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Descrição Terrometro fluke esquema de medição manual
Tipologia: Esquemas
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Não perca as partes importantes!
Ao longo do tempo, solos corrosivos com alto teor de umidade, alto teor de sal e altas temperaturas deterioram as hastes de aterramento e as conexões. Assim, embora o sistema de aterramento instalado inicialmente possa ter apresentado valores baixos de resistência à terra, a resistência pode aumentar se as hastes de aterramento se deteriorarem. Testadores de aterramento como o Fluke 1623 e o 1625 são ferramentas indispensáveis para a identificação e solução de problemas a fim de evitar paradas do sistema. Quando ocorrem problemas elétricos intermitentes, o que pode ser muito frustrante, a causa pode se relacionar ao aterramento inadequado ou à má qualidade da energia. Por isso, é enfaticamente recomendado que todos os aterramentos e ligações à terra sejam inspecionados pelo menos uma vez por ano, como parte rotineira do plano de manutenção prognóstica (preditiva). Durante essas inspeções periódicas, se houver aumento de resistência acima de 20 %, o técnico deve averiguar a origem do problema e tomar as medidas necessárias para corrigi-lo de modo a baixar a resistência, o que pode ser feito substituindo-se ou acrescentando-se hastes de aterramento no sistema.
O NEC (National Electrical Code – Código elétrico nacional dos EUA), Artigo 100, define aterramento da seguinte forma: “conexão condutora, seja ela intencional ou acidental, entre um equipamento ou circuito elétrico e a terra, ou a um corpo condutor em vez da terra.” Ao falarmos sobre aterramento, existem dois aspectos distintos: ligação à terra e aterramento de equipamentos. O terra de segurança é uma ligação intencional de um condutor de circuito, em geral o neutro, a um eletrodo de
Por que aterrar, por que testar?
O aterramento inadequado resulta em tempo de parada desnecessário, mas além disso é perigoso e aumenta o risco da ocorrência de falhas nos equipamentos. Sem um sistema de aterramento eficaz, existe risco de choque elétrico, além de risco de erros nos instrumentos, problemas de distorção harmônica, problemas relacionados ao fator de potência e uma série de outras possíveis complicações. Se as correntes de fuga não tiverem um caminho para descarga na terra através de um sistema de aterramento devidamente projetado e mantido, elas encontrarão outros caminhos não planejados, que podem incluir a passagem por uma pessoa. A fim de garantir a segurança, as seguintes organizações estabeleceram recomendações e normas:
Noções básicas sobre aterramento
(a) O eletrodo de aterramento e suas conexões A resistência do eletrodo de aterramento e das respectivas conexões em geral é muito baixa. Geralmente, as hastes de aterramento são fabricadas em material altamente condutor, de baixa resistência, como aço ou cobre. (b) A resistência de contato da terra ao redor do eletrodo O National Institute of Standards (órgão governamental do Department of Commerce dos EUA) demonstrou que essa resistência é praticamente negligenciável se o eletrodo de aterramento não tiver revestimento em tinta, graxa etc.; e se ele se encontra em contato seguro com a terra. (c) A resistência da massa de terra circundante O eletrodo de aterramento é circundado por terra; conceitualmente, a terra é formada por camadas concêntricas de mesma espessura. As camadas mais próximas ao eletrodo de aterramento são as menores, em termos de área, o que produz um maior grau de resistência. Cada camada subseqüente tem uma área um pouco maior, produzindo menor resistência. Finalmente, é atingido um ponto em que as camadas apresentam pouca resistência à terra ao redor do eletrodo de aterramento.
Assim, com base nessa informação, ao instalar sistemas de aterramento, devemos nos concentrar em como reduzir a resistência da terra.
