Sistemas de aterramento TN-CS PME e PNB, também conhecidos como sistema de eletrodo de aterramento
O que é Terra Múltipla Protetora (PME)?
Um método de proteção em que o condutor de continuidade de aterramento (fio terra) nas instalações do consumidor é conectado tanto ao sistema de aterramento / aterramento bem como ao condutor neutro da fonte de alimentação é chamado de Terra Múltipla Protetora (PME). Também é conhecido como TN-CS ou Multiple Earther Neutral (MEN). Isto garante que, no caso de uma ruptura do fio neutro, a corrente de falha ainda possa retornar com segurança através da ligação à terra, reduzindo o risco de choque eléctrico e outros perigos.
Conforme mostrado na figura a seguir para o sistema de aterramento PME, o neutro da alimentação serve ambos os propósitos, fornecendo aterramento de proteção e servindo como condutor neutro, enquanto o condutor neutro é aterrado em vários pontos do lado da alimentação. No caso de condutor PEN de circuito aberto (quando ocorre uma ruptura no neutro da fonte) é discutido na seção seguinte deste artigo, cobrindo tanto as medidas de proteção quanto os riscos potenciais de PME.
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- Protetor Múltiplo Terra (PME) também é conhecido como TN-CS (Terre (Terra) Neutro Combinado e Separado).
- PME também é conhecido como Sistema de Eletrodo de Aterramento na NEC – EUA.
- PME também é chamado de Neutro Aterrado Múltiplo (MEN) na Austrália/Nova Zelândia.
- O distribuidor de alimentação especifica a impedância máxima do circuito de falta à terra externa (ZE) para um sistema de aterramento TN-CS é 0,35 Ω.
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O que é TN-CS PME?
