Ensaios de rede terrestre: métodos, procedimentos e melhores práticas para sistemas de aterragem de subestações

Uma rede de aterramento confiável é essencial para a operação segura de subestações e outras instalações de energia. Ele fornece um caminho para a corrente de falha, ajuda a manter o aterramento do equipamento e reduz diferenças perigosas de tensão durante condições de falha.

Como a maioria dos condutores de aterramento estão enterrados no subsolo, a inspeção visual por si só não pode confirmar sua condição. O teste da rede de aterramento é, portanto, importante para avaliar o desempenho do aterramento, a integridade do sistema e a segurança do pessoal. As orientações modernas de medição de aterramento abrangem a resistividade da terra, a impedância da terra, os potenciais da superfície da terra, as tensões de passo e de toque, a integridade do sistema de aterramento e os fatores que podem afetar a precisão da medição.

Um sistema de aterramento pode degradar devido à corrosão, conexões danificadas, alterações na construção ou alterações nas condições do solo circundante. Testes regulares podem ajudar a:

• Avalie o desempenho elétrico do sistema de aterramento.
• Identifique resultados de medição anormais ou instáveis.
• Detecte possíveis conexões de aterramento danificadas ou de alta resistência.
• Apoiar avaliações de segurança de subestações.
• Fornece dados de referência para comissionamento e manutenção futura.

Entretanto, um único valor de resistência não descreve toda a condição de uma grande rede de aterramento. A resistência do aterramento, a continuidade da rede, as condições do solo e os riscos de tensão superficial podem precisar ser considerados.

O método de queda de potencial é um dos métodos mais amplamente utilizados para medir a resistência ou impedância de terra.

Uma corrente de teste é injetada entre o sistema de aterramento em teste e um eletrodo de corrente remoto. Um eletrodo potencial é então movido entre eles para medir a resposta de tensão. A relação entre tensão e corrente é usada para determinar a impedância aparente de aterramento.

Para grandes sistemas de aterramento, as medições devem ser realizadas em múltiplas posições de sonda. O objetivo é identificar uma região estável na curva de medição, em vez de depender apenas de uma única leitura ou de uma regra de espaçamento simplificada. Caminhos de aterramento externos, como blindagens de cabos, neutros, tubulações e outras conexões metálicas, podem afetar significativamente o resultado.

A resistividade do solo é um fator importante no projeto e desempenho do sistema de aterramento. O método Wenner de quatro pontos é comumente usado: quatro eletrodos são instalados em linha reta com espaçamento igual, e o testador injeta corrente através dos eletrodos externos enquanto mede a tensão entre os eletrodos internos.

Medições em diferentes espaçamentos podem fornecer informações úteis sobre as condições do solo em diferentes profundidades efetivas.

Às vezes, um sistema de aterramento pode apresentar uma resistência geral aceitável e ainda conter condutores danificados ou conexões ruins. O teste de integridade da rede de aterramento concentra-se na continuidade elétrica dos condutores e conexões de aterramento. Isso pode ajudar a identificar:

• Condutores quebrados.
• Conexões corroídas.
• Ligações de aterramento soltas.
• Juntas de alta resistência.

O teste de integridade é, portanto, um complemento importante às medições de resistência à terra.

Durante uma falta à terra, gradientes de tensão podem se desenvolver na superfície de uma subestação. A tensão de passo é a diferença de tensão entre dois pontos no solo que uma pessoa pode fazer a ponte com os pés. A tensão de toque é a diferença de tensão entre uma estrutura aterrada e a superfície onde uma pessoa pode estar.

Estas medições são particularmente importantes na avaliação do desempenho de segurança dos sistemas de aterramento de subestações.

Um processo de teste prático geralmente inclui as seguintes etapas:

1. Revise o sistema de aterramento – entenda o layout da rede, as hastes de aterramento, as conexões dos equipamentos, as blindagens dos cabos, os neutros e outros possíveis caminhos de aterramento paralelos.
2. Defina o objetivo do teste – determine se o teste se destina a medir a resistência do solo, a resistividade do solo, a integridade da rede ou as tensões de passo e toque.
3. Selecione o método de teste apropriado – escolha o instrumento e o método de acordo com o sistema de aterramento e as condições do local.
4. Instale os eletrodos auxiliares corretamente – certifique-se de que as posições e distâncias das sondas sejam adequadas para o método selecionado.
5. Realize múltiplas medições — mova a sonda de potencial ou repita a medição quando necessário para verificar a estabilidade do resultado.
6. Analise os resultados — compare as leituras com informações de projeto do sistema, registros de testes anteriores e requisitos de engenharia aplicáveis.
7. Documente o teste — registre a configuração do teste, as posições das sondas, as condições do local, os valores medidos e as informações do instrumento.

As medições da rede terrestre podem ser afetadas por muitos fatores, incluindo:

• Espaçamento incorreto dos eletrodos auxiliares.
• Caminhos de aterramento paralelos.
• Estruturas metálicas ou tubulações enterradas.
• Blindagens de cabos e condutores de aterramento aéreos.
• Mau contato da sonda de teste.
• Interferência elétrica.
• Condições de solo não uniformes.
• Mudanças na umidade e temperatura do solo.

Por esta razão, uma única medição não deve ser automaticamente tratada como uma avaliação final. Várias medições e uma revisão da configuração do teste podem aumentar a confiança no resultado.

Para testes confiáveis ​​de rede de aterramento:

• Defina claramente o objetivo do teste antes de começar.
• Entenda a rede de aterramento completa.
• Selecione o método de teste correto para a aplicação.
• Use equipamento de teste devidamente calibrado.
• Verifique a estabilidade e repetibilidade da medição.
• Mantenha registros detalhados para comparação futura.
• Investigue mudanças significativas nos resultados históricos.
• Siga os procedimentos de segurança do local durante todo o teste.

Para sistemas complexos de aterramento de subestações, diferentes testes devem ser considerados complementares. Uma baixa resistência geral de aterramento não prova automaticamente que todos os condutores enterrados e conexões de aterramento estejam em boas condições.

O teste da rede de aterramento é uma parte importante do comissionamento e manutenção do sistema elétrico. Testes de queda de potencial, medição de resistividade do solo, testes de integridade da rede e avaliação de tensão de passo e toque fornecem informações diferentes sobre o sistema de aterramento.

A melhor abordagem é selecionar o método apropriado, controlar as condições de teste, verificar a estabilidade da medição e avaliar os resultados juntamente com o projeto real do sistema de aterramento e as condições do local.

O teste preciso da rede de aterramento começa com um instrumento confiável. O testador de resistência de aterramento XHDJ705 é um medidor digital portátil de resistência de aterramento construído para medir a resistência de aterramento e a tensão CA no local, suportando o método de queda de potencial usado em pesquisas de aterramento de subestações, industriais e comerciais. Ele mede a resistência nas faixas de 20Ω, 200Ω e 2.000Ω com uma precisão de ±(2%rdg+3dgt) e lê tensão CA de até 500V a 50Hz, tornando-o adequado para manutenção de rotina e verificações de comissionamento.

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