O caminho das correntes elétricas

Na edição 92, de outubro de 2013¹, abordávamos a importância do tratamento adequado entre os condutores de neutro e de proteção (PE) nas instalações elétricas. Na edição 124, de maio de 2016², comentávamos sobre a necessária detecção das correntes diferenciais nas instalações. Passado já algum tempo daquelas publicações, vale a pena ampliar um pouco mais a visão anterior. Algumas premissas são sempre válidas ontem, hoje e até quando os condutores elétricos possuírem suas impedâncias maiores que zero, seguem algumas:

• Condutores “terra” e “neutro” possuem funções diferentes. Quando se adota o condutor PEN, o mesmo condutor exerce as duas funções combinadas;
• Malhas de terra e topologia definem o esquema de aterramento;
• Aterramento deve ser compartilhado para todas as funções, normalmente, com o uso de barramento de equipotencialização principal, o BEP;
• Fontes e massas devem ser adequadamente interligadas ao sistema de aterramento. O correto esquema de aterramento das fontes possui relação direta com a regulação da tensão;
• Autotransformadores não são fontes e, portanto, seus neutros não devem ser aterrados diretamente;
• A topologia do aterramento deve garantir proteção contra contatos diretos e indiretos. Todas as massas metálicas não energizadas devem estar convenientemente interligadas ao sistema;
• O condutor-neutro tem como função conduzir as correntes elétricas de alimentação das cargas alimentadas com tensões de fase (fase-neutro) e merece cuidados no dimensionamento na presença de cargas não lineares com conteúdo de correntes harmônicas múltiplas de três;
• A ABNT NBR 5410 estabelece as regras para dimensionamento, especificação, critérios e regras para o condutor de proteção ou “terra” e ligações equipotenciais;
• Topologia deve garantir o retorno das correntes de defeito para a fonte, promovendo a correta atuação dos dispositivos de proteção; deve também evitar a ocorrência de “loopings” de corrente, causadores de ruídos de modo comum, com o uso adequado de sistemas radiais.

Outras questões, além das acima expostas, bem como nos textos referenciados, devem também ser consideradas e dependem de aspectos que variam de instalação para instalação, lembrando que, apesar de algumas normas não mais se referirem diretamente aos valores de resistência de aterramento, tal resultado ainda é importante para que se saiba se simplesmente o aterramento existe (e, portanto, possui uma resistência de aterramento).

Correntes diferenciais e correntes de fuga

Os filtros presentes em fontes eletrônicas de computadores e assemelhados, outros equipamentos de TI, e mesmo nos acionamentos industriais (variadores de velocidade) de grande porte possuem convenientes ligações à terra como parte de suas topologias de alimentação e podem drenar correntes para a terra; os DPSs também o fazem, e claro, os sistemas de proteção atmosférica, estes últimos campeões em kA. Por outro lado, dependendo do comportamento da tensão da fonte e do acionamento da carga (com uso de variadores de velocidade), poderão haver desequilíbrios de correntes incluindo as diferenças de 60 Hz nas três fases. Correntes diferenciais poderão atuar a proteção de fuga à terra, mesmo que a corrente não circule exatamente pelo condutor de proteção como se esperaria. Ainda, aspectos da presença de componentes de alta frequência nos condutores fases e terra, poderão interferir na correta operação destes acionamentos por incompatibilidade eletromagnética.

Os compromissos e desafios se apresentam na manutenção das instalações operando adequadamente em função não só das características das cargas e fontes, mas também da topologia dos aterramentos e dos filtros adequados. Para esquentar ainda mais o tema, especificação de um fornecedor de variadores de velocidade em acionamento de motores aponta recomendação para ajuste da proteção de corrente de fuga de até 25% das correntes de fase, contrariando o que seria convencionalmente ou classicamente aceitável.

Geradores ligados em paralelo e In rush de transformadores

Geradores com ligação em Yn podem ser inseridos em paralelo um a um na barra de paralelismo. Até que o equilíbrio ocorra, são verificadas correntes de desequilíbrio nas fases que somadas (correntes diferenciais) podem ser interpretadas como defeito à terra, desligando o relé de defeito à terra, função 50/51 GS. Da mesma forma, correntes de In Rush de transformadores possuem desequilíbrio de corrente e podem ser igualmente identificadas como corrente de defeito atuando até mesmo a proteção de sobrecorrente de forma indevida.

Ligações equipotenciais

As ligações equipotenciais recomendadas pelas normas, se não possuírem topologia adequada, causarão circulações de corrente distintas daquelas esperadas (loops de correntes) e poderão causar interferências em operação normal de cargas com acionamento eletrônico, ou mesmo provocando disparos indesejáveis em dispositivos de proteção.

Por conclusão, espera-se que a solução adotada para topologias de aterramento, proteções contra contatos diretos e indiretos, ligações equipotenciais, aterramento e interligações de neutros, proteção atmosférica e outros usos compartilhados do aterramento considere uma visão de 360° com foco em todas as variáveis em uma verdadeira visão holística das instalações. Boa sorte para nós!

¹ https://www.osetoreletrico.com.br/neutro-e-neutro-terra-e-terra/#

² https://www.osetoreletrico.com.br/correntes-de-fuga-correntes-diferenciais-residuais-faltas-e-a-importancia-da-deteccao-aspectos-de-manutencao-preditiva-em-sistemas-de-baixa-tensao/