A principal razão para a necessidade de aterramento em redes elétricas é a segurança. Quando todas as partes metálicas do equipamento elétrico estiverem aterradas, mesmo no caso de isolamento quebrado, tensões perigosas não serão criadas em sua caixa, elas serão evitadas por sistemas de aterramento confiáveis.
Tarefas para sistemas de aterramento
As principais tarefas dos sistemas de segurança que operam no princípio do aterramento:
- Segurança para a vida humana, para proteção contra choque elétrico. Fornece um caminho alternativo para a corrente de emergência para evitar danos ao usuário.
- Proteger edifícios, máquinas e equipamentos durante condições de falha de energia para que as partes condutoras expostas do equipamento não atinjam potencial letal.
- Proteção contra sobretensão devido a raios que podem levar a altas tensões perigosas no sistema de distribuição elétrica ou de contato humano inadvertido com linhas de alta tensão.
- Estabilização de tensão. Existem muitas fontes de eletricidade. Cada transformador pode ser considerado como uma fonte separada. Eles devem ter um ponto de reinicialização negativo comum disponível.energia. A terra é a única superfície condutora para todas as fontes de energia, por isso foi adotada como o padrão universal para redução de corrente e tensão. Sem esse ponto comum, seria extremamente difícil garantir a segurança do sistema de energia como um todo.
Requisitos do sistema de solo:
- Deve ter um caminho alternativo para a corrente perigosa fluir.
- Sem potencial perigoso nas partes condutoras expostas do equipamento.
- Deve ter baixa impedância o suficiente para fornecer corrente suficiente através do fusível para cortar a energia (<0, 4 seg).
- Deve ter boa resistência à corrosão.
- Deve ser capaz de dissipar alta corrente de curto-circuito.
Descrição dos sistemas de aterramento
O processo de conectar as partes metálicas de aparelhos e equipamentos elétricos ao terra com um dispositivo metálico que possui pouca resistência é chamado de aterramento. Ao aterrar, as partes que conduzem corrente dos dispositivos são conectadas diretamente ao terra. O aterramento fornece um caminho de retorno para corrente de fuga e, portanto, protege os equipamentos do sistema de energia contra danos.
Quando ocorre uma falha no equipamento, há um desequilíbrio de corrente em todas as suas três fases. O aterramento descarrega a corrente de f alta para o terra e, portanto, restaura o equilíbrio operacional do sistema. Esses sistemas de defesa apresentam diversas vantagens, como eliminarsobretensão, descarregando-o para o terra. O aterramento garante a segurança do equipamento e melhora a confiabilidade do serviço.
Método de zerar
Aterramento significa conectar a parte de rolamento do equipamento ao terra. Quando ocorre uma falha no sistema, um potencial perigoso é criado na superfície externa do equipamento, e qualquer pessoa ou animal que tocar acidentalmente na superfície pode receber um choque elétrico. Zerar descarrega correntes perigosas para o solo e, portanto, neutraliza o choque de corrente.
Ele também protege o equipamento contra raios e fornece um caminho de descarga de pára-raios e outros dispositivos de têmpera. Isso é conseguido conectando partes da planta à terra com um condutor de aterramento ou eletrodo em contato próximo com o solo, colocado a alguma distância abaixo do nível do solo.
A diferença entre aterramento e aterramento
Uma das principais diferenças entre aterramento e aterramento é que, no aterramento, a parte condutora condutora é conectada ao solo, enquanto no aterramento, a superfície dos dispositivos é conectada ao solo. Outras diferenças entre eles são explicadas abaixo na forma de uma tabela de comparação.