Em primeiro lugar, a regulamentação da NEC (1987, 250-83-3) requer que pelo menos 2,5 metros de comprimento (8 pés) do eletrodo de aterramento esteja em contato com o solo. Quatro variáveis afetam a resistência de um sistema de aterramento:
Uma maneira muito eficaz de baixar a resistência da terra é cravar os eletrodos de aterramento em uma profundidade maior. A resistividade do solo não é uniforme, e pode ser muito imprevisível. Ao instalar o eletrodo de aterramento, é de importância crítica que ele fique abaixo da linha de geada. Isso é necessário para que a resistência à terra não seja muito afetada pelo congelamento do solo circundante. Geralmente, dobrar o comprimento do eletrodo de aterramento reduz o nível de resistência em mais 0 %. Em certas situações é fisicamente impossível cravar as hastes na profundidade desejada, como, por exemplo, em áreas em que o solo é composto de pedra, granito, etc. Nessas situações podem ser usados métodos alternativos, inclusive cimento em contato direto com a terra.
O aumento no diâmetro do eletrodo de aterramento não tem muito efeito em termos de diminuir a resistência. Por exemplo, ao se dobrar o tamanho do diâmetro de um eletrodo de aterramento, a resistência diminui em apenas 10 %.
Outra maneira de diminuir a resistência da terra é usar vários eletrodos de aterramento. Nesse tipo de projeto, mais de um eletrodo são cravados no solo e conectados em paralelo a fim de reduzir a resistência. Para que os eletrodos adicionais tenham efeito, o espaçamento das hastes adicionais precisa pelo menos equivaler à profundidade da haste cravada. Se não for usado o espaçamento certo entre os eletrodos, as respectivas esferas de influência se intersectarão e a resistência não diminuirá. Use a tabela das resistências de aterramento, a seguir, como referência na instalação de hastes de aterramento que estejam de acordo com necessidades específicas relacionadas à resistência. Lembre-se de que essa tabela só deve ser usada como referência geral, pois é necessário sempre levar em conta o fato de que o solo é composto de camadas que raramente são homogêneas. Os valores de resistência variam muito.
Os sistemas de aterramentos simples consistem de um único eletrodo de aterramento cravado no solo. O uso de um único eletrodo de aterramento é a forma mais comum de aterramento, e pode ser encontrada na parte externa que circunda qualquer residência ou edificação comercial. Os sistemas de aterramento complexos consistem de várias hastes de aterramento, redes de grades ou malhas conectadas, placas e loops de aterramento. Esses sistemas normalmente são instalados em subestações de geração de energia, centrais de comutação e áreas de torres de telefonia celular. As redes complexas aumentam drasticamente a quantidade de contato com o solo circundante e, assim, baixam a resistência.
Cada eletrodo de aterramento tem
Eletrodo de aterramento individual.
Vários eletrodos de aterramento interligados.
Malha de aterramento.
Placa de aterramento.
Tipo de solo
Resistividade do solo R (^) E
Resistência de aterramento Profundidade do eletrodo de aterramento (metros) Barra de aterramento (metros) ΩM 3 6 10 5 10 20 Solo muito úmido, pantanoso 30 10 5 3 12 6 3 Solo de cultivo, solo margoso, argiloso 100 33 17 10 0 20 10 Solo de argila arenosa 150 50 25 15 60 30 15 Solo arenoso úmido 300 66 33 20 80 0 20 Concreto 1:5 00 - - - 160 80 0 Cascalho molhado 500 160 80 8 200 100 50 Solo arenoso seco 1000 330 165 100 00 200 100 Cascalho seco 1000 330 165 100 00 200 100 Solo pedregulhoso 30.000 1000 500 300 1200 600 300 Pedra 10 7 - - - - - -
a a a
1/3 a
H/C
OFF
3 POLE 4 POLE^3 POLE 4 POLEPOLE^22 POLE 4 POLE
S/P
ES/P E/C
STARTTEST DISPLAYMENU
CHANGEITEM SELECT
1625 ADVANCED EARTH / GROUND TESTER GEO
E ESS H Earth/Ground Resistance 300 kΩ Rresistance300 k^ ACΩDC Low Resistance 3 kΩ RA R ~ R—
Preparação para os testes de resistividade do solo com o Fluke 1623 ou 1625.
