque, ainda segundo os autores, esses sistemas demandam cabos de medição muito longos devido à região de influência do aterramento ser bastante ampla. Considerando esse fato, foram avaliados parâmetros como a distância de separação dos cabos CT e CC, a frequência de operação do equipamento e a dimensão do aterramento. A Fig. 2.2 mostra a arranjo considerado, sendo o aterramento composto por uma malha reticulada.
Fig. 2.2 - Configuração usada na medição da resistência de aterramento. Adaptado de [42].
A Fig. 2.3 mostra as curvas plotadas a partir dos valores das resistências de aterramento para um solo de 100 m, frequências de e e distâncias de e para os cabos CT e CC. Deve-se observar que há um equívoco no gráfico, que faz menção a uma impedância onde, de fato, as curvas indicam a resistência de aterramento. A figura indica, também, que a “região distante” encontra-se a 6 da malha de aterramento em teste.
Nos gráficos dois aspectos ficam prontamente evidentes: i) para uma mesma frequência, o afastamento dos cabos diminui o acoplamento entre eles. ii) o aumento da frequência leva a um aumento do acoplamento entre os cabos e, consequentemente, a um aumento no valor da resistência. De certa forma, esses são resultados não esperados, já que os procedimentos práticos amplamente adotados e consolidados no meio técnico não ressaltam tais efeitos. Portanto, assume-se que os acoplamentos são pouco significativos. Entretanto, o gráfico da Fig. 2.3a mostra que os erros relativos para as situações de afastamento de e são de, respectivamente, 15 % e 28 %. Já na Fig. 2.3b, os erros relativos são de, respectivamente, 179 % e 330 % para 10 m e 1 m, indicando que o
