Transformador de Aterramento a Seco: Equipamento de Ponto Neutro e Seleção do Método de Aterramento

Quais Equipamentos Podem Ser Conectados ao Ponto Neutro?

Quando uma Bobina de Supressão de Arco é Adequada?

• Sistemas de média tensão, como 3 kV, 6 kV, 10 kV, 20 kV, 35 kV e 66 kV.
• Sistemas onde a corrente capacitiva de falta à terra monofásica excede o limite permissível para um neutro isolado, mas é necessária a operação contínua de curto prazo durante uma falta à terra.
• Redes com altos requisitos de continuidade de fornecimento, como redes de distribuição rural, minas, campos de petróleo, plantas químicas, plantas metalúrgicas, hospitais e instalações industriais de processo contínuo.
• Redes de linhas aéreas ou redes mistas aéreas/cabos com faltas à terra transitórias frequentes.
• Operação sob sobrecompensação para evitar a ressonância em série causada por uma compensação quase total.

• Quando a corrente capacitiva de falta à terra excede o limite permitido para um sistema de neutro isolado e é necessária a operação com falta de curto prazo, uma bobina de supressão de arco pode ser considerada. O limite exato deve ser determinado de acordo com as normas nacionais aplicáveis, requisitos das concessionárias locais e especificações do equipamento.
• Quando a corrente capacitiva é alta, especialmente em redes totalmente cabeadas, o aterramento de baixa resistência ou um esquema de aterramento combinado pode ser preferido.
• Quando a corrente capacitiva está próxima do limite de seleção, um esquema combinado pode ser adotado: a bobina de supressão de arco opera em condições normais, e um resistor em paralelo é conectado após um atraso de tempo para eliminar faltas à terra permanentes.

Quando um Resistor de Aterramento é Adequado?

Aterramento de Baixa Resistência

• A corrente de falta à terra é relativamente alta, tipicamente limitada a várias centenas de ampères.
• A proteção de sequência zero pode detectar a falta de forma confiável.
• Os alimentadores com falta podem ser desconectados rapidamente.
• As sobretensões transitórias são efetivamente limitadas.
• A continuidade do fornecimento é menor do que em sistemas aterrados ressonantemente, pois o circuito com falta é desligado.

• Adequado para redes totalmente cabeadas e sistemas de distribuição subterrânea urbana.
• Preferido quando são necessários proteção rápida, localização precisa de faltas e desligamento seletivo.
• O transformador de aterramento, o resistor de aterramento e os equipamentos de manobra devem ser verificados quanto à suportabilidade térmica de curto prazo com base na corrente de falta à terra esperada e no tempo de eliminação da falta.

R = V_ln / I_f

Aterramento de Alta Resistência

• A corrente de falta à terra é geralmente limitada a alguns ampères até várias dezenas de ampères.
• O sistema pode continuar operando temporariamente, mas a falta deve ser localizada e eliminada prontamente.
• Comumente aplicado em terminais de geradores, sistemas de energia auxiliar e pequenos sistemas de distribuição.

Bobina de Supressão de Arco vs. Aterramento de Baixa Resistência

transformador de aterramento a seco

Proteção e Requisitos Operacionais do Ponto Neutro

• Um seccionador deve ser instalado para fornecer um ponto de isolamento visível.
• Um transformador de corrente deve ser fornecido para medição de corrente de sequência zero, proteção e seleção de linha com defeito à terra.
• Para-raios ou centelhadores devem ser considerados para limitar a sobretensão do ponto neutro.
• O transformador de aterramento deve ser equipado com proteção de sobrecorrente de sequência zero, coordenada com o esquema de aterramento do sistema.
• Normalmente, apenas o ponto neutro de um transformador de aterramento deve ser conectado na mesma seção de barramento, com intertravamento de posição aplicado.
• Sistemas aterrados ressonantemente devem ser equipados com seleção de linha com defeito à terra monofásico.
• Sistemas aterrados com baixa resistência devem garantir uma operação confiável da proteção de sequência zero e verificar a suportabilidade térmica do resistor de aterramento.
• Os níveis de isolamento devem ser verificados por meio da coordenação de isolamento de acordo com a IEC 60071-1 e a IEC 60071-2.

Recomendações de Seleção

1. Quando o lado de baixa tensão do transformador principal estiver conectado em triângulo e não possuir ponto neutro acessível, um transformador de aterramento deve ser fornecido.
2. Quando a corrente de defeito à terra capacitiva é relativamente baixa e a operação contínua por curto período é aceitável, uma bobina de supressão de arco é frequentemente preferida.
3. Quando a rede possui muitos circuitos de cabos, alta corrente capacitiva e é necessária a eliminação rápida de defeitos, o aterramento de baixa resistência é frequentemente mais adequado.
4. Quando a corrente capacitiva está próxima do limite de seleção, um esquema combinado pode ser adotado: a bobina de supressão de arco opera em condições normais, e um resistor em paralelo é conectado para defeitos permanentes à terra.
5. A potência nominal do transformador de aterramento deve corresponder ao equipamento do ponto neutro. Para o aterramento com bobina de supressão de arco, o transformador deve satisfazer a potência nominal da bobina, os requisitos de serviço de curta duração e térmicos. Para o aterramento com resistor, deve ser verificado em relação à corrente de defeito à terra de curta duração e à duração do defeito. Se o transformador de aterramento também fornecer energia auxiliar, a capacidade de carga secundária deve ser calculada separadamente.
6. Os valores nominais de curta duração típicos incluem 10 s, 30 s e 60 s, mas o valor final deve ser determinado de acordo com o tempo de eliminação da proteção, as condições operacionais do sistema e as especificações do fabricante.
7. O circuito do ponto neutro deve ser projetado como um arranjo completo, incluindo seccionadores, transformadores de corrente, para-raios ou centelhadores e dispositivos de proteção necessários.