Para testar a resistividade do solo, conecte o testador de aterramento conforme mostrado abaixo. Como podemos ver, estacas de aterramento são posicionadas no solo, eqüidistantes entre si e formando uma linha reta. A distância entre as estacas de aterramento deve ser pelo menos três vezes maior do que a profundidade da estaca. Assim, se a profundidade de cada estaca for de 30 cm, a distância entre as estacas deve ser maior que 91 cm. O Fluke 1625 gera uma dada corrente através das duas estacas mais externas, e a queda no potencial é medida entre as duas estacas mais internas. Com base na lei de Ohm (V = IR), o testador Fluke calcula automaticamente a resistência do solo. Como os resultados das medições geralmente são distorcidos e invalidados na presença de pedaços de metais sob o solo, aqüíferos subterrâneos etc., é sempre recomendado que sejam feitas medições adicionais no ponto em que o eixo da estaca vira a 90 graus. Ao mudar a profundidade e distância várias vezes, é produzido um perfil que pode servir como base para determinar o sistema de resistência de aterramento mais adequado. As medições de resistividade do solo são frequentemente distorcidas pela existência de correntes de terra e seus harmônicos. Para impedir que isso ocorra, o Fluke 1625 usa o sistema AFC (Automatic Frequency Control – controle automático de freqüência). Esse sistema seleciona automaticamente a freqüência de teste com a menor quantidade de ruído, possibilitando a obtenção de uma leitura clara.
Quais são os métodos de teste de aterramento?
O método de teste de queda de potencial é usado para medir a capacidade de um sistema de aterramento ou de um eletrodo individual de dissipar a energia de um local.
Primeiro, o eletrodo de aterramento em questão precisa ser desconectado da instalação. Segundo, o testador é conectado ao eletrodo de aterramento. Em seguida, no caso do teste de queda de potencial tripolar, duas estacas de aterramento são colocadas no solo, em linha reta—e afastadas do eletrodo de aterramento. Normalmente, o espaçamento de 20 metros é suficiente. Para saber em mais detalhes como colocar as estacas, leia a próxima seção. O Fluke 1625 gera uma corrente determinada entre a estaca externa (estaca de aterramento auxiliar) e o eletrodo de aterramento; a queda
do potencial entre a estaca interna e o eletrodo é medida. Com base na lei de Ohm (V = IR), o testador calcula automaticamente a resistência do eletrodo de aterramento. Conecte o testador de aterramento da forma mostrada na figura. Pressione START (Iniciar) e veja no visor o valor da resistência (R (^) E). Este é o valor real correspondente ao eletrodo de aterramento que está sendo testado. Se esse eletrodo estiver ligado em paralelo ou em série com outras hastes de aterramento, o valor de R (^) E corresponderá ao valor total, de todas as resistências.
Para obter o máximo grau de exatidão ao realizar testes de resistência de aterramento tripolares, é essencial que a sonda seja colocada fora da esfera de influência do eletrodo de aterramento sendo testado e do terra auxiliar. Se a sonda não estiver fora da esfera de influência, as áreas efetivas de resistência serão sobrepostas e invalidarão as medições que estão sendo realizadas. A tabela serve como guia para configurar corretamente a sonda (estaca interna) e o terra auxiliar (estaca externa). Para testar a exatidão dos resultados e assegurar que as estacas de aterramento estejam fora das esferas de influência, reposicione a estaca interna (sonda) 1 metro em qualquer direção e faça a medição novamente. Se houver uma diferença significativa (30 %) na medida, aumente a distância entre a haste de aterramento sendo testada, a estaca interna (sonda) e a externa (terra auxiliar) até que os valores medidos permaneçam razoavelmente constantes ao reposicionar a estaca interna (sonda).