Quadro de comparação
| Noções básicas para comparação | Aterramento | Zeroing |
| Definição | Parte condutora conectada ao terra | Caixa do equipamento conectada ao terra |
| Localização | Entre o neutro e o terra do equipamento | Entre a caixa do equipamento e o solo, que é colocado sob a superfície do solo |
| Potencial Zero | Não tem | Sim |
| Proteção | Proteger equipamentos da rede elétrica | Proteja uma pessoa de choque elétrico |
| O caminho | O caminho de retorno ao terra atual é indicado | Descarga energia elétrica no solo |
| Tipos | Três (resistência sólida) | Cinco (tubo, placa, terra do eletrodo, terra e terra) |
| Cor do fio | Preto | Verde |
| Usar | Para balanceamento de carga | Para evitar choque elétrico |
| Exemplos | Gerador e neutro do transformador de potência conectado à terra | Carcaça do transformador, gerador, motor, etc. conectado ao terra |
Fios de proteção TN
Estes tipos de sistemas de aterramento possuem um ou mais pontos diretamente aterrados da fonte de alimentação. As partes condutoras expostas da instalação são conectadas a esses pontos usando fios de proteção.
No mundoprática, um código de duas letras é usado.
Letras usadas:
- T (palavra francesa Terre significa "terra") - uma conexão direta de um ponto ao solo.
- I - nenhum ponto conectado ao terra devido à alta impedância.
- N - conexão direta ao neutro da fonte, que por sua vez é conectado à terra.
Com base na combinação dessas três letras, existem tipos de sistemas de aterramento: TN, TN-S, TN-C, TN-CS. O que isso significa?
Em um sistema de aterramento TN, um dos pontos de fonte (gerador ou transformador) é conectado à terra. Este ponto é geralmente o ponto estrela em um sistema trifásico. O chassi do dispositivo elétrico conectado é conectado à terra através deste ponto de aterramento no lado da fonte.
Na imagem acima: PE - Sigla para Protective Earth é um condutor que conecta partes metálicas expostas da instalação elétrica de um consumidor à terra. N é chamado de neutro. Este é o condutor que conecta a estrela em um sistema trifásico à terra. Por essas designações no diagrama, fica imediatamente claro qual sistema de aterramento pertence ao sistema TN.
TN-S linha neutra
Este é um sistema que possui condutores neutros e de proteção separados em todo o diagrama de fiação.
Condutor de proteção (PE) é a bainha metálica do cabo que alimenta a instalação ou um único condutor.
Todas as partes condutoras expostas com a instalação são conectadas a este condutor de proteção através do terminal principal da instalação.
sistema TN-C-S
Estes são tipos de sistemas de aterramento em que as funções de neutro e proteção são combinadas em um condutor do sistema.
No sistema de aterramento neutro TN-CS, também conhecido como Aterramento Múltiplo de Proteção, o condutor PEN é referido como o condutor neutro e terra combinado.
O condutor PEN do sistema de energia é aterrado em vários pontos, e o eletrodo de aterramento está localizado no local de instalação do consumidor ou próximo a ele.
Todas as partes condutoras expostas à unidade são conectadas por um condutor PEN usando o terminal terra principal e o terminal neutro e são conectados entre si.
circuito de proteção TT
Este é um sistema de aterramento de proteção com um único ponto de fonte de alimentação.
Todas as partes condutoras expostas com instalação que estão conectadas ao eletrodo de aterramento são eletricamente independentes da fonte de aterramento.
Sistema isolante IT
Sistema de aterramento de proteção sem conexão direta entre partes vivas e terra.
Todas as partes condutoras expostas com instalação que estão conectadas a um eletrodo de aterramento.
A fonte é conectada ao terra através de uma impedância de sistema deliberadamente introduzida, ou isolada do terra.
Projetos de sistemas de proteção
Conexão entre aparelhos elétricos e dispositivos com placa de aterramento ou eletrodo através de um fio grosso e de baixa resistência para garantirsegurança é chamada de aterramento ou aterramento.
O aterramento ou sistema de aterramento na rede elétrica funciona como uma medida de segurança para proteger a vida humana e os equipamentos. O objetivo principal é fornecer uma rota alternativa para fluxos perigosos para evitar acidentes por choque elétrico e danos ao equipamento.
As partes metálicas do equipamento são aterradas ou conectadas à terra, e se por algum motivo o isolamento do equipamento falhar, as altas tensões que possam estar presentes no revestimento externo do equipamento terão um caminho de descarga para a terra. Se o equipamento não estiver aterrado, essa voltagem perigosa pode ser transmitida a quem o tocar, resultando em choque elétrico. O circuito está completo e o fusível é imediatamente ativado se o fio energizado tocar a caixa aterrada.
