Por que as Subestações Usam Pedras, Graveto, Seixos e Brita?
Em subestações, equipamentos como transformadores de potência e distribuição, linhas de transmissão, transformadores de tensão, transformadores de corrente e disjuntores de seccionamento todos requerem aterramento. Além do aterramento, vamos agora explorar em profundidade por que o graveto e a brita são comumente usados em subestações. Embora pareçam comuns, essas pedras desempenham um papel crítico de segurança e funcional.
No projeto de aterramento de subestações—especialmente quando múltiplos métodos de aterramento são empregados—a brita ou o graveto é espalhado pelo pátio por várias razões-chave.
O propósito principal de espalhar graveto no pátio de uma subestação é reduzir o Aumento de Potencial do Solo (APS), também conhecido como tensão de passo e tensão de toque, definidos da seguinte forma:
Aumento de Potencial do Solo (APS): O máximo potencial elétrico que a grade de aterramento de uma subestação pode atingir em relação a um ponto de referência remoto do solo, assumido como tendo verdadeiro zero de potencial. APS é igual ao produto da corrente máxima de falha entrando na grade e a resistência da grade.
Tensão de Passo (Eₛ): A máxima diferença de potencial que pode existir entre dois pés (geralmente espaçados 1 metro) quando a corrente de falha flui para o sistema de aterramento. Um caso especial é a tensão transferida (Etransfer), onde a tensão aparece entre uma estrutura aterrada dentro da subestação e um ponto remoto fora—frequentemente avaliada sobre uma distância de 1 metro de estruturas metálicas até pontos na superfície do solo.
Tensão de Toque (Eₜ): A máxima diferença de potencial entre uma estrutura metálica aterrada (por exemplo, carcaça de equipamento) e um ponto na superfície do solo quando uma pessoa a toca durante o fluxo de corrente de falha.
Durante eventos de curto-circuito, tanto a tensão de passo quanto a tensão de toque aumentam significativamente. Comparado a materiais comuns como solo, grama ou concreto, o graveto e a brita têm relativamente alta resistividade. Esta alta resistividade superficial limita o fluxo de corrente através do corpo humano, reduzindo assim o risco de choque elétrico durante a manutenção ou operação perto de equipamentos energizados.
Assim, o graveto e a brita são intencionalmente usados em subestações para aumentar a resistência da camada superficial, mitigando efetivamente as tensões de passo e toque perigosas e melhorando a segurança do pessoal durante falhas no aterramento.
A tabela abaixo mostra a resistividade de vários materiais, como pedra, areia, etc.
| Matéria | Resistividade (Ω·m) |
| Argila e lama saturada | <100 |
| Argila arenosa e silte úmido | 100–250 |
| Areia argilosa e areia saturada | 250–500 |
| Areia | 500–1500 |
| Rocha decomposta | 1000–2000 |
| Pedra britada | 1500–5000 |
| Cascalho | 1500–10000 |
Razões para o Uso de Pedra em Subestações e Pátios de Manobra Elétrica
Abaixo estão as razões e fatores específicos para o uso de pedra em vez de outros materiais:
A grama e outras ervas daninhas ou pequenas vegetações podem causar problemas. Durante a chuva ou condições úmidas, o crescimento das plantas pode tornar o solo escorregadio, representando riscos potenciais de segurança para o pessoal e equipamentos. Além disso, a grama seca pode pegar fogo durante operações de comutação ou causar curtos-circuitos, afetando adversamente o equipamento e a confiabilidade da rede. Portanto, as subestações geralmente implementam medidas para controlar o crescimento de vegetação para garantir a operação segura e estável.
O uso de pedra ao redor dos pátios de manobra ajuda a prevenir a entrada de animais selvagens, como cobras, lagartos, roedores e outros pequenos animais, na área da subestação.
Uma superfície de cascalho previne a formação de poças e acúmulo de água no pátio de manobra, o que é indesejável para equipamentos de alta tensão.
Pebbles e pedra britada são mais resistentes a impactos do que a grama ou areia, ajudando a amortecer as vibrações dos transformadores (causadas pela magnetoestrutura do núcleo) e a mitigar o movimento durante eventos sísmicos.
O uso de pedra e cascalho aumenta a resistividade da camada superficial, reduzindo os riscos de tensão de toque e passo. Além disso, suprime o crescimento de pequenas plantas e ervas daninhas, que, se presentes, poderiam diminuir a resistividade superficial e aumentar o risco de choque elétrico durante a manutenção e operações rotineiras.
Em geral, o material de pedra usado nos pátios de manobra melhora as condições de trabalho, apoia a operação estável e aumenta a eficácia do sistema de aterramento existente na proteção contra choques elétricos.