H/C
(^3) OFF POLE 4 POLE^3 POLE 4 POLEPOLE^22 POLE 4 POLE
S/P
ES/P E/C
STARTTEST DISPLAYMENU
CHANGEITEM SELECT
1625 ADVANCED EARTH / GROUND TESTER GEO Rresistance^ AC^ E^ S^ H Earth/Ground Resistance 300 k RA Ω 300 k R~ ΩDC Low Resistance 3 k R— Ω
Estaca interna
Estaca externa
Eletrodo de aterramento
Profundidade do eletrodo de aterramento
Distância até a estaca interna
Distância até a estaca externa 2 m 15 m 25 m 3 m 20 m 30 m 6 m 25 m 0 m 10 m 30 m 50 m
> 20 m > 20 m
H/C
(^3) OFF POLE 4 POLE^3 POLE 4 POLEPOLE^22 POLE 4 POLE
S/P
ES/P E/C
STARTTEST DISPLAYMENU
CHANGEITEM SELECT
1625 ADVANCED EARTH / GROUND TESTER GEO
AC^ E^ S^ H Earth/Ground Resistance 300 k RA ΩRresistance 300 k R ~ ΩDC Low Resistance 3 k R— Ω
TRANSFORMER SENSING CURRENT EI-162X
TRANSFORMER INDUCING CURRENT EI-162AC
Quais são os métodos de teste de aterramento?
O testador de aterramento Fluke 1625 mede resistências de loop de aterramento para sistemas multi-aterrados usando apenas alicates de corrente. Essa técnica de teste elimina a atividade perigosa e demorada de desconectar os terras paralelos, e também o processo de encontrar locais adequadas para as estacas de aterramento auxiliar. Também se pode executar testes de aterramento em lugares em que antes ninguém considerava. Dentro de edificações, em torres elétricas, ou em qualquer lugar em que não haja acesso ao solo. Com este método de teste, dois alicates são fixados na haste de aterramento ou no cabo de conexão e cada um deles é conectado ao testador. Nenhuma estaca de atiramento é usada. Uma tensão conhecida é induzida por um alicate e a corrente é medida usando-se um segundo alicate. O testador mede automaticamente a resistência do loop de aterramento nessa haste. Se houver apenas um percurso à terra, como em muitas aplicações residenciais, o método sem estacas não fornecerá um valor aceitável, e será necessário usar o método de teste de queda de potencial. O Fluke 1625 funciona segundo o princípio de que em sistemas com múltiplos aterramentos ou aterrados em paralelo, a resistência líquida de todos os percursos de aterramento serão extremamente baixas comparadas a um único percurso (o que está sendo testado). Assim, a resistência líquida de todas as resistências dos percursos de retorno em paralelo é, efetivamente, zero. A medição sem estacas mede apenas as resistências das hastes de aterramento individuais paralelas aos sistemas de aterramento. Se o sistema de aterramento não estiver paralelo à terra, haverá um circuito aberto ou a medida feita será a da resistência do loop de aterramento.
OFFOFFOFFOFFONONONON OFFOFFONON OFFOFFOFFONONON
H/C
(^3) OFFPOLE 4 POLE^3 POLE 4 POLEPOLE^22 POLE 4 POLE
S/P ES/P1E/C
STARTTEST DISMENUPLAY CHANGEITEMSELECT
1625 ADVANCED EARTH / GROUND TESTER GEO Earth/Ground Resistance 300 kRresistanceΩ 300 k^ AC^ E^ ΩDC Low Resistance 3 k S^ H Ω RA R~R—
EI-162X SENSING CURRENTTRANSFORMER
EI-162AC INDUCING CURRENTTRANSFORMER
Preparação para o método sem estacas usando o 1625.
Percursos de teste de corrente com o método sem estacas.
10 cm
Fonte Medir
H/C
3 POLEOFF 4 POLE^3 POLE 4 POLEPOLE^22 POLE 4 POLE
S/P
ES/P E/C
STARTTEST DISPLAYMENU
CHANGEITEM SELECT
1625 ADVANCED EARTH / GROUND TESTER GEO
AC ES^ S Earth/Ground Resistance 300 k RA Ω Rresistance300 k R ~ ΩDC Low Resistance 3 k R— Ω
ST
Em situações em que não é prático ou não é possível cravar estacas no solo, os testadores Fluke 1623 e 1625 oferecem a capacidade de efetuar medições de continuidade/resistência de aterramento bipolar, conforme mostrado a seguir. Para fazer esse teste, o técnico precisa ter acesso a um terra que é sabidamente bom, como, por exemplo, um cano d’água totalmente metálico. O cano deve ser de comprimento suficiente e inteiramente em metal, sem flanges nem acoplamentos de isolação. Diferente de outros testadores, os testadores Fluke 1623 e 1625 executam o teste com corrente relativamente alta (corrente de curto-circuito de > 250 mA) o que garante resultados estáveis.
