Análise da Conformidade de Subestações à Resolução Normativa ANEEL Nº 398


Por: Leandro Percebon, ESSS Seguindo as normas internacionais da Organização Mundial da Saúde – OMS,  a  Agência  Nacional de  Energia  Elétrica – ANEEL, estabeleceu nova resolução que regulamenta a exposição humana a campos  elétricos e magnéticos variantes no tempo. Com esta resolução, agentes de distribuição, transmissão e geração devem apresentar medidas e/ou cálculos de campos referentes a instalações com classe de tensão igual ou superior a 138 kV. A tabela 1 indica os níveis de referência para campos variantes no tempo referentes a altura de 1,5m do nível do solo. O público ocupacional é definido como a população de profissionais geralmente expostos a campos elétricos e o público geral é definido como a parcela de indivíduos não integrantes do público ocupacional.

Tabela 1 – Níveis de referência para os campos variantes

Uma forma de levantar os valores de campos elétricos e magnéticos é o uso do  método de  elementos  finitos –  MEF, o qual através da discretização do domínio de cálculo, permite levantar os valores de campos elétricos e magnéticos de maneira pontual.  a formulação para o cálculo das grandezas envolvidas leva em consideração anos de pesquisa e desenvolvimento de formulações matemáticas hoje já  consagradas na indústria. O exemplo apresentado neste artigo técnico considera parte de uma subestação de 230/138kV e 240/400A. O software utilizado para a análise, o ANSYS Maxwell, permite criar a geometria, definir as condições de contorno, excitações, controle da malha de elementos finitos, assim como realizar o pós-processamento. De forma a garantir resultados mais precisos, foi imposto um critério de convergência de 0,5% no valor do campo em um ponto específico. Cálculo de Campos Elétricos Para efetuar o levantamento dos valores  de campos elétricos foi utilizado o solver  Electrostatic, o  qual soluciona a equação diferencial de Poisson para o potencial elétrico. Uma vez obtido o potencial elétrico com a equação abaixo, usa-se as equações de  Maxwell e a as respectivas relações constitutivas para o levantamento do campo elétrico .

As fontes de campo são as linhas de transmissão, a malha de terra e o transformador, estes últimos considerados em potencial zero. Após o processo iterativo garantir os critérios de solução, podemos inspecionar os resultados, aqui apresentados na figura 1.

Figura 1 – Distribuição do campo elétrico

Para tornar o pós-processamento  mais eficiente, foi configurado um limite superior na escala de valores da carta de  campos elétricos.  Este limite representa o  valor de exposição ao público ocupacional,  8,33kV/m. Podemos claramente observar  que na devida situação não ocorrem valores  extremos de campo elétrico, assegurando  assim a exposição a níveis seguros.   Cálculo de Campos Magnéticos Usando o mesmo ambiente de simulação, calcula-se a magnitude de campos magnéticos.  a equação abaixo representa uma parcela do método de potencial escalar magnético utilizado, cuja formulação demanda que as fontes de campo sejam correntes ou densidades de correntes. onde   é o potencial escalar magnéticos, e   é uma solução particular obtida a partir das condições de contorno. De forma semelhante ao apresentado para o caso do cálculo de campos elétricos, apresenta-se os resultados a 1,5m do nível do solo a fim de analisar a conformidade desta instalação aos valores estipulados na resolução normativa.

Figura 2 – Distribuição do campo magnético

Simulação Considerando um Corpo Humano Tomando-se a hipótese de que os  campos analisados são puramente senoidais, foi inserido uma geometria de um corpo humano logo abaixo das linhas de transmissão de 138kV. Para a frequência de 60Hz, sabe-se que os tecidos do corpo humano apresentam, em média, as seguintes propriedades eletromagnéticas:

Figura 3 – Vista em corte do campo elétrico

Figura 4 – Detalhe da intensidade de campo elétrico sobre o corpo humano

Como a permissividade elétrica usada  para modelar o corpo humano é relativamente  alta quando comparada com a do ar, existe  um aumento significativo do campo elétrico  na região de vizinhança do corpo humano. Este aspecto não é abordado na resolução n°398, porém deve ser dada atenção para a possibilidade de ocorrência de picos em regiões onde existe a descontinuidade de permissividade elétrica. DOWNLOAD


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