Kapittel 3 Teoretisk grunnlag
3.5 Barns utvikling
O ensaio da resistência de aterramento tem como objetivo a constatação que a resistência da malha de aterramento não foi alterada por fatores como corrosão nas hastes e conexões e mudança nas propriedades do solo. Se ocorrerem variações no valor da resistência, que esta não ultrapasse o valor máximo, 10 ohms, estipulado por norma. O método demonstrado seguiu o modelo proposto da NBR 15749/2009.
Figura 5.7 – Haste de aterramento
Fonte: (INTELLI,2013)
O terrômetro utiliza o método da queda de potencial para a medição da resistência de aterramento, fazendo circular uma corrente através da malha de aterramento sob ensaio com a utilização de um eletrodo auxiliar de corrente e tensão.
Figura 5.8 - Terrômetro digital
Fonte: (MEGABRAS, EM 4055, 2013)
Os eletrodos são posicionados com distâncias entre si para que as estacas de referência não exerçam influência nas hastes de aterramento sob teste, evitando erros de medições.
Figura 5.9 - Ensaio de resistência de aterramento utilizando um terrômetro
Fonte: (NBR 15749,2009)
Onde
I= Corrente de ensaio;
S= Borne para a sonda ou eletrodo auxiliar de potencial; H= Borne para o eletrodo auxiliar de corrente;
E= Borne para a malha de aterramento sob medição;
O eletrodo auxiliar de corrente deve ser colocado a uma distância(D) da malha de aterramento, onde D representa aproximadamente três vezes o maior comprimento (X) da malha de aterramento.
Fonte: (Adaptado da NBR 15749,2009)
O eletrodo auxiliar de tensão deve ser colocado entre a malha e o eletrodo auxiliar de corrente a uma distancia aproximadamente de 0,7 D conforme figura 5.9:
Figura 5.11 - Esquema de ligação do terrômetro
Fonte: (Adaptado da NBR 15749, 2009)
1- Fazer conexões conforme figura 5.11; 2- Verificar se a tensão não é superior a 10 V;
3- Fazer a leitura e registrar o valor da resistência de aterramento;
4- Após fazer a primeira leitura, modificar a posição do eletrodo auxiliar de tensão (S), deslocando a uma distância equivalente a 5% de D em direção ao eletrodo auxiliar de corrente;
6- Modificar a posição do eletrodo auxiliar de tensão (S), deslocando a uma distância equivalente a 5% de D, em relação a posição inicial, em direção a haste de aterramento sob teste;
8- Fazer a leitura e registrar o valor da resistência de aterramento;
As variações da posição do eletrodo S são realizadas com objetivo de certificar que o ensaio esteja sendo feito na zona de patamar potencial. A zona de patamar potencial é a zona livre de influencias do aterramento sob medição e eletrodo auxiliar de corrente.
Figura 5.12 – Curva característica típicas da resistência de aterramento de um eletrodo pontual
Fonte: (O SETOR ELÉTRICO, 2006).
A equação 7 mostra se a medição foi feita na zona de patamar de potencial.
(Ω2 - Ω3)/ Ω1 < 10% Onde:
Ω1 = 1ª resistência medida Ω2 = 2ª resistência medida Ω3 = 3ª resistência medida
Se o valor da equação 7 for menor que 10%, a resistência de aterramento será calculada através da média aritmética dos três valores medidos, e o mesmo deve ser inferior a 10 ohms.
Um valor de resistência de aterramento acima de 10 ohms indica possíveis danos à malha de aterramento, devendo ser feita uma inspeção para verificação da interligação da mesma. Todas as conexões devem ser verificadas a fim de se detectar falhas por oxidação ou apertos mal realizados. Com a não obtenção de valores abaixo de 10 ohms, pode ser recomendado desde a inserção de novas hastes de aterramentos a tratamento químico do solo como, com a possibilidade de retrofit total da malha de aterramento no caso da não obtenção dos 10 ohms.
CONCLUSÕES
Neste trabalho foram apresentados conceitos referentes à manutenção e subestações, assim como técnicas de ensaios elétricos em equipamentos como ferramentas de manutenção e procedimentos de segurança para sua realização.
As informações e métodos utilizados na elaboração do presente trabalho foram baseados em normas técnicas, livros e artigos relacionados ao tema.
Tipos e técnicas de manutenções foram abordados, mostrando características de cada uma, e suas evoluções com os avanços tecnológicos.