Circuito equivalente para medições de dois pontos.
Ao tentar calcular possíveis correntes de curto-circuito em usinas de energia elétrica e outras instalações de alta tensão/corrente, é importante poder determinar a impedância de aterramento, pois ela será composta de elementos indutivos e capacitivos. Como na maioria dos casos a indutividade e a resistividade são conhecidas, a impedância real pode ser determinada por meio de um cálculo complexo. Como a impedância depende da freqüência, o Fluke 1625 usa um sinal de 55 Hz para que esse cálculo seja o mais próximo possível da freqüência de operação da tensão. Isso assegura que a medição seja próxima ao valor da freqüência real de operação. Com esse recurso oferecido pelo Fluke 1625, é possível efetuar a medição direta e exata da impedância do aterramento. Os técnicos das empresas de fornecimento de energia que testam linhas de transmissão de alta tensão estão interessados em duas coisas: a resistência da terra caso ocorra queda de um raio, e a impedância do sistema inteiro, caso ocorra um curto-circuito em um ponto específico da linha. Nesse caso, o curto-circuito significa que um fio ativo se soltou e encostou na grade metálica de uma torre.
Primeiro, execute o teste de queda de potencial tripolar em cada coluna derivada da barra de aterramento principal, e registre cada medição. Novamente, com base na lei de Ohm, essas medidas deverão corresponder à resistência do sistema como um todo. Com base nos cálculos, você observará que existe uma diferença de 20 % a 30 % do valor total de R (^) E. Finalmente, meça as resistências das diversas colunas da barra de aterramento principal pelo método de teste seletivo sem estacas. Esse método funciona como o método sem estacas; só difere pelo uso de dois alicates separados. O alicate de tensão de indução é preso no cabo ligado à barra de aterramento principal, e como esta é ligada à entrada de energia, que é paralela ao sistema de aterramento, isso já satisfaz o requisito. Coloque o alicate sensor no cabo de aterramento que leva ao campo de terra. Ao medir a resistência, essa é a resistência real do campo de terra, mais o percurso paralelo da barra de aterramento principal. E como é muito baixo, em termos de ohms, não deverá ter efeito algum na leitura medida. Esse processo pode ser repetido na outra coluna da barra de aterramento, isto é, no cano d’água e no aço estrutural. Para medir a barra de aterramento principal através do método seletivo sem estacas, coloque o alicate de indução na linha que vai ao cano d’água (já que o cano d’água de cobre tem resistência muito baixa) e a leitura corresponderá apenas à resistência da barra de aterramento principal.
H/C
(^3) OFF POLE 4 POLE^3 POLE 4 POLEPOLE^22 POLE 4 POLE
S/P ES/P E/C
STARTTEST DISPLAYMENU CHANGEITEM SELECT
1625 ADVANCED EARTH / GROUND TESTER GEO Rresistance^ AC^ E^ S^ H Earth/Ground Resistance 300 k RA Ω 300 k R ~ ΩDC Low Resistance 3 k R— Ω EI-162X^ SENSING CURRENTTRANSFORMER
MGN
MGB
H/C
(^3) OFF POLE 4 POLE^3 POLE 4 POLEPOLE^22 POLE 4 POLE
S/P
ES/P E/C
STARTTEST DISPLAYMENU
CHANGEITEM SELECT
1625 ADVANCED EARTH / GROUND TESTER GEO
AC^ E^ S^ H Earth/Ground Resistance 300 k RA Ω Rresistance300 k R Ω ~ DC Low Resistance 3 k R— Ω EI-162X SENSING CURRENTTRANSFORMER
MGN
MGB
EI-162AC INDUCING CURRENTTRANSFORMER EI-162X SENSING CURRENTTRANSFORMER
Figura 1: Teste sem estacas em central de comutação.
