Contribuições ao estudo dos aterramentos de sistemas monofilares com retorno pelo terra

Abstract

Esta dissertação apresenta uma discussão sobre a possibilidade de se reduzir os custos com a eletrificação rural por meio da utilização de Sistema Monofilar com Retorno pelo Terra. É apresentado o projeto de aterramento para Sistema Monofilar com Retorno pelo Terra em solicitações de baixas freqüências utilizando o método das imagens considerando a simplificação do método dos potenciais constantes. Foi feito também uma modelagem por variáveis de estado no domínio de Laplace de uma haste de aterramento para solicitações em altas freqüências quando se variam os parâmetros resistividade do solo e comprimento da haste tornando possível analisar o seu comportamento frente a descargas atmosféricas. Para as solicitações em baixa freqüência, foi simulado o comportamento de três diferentes configurações de aterramento: hastes em triângulo, em quadrado vazio e para nove hastes formando uma malha com quatro quadrados. A partir da simulação foi possível obter o valor da resistência de aterramento para cada configuração e os potenciais gerados na superfície do solo. Com base nesses resultados, foi possível comparar os valores tabelados para resistências mínimas, em função da potência do transformador, aplicados para diferentes concessionárias de energia que utilizam o Sistema MRT com os valores calculados que mantém os potenciais no solo em níveis seguros para seres humanos e animais. Os resultados mostraram que é possível utilizar aterramentos mais simples e mais baratos, pois os gradientes de tensões no solo se mantiveram em níveis seguros.

This work presents a discussion on the possibility to reduce costs in rural electrification systems using a Single Wire Earth Return (SWER) system. It is presented a grounding project for a SWER system in low frequency applications, through the use of the image method, a simplification of the constant potential method and a state variable model in the Laplace domain for a grounding electrode for high frequency applications with changes in soil resistivity and in the length of the electrode, such models makes possible the analysis of the response of the grounding system to lightning discharges. For low frequency applications, the responses of three different grounding configurations were simulated: electrodes in triangular placement, electrodes placed in the corners of a square and nine electrodes placed in the corners of a grid with four squares. With the mentioned simulation it was possible to calculate the ground resistance and the surface voltage of each configuration. Obtained results were compared with values published by ELETROBRAS Centrais Elétricas Brasileiras S.A. for the minimum grounding resistance that keeps the surface voltage in safe levels for human beings and animals. Results showed that it is possible to use simpler and cheaper grounding configurations due to the fact that the surface voltages were kept in safe levels.