Sistema de aterramento IT em arranjos fotovoltaicos

O aterramento é um assunto controverso, menos pela sua própria complexidade e mais por estar relacionado a vários aspectos de uma instalação elétrica. Também nos arranjos fotovoltaicos o aterramento desempenha um importante papel para a segurança e o desempenho desses sistemas. Existem três esquemas de aterramento possíveis para uma instalação em baixa tensão 1, 2, seja em corrente contínua ou alternada, conhecidos como TN (TNC, TNS e TNC-S), TT ou IT (Figura 1). Aproveitar as características de cada sistema, comparando as suas vantagens e desvantagens, valoriza o projetista, aumentando a segurança e a eficiência da instalação.

A simbologia utilizada na classificação dos esquemas de aterramento é a seguinte:

• A primeira letra indica a situação da alimentação em relação à terra: T significa um ponto diretamente aterrado; I significa isolação de todas as partes vivas em relação à terra ou aterramento de um ponto através de impedância;
• A segunda letra indica situação das massas da instalação elétrica em relação à terra: T significa massas diretamente aterradas, independentemente do aterramento eventual de um ponto da alimentação; N significa massas ligadas ao ponto da alimentação aterrado (em corrente alternada, o ponto aterrado é normalmente o ponto neutro);
• Ainda, outras letras (eventuais) informam a disposição do condutor neutro e do condutor de proteção: S significa funções de neutro e de proteção asseguradas por condutores distintos; C significa funções de neutro e de proteção combinadas em um único condutor (condutor PEN).

Entre os três esquemas disponíveis, o esquema IT é o menos difundido, sendo a sua utilização muito associada a ambientes hospitalares específicos, onde existe na forma do famoso IT médico, embora seu uso seja indicado em todas as instalações onde a continuidade do fornecimento de energia elétrica, seja uma prioridade. Em um esquema IT todas as partes vivas são isoladas da terra ou um ponto da alimentação é aterrado através de uma impedância. Ainda nesse esquema as massas da instalação são aterradas, nas seguintes possibilidades:

• Massas aterradas no mesmo eletrodo de aterramento da alimentação, se ele existir;
• Massas aterradas em eletrodo(s) de aterramento próprio(s), quando não há eletrodo de aterramento da alimentação, ou, porque o eletrodo de aterramento das massas é independente do eletrodo de aterramento da alimentação.

Para a segurança da instalação, um dispositivo de proteção deve seccionar automaticamente a alimentação do circuito ou equipamento por ele protegido sempre que uma falta (entre parte viva e massa, ou entre parte viva e condutor de proteção) no circuito ou equipamento der origem a uma tensão de contato superior ao valor pertinente da tensão de contato limite UL. Este ponto é fundamental para a compreensão do esquema IT, porque neste esquema se deseja o não seccionamento automático da alimentação quando ocorre a primeira falta, desde que a tensão de contato limite se mantenha em valores pré-estabelecidos. Como em uma instalação IT a corrente de uma única falta à massa, ou à terra, tem baixa intensidade, não se torna imperativo o seccionamento automático da alimentação quando as condições específicas de segurança estabelecidas na ABNT NBR 5410:2004/2008 são atendidas. Neste caso, também se deve garantir que não apareçam tensões de contato perigosas no caso da ocorrência de uma segunda falta, envolvendo outro condutor vivo. Dessa forma, ao se optar pelo esquema IT para que a alimentação não seja seccionada na ocorrência de uma primeira falta, é fundamental que ela seja localizada e eliminada o mais rapidamente possível. Para que o seccionamento automático na ocorrência de uma primeira falta à terra ou à massa não seja obrigatório, o valor da resistência do eletrodo de aterramento das massas (em ohms), multiplicado pelo valor da intensidade da corrente de falta (amperes, A), resultante de uma primeira falta direta entre um condutor de fase (no caso de CA) e a massa, deve ser inferior à tensão de contato limite no ponto de ocorrência da falta:

RA . Id ≤  UL

Onde:

• RA = Resistência do eletrodo de aterramento;
• Id = Intensidade da corrente de falta;
• UL = Valor da tensão de contato no ponto da falta.

Para a mais rápida identificação e localização da falta deve ser previsto um dispositivo supervisor de isolamento (DSI) ou sistemas supervisórios de localização de faltas (Figura 2), para orientação dos responsáveis pela instalação. Esse dispositivo deve acionar um sinal sonoro ou visual, que deve perdurar enquanto a falta persistir. Caso existam as duas sinalizações, sonora e visual, admite-se que o sinal sonoro possa ser cancelado, mas não o visual, que deve perdurar até que a falta seja eliminada.

No caso de uma segunda falta devem ser seguidas as regras definidas pela ABNT NBR 5410:2004/2008 para os esquemas TN ou TT, em função de como as massas estão aterradas. Apesar de todas as questões técnicas, não se deve perder de vista que o objetivo do esquema IT é limitar as correntes de falta, possibilitando o não seccionamento automático da alimentação devido à primeira falta4. Ou seja, a continuidade do fornecimento de eletricidade é a grande vantagem quando se opta por esse esquema, devendo por isso adotar-se medidas extras de segurança, que não seriam necessárias em esquemas TN, já que nesse caso haveria o seccionamento automático da alimentação já na primeira falta. O IT representa uma escolha por menos interrupções em troca de maior complexidade da instalação, mantendo-se os mesmos níveis de segurança. Para evitar a ocorrência de uma segunda falta, algo inaceitável, é necessário que a primeira seja imediatamente identificada, localizada e eliminada. Como muitos acidentes ocorrem pela dificuldade em se interromper correntes de falta em circuitos de corrente contínua, reduzir a sua ocorrência pode ser algo operacional e economicamente interessante, o que deve ser avaliado pelo projetista, desde que ele não carregue o preconceito de que o esquema IT é um sistema exclusivamente utilizado em ambientes hospitalares. Por último, as várias atribuições de um sistema de aterramento devem ser avaliadas nos limites de cada norma. Por exemplo, a utilização do esquema IT não influencia a eficiência da proteção contra descargas atmosféricas (PDA)5 (Figura 3), seja em relação aos sistemas de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA), seja em relação às medidas de proteção contra surtos (MPS), cujas características de aterramento e equipotencialização deverão se adaptar às características do esquema IT, algo muito simples de se fazer.

Referências

• ABNT NBR 5410:2004 Versão Corrigida:2008, Instalações elétricas de baixa tensão
• ABNT NBR 16690:2019. Instalações elétricas de arranjos fotovoltaicos – Requisitos de projeto Requisitos para um esquema de aterramento IT
• HACKL, Dieter. Operating photovoltaic installations safely and efficiently. https://www.bender.de/fileadmin/content/BenderGroup/Documents/Article/en/Beitrag_PHOTOVOLTAIK_engl_8str.pdf
• ABNT NBR 5419:2015. Proteção contra Descargas Atmosféricas

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