Figura 2: Execute o teste de queda de potencial tripolar de todo o sistema de aterramento.
H/C
3 POLEOFF 4 POLE^3 POLE 4 POLEPOLE^22 POLE 4 POLE
S/P ES/P E/C
STARTTEST DISPLAYMENU CHANGEITEM SELECT
1625 ADVANCED EARTH / GROUND TESTER GEO Earth/Ground Resistance 300 kΩ Rresistance^ AC300 k^ E^ ΩDC Low Resistance 3 k S^ H Ω EI-162X SENSING CURRENTTRANSFORMER^ RA^ R^ ~ R—
MGN
INDUCING CURRENTTRANSFORMER EI-162AC MGB
Figura 3: Meça as resistências individuais do sistema de aterramento usando o teste seletivo.
1
Outras aplicações de
resistência de aterramento
Há mais quatro aplicações específicas em que se pode usar o Fluke 1625 para medir a capacidade do sistema de aterramento.
Na maioria dos locais há uma torre de colunas, sendo que cada uma delas é aterrada separadamente. Essas ligações-terra são então conectadas com cabo de cobre. Ao lado da torre encontra-se o edifício das instalações celulares, onde ficam todos os equipamentos de transmissão. Dentro do edifício há um terra de halo e uma barra de aterramento principal, sendo que o terra de halo é ligado à barra. O edifício das instalações celulares é aterrado nos cantos e conectado à barra de aterramento principal através de um cabo de cobre; os cantos também são interligados com fio de cobre. Também existe uma conexão entre o anel de aterramento do edifício e o da torre.
Uma subestação é uma estação subsidiária que faz parte de um sistema de distribuição e transmissão em que a tensão normalmente é transformada de um valor alto em um valor baixo. Uma subestação típica contém as estruturas de terminais de linhas, o mecanismo de distribuição de alta tensão, um ou mais transformadores de potência, o mecanismo de distribuição de baixa tensão, a proteção contra surtos, os controles e os medidores.
As instalações de comutação remota são onde se encontram em operação os concentradores de linhas digitais e outros equipamentos de telecomunicação. A estação remota normalmente é aterrada em um dos lados do gabinete, e também tem uma série de estacas de aterramento ao redor do gabinete, que são interligadas por fio de cobre.
A maior parte dos sistemas de proteção contra corrente de fuga, no caso de raio, segue esse desenho de aterramento nos quatro cantos do edifício, em geral com interligação por cabos de cobre. Dependendo do tamanho do edifício e do valor da resistência para a qual ele foi projetado, o número das hastes de aterramento varia.
Os usuários finais precisam executar os mesmos três testes para cada aplicação: teste sem estacas, teste de queda de potencial tripolar e teste seletivo.
Primeiro, realize a medição sem estacas em:
MGN
MGB
Configuração normal de instalação de torre celular.
Fluke Corporation P.O. Box 9090, Everett, WA 98206 EUA Fluke Europe B.V. PO Box 1186, 5602 BD Eindhoven, Holanda Para obter mais informações, ligue para os seguintes números: EUA: (800) 3-5853 ou Fax (25) 6- Europa/Oriente Médio/África +31 (0) 0 2675 200 ou Fax: +31 (0) 0 2675 222 Canadá: (800)-36-FLUKE ou Fax (905) 890- Em outros países: +1 (25) 6-5500 ou Fax: +1 (25) 6- Site na Internet: http://www.fluke.com ©2006 Fluke Corporation. Todos os direitos reservados. Impresso nos EUA. 6/2006 11129-por 2713352 B-PT-N Rev A
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Fluke 1625 Advanced GEO Testador de aterramento
Fluke 1623 Basic GEO Testador de aterramento
O diferencial dos testadores Fluke 1623 e 1625 é que podem executar os tipos de medições de aterramento:
As funções avançadas do Fluke 1625 incluem:
Transformador de núcleo dividido, 320 mm (12,7 pol.)—para testes seletivos em colunas individuais de torres.
O kit completo