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Sistemas de derivação de aterramento separado

Por Jack Smith

Como prometi em minha última coluna, a coluna "Terra Confiável" trata de transformadores e aterramento. Vamos começar abordando algumas definições. As opiniões divergem quanto à definição "oficial" de transformador de "distribuição". No entanto, o Registro Federal dos EUA (Vol. 71, No. 81; página 24.995, emitido em 27 de abril de 2006) define um transformador de distribuição como aquele que atende a todos os seguintes critérios:

  • Tem uma tensão de entrada de 34,5kV ou menos
  • Tem uma tensão de saída de 600V ou menos
  • Está classificado para operação em uma frequência de 60Hz
  • Tem uma capacidade de 10kVA a 2500kVA para transformadores imersos em líquido ou de 15kVA a 2500kVA para transformadores do tipo seco.

Esta definição exclui especificamente os autotransformadores, bem como os transformadores de acionamento (isolamento), aterramento, máquina-ferramenta (controle) e não ventilados (tipo seco), entre uma longa lista de outros.

Embora vaga, esta definição parece implicar que um transformador de distribuição é normalmente uma unidade de propriedade da concessionária geralmente encontrada em uma subestação ou no lado da concessionária de um serviço. Muitos de nós nos lembramos de rotulá-los como transformadores de energia. Aparentemente, o uso atual amplamente aceito é que um transformador de distribuição atende a uma concessionária, enquanto um transformador de energia atende uma área.

Entrada de serviço

De acordo com o NEC, Artigo 100, a entrada de serviço é o único ponto no qual a energia elétrica entra em uma instalação. O equipamento de serviço geralmente inclui disjuntores, interruptores, fusíveis e seus acessórios e se conecta à extremidade de carga dos condutores de serviço. O equipamento de serviço é o controle principal e corte do fornecimento elétrico, mas não inclui o equipamento de medição.

Os condutores de serviço, de acordo com o NEC, se originam no ponto de serviço da concessionária e terminam no lado da linha do equipamento de serviço. Condutores e equipamentos no lado da carga do equipamento de serviço, como condutores secundários de transformadores de propriedade do cliente, condutores de geradores, sistemas UPS ou sistemas fotovoltaicos (PV), e condutores que atendem a estruturas remotas, são considerados condutores de alimentação.

Um sistema derivado separadamente é "um sistema de fiação local cuja energia é derivada de uma fonte de energia elétrica ou de outro equipamento que não um serviço. Tais sistemas não têm conexão elétrica direta, incluindo um condutor de circuito aterrado solidamente conectado, para fornecer condutores originados em outro sistema", de acordo com o NEC. Exemplos de um sistema derivado separadamente incluem transformadores nos quais a alimentação, ou primário, é isolado do secundário, exceto por acoplamento magnético; geradores (fonte de alimentação autônoma ou alternativa) onde o condutor aterrado (neutro) não está solidamente conectado na chave de transferência; sistemas de bateria/inversor onde a saída não está interconectada; e sistemas fotovoltaicos fora da rede.

Aterramento e ligação

Aterrar significa conectar algo à terra. União significa conectar objetos. Um sistema derivado separadamente deve ser aterrado na fonte. Todas as peças e equipamentos de metal que não transportam corrente devem ser ligados ao ponto de aterramento do sistema derivado. A ligação de equipamentos de metal fornece um caminho de corrente de falha de aterramento eficaz para garantir que o sistema elétrico esteja protegido contra o potencial de choque elétrico e incêndios. O aterramento adequado de sistemas derivados separadamente estabiliza a tensão fase-terra. Os artigos 250 da NEC em geral e 250-26 em particular tratam dos requisitos de aterramento de um sistema derivado separadamente.

O aterramento adequado do transformador é fundamental. Fazer uma conexão de aterramento, normalmente ao aço da construção, que deve ser ligado a todos os tubos de água fria, estabelece uma referência de aterramento. Faça conexões de ligação adequadas por solda exotérmica, não por grampos que podem se soltar com o tempo. Certifique-se de que a impedância de alta frequência do condutor do eletrodo de aterramento seja a mais baixa possível. Os condutores largos e planos têm menos reatância indutiva em frequências mais altas e são preferidos aos condutores redondos por esse motivo. A distância entre a ligação de aterramento neutro (N-G) no transformador e o eletrodo de aterramento deve ser a mais curta possível.

O neutro e o aterramento devem ser conectados ao barramento neutro do transformador. Não é aconselhável fazer a ligação N-G no painel principal para separar as correntes de retorno normais das correntes de terra. O barramento neutro do transformador é o único ponto do sistema em que o neutro e o aterramento devem ser ligados.

Procurando problemas

Corrente de aterramento e loops de aterramento excessivos podem causar mau funcionamento do equipamento, leituras imprecisas do instrumento e problemas de segurança. Duas fontes de corrente de terra excessiva são ligações N-G ilegais, que podem aparecer em subpainéis, receptáculos ou equipamentos; e hastes de aterramento "isoladas". As ligações do subpainel N-G criam um caminho de corrente paralelo, permitindo que a corrente de retorno normal retorne pelo condutor de aterramento. Isso cria uma situação em que o aterramento de segurança do equipamento se tornaria o único percurso de retorno se o neutro se tornasse aberto. Tensões perigosas podem se desenvolver se o percurso de retorno for de alta impedância.

Hastes de aterramento "isoladas" separadas são conhecidas por criar duas referências de aterramento em potenciais diferentes. Esta situação faz com que a corrente do loop de terra circule para tentar equalizar esta diferença de potencial. Esta situação pode causar problemas intermitentes no sistema e no equipamento, bem como um risco potencial de segurança e equipamento.

A inspeção de aterramento do transformador deve fazer parte da sua rotina de manutenção. Aqui estão algumas sugestões de coisas a serem observadas ao inspecionar os aterramentos do transformador:

  • Verifique a integridade da ligação N-G usando um testador de impedância de aterramento de alta qualidade, uma ligação N-G de alta impedância pode causar flutuações de tensão
  • Verifique a integridade do condutor de aterramento e sua conexão ao aço da construção usando um testador de impedância de aterramento de alta qualidade, as correntes de falha retornam à fonte por meio dessas conexões; sua impedância deve ser a mais baixa possível
  • Meça a corrente de aterramento no condutor de aterramento usando um alicate amperímetro de alta qualidade, qualquer coisa acima de 1 A deve ser motivo de suspeita.

O aterramento é fundamental para a operação segura e confiável de suas instalações. No entanto, pode ser difícil compreender os conceitos de aterramento adequados e os requisitos da NEC. Em caso de dúvida, não adivinhe. Entre em contato com a autoridade local com jurisdição para obter assistência.

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Como sempre, sinta-se à vontade para entrar em contato comigo pelo e-mail [email protected] com comentários e sugestões. Se não eu souber a resposta, vou encontrá-la.

Até a próxima vez, continue em "Terra Confiável".