As boas práticas de proteção de linhas de transmissão contra descargas atmosféricas requerem o conhecimento dos valores da impedância de aterramento das estruturas de suporte. A prática usual é a medição da resistência de aterramento em baixa frequência usando o Método da Queda de Potencial. No entanto, é importante ressaltar que os valores obtidos por meio desse método não expressam adequadamente a resposta do aterramento a uma solicitação impulsiva, como é o caso das correntes das descargas atmosféricas, sendo necessário utilizar uma constante empírica para cálculo da impedância.
Outro aspecto que merece consideração é que a medição da resistência de aterramento em linhas energizadas requer que os fios contrapesos sejam desconectados da estrutura e unidos em um ponto comum para evitar a interferência das estruturas adjacentes interconectadas metalicamente via cabo para-raios. Ressalta-se, ainda, que a desconexão dos cabos é tarefa de difícil execução, apresentando maiores custos e, também, riscos associados à segurança pessoal; além disso, nesse caso, a fundação da estrutura não entra no equivalente do valor de resistência medido, o que leva a valores inexatos.
Outro inconveniente do Método de Queda de Potencial é a necessidade de se usar cabos de medição extensos, da ordem de 100 a 200 m. Destarte, a determinação direta da impedância de aterramento via um procedimento simples de medição é uma necessidade atual no Setor Elétrico Nacional.
Para contornar os problemas acima descritos, foi desenvolvida no âmbito do programa de P&D CEMIG-ANEEL, no projeto P&D 270 – “Desenvolvimento de um sistema para medição da impedância de aterramento de estruturas de linhas de transmissão utilizando ondas impulsivas”, uma nova metodologia para a medição direta da impedância de malhas de aterramento de estruturas de linhas de transmissão que utiliza um gerador de impulsos e um arranjo inédito com cabos de medição especiais de pequeno comprimento (< 20 m) que apresentam baixa velocidade de propagação (3% da velocidade da luz). Com este novo sistema de medição, a contribuição da fundação da estrutura é levada em consideração e não há necessidade de desconexão dos cabos da malha de aterramento ou dos cabos para-raios. Ademais, o novo sistema simplifica o trabalho envolvido no processo de medição.
Como parte dos testes do novo equipamento e validação da metodologia, foram realizadas medições de impedância de aterramento:
- em um campo de testes na Universidade Federal de Minas Gerais Minas Gerais (original name) Minas Gerais (UFMG) de uma haste vertical de 2,4 m de comprimento e um fio contrapeso de 20 m de extensão;
- no campo de testes da Universidade Corporativa da CEMIG (UniverCemig) em Sete Lagoas – MG, para uma torre de 138 kV e
- em uma linha em construção da CEMIG (LT138 kV Jaboticatubas – Pedro Leopoldo 3).
Para um completo domínio da metodologia de medição proposta é necessário a realização de um conjunto de medições em torres de linhas de transmissão energizadas e cobrindo todo o leque de tensões utilizadas pela CEMIG (69, 138, 230, 345 e 500 kV). Este processo será iniciado em um campo de testes especial, onde várias das configurações de estruturas de aterramento serão avaliadas de forma independente e progressiva.
As medições já realizadas foram feitas com um protótipo de gerador de impulsos portátil e de pequenas dimensões e peso (300 g), que fornece uma onda de tensão de saída de 1,2 kV com 100 ns de tempo de frente. O gerador foi projetado e construído no âmbito do P&D 270. Além do gerador foram utilizados um osciloscópio digital, uma ponta de prova de tensão, uma ponta de prova de corrente e cabos de medição de baixa velocidade de propagação construídos de forma artesanal. Para processamento dos dados de medição utilizou-se um microcomputador.
Agregar todos os elementos utilizados nas medições realizadas em um único equipamento constitui-se no objetivo principal do projeto proposto.
Objetivo geral:
Desenvolvimento e integração dos protótipos de um sistema para medição da impedância de aterramento de estruturas de linhas de transmissão utilizando ondas impulsivas e cabos de pequeno comprimento e construção do cabeça de série do produto.
Objetivos específicos:
-Realização de 02(dois) conjuntos de medição de impedância de aterramento em linhas de 69 kV, 138 kV, 230 kV, 345 kV e 500 kV da CEMIG, cobrindo todo o leque de tensões utilizadas pela concessionária,
-Desenvolvimento de um protótipo de sensor para medição de tensão impulsiva de 1,2 kV e tempo de resposta inferior a 20 ns;
-Desenvolvimento de um protótipo de sensor para medição de corrente impulsiva para medição de correntes de 1,5 A e tempo de resposta inferir a 20 ns;
-Desenvolvimento de protótipo aperfeiçoado e robusto do cabo de medição de baixa velocidade de propagação;
-Desenvolvimento de um programa computacional para a realização das medições de tensão e corrente utilizando uma placa de aquisição de dados e um microcomputador;
-Desenvolvimento de um programa de computador para análise dos dados de medição;
-Integração das diversas partes em um único equipamento (maleta de medição) com robustez para operação em campo e preparado para produção seriada em escala adequada ao projeto de Cabeça de Série;
-Montagem de 05 unidades do cabeças de série do equipamento desenvolvido.
