Desenvolvimento de software para cálculo de malha de terra em subestações

Abstract

O sistema de aterramento é fundamental para todo sistema elétrico, pois ele garante que o mesmo opere em segurança tanto para pessoas quanto para instalações. Em subestações, que possuem equipamentos de custo elevado e necessitam de alto nível de confiabilidade, o modelo de sistema de aterramento adotado é o da malha de terra, por ser o mais eficiente. Existem diversos softwares comerciais com esse objetivo, porém todos incluem um alto custo de aquisição e não explicam a metodologia dos cálculos. Este trabalho tem por objetivo esclarecer o funcionamento dos cálculos para a elaboração do sistema de aterramento de subestações de energia elétrica acima de 1kV e desenvolver um software para o dimensionamento do mesmo utilizando o método apresentado pela Norma ANSI/IEEE 80 e que respeite os limites que visam a segurança das instalações e pessoas estabelecidos pela norma ABNT NBR 15751. O software foi desenvolvido através da ferramenta computacional Matlab e busca facilitar o cálculo da malha de terra para projetistas, quando o usuário terá apenas que inserir os dados iniciais, evitando retrabalho e possíveis erros que um cálculo manual pode acarretar. No final do trabalho foi comparado o desempenho do software com outro que se encontra no mercado, o ETAP, assim como com os resultados dos cálculos manuais. O software desenvolvido demonstrou funcionamento satisfatório, porém apresenta algumas restrições principalmente quando comparado a softwares que utilizam o método dos elementos finitos.

The grounding system is essential for all electrical systems, as it insures that it operates safely for both people and installations. In substations, that have high cost equipments and need a high level of reliability, the model used is the grounding grid, the most efficient. There are many software available in the market with this function, but they all have an acquisition cost and they don’t explain the calculation metodology. This paper has the objective of clarify the calculation functioning for the elaboration of the grounding system of the electrical energy substations above 1kV and develop a software for its sizing, that respects the limits that aim the security of the installations and people established by the standard ABNT NBR 15751. The software was developed with the computational tool Matlab and it aims simplify the grounding grid calculation for designers, when the user Will need Just enter the initial data, avoiding rework and possible mistakes that a manual calculation might bring. In the end of the paper, the performance of the software was compared to another one available in the market, ETAP, such as the manual calculation results. The developed software shown satisfactory functioning, however presents some limitations mostly when compared to other software that use the finit elements method.