Campos elétricos e magnéticos em subestações

As subestações são projetadas e construídas com pátios de barramentos com diferentes níveis de tensão e com arranjos específicos, tais como barra simples, barra dupla, disjuntor etc. Estes arranjos são projetados conforme exigências dos responsáveis pelos ativos, considerando níveis de tensão, confiabilidade da instalação, expansões futuras e flexibilidade operacional. As validações destes arranjos são estabelecidas com base em estudos de coordenação de isolamento e de campos elétricos e magnéticos. Os estudos de campo são realizados conforme as exigências da Resolução Normativa ANEEL Nº 915/2021, que regulamenta os níveis de campos admissíveis para pessoas em geral e para pessoas em ambientes ocupacionais, conforme apresentado na Tabela 1.

O público ocupacional representa a população de adultos geralmente expostos a campos elétricos e magnéticos em condições conhecidas, em função de sua atividade ocupacional; já o público geral compreende indivíduos de todas as idades e diferentes estados de saúde que não se enquadram no público ocupacional.

Os agentes de geração, transmissão e distribuição são responsáveis pelas instalações com tensão igual ou superior a 138 kV, que devem ter seus limites de campos elétricos e magnéticos de baixa frequência (50 Hz e 60 Hz) limitados aos valores apresentados na Tabela 1, para ambos os públicos. 

As subestações não têm simetria ao longo de um eixo, como ocorre nas linhas de transmissão, o que torna os cálculos dos campos elétrico e magnético bem mais complexos, pois em subestações, os vetores de campos elétricos e magnéticos estão presentes nos três eixos (x, y e z). Os níveis dos campos elétricos e magnéticos são dependentes basicamente dos níveis de tensão da instalação, das correntes nominais, do arranjo e do posicionamento dos equipamentos. Estes últimos têm impacto muito significativo nestes campos, pois, após construída a subestação dificilmente o seu arranjo será modificado. 

Nas simulações apresentadas nas Figuras 1 e 2, temos uma subestação de seccionamento de 138 kV, com arranjo de quatro chaves em barra dupla e sequência de fases ABC, onde são apresentados os mapas de campos elétricos e magnéticos a 1,5 metros acima do nível do solo. A simulação apresenta níveis de campos elétricos e magnéticos, respectivamente, com 82% e 24% do valor limite para o público ocupacional, na área interna da subestação, principalmente nas proximidades das extremidades dos barramentos. Devido à subestação não ser simétrica, em um lado, os campos são maiores que no outro. Para o público geral os níveis de campos elétricos e magnéticos ficaram em 12% e 6,9%, respectivamente, do valor limite no perímetro externo da subestação.

As simulações são reconhecidas como uma forma de validação do arranjo, para efeito de atendimento aos requisitos da REN 915/2021, procedimento de rede do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) e frequentemente exigido por órgãos ambientais.

Autores:

Por Wagner Costa, engenheiro eletricista, com especialização em Gestão da Manutenção pela UFPE e mestrando em Engenharia Elétrica pela Unicamp. Possui mais de 10 anos de experiência no setor elétrico com projetos e estudos sobre aterramentos elétricos, interferências eletromagnéticas, entre outros temas.

Por Paulo Edmundo da Fonseca Freire, engenheiro eletricista e Mestre em Sistemas de Potência (PUCRJ). Doutor em Geociências (UNICAMP) e membro do CIGRE e do COBEI, também atua como diretor da Paiol Engenharia.