Existem várias formas de realizar o sistema de aterramento de instalações elétricas, como aterramento de fio ou tira, placa ou haste, aterramento por aterramento ou através de abastecimento de água. Os métodos mais comuns são zerar e inserir configuração.
Tapete de chão
Um tapete de aterramento é feito conectando várias hastes através de fios de cobre. Isso reduz a resistência geral do circuito. Esses sistemas de aterramento elétrico ajudam a limitar o potencial de aterramento. O tapete de aterramento é usado principalmente no local onde uma grande corrente deve ser testadadano.
Ao projetar um tapete de terra, os seguintes requisitos são levados em consideração:
- Em caso de mau funcionamento, a tensão não deve ser perigosa para uma pessoa ao tocar a superfície condutora do equipamento do sistema elétrico.
- A corrente de curto-circuito CC que pode fluir para o tapete de aterramento deve ser bastante grande para que o relé de proteção funcione.
- A resistência do solo é baixa para que a corrente de fuga possa fluir através dele.
- O projeto do tapete de aterramento deve ser tal que a tensão de passo seja menor que o valor permitido, que dependerá da resistividade do solo necessária para isolar a instalação defeituosa de humanos e animais.
Proteção de sobrecorrente do eletrodo
Com este sistema de aterramento predial, qualquer fio, haste, tubo ou feixe de condutores é colocado horizontal ou verticalmente no solo próximo ao objeto de proteção. Em sistemas de distribuição, o eletrodo de aterramento pode consistir em uma haste com cerca de 1 metro de comprimento e colocada verticalmente no solo. As subestações são feitas usando uma esteira de aterramento, não hastes individuais.
Circuito de proteção de corrente de tubulação
Este é o sistema de aterramento de instalação elétrica mais comum e melhor em comparação com outros sistemas adequados para as mesmas condições de terra e umidade. Neste método, o aço galvanizado e um tubo perfurado com comprimento e diâmetro calculados são colocados verticalmente em solo constantemente úmido, comomostrado abaixo. O tamanho do tubo depende da corrente atual e do tipo de solo.
Normalmente, o tamanho da tubulação para um sistema de aterramento doméstico é de 40 mm de diâmetro e 2,5 metros de comprimento para solo normal, ou maior para solo seco e pedregoso. A profundidade em que o tubo deve ser enterrado depende do teor de umidade do solo. Normalmente, o tubo está localizado a 3,75 metros de profundidade. O fundo do tubo é cercado por pequenos pedaços de coque ou carvão a uma distância de cerca de 15 cm.
Níveis alternativos de carvão e sal são usados para aumentar a área de terra efetiva e, assim, reduzir o arrasto. Outro tubo com diâmetro de 19 mm e comprimento mínimo de 1,25 metros é conectado no topo do tubo GI através de um redutor. No verão, a umidade do solo diminui, o que leva a um aumento na resistência da terra.
Assim, estão sendo executados os trabalhos sobre uma base de concreto cimentício para manter a água disponível no verão e ter um terreno com os parâmetros de proteção necessários. Através de um funil conectado a um tubo de 19 mm de diâmetro, podem ser adicionados 3 ou 4 baldes de água. Um fio terra GI ou uma tira de fio GI com seção transversal suficiente para remover a corrente com segurança é transportada para um tubo GI de 12 mm de diâmetro a uma profundidade de cerca de 60 cm do solo.
Placa de aterramento
Neste dispositivo de sistema de aterramento, a placa de aterramento de 60 cm × 60 cm × 3 m de cobre e 60 cm × 60 cm × 6 mm de ferro galvanizado é imersa no solo com uma superfície vertical a uma profundidade de pelo menos 3 m do nível do solo
A placa de proteção é inserida nas camadas auxiliares de carvão e sal com uma espessura mínima de 15 cm. O fio terra (GI ou fio de cobre) é aparafusado firmemente à placa terra.
Placa de cobre e fio de cobre não são comumente usados em circuitos de proteção devido ao seu alto custo.
Ligação à terra através de abastecimento de água
Neste tipo, o GI ou fio de cobre é conectado à rede de encanamento com um fio de aço ligado ao fio de cobre, conforme mostrado abaixo.
