Como a capacitância própria afeta o aterramento

Prezados leitores, embora este tema também seja antigo, observo que o entendimento lato sobre o assunto é incomum, mesmo entre engenheiros, professores e profissionais da área.

Para nós engenheiros eletricistas, a isolação dos equipamentos deve ser enxergada como uma capacitância.

Essa capacitância nasce com todos os equipamentos e assim é conhecida como capacitância própria ou intrínseca, em inglês “trap capacitance”, porque não pode ser vista (não é um capacitor).

De maneira genérica, o aterramento de um sistema pode ser representado como mostrado na Figura 1.

Figura 1 – Aterramento de Sistema Elétrico.

Z_G é a impedância de aterramento, Co é a capacitância própria de cada fase para terra e C’o é a capacitância própria entre fases.

Como as capacitâncias C’o não afetam as correntes de falta à terra e as sobretensões fase-terra, podemos desprezá-las, num modelo de primeira aproximação. (Figura.2)

Figura 2 – Modelo de 1ª aproximação.

Thevenizando a fase “a”, fica conforme Figura 3.

Figura 3 – Thevenizando a Figura 2.

Como os valores de Xco são muito maiores que as impedâncias série, esses valores podem ser levados ao neutro, como mostrado na Figura. 4.

Figura 4 – Modelo Thevenizado.

Na Fig.5 mostram-se em (a) Sistema solidamente aterrado, (b) Sistema não Aterrado e em (c) Sistema Aterrado por Resistência.

Figura 5 – Sistemas de Aterramento

Em (a) Z_G = 0 curto-circuita Xco/3 e assim, as capacitâncias não afetam as correntes de falta à terra nem as sobretensões fase-terra.

Em (b) Z_G = ∞ e assim a capacitância Xco/3 irá afetar significantemente os valores das correntes de falta fase-terra e as sobretensões.

Em (c): Quando o valor da resistência é menor ou igual a Xco/3, a maior parte da corrente irá passar pela resistência e a corrente será mais resistiva e o sistema é considerado aterrado. Quando o valor da resistência é maior do que Xco/3, a maior parte da corrente passará pela reatância capacitiva, ficando a corrente capacitiva e assim o sistema será considerado não aterrado.

Não se pode colocar qualquer valor de resistência no neutro. Há que se calcular primeiro as capacitâncias de charging (ou as correntes de charging) para depois escolher o valor da resistência. De outra forma você pensa que o seu sistema está aterrado, mas ele se comportará como não aterrado.

Autor:

Por Cláudio Mardegan, CEO da EngePower Engenharia
Membro Sênior do IEEE. Membro do Cigrè
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