A realização de manutenções mostrou-se fundamental para minimizar a possibilidade de interrupção no fornecimento de energia, assim como para prolongar a vida útil dos equipamentos. Falhas podem ser detectadas e sanadas através de um planejamento baseado nos resultados da manutenção. Tal técnica é executada de forma discricionária pelo proprietário, sendo, na maioria das vezes, executada apenas de forma corretiva, com ausência de um planejamento de ações, na qual a correção do problema só é feita quando há comprometimento do funcionamento da instalação.
O trabalho destacou, ainda, que as técnicas de manutenção corretiva estão ultrapassadas e que os planos de manutenções da atualidade são mais eficazes e precisos na detecção de uma falha, antes mesmo que esta venha a ocorrer, minimizando os custos, possibilitando a elaboração de um planejamento, no qual serão analisadas as melhores formas de solucionar o problema e o momento adequado para a implantação das medidas necessárias, otimizando o tempo da manutenção.
Atualmente, um programa para manutenção deve estar inserido no planejamento financeiro e técnico dos estabelecimentos, uma vez que havendo sua execução, seguindo os procedimentos corretos na realização dos ensaios, a possibilidade de interrupção no funcionamento das subestações, por falhas inesperadas, são reduzidas consideravelmente.
Os equipamentos de uma subestação foram abordados, mostrando suas características e funções. Diversos ensaios foram descritos como procedimentos de manutenção, nos quais a análise e interpretação dos resultados obtidos demonstraram as condições do equipamento. Observou-se que só a coleta de medições não é o suficiente para a realização de uma manutenção, pois se faz necessário realizar um comparativo com resultados de medições anteriores a fim de detectar variações que podem ser resultados de operação em regime anormal, podendo acarretar possíveis falhas.
É importante ressaltar que a maioria dos ensaios e suas periodicidades são recomendadas pelos fabricantes ou normas, no entanto, inúmeras vezes, não são realizadas pelos responsáveis da subestação, com a justificativa na contenção de custos ou, ainda, pela prática errônea de consertar apenas quando quebrar. Sendo assim, o trabalho descreve ensaios e procedimentos em equipamentos, na busca uma máxima confiabilidade no funcionamento da subestação e um ininterrupto fornecimento de energia para o estabelecimento.
Os procedimentos e recomendações referentes à segurança na realização da manutenção mostraram-se imprescindíveis para as atividades em subestações. O ambiente deve estar em conformidade como o recomendado pelas normas de seguranças, da mesma forma que o profissional atuante em áreas de risco deve ser qualificado e devidamente preparado para realizar sua função.
A manutenção por meio de inspeção infravermelha se mostrou eficaz tanto pela grande capacidade de revelar defeitos típicos de elevadas temperaturas, quanto que pela não interrupção do fornecimento de energia, haja vista ser um dos procedimentos de manutenção realizados com a subestação em regime normal de operação.
A metodologia para a medição de resistência da malha de aterramento, quando realizada de forma correta, seguindo as recomendações da norma NBR 15749/2009, reflete de forma fidedigna o estado da malha. O ensaio é de imensurável importância para um bom funcionamento de uma subestação, pois um resultado mensurado em um valor acima do exigido por norma pode indicar possíveis danos à malha de aterramento.
Existem outras técnicas de ensaios de manutenção que utilizam instrumentos que não necessitam da desenergização da subestação para a realização dos testes, tornando extremamente eficiente o processo de manutenção. Portanto, um estudo futuro de maior aprofundamento, devido à relevância do tema para o aprimoramento das técnicas de manutenção, deve ser realizado.
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ANEXO A – TABELA DE TRAJES DE PROTEÇÃO E EPI PARA TRABALHOS COM POSSIBILIDADE DE ARCO ELÉTRICO
Tabela de Trajes de Proteção e EPI para Trabalhos com Arco Elétrico * Categoria Taxa de Arco Mínimo (cal/cm2) Roupa de Fibra Natural (Algodão) Vestimenta FR (resistente a chama) Equipamento FR (resistente a chama) 0 - - - Camisa manga longa Calça - - - Óculos de Segurança 1 4 Camiseta Calça Camisa manga longa Calça Capacete Óculos de Segurança 2 8 Camiseta Calça Camisa manga longa Calça Capacete Óculos de Segurança Protetor facial contra Arco Proteção Auditiva Luva de Couro Calçado de Couro 3 25 Camiseta Calça Camisa manga longa Calça Capacete Óculos de Segurança Capuz para Flash de Arco Proteção Auditiva Luva de Couro Calçado de Couro 4 40 Camiseta Calça Camisa manga longa Calça
Jaqueta multi camadas para Flash de Arco
Calça multi camadas para Flash de Arco
Capacete
Óculos de Segurança Capuz para Flash de Arco Proteção Auditiva
Luva de Couro Calçado de Couro
Este documento define padronizações em manutenção de subestações de energia elétrica para a indústria X.
