Condutores Elétricos de Média Tensão: Blindagem Metálica

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Condutores Elétricos de Média Tensão: Blindagem Metálica

Em sistemas efetivamente aterrados, o dimensionamento da seção da blindagem metálica dos cabos elétricos isolados de média tensão deve ser fundamentado pelo valor da corrente de curto-circuito fase e terra no ponto de sua instalação. Quando não especificado na compra do cabo a seção da blindagem associada normalmente é de 6 mm² que é o menor valor normatizado.

Se ocorrer uma falha na isolação em qualquer ponto do cabo, o condutor de fase entra em contato com a blindagem metálica do cabo que deve estar aterrada em um ou mais pontos ao longo do seu percurso. Se a corrente decorrente desse contato for superior à capacidade da seção da blindagem de conduzir a corrente de defeito fase e terra por um tempo definido, a isolação poderá ser danificada termicamente destruindo longitudinalmente o cabo.

Quando o comprimento do circuito é pequeno como, por exemplo, na alimentação de pequenas subestações de edificações urbanas, na transição da rede aérea para o ramal de entrada subterrâneo, essa questão não é tão grave, pois, de qualquer forma, uma falha dessa natureza levaria normalmente à substituição do cabo danificado. 

No entanto, tratando-se redes subterrâneas urbanas ou de redes subterrâneas coletoras de usinas de energia eólica ou fotovoltaica, em que são empregadas centenas de quilômetros de cabos isolados, normalmente de 13,8 kV a 34,5 kV, instalados em eletrodutos no primeiro caso, ou diretamente enterrados nos empreendimentos de geração, um defeito num ponto qualquer da isolação forçaria a substituição de cerca de 10 metros de cabo utilizando-se apenas duas emendas pré-fabricadas, também instaladas diretamente enterradas.

Como consequência do módulo da corrente de curto-circuito fase e terra, a seção da blindagem metálica pode assumir valores expressivos incompatíveis, algumas vezes, com a seção do próprio condutor, impactando economicamente no custo da obra, notadamente quando se trata de uma grande quantidade de cabos. 

Uma solução para mitigar essa questão é inserir entre o terminal neutro do transformador de potência e a malha de terra uma resistência elétrica que fosse capaz de limitar a corrente de defeito a um valor que resultasse uma seção de blindagem metálica compreendida entre 10 e 30 mm², a depender da seção nominal do condutor. 

Normalmente, a blindagem metálica dos cabos de média tensão é constituída de somente fios de cobre nu, somente de fitas de cobre nu, transpassadas ou não, ou de um misto de fitas e fios de cobre nu, sempre instalados sobre a 2ª fita semicondutora do cabo isolado.

O cálculo da seção da blindagem metálica é função, além da corrente de defeito à terra, da temperatura máxima do cabo em regime de curto-circuito, da temperatura máxima permitida à blindagem e do tempo considerado do ajuste da proteção.

No cálculo conservador utiliza-se um tempo de 1 s, pois, neste caso, se considera a falha do disjuntor de proteção do cabo, quando o defeito é removido pelo disjuntor de retaguarda através da função 52 BF. Caso contrário, é utilizado o tempo de 0,5 s. Não é aconselhável utilizar valores menores.

A resistência, anteriormente mencionada, dá origem a um equipamento denominado de resistor de aterramento, que é constituído de resistências elétricas em forma de fios de aço enroladas em núcleos cerâmicos. Também pode ser empregado como resistor o ferro fundido.

Os resistores de aterramento, além da função de determinar a seção da blindagem metálica dos cabos isolados, são também empregados para eliminar as sobretensões transitórias do sistema, quando a sua resistência é dimensionada para permitir circular por ela uma corrente maior ou igual às correntes que fluem pelas capacitâncias do sistema no momento do defeito.

O cálculo do valor da resistência do resistor de aterramento deve assumir o compromisso de limitar a corrente de curto-circuito para alcançar uma seção mínima adequada de blindagem metálica dos cabos isolados e permitir um baixo valor da sobretensão que pode ocorrer nas fases não atingidas pelo defeito, quando uma fase do sistema vai à terra. 

Quanto maior for a resistência inserida, maior é o nível da sobretensão resultante e menor é a seção da blindagem metálica. O valor de corrente limitada deve também satisfazer a sensibilidade da proteção de sobrecorrente de neutro.

O Capítulo 4 (Condutores elétricos) e o Capítulo 15 (Resistor de aterramento), da nova edição do livro Manual de Equipamentos Elétricos, estudam respectivamente os cabos elétricos isolados e os resistores de aterramento, considerando em cada caso os seus aspectos construtivos, dimensionais e a especificações técnicas, em que foram desenvolvidos dezenas de exemplos de aplicação de forma a melhorar o entendimento do leitor nas questões práticas.

Nova edição do livro “Manual de Equipamentos Elétricos” já está disponível.
João Mamede Filho
João Mamede Filho
É engenheiro eletricista formado pela Universidade Católica de Petrópolis (UCP), no Rio de Janeiro. Foi diretor de Planejamento e Engenharia da Companhia Energética do Ceará (COELCE) por duas vezes, e também diretor de Operações da entidade. Foi presidente do Comitê Coordenador de Operações do Norte-Nordeste (CCON) e da Nordeste Energia S.A. (NERGISA). Ex-presidente e atual engenheiro de projeto da CPE – Estudos e Projetos Elétricos. Por mais de 30 anos, ministrou a disciplina de Eletrotécnica Industrial na Universidade de Fortaleza (UNIFOR), no Ceará.

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