Transformador de Aterramento e sua aplicação na cogeração

Autor: Mathaus H. S. Batista

Apesar de ser integrante da diretoria em exercício de nossa ABEE-GO desde sua concepção, fiquei honrado com a nomeação para assumir a coluna que traz assuntos da área de Sistemas de Potência, meu dia-a-dia. Antes de iniciar, gostaria de dizer que estou à disposição de todos que fazem uso dessa plataforma para recebimento de sugestões, comentários e críticas. Assim cresceremos juntos.

Sem mais delongas, vamos falar sobre um equipamento do sistema elétrico que convive com a antítese de ser muito utilizado e pouco conhecido, o Transformador de Aterramento. Esse dispositivo é aplicado em sistemas de transmissão ou distribuição de energia elétrica alimentados em delta (sistema isolado, três fases sem neutro) para suprir a sua principal desvantagem: a inexistência de um caminho de retorno de correntes para defeitos envolvendo à terra.

De maneira geral, o que ocorre é que em um sistema à 3 (fios) o fluxo de corrente se dá pela ddp (diferença de potencial) tida entre 2 fases. Dessa forma, se ocorrer uma desconexão de uma fase, a corrente não seguirá mais este caminho. Na prática, o que postulamos é que o sistema em delta possui uma insensibilidade para defeitos à terra (1Ø-terra), ou seja, se um cabo advindo de um barramento que opera em delta cai ao solo, a corrente é somente de natureza capacitiva, muito pequena e que dificilmente será identificada pela proteção para sua correta eliminação. Gosto de dizer que a proteção não irá “enxergar” a falta.

Outra razão para se implementar esse dispositivo de aterramento está relacionado ao fato de que em um sistema elétrico trifásico que é mantido sem caminho à terra, na ocorrência de uma falta fase-terra existe a possibilidade de ocorrência de surtos de sobretensão transitórios que capazes de danificar a isolação de equipamentos. Assim sendo, ao manter um sistema isolado com o artifício do transformador de aterramento, dispositivos que são dimensionados com relação à possibilidade da ocorrência de sobretensões poderão possuir uma classe de tensão menor, caso das isolações e dos para-raios.

Dito isso, podemos inferir que para se utilizar das vantagens de um sistema isolado, devemos eliminar essa perigosa fragilidade criando um mecanismo robusto, que viabilize a alta sensibilidade aos defeitos à terra (principal vantagem do sistema aterrado), por isso o uso do Transformador de Aterramento propiciará a sensibilidade aos defeitos à terra e a eliminação dos mesmos.

Uma aplicação que está bastante recorrente em nosso estado é a implementação da cogeração em plantas industriais existentes, seja ela através de usinas térmicas, solares ou hidráulicas. Esse é um caso para a aplicação do transformador de aterramento e que gostaria de tratar aqui como forma de elucidar o discutido até o momento.

Figura 1 – Cogeração

É bastante usual transformadores de acoplamento com a concessionária possuir o esquema de ligação delta-estrela, onde o delta está no lado da concessionária e estrela no lado do consumidor, cuja situação está apresentada na figura 1. Analisando o diagrama, é possível perceber que na hipótese em que esteja ocorrendo um paralelismo permanente entre o gerador e a concessionária, ocorra uma falta monofásica na linha de distribuição que conecta a SE da concessionária e o cliente, o DJc iria atuar com sua função instantânea por ser um barramento com neutro solidamente aterrado (geralmente estrela no lado de BT do trafo), diferente disso o DJi continuaria fechado com a geração operante, pois, o mesmo tem no lado do defeito esquema delta do transformador TRi, com baixa sensibilidade para faltas à terra.

A adequação mais sensata nesse caso seria a aplicação do transformador de aterramento criando um ponto de aterramento no lado da linha conforme figura 1. Essa intervenção evitaria detecção tardia da falta por parte do DJi e ainda promoveria a proteção contra transitórios de sobretensão na linha.

O assunto é extenso e abordado pelas normas internacionais e bibliografias que tratam destes assuntos (ANSI/IEEE std 32, IEE std C57.110 e o livro do Beeman – “Idustrial Power Systems Handbook”), contudo, por conta de fatores diversos, é uma situação pouco explorada e algumas vezes até negligenciada. O sistema elétrico está em transformação em função da evidente ascensão da cogeração e merece nossa atenção nos pontos tratados.

INFORMAÇÕES DO COLUNISTA

Engenheiro Eletricista (PUC-GO), Pós-graduado no MBA de Projeto, Execução e Controle de Engenharia Elétrica pelo IPOG; Pós-Graduado em Telecomunicações: Prédios Inteligentes (IFG);  Pós-Graduado em Docência do Ensino Superior na Faculdade Brasileira de Educação e Cultura. Atualmente está cursando a pós-graduação em Sistemas Eletroenergéticos pelo IDS. Tem atuado como Diretor Comercial da VORBE ENGENHARIA desde sua fundação. Neste tempo de atuação, já desenvolveu atividades como responsável técnico da área elétrica e segurança do trabalho, em projetos de Engenharia Diagnóstica, projetos de subestações 13.8 e 34.5 kV  e execução de obras. Ocupa o cargo de Diretor de Eventos da Associação Brasileira de Engenheiros Eletricistas, seção goiás, eleita para o biênio 2017-2019. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Qualidade de Energia, sistemas de potência e Segurança em Instalações Elétricas.