Período: Anual, preferencialmente antes do verão (outubro / novembro). Serviços a serem realizados:
1. Serviços de Termografia: Termografia é um ensaio não destrutivo que estende a visão humana através do expectro infravermelho.
O infravermelho é uma frequência eletromagnética naturalmente emitida por qualquer corpo, com intensidade proporcional a sua temperatura. Assim, através do termovisor com registro digital de imagem, é possível a localização de regiões quente ou fria
Neste momento para se considerar um equipamento anormalmente aquecido usa-se o seguinte critério:
Qualquer componente com aquecimento superior à 25°C em relação ao ambiente, exceto resistência de aquecimento, alguns núcleos de bobina, lâmpadas acesas e alguns resistores.
Qualquer equipamento elétrico que embora não atinja o aquecimento de 25°C em relação ao ambiente, está com temperatura superior à outro equipamento idêntico, nas mesmas condições de carga e trabalho.
Qualquer equipamento elétrico com aquecimento localizado inferior a 25°C e carga inferior a 60% da máxima que ele normalmente atinge.
O termovisor deverá ter registro digital de imagem e deverá analisar desde a entrada de energia elétrica em Média Tensão até os principais quadros de força de Baixa Tensão:
Pontos de conexão entre rede da concessionária e Medição de energia elétrica Cabos aéreos e subterrâneos entre rede da concessionária e medição
Barramento de média tensão, transformadores de corrente e potencial da medição de energia elétrica.
Subestação em geral: chaves seccionadoras de média tensão, disjuntores de média tensão, barramento de média tensão, chaves seccionadoras de média tensão,
transformadores (buchas de AT e BT), cabos de baixa tensão entre transformador e QGBT. QGBT: Deve ser vistoriados disjuntores, barramentos, chaves seccionadoras, fusíveis, contatores, chaves de partida.
A empresa executante deverá a ser acompanhado por eletricista da XXX e deverá ser feita a termovisão em dia preferencialmente quente e com demanda elevada.
A empresa executante deverá fornecer relatório técnico contendo, além das condições ambientais e operacionais do sistema, a reprodução colorida de fotos digitais e imagens térmicas (Termogramas).
Normalmente este serviço é contratado por diária.
2. Limpeza/Reaberto geral na subestação: Depois de feito a termovisão deverá ser feito a limpeza e reaperto na subestação com foco em limpeza de vergalhões/barramento, reaperto de fixações e conexões, inspeção de isoladores, medição de resistência de isolamento através de Megger de barramentos, isoladores, chaves seccionadoras, disjuntor de média tensão, transformadores, cabos de média Tensão e Muflas (existentes na medição e subestações). Verificação de aterramento das ferragens, medição de resistência de aterramento da subestação, teste de abertura e fechamento das chaves seccionadoras.
A executante deverá fornecer relatório das medições citadas acima (valores de resistência dos contatos-Microohms e valores de teste de isolação – Megaohms) para os equipamentos existentes na subestação e medição.
3. Análise de óleo em transformadores: A executante deverá fornecer relatório das análises descritas abaixo, informando a situação de cada transformador. As amostras deverão ser retiradas sempre nas seguintes condições:
Umidade relativa do ar não superior a 70 %
A operação deve ser abrigada de vento, poeira e chuva.
Utilizar frasco de vidro de cor âmbar, capacidade para 1000 ml, possuindo tampa de vidro com rosca ou plástico de boa vedação.
Análise físico-química: Determina a condição e o estado de envelhecimento do óleo mineral isolante. Se os valores encontrados estiverem dentro dos limites recomendados,
teremos a indicação de que o óleo isolante está atendendo sua capacidade de isolação e refrigeração. Valores fora dos limites pré- estabelecidos indicam necessidade de tratamento termo vácuo, substituição ou regeneração do óleo mineral.
