Tensões e Correntes Induzidas em Lâminas de Terra de

Este estudo objetiva calcular os valores das correntes e tensões induzidas em lâminas de terra das secionadoras instaladas nos terminais das linhas de transmissão, na realização das manobras de fechamento e abertura destas. Aqui, consideram-se as condições mais severas dos acoplamentos existentes entre circuitos em paralelos e de carregamentos máximos, tendo em vista o seu dimensionamento na etapa de projeto básico da instalação.

3.2.12.1. Aspectos Gerais

Na existência de linhas de transmissão que correm em paralelo compartilhando a mesma faixa de servidão, ou de linhas em circuito duplo, na condição de um deles estar com carga e outro desligado e aterrado em seus dois terminais, como ocorre durante as intervenções para manutenção em linhas de transmissão, podem surgir correntes e tensões elevadas no circuito desenergizado, devido ao acoplamento eletromagnético e eletrostático entre os dois circuitos. Nesta condição, ao realizar-se a manobra de abertura das chaves de aterramento, podem surgir solicitações severas de correntes a ser interrompidas e de tensão de restabelecimento transitória de abertura.

Figura: 3.13. Correntes e Tensões Induzidas por Acoplamento Eletromagnético em Lâminas de Terra de Chaves Secionadoras.

Consideram-se como condição inicial de operação as duas lâminas de terra fechadas em ambos os terminais (SE A e SE B) do circuito C2, isolado para manutenção. No restabelecimento do circuito C2, é necessário abrir uma chave de cada vez. Sendo a chave S_A a primeira a abrir, ela

irá interromper um valor elevado de corrente induzida com tensão de restabelecimento em seus contatos de pequeno valor, já que o outro terminal se encontra aterrado com tensão nula.

Na abertura da chave SB da outra extremidade da linha, ainda existe corrente, porém de pequeno valor, pois, com o outro terminal já desaterrado, o caminho que resulta para a corrente é devido às capacitâncias parasitas entre fases e terra da linha. Todavia, a tensão a ser estabelecida pelos contatos da lâmina de terra será elevada, em função de o circuito C2 não estar mais aterrado em nenhum dos seus terminais.

A primeira lâmina de terra a abrir S_A é caracterizada por corrente e tensão induzidas, devido ao acoplamento eletromagnético; e a segunda SB, por acoplamento eletrostático. As lâminas de terra devem, portanto, ser dimensionadas para suportar a imposição de ambas as condições apresentadas. A referência [5.3] apresenta de maneira detalhada a análise dessa condição da manobra de chaves secionadoras.

A norma ABNT NBR IEC 62271-10, referente a secionadoras e a chaves de aterramento, apresenta em seu Anexo C, Tabela C.1, os valores nominais de correntes e tensões induzidas para chaves de aterramento em função da classe de tensão. Naquela Tabela são apresentados os limites normalizados para as correntes e tensões induzidas por acoplamento eletromagnético e eletrostático, dividido em duas classes: classe A – baixo acoplamento ou para linhas paralelas relativamente curtas; e classe B – alto acoplamento ou para linhas paralelas relativamente longas.

Na mesma norma, na Tabela C2 do Anexo C, são apresentados os valores normalizados das tensões de restabelecimento para os ensaios de interrupção de correntes induzidas eletromagneticamente, que também são observados como requisito para as lâminas de terra.

3.2.12.2. Diretrizes para os Estudos de Correntes e Tensões Induzidas em

Lâminas de Terra

Este estudo se aplica toda vez que existirem linhas de transmissão que corram em paralelo, dividindo a mesma faixa de servidão ou de linhas em circuito duplo.

Na modelagem da linha de transmissão para a simulação com o programa ATP, devem-se levar em consideração todos os acoplamentos eletrostáticos e eletromagnéticos presentes entre fases e entre circuitos. Também é necessário representar o esquema de transposição das linhas de transmissão, quando for empregado.

A representação das linhas de transmissão na base de dados do ATP deve ser feita pela sua matriz de transformação modal, obtida com o processamento da rotina Line Constant do programa ATP, levando-se em consideração os dados de projeto das linhas (geometria torre típica, características do cabo fase, cabos para-raios e flechas). No item 0 – Anexo C do presente documento, é apresentado

um exemplo desse tipo de modelagem requerida.

3.2.12.3. Premissas para Ajuste dos Casos ATP

As correntes e tensões induzidas em laminas de terra das secionadoras são mais severas sob condição de maior carregamento do circuito que permanece energizado, acoplado ao circuito desenergizado e aterrado.

A tensão de pré-manobra deve ajustar-se de forma idêntica à máxima tensão operativa em correspondência à classe de tensão da rede, conforme a Tabela 1 do item 5.3.1.2 dos Procedimentos de Rede do ONS.

3.2.12.4. Desenvolvimento das Simulações e Análises

A obtenção das correntes e tensões induzidas, com a utilização do programa ATP, deve ser realizada sob condição de regime permanente, sem falta aplicada, observando-se a corrente e a tensão induzidas do circuito C1 sobre C2, com o carregamento de C1 ajustado o mais próximo possível da condição de longa duração da linha de transmissão. O circuito C2 deve estar aberto e aterrado pelas lâminas de terra de seus dois terminais, conforme Figura 3.13.

A corrente induzida por acoplamento eletromagnético é a corrente que circula de C2 para terra, com as chaves de ambos os terminais de C2 fechadas (linha aterrada). Ao abrir uma das chaves, a tensão induzida por acoplamento eletromagnético é a que surge no terminal da chave aberta. A corrente induzida por acoplamento eletrostático de C1 sobre C2 aterrado em seus dois terminais deve ser obtida com C1 energizado, mas sem carga. A tensão induzida por acoplamento eletrostático é a que resulta em C2 nessa condição, mas com as duas lâminas de terra abertas, isto é, C2 desaterrado em ambos os terminais.

Os valores obtidos com o procedimento acima devem ser comparados aos valores da Tabela C.1 do Anexo C da norma ABNT NBR IEC 62271-102, para a especificação da classe de acoplamento das lâminas de terra dada em função da tensão nominal (classe A – baixo acoplamento; ou classe B – alto acoplamento).

Em especificações de lâminas de terra para instalações da Rede Básica, tem-se observado, com certa freqüência, que os valores normalizados conforme a Tabela C.1 do Anexo C da norma ABNT NBR IEC 62271-102 se apresentam com pouca margem, e, em alguns casos, são insuficientes para atender às imposições mais severas de acoplamentos entre circuitos — mesmo considerando-se a classe B de alto grau de acoplamento. Neste caso, o recurso é adotar a especificação da lâmina de terra da classe de tensão imediatamente superior ou consultar o fabricante.

e eletromagnético, deve-se verificar, também, o atendimento aos limites normalizados das tensões de restabelecimento para ensaios de interrupção de correntes induzidas eletromagneticamente, conforme a Tabela C.2 do Anexo C da norma ABNT NBR IEC 62271-102.

3.2.12.5. Apresentação dos Resultados

O resultado das simulações, conclusões e recomendações referente ao estudo das correntes e tensões induzidas em lâminas de terra das secionadoras pode ser apresentado juntamente com os estudos de TRT e no mesmo relatório. O item 8.7 deste documento apresenta sugestões de tabelas para a apresentação dos resultados desse tipo estudo.