Princípio de Teste e Precauções para o Uso do Testador de Resistência de Aterramento de Grande Grade

Teste de Resistência de Aterramento de Malhas de Aterramento de Subestações

I. Visão Geral

Nos últimos anos, muitas subestações sofreram expansões e acidentes com danos a equipamentos causados por descargas atmosféricas, a maioria dos quais está intimamente relacionada à resistência de aterramento inadequada da malha de aterramento.

A malha de aterramento serve tanto como aterramento funcional quanto como aterramento de proteção. Quando a resistência de aterramento é muito alta, os seguintes riscos podem ocorrer:

• Durante faltas à terra:
  O deslocamento da tensão do ponto neutro aumenta, causando tensão excessiva entre a fase sã e o ponto neutro. Isso pode exceder os limites de isolamento e danificar os equipamentos.

• Durante descargas atmosféricas ou eventos de sobretensão:
  A grande corrente gera uma alta tensão residual, ameaçando equipamentos próximos através de retroflashover. O nível efetivo de proteção contra raios de condutores e equipamentos é reduzido, levando a possíveis danos.

• Para a segurança do pessoal:
  A resistência de aterramento excessiva coloca em risco a segurança dos operadores e do pessoal de manutenção que trabalham na subestação.

Com o tempo, devido ao efeito corrosivo do solo no dispositivo de aterramento, ocorre corrosão, aumentando a resistência de aterramento e afetando a operação segura. Portanto, o monitoramento regular e a medição precisa da resistência de aterramento são essenciais.

No entanto, os testes durante a operação do transformador são frequentemente afetados por:

• Interferência de corrente da malha de aterramento energizada,

• Interferência mútua entre os cabos de teste.

Como a resistência de aterramento de grandes malhas de aterramento é tipicamente abaixo de 0,5 Ω, mesmo pequenas interferências podem causar grandes erros. Testes imprecisos podem levar a falhas diagnosticadas erroneamente ou a reconstruções desnecessárias, resultando em custo e risco adicionais.

Com base em pesquisas práticas e experiência de campo, o seguinte resume os princípios, métodos e precauções do teste de resistência de aterramento para malhas de aterramento de subestações.

II. Princípios e Métodos de Teste de Resistência de Aterramento

2.1 Princípio Básico

A impedância de aterramento de um dispositivo de aterramento é determinada medindo a diferença de potencial e a corrente através dele.
Para minimizar o erro de medição, o eletrodo de corrente (C) deve ser colocado o mais longe possível do dispositivo de aterramento em teste (G).

Distâncias típicas de disposição:

2.2 Método da Queda de Potencial

Neste método, o dispositivo de aterramento e os eletrodos de teste são dispostos conforme mostrado abaixo:

Símbolos:

• G — dispositivo de aterramento em teste

• C — eletrodo de corrente

• P — eletrodo de potencial

• D — diagonal maior do dispositivo de aterramento

• dcG — distância entre C e a borda de G

• x — distância entre P e a borda de G

• I — corrente de teste

• U — diferença de potencial medida

Etapas do teste:

1. Injetar corrente I entre G e C.

2. Mover o eletrodo de potencial P para fora de G a cada 50–200 m.

3. Registrar a diferença de potencial U em cada ponto.

4. Traçar a curva U–x; a seção plana (gradiente zero) representa o platô de potencial.

5. A impedância de aterramento é calculada como:
   [
   Z = \frac{U_m}{I}
   ]

6. Se a seção plana não for clara (devido a interferências subterrâneas ou acoplamento), aumentar a distância do laço de corrente ou adotar outro método de verificação.

2.3 Método dos Três Eletrodos (Método Amperímetro-Voltímetro)

Esta é a abordagem mais comum, com duas variações:

(a) Método da Linha Reta

• A linha de corrente e a linha de potencial são dispostas na mesma direção.

• dcG satisfaz o layout do circuito (tipicamente 4–5 × D).

• dPG = (0,5 ~ 0,6) dcG.

• Mover o eletrodo de potencial P três vezes, cada vez em 5 % de dcG.

  • Se os resultados variarem ≤ 5 %, tomar a média como valor final.

Nota:
Para grandes dispositivos de aterramento, este método é menos adequado.
Se inevitável, mantenha as linhas de corrente e potencial o mais afastadas possível para reduzir o acoplamento indutivo mútuo.

(b) Método do Ângulo

• As linhas de corrente e potencial formam um ângulo θ (tipicamente 30°–45°).

• dcG ≈ 4–5 D, dPG ≈ dcG.

• O valor medido pode ser corrigido usando:
  [
  Z = Z'' / \cos(\theta)
  ]
  onde Z'' é a impedância medida.

Se a resistividade do solo for uniforme, recomenda-se uma ligação em triângulo isósceles (dcG = dpG = 2 D, θ ≈ 30°) para melhorar a precisão.

2.4 Método do Testador de Resistência de Aterramento

Ao usar um testador de resistência de aterramento, o princípio de ligação é semelhante ao método dos três polos.

Pontos de conexão:

1. E — conectado à malha de aterramento testada.

2. P1 — conectado à malha de aterramento testada (curto-circuitado com E em condições normais).

3. P2 — sonda de tensão; comprimento = 0,618 × comprimento da linha de corrente.

4. C — linha de corrente; comprimento = 4–5 × comprimento da diagonal (D).

Para resistência de aterramento ≤ 0,5 Ω, recomenda-se não curto-circuitar E e P1.
Isso minimiza a influência da resistência dos cabos/contatos e melhora a precisão da medição.

III. Precauções e Significância do Teste

1. Condições ambientais:
   A resistência de aterramento é altamente afetada pela umidade do solo.
   O teste deve ser conduzido:

   • Durante estações secas e condições de solo não congelado.

   • Evitar imediatamente após chuva, neve ou tempestades.

2. Validade dos dados:
   A medição precisa fornece uma base confiável para manutenção e planejamento corretivo.

3. Significância de segurança:
   Manter uma resistência de aterramento qualificada previne efetivamente:

   • Perigosas tensões de passo e toque,

   • Falhas de isolamento do equipamento,

   • Incidentes de choque elétrico em pessoal.

Assim, testes regulares garantem a operação segura e estável dos equipamentos da subestação e proporcionam um ambiente de trabalho seguro para a equipe.

IV. Exemplo: Testador de Continuidade de Condutor de Descida de Aterramento JYD (10 A)

O Testador de Continuidade do Condutor de Descida de Aterramento JYD — também conhecido como Testador de Resistência de Aterramento de Malha Grande — utiliza tecnologia avançada de alimentação.
É um instrumento portátil altamente automatizado projetado para medir valores de resistência em condução entre os condutores de descida de aterramento de vários equipamentos de subestação.

Características principais:

• Corrente de saída de até 10 A

• Alta precisão e repetibilidade

• Adequado para verificação de resistência de malha de aterramento grande e testes de continuidade

V. Conclusão

A resistência de aterramento de uma malha de aterramento de subestação é um parâmetro crucial para garantir:

• Proteção do equipamento

• Segurança contra correntes de raio e de falta

• Segurança do pessoal

Por meio de testes sistemáticos utilizando os métodos de queda de potencial, três polos ou testador dedicado, e seguindo arranjos de teste adequados e precauções ambientais, as subestações podem monitorar efetivamente a condição do aterramento, detectar precocemente corrosão ou degradação e manter uma operação confiável.