Deverá ser realizado em todos transformadores, verificando os seguintes itens: Cor
Densidade a 24/4 ºC g/cm³ Tensão interfacial (din/cm)
Índice de neutralização (mg/ Koh/g) Teor de água (ppm)
Rigidez dielétrica (kV) Fator de potência a 25 ºC Fator de potência a 100 ºC
Análise cromatográfica: Determina a concentração dos óleos dissolvidos no óleo mineral isolante.
A relação e a concentração dos gases possibilitam a identificação de ocorrência de defeito interno no transformador. Valores elevados indicam a necessidade de inspeção interna para verificação e correção de defeitos.
Deverá ser realizado em todos os transformadores com potência igual ou superior 300 Kva, verificando os seguintes itens:
Hidrogênio (H2) Metano (CH4) Etano (C2H6) Etileno (C2H4) Acetileno (C2H2)
Dióxido de carbono (CO2) Monóxido de carbono (CO)
4. Relatórios: Deve ser apresentado relatório de todos os serviços realizados, com resultados das medições realizadas, apresentando observações e recomendações.
5. O departamento de manutenção da unidade é responsável pela contratação, acompanhamento, recebimento dos serviços, execução de melhorias em comum acordo com a gerência de manutenção e arquivamento de documentos/relatório para históricos de manutenção realizados.
6. Outras Observações e informações necessárias na apresentação do relatório: Limpar e revisar as buchas, radiadores e tanque;
Revisar e reapertar os terminais de MT e BT; Inspecionar as vedações;
Revisar o comutador; Verificar o nível de ruído;
Verificar o nível do líquido isolante;
Coletar amostra de óleo para análise físico-quimica e cromatográfica; Realizar ensaio de Resistência de Isolamento;
Realizar ensaio de Relação de Transformação Realizar ensaio de Resistência Ôhmica;
Realizar ensaio de relação de transformação, resistência de isolamento e resistência ôhmica com apresentação das seguintes informações:
Transformador x
Enrolamento Relação Teórica Relação Medida Variação
H1 – H3 – X0 – X1 H1 – H2 – X0 – X2 H2 – H3 – X0 – X3
Variação máx. permitida 0,5 %
Ensaios de Rotina Realizados Transformador x
Resistência de isolamento Resistência Ôhmica do Bobinado
Valores em M-Ohms Valores em mili-ohms/ Ohms
BT – M X0/X1: H1/H2:
MT – M X0/X2: H1/H3:
MT – BT X0/X3: H2/H3:
Valor mínimo: 450 M-Ohms Variação Alta: % Variação Baixa: %
36 M-Ohms Variação máxima permitida: 10 %
Serviços em estruturas de média Tensão:
Revisar e reapertar as conexões de aterramento da instalação; Revisar e reapertar as conexões dos barramentos de MT; Limpar e revisar as muflas;
Limpar e revisar os isoladores;
Verificar as portas , grades de proteção , fechaduras , placas de advertência, espaço livre na área da subestação, a iluminação e ventilação;
Realizar teste de resistência de isolamento dos conjuntos cabos-muflas de MT, com apresentação das seguintes informações:
Localização
Tipo Unidade Polimérica
Classe Isolamento 15 kV
Bitola dos cabos 50 mm2
Fabricante Heniken
RESISTÊNCIA DE ISOLAMENTO (M-Ohms) Hi – Pot (kV)
Fase A x Massa 13.800 13.8
Fase B x Massa 15.000 13.8
Fase C x Massa 15.000 13.8
Tensão de ensaio 2.500 Vcc 13.8 kV – 15 minutos
CHAVE SECCIONADORA
Serviços realizados:
Limpar, revisar e lubrificar os contatos das facas e terminais; Limpar, revisar e lubrificar o comando mecânico;
Verificar a abertura e fechamento; Limpar e revisar os isoladores;
Reapertar as conexões do cabo de aterramento, conexões gerais e fixação da estrutura;
Realizar teste de Resistência de Isolamento, com apresentação das seguintes informações:
Localização
Tipo CT
Classe isolamento (kV) 15
Corrente nominal (A) 400
Fabricante IRTA
RESISTÊNCIA DE ISOLAMENTO (M – Ohms)
Fase A x Massa 52.000
Fase B x Massa 53.000
Fase C x Massa 53.000
Tensão de ensaio 2.500 Vcc
DISJUNTOR DE MÉDIA TENSÃO
Serviços realizados:
Revisar e reapertar as conexões e elementos de fixação; Limpar e revisar os isoladores e terminais;
Inspecionar as câmaras de ruptura e contatos fixos e móveis;
Inspecionar as bobinas de comando e sua fixação reapertando suas conexões;