O encanamento é feito de metal e está localizado abaixo da superfície da terra, ou seja, conectado diretamente ao solo. O fluxo de corrente através do GI ou fio de cobre é aterrado diretamente através do encanamento.
Cálculo da resistência do circuito de terra
A resistência de uma única tira de uma haste enterrada no solo é:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (log (2 x L x L / W x t)), onde:
ρ - estabilidade do solo (Ω ohm), L - comprimento da tira ou condutor (cm), w – largura da tira ou diâmetro do condutor (cm), t - profundidade de enterramento (cm).
Exemplo: Calcule a resistência da tira de aterramento. Fio com diâmetro de 36 mm e comprimento de 262 metros a uma profundidade de 500 mm no solo, a resistência de terra é de 65 ohms.
R é a resistência da haste de aterramento em W.
r - Resistência de terra (ohmímetro)=65 ohm.
Medição l - comprimento da haste (cm)=262 m=26200 cm.
d -diâmetro interno da haste (cm)=36mm=3,6 cm.
h - profundidade da tira / haste oculta (cm)=500 mm=50 cm.
Resistência da tira de aterramento/condutor (R)=ρ / 2 × 3, 14 x L (log (2 x L x L / Wt))
Resistência da tira de aterramento/condutor (R)=65 / 2 × 3, 14 x 26200 x ln (2 x 26200 x 26200 / 3, 6 × 50)
Resistência da tira de aterramento/condutor (R) =1.7 Ohm.
A regra de ouro pode ser usada para calcular o número de haste de aterramento.
A resistência aproximada dos eletrodos de haste/tubo pode ser calculada usando a resistência dos eletrodos de haste/tubo:
R=K x ρ / L onde:
ρ - resistência de terra em Ohmímetro, L - comprimento do eletrodo no medidor, d - diâmetro do eletrodo no medidor, K=0,75 se 25 <L / d <100.
K=1 se 100 <L / d <600.
K=1, 2 o/L se 600 <L/d <300.
Número de eletrodos, se você encontrar a fórmula R (d)=(1, 5 / N) x R, onde:
R (d) - resistência necessária.
R - resistência de eletrodo único
N - o número de eletrodos instalados em paralelo a uma distância de 3 a 4 metros.
Exemplo: calcule a resistência do tubo de aterramento e o número de eletrodos para obter uma resistência de 1 ohm, resistividade do solo a partir de ρ=40, comprimento=2,5 metros, diâmetro do tubo=38 mm.
L / d=2,5 / 0,038=65,78 então K=0,75.
Resistência dos eletrodos do tubo R=K x ρ / L=0, 75 × 65, 78=12 Ω
Um eletrodo - resistência - 12 Ohm.
Para obter uma resistência de 1 ohm, o número total de eletrodos necessários=(1,5 × 12) / 1=18
Fatores que afetam a resistência da terra
O código
NEC requer um comprimento mínimo de eletrodo de aterramento de 2,5 metros para contato de aterramento. Mas existem alguns fatores que afetam a resistência de aterramento do sistema de proteção:
- Comprimento/profundidade do eletrodo de aterramento. Dobrar o comprimento reduz a resistência da superfície em até 40%.
- Diâmetro do eletrodo de aterramento. Dobrar o diâmetro do eletrodo de aterramento reduz a resistência de aterramento em apenas 10%.
- Número de eletrodos de aterramento. Para melhorar a eficiência, eletrodos adicionais são instalados na profundidade dos eletrodos principais de aterramento.
Construção de sistemas elétricos de proteção de um edifício residencial
Estruturas de terra são atualmente o método preferido de aterramento, especialmente para redes elétricas. A eletricidade sempre segue o caminho de menor resistência e desvia a corrente máxima do circuito para poços de aterramento projetados para reduzir a resistência, idealmente até 1 ohm.
Para atingir este objetivo:
- Área de 1,5m x 1,5m é cavada a uma profundidade de 3m. O buraco é preenchido pela metade com uma mistura de pó de carvão, areia e sal.
- placa GI 500mm x 500mm x 10mm é colocada no meio.
- Estabeleça conexões entre a placa de aterramento para o sistema de aterramento da casa particular.
