Tensão induzida e medidas de proteção contra ela

A tensão é induzida em linhas aéreas de energia por linhas que operam na vizinhança, essa tensão não está diretamente relacionada à tensão da própria linha e, portanto, é chamada de induzida.

A este respeito, as normas de segurança para o funcionamento das instalações elétricas determinam as medidas de proteção que devem ser adotadas para garantir a segurança nos trabalhos em linhas aéreas. As medidas de segurança também são apontadas como um item separado em condições onde o aterramento não ajuda a reduzir o valor do potencial induzido dos fios desconectados abaixo de 25 volts.

Enquanto isso, o pessoal de serviço ocasionalmente sofre choque elétrico devido à tensão induzida. Isso acontece devido à falta de compreensão da verdadeira natureza da tensão induzida, como ela ocorre, qual é o mecanismo. O perigo persiste de uma forma ou de outra, porque mesmo tocar em um condutor devidamente aterrado que seja suscetível à indução de tensão de uma linha adjacente pode eletrocutar uma pessoa.

A conclusão é que qualquer linha aérea paralela a outras linhas aéreas está o tempo todo experimentando a ação indutiva de linhas vizinhas das quais o potencial é induzido sobre ela.

Os campos eletromagnéticos das linhas interagem entre si, sendo que o valor da tensão induzida está associado tanto à tensão de operação quanto à corrente de carga, bem como à distância entre os condutores de fase das linhas, além do comprimento da linha A seção ao longo da qual esses condutores correm em paralelo é significativa. Um potencial é induzido em cada uma das linhas, que consiste em dois componentes: interações eletrostáticas e eletromagnéticas.

O primeiro componente é eletrostático. Induzida por esta componente, a tensão está relacionada com a interação do campo elétrico da linha influenciadora na considerada desconectada. Valor da tensão induzida, mesmo sujeito a PUE, mas com passagem paralela dessas linhas, depende da tensão na linha de influência. A tensão induzida na linha aérea desconectada é a mesma em todo o seu comprimento e é igual a:

Diagrama de distribuição de tensão induzida:

O componente eletrostático da tensão induzida pode ser reduzido a um valor seguro ao longo de todo o comprimento da linha, aterrando pelo menos um local. Ou seja, se tal linha aérea for aterrada em suas extremidades, o efeito da ação do componente eletrostático será completamente eliminado. A linha de ar desconectada, aterrada nas extremidades, durante sua manutenção, de acordo com as normas de segurança, deve ser aterrada no local de trabalho.

O componente eletromagnético difere em seu mecanismo de ação do eletrostático. A tensão induzida do componente eletromagnético é devida à ação dos campos magnéticos das correntes dos condutores de fase pertencentes à linha de influência. Assim, o EMF direcionado para a linha aérea desconectada será igual a:

O que importa aqui é o coeficiente de acoplamento indutivo, que não muda para os corredores das linhas consideradas, mas o valor da EMF é determinado pelo comprimento da seção ao longo da qual as linhas seguem em paralelo. A corrente de carga na linha de influência também é importante, mas não a tensão da linha. A tensão para o terra no ponto x será igual a:

É óbvio pela fórmula que no início da linha a tensão induzida pelo componente eletromagnético será + E / 2, no meio da linha 0 e no final -E / 2. O componente eletromagnético da tensão induzida é inalterado devido ao isolamento do fio do solo ou aterramento em um ou mais pontos.

À medida que o número de pontos de aterramento na linha aérea aumenta, apenas a localização do ponto de potencial zero na linha muda. De acordo com esta característica do componente eletromagnético da tensão induzida, são fornecidas regras de segurança.

Os diagramas mostram que a distribuição da componente eletromagnética da tensão induzida na linha aérea desconectada depende do ponto da posição de aterramento. Se houver apenas um terra, o ponto zero do potencial induzido coincidirá com o único ponto de terra.

Esses diagramas justificam o perigo potencial para o pessoal de serviço se o trabalho for realizado simultaneamente em dois ou mais locais na linha aérea, uma vez que a linha aérea aterrada em um ponto está abaixo do valor efetivo do componente eletromagnético induzido do EMF. Portanto, se uma das equipes trabalhar no ponto C aterrado, a tensão ali será zero.

O segundo local de trabalho D também pode ser equipado com aterramento de proteção, mas o ponto de potencial zero será deslocado na direção entre os pontos D e C, e as tensões nos próprios pontos D e C podem exceder os valores seguros, e as pessoas já estar exposto ao risco.

Um efeito semelhante ocorre quando se trabalha em seccionador de linha, que está sob a influência da tensão induzida da linha aérea. O seccionador deve ser aterrado no lado da linha, então os trabalhadores estarão seguros se este aterramento for o único para a linha de serviço.

Caso contrário, se houver outro aterramento, por exemplo em uma subestação localizada na outra extremidade da linha de serviço, a tensão induzida no ponto de operação aumentará ao máximo e as pessoas estarão em perigo. A figura mostra um diagrama explicativo.

O fator de tensão induzida obriga os trabalhadores a recorrerem a trabalhar apenas uma equipa por linha se essa linha aérea estiver sob influência de tensão induzida. Outra opção é dividir a linha em vários trechos separados e desconexos e depois restaurá-los um a um, e embora esta solução esteja associada a custos desnecessários, ela é utilizada para garantir a segurança das pessoas.A alternativa é o trabalho ao vivo, após o qual várias equipes podem trabalhar em uma linha por vez.

No processo de preparação do local de trabalho para a brigada, é dada atenção especial à confiabilidade das conexões de contato dos fios de fase com dispositivos de aterramento de proteção.

Se o contato for acidentalmente perdido, o ponto de potencial zero mudará imediatamente para outro local, e o local de trabalho ficará sob tensão induzida e as pessoas estarão em risco. Por esse motivo, é melhor fazer duas defesas de confiabilidade. A figura dá uma explicação dessa nuance.

O máximo da componente eletromagnética induzida da tensão cai nos limites da zona de interação da linha, em particular nos seccionadores de linha desconectados. Nestes pontos da barra de aterramento do seccionador de linha ou no primeiro suporte, a contar da subestação, são feitas medições com aterramentos incluídos em ambas as extremidades da linha. Assim, são selecionados voltímetros, cuja classe deve se enquadrar nos limites esperados de até 500 - 1000 volts.

Quando a corrente máxima da linha de influência é conhecida, após a realização das medições no modo de corrente, torna-se possível calcular a tensão induzida máxima, que é calculada pela fórmula:

É importante manter os princípios básicos de segurança em mente ao fazer medições. Os fios de conexão, a carcaça do seccionador e o próprio voltímetro podem ser energizados, sendo que para uma operação segura deve-se primeiro montar o circuito de medição e só então conectá-lo aos fios de fase.

Os fios de conexão devem ser isolados para uma tensão mínima de 1000 volts.Os trabalhadores devem usar botas e luvas dielétricas. Se durante a medição for necessário alterar os limites de medição da escala do voltímetro, você precisará primeiro desconectar todo o circuito de medição da linha.