Avaliação da influência da resistividade elétrica do solo e de tipos de envelopamento no sistema de aterramento elétrico de subestações

Abstract

O aterramento elétrico faz parte do Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas (SPDA), cujas funções são fornecer um caminho para a circulação de corrente elétrica na terra, escoamento para a terra de cargas induzidas nas carcaças dos equipamentos elétricos e, em conjunto com os dispositivos diferenciais-residuais, possibilitar a detecção de uma possível falha entre os condutores energizados e a terra. Para que o aterramento seja eficiente, algumas características devem ser levadas em consideração, tais como o tipo e a resistividade do solo. Neste sentido, medições da resistividade e a estratificação do solo são importantes para um dimensionamento correto do sistema de aterramento. Solos com alta concentração de água (baixa resistividade) são melhores condutores de corrente do que um solo seco, por exemplo. Solos com alta resistividade podem ocasionar uma corrente de retorno. Assim, algumas decisões visando o reforço do sistema de aterramento devem ser tomadas quando se tem solos com características inadequadas ao aterramento. Portanto, esse trabalho teve como objetivo avaliar a influência da resistividade elétrica do solo e de tipos de envelopamento utilizando tipos de concreto no sistema de aterramento elétrico de subestações através de simulações em software, levando em conta as características de resistividade do solo. Nas análises de tipos de envelopamento, foi possível observar que os concretos com maior quantidade de água em sua composição possuem uma resistividade elétrica mais baixa. A utilização do envelopamento de concreto é viável para solos com alta resistividade, como é o caso do terreno localizado na cidade de Campinas, e foi possível verificar que para solos com resistividade baixa sua utilização pode ser inviável já que outras opções como inclusão de mais cabos e instalação das hastes nas camadas com menor resistividade são suficientes e mais econômicas.

Electrical grounding is part of the Atmospheric Discharge Protection System (ADPS), whose functions are to provide a path for the circulation of electric current in the ground and to enable the detection of a possible fault between the energized conductors and the earth. For grounding to be efficient, some characteristics must be taken into account, such as soil type and resistivity. In this sense, measurements of resistivity and soil stratification are important for a correct sizing of the grounding system. Soils with high water concentration (low resistivity) are better current conductors than dry soils, for example. Soils with high resistivity can cause a return current. Thus, some decisions aimed at strengthening the grounding system should be taken when there are soils with inadequate grounding characteristics. Therefore, this work aims to evaluate the influence of soil electrical resistivity and enveloping types using concrete types in the substation electrical grounding system through software simulations, taking into account soil resistivity characteristics. In the analysis of types of envelopment, it was possible to observe that the concretes with greater amount of water in their composition have a lower electrical resistivity. The use of concrete enveloping is feasible for soils with high resistivity, as in the case of the land located in the city of Campinas, and it was possible to verify that for soils with low resistivity its use may be impractical since other options such as inclusion of more cables and installation of the rods in the layers with less resistivity are sufficient and more economical.