>> Estudos e Modelagem Malhas Aterramento Sist. Fotovoltaicos [Solo]
As plantas de geração fotovoltaica abrangem uma grande variedade de instalações. No âmbito da CE 003:102.001 – Aterramentos Elétricos, do CB-3 – Comitê de Eletricidade da ABNT, existe a tendência de se adotar a seguinte classificação: Geradores fotovoltaicos e Usinas fotovoltaicas.
Sendo geradores fotovoltaicos as plantas que atendem diretamente um consumidor, instaladas em coberturas de edificações ou de estacionamentos (residenciais, comerciais e industriais), ou no solo, em terrenos anexos a outras instalações.
Usinas fotovoltaicas as plantas de geração dedicadas, de solo, compreendendo vários arranjos fotovoltaicos e interconectadas diretamente à rede de média-tensão de uma concessionária ou interligadas ao SIN (Sistema Interligado Nacional) por meio de uma subestação de alta-tensão, instaladas também em consórcio com outras plantas geradoras, seja junto a um parque eólico ou em uma represa de uma hidroelétrica (usinas fotovoltaicas flutuantes).
Normas de aterramento de usinas fotovoltaicas
No âmbito da normalização internacional existe a norma IEC/TS 62738:2018 – Ground-mounted photovoltaic power plants – Design guidelines and recommendations, que aborda usina fotovoltaica de solo de grande porte, porém é omissa quanto ao sistema de aterramento.
A norma norte-americana IEEE-2778-D4 – IEEE Guide for Solar Power Plant Grounding for Personnel Protection, aborda bem o tema, focando usina fotovoltaica de solo com mais de 5 MWp de potência instalada. Esta norma enfatiza bastante as diferenças entre os projetos de aterramento de uma usina fotovoltaica e de subestações, estas últimas regidas pela conhecida norma IEEE Std. 80.
Atualmente o comitê de CE 003:102.001 – Aterramentos Elétricos, do CB-3 – Comitê de Eletricidade da ABNT, está trabalhando na elaboração de uma norma brasileira de aterramento de usina fotovoltaica de grande porte.
A Norma destaca que o seu objeto principal é a proteção de pessoas com relação a faltas para à terra na rede elétrica da usina fotovoltaica. A falta para à terra mais crítica, do ponto de vista de segurança humana, é a que pode ocorrer no barramento de média ou alta-tensão da subestação da usina fotovoltaica. Neste aspecto é enfatizada a necessidade do controle dos potenciais de passo e de toque em toda a área da usina fotovoltaica.
O sistema de aterramento de uma usina fotovoltaica é formado por uma malha de aterramento, usualmente de cabo de cobre nu [#50mm²] ou de aço-cobreado [#70mm²], que não tem o padrão reticulado da malha de uma subestação, e utiliza ao máximo as valas de cabos existentes. Um anel de aterramento no perímetro da usina fotovoltaica é mandatório. O projeto deste sistema de aterramento tem três objetivos básicos:
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fornecer um caminho para a terra para correntes elétricas em geral, que podem ser cargas eletrostáticas, descargas atmosféricas ou faltas para a terra na rede de energia c.c./c.a.;
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garantir o controle dos potenciais de passo e de toque em toda a área da usina fotovoltaica, quando da ocorrência de uma falta para a terra na subestação coletora;
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promover a equipotencialização de todas as estruturas de trackers e de equipamentos (caixas de ligação, inversores, transformadores etc.) – onde o termo equipotencialização significa interligação, até porque é impossível a efetiva equipotencialização de um sistema de aterramento deste porte, mesmo em 60 Hz.
Malha inicial de estudo [anel perimetral mandatório normativo]
Com objetivo de analisar a elevação de potencial em todos os pontos do sistema de aterramento, a análise resultante do anel perimetral
conforme figura abaixo da geometria da malha, pode ser observado os potenciais resultantes na figura abaixo [potenciais resultantes]:
Potenciais resultantes
Geometria da Malha sistema FV
Com objetivo de redução dos potenciais, levando em considerações prescrições da Norma, foi reconsiderado uma nova geometria da malha, considerando os mesh's distanciados conforme prescrições da norma, a análise resultante da nova geometria da malha pode ser observado na figura abaixo, assim como pode ser observado os níveis de potenciais ainda mais baixo admissíveis resultantes abaixo:
Malha com nova modelagem [mesh normativo]
Com objetivo de redução dos potenciais, em mesh's designados pela norma, a análise resultante da nova geometria da malha pode ser observado na figura abaixo, assim como pode ser observado os níveis de potenciais ainda mais baixo admissíveis resultantes na figura abaixo:
Geometria da Malha sistema FV
Potenciais resultantes
Todos os locais do sistema ficaram com a faixa de cores entre azul escuro e verde escuro, esses potenciais estão dentro do admissível de toque. Quanto aos potenciais de passo, nenhum local dentro do perímetro da usina oferece perigo quanto a elevação de potenciais.
Os locais em que os potenciais de toque ficaram acima do admissível não possuem nada para ser tocado. Portanto a geometria apresentada segue todos os requisitos de segurança, que na tentativa de uma redução de eletrodos e deixar um sistema seguro foi proposto um sistema com o mínimo exigido pelas normativas vigentes.