- Outroparte do poço é preenchido com uma mistura de carvão, areia, sal.
- Duas tiras GI de 30 mm x 10 mm podem ser usadas para conectar a placa de aterramento à superfície, mas é preferível um tubo GI de 2,5" com um flange na parte superior.
- Além disso, a parte superior do tubo pode ser coberta com um dispositivo especial para evitar que sujeira e poeira entrem e entupam o tubo de aterramento.
Instalação do sistema de aterramento e benefícios:
- Carvão em pó é um excelente condutor e previne a corrosão de peças metálicas.
- O sal se dissolve na água, aumentando muito a condutividade.
- A areia permite que a água passe pelo buraco.
Para verificar a eficiência do poço, certifique-se de que a diferença de tensão entre o poço e o neutro da rede seja inferior a 2 volts.
A resistência do pit deve ser mantida em menos de 1 ohm, distância de até 15 m do condutor de proteção.
Choque elétrico
Choque elétrico (eletrochoque) ocorre quando duas partes do corpo de uma pessoa entram em contato com condutores elétricos em um circuito que tem diferentes potenciais e cria uma diferença de potencial em todo o corpo. O corpo humano tem resistência, e quando está conectado entre dois condutores em diferentes potenciais, forma-se um circuito através do corpo e a corrente fluirá. Quando uma pessoa contata apenas um condutor, nenhum circuito é formado e nada acontece. Quando uma pessoa entra em contato com os condutores do circuito, não importa qual seja a voltagem, sempreexiste a possibilidade de lesão por choque elétrico.
Avaliação do risco de raios para edifícios residenciais
Algumas casas são mais propensas a atrair raios do que outras. Eles aumentam dependendo da altura do edifício e da proximidade de outras casas. A proximidade é definida como três vezes a distância da altura da casa.
Para determinar a vulnerabilidade de um edifício residencial a raios, você pode usar os seguintes dados:
- Baixo risco. Residências particulares de um nível próximas a outras casas da mesma altura.
- Risco médio. Uma casa particular de dois andares cercada por casas com alturas semelhantes ou cercada por casas de alturas mais baixas.
- Alto risco. Casas isoladas que não são cercadas por outras estruturas, casas de dois andares ou casas de menor altura.
Independentemente da probabilidade de um raio, o uso adequado de componentes importantes de proteção contra raios ajudará a proteger qualquer casa de tais danos. Os sistemas de proteção contra raios e aterramento são necessários em um edifício residencial para que o raio seja desviado para o solo. O sistema normalmente inclui uma haste de aterramento com uma conexão de cobre que é instalada no solo.
Ao instalar um esquema de proteção contra raios em uma casa, siga os seguintes requisitos:
- Os eletrodos de aterramento devem ter pelo menos metade de 12mm de comprimento e 2,5m de comprimento.
- Conexões de cobre recomendadas.
- Se o local do sistema tiver solo rochoso ou linhas subterrâneas de engenharia, é proibido o usoeletrodo vertical, apenas o condutor horizontal é necessário.
- Deve ser recuada a pelo menos 50cm do solo e estender-se a pelo menos 2,5m da casa.
- Os sistemas de aterramento de residências particulares devem ser interconectados usando o mesmo condutor de tamanho.
- Conectores para todos os sistemas de tubulação metálica subterrânea, como tubulações de água ou gás, devem estar localizados a 8m da casa.
- Se todos os sistemas já estavam conectados antes da instalação da proteção contra raios, tudo o que é necessário é amarrar o eletrodo mais próximo ao sistema de encanamento.
Todas as pessoas que vivem ou trabalham em edifícios residenciais e públicos estão constantemente em contato próximo com sistemas e equipamentos elétricos e devem ser protegidas de forma confiável contra fenômenos perigosos que possam surgir devido a curtos-circuitos ou tensões muito altas de uma descarga de raio.
Para obter esta proteção, os sistemas de aterramento da rede elétrica devem ser projetados e instalados de acordo com os requisitos nacionais padrão. Com o desenvolvimento de materiais elétricos, os requisitos para a confiabilidade dos dispositivos de proteção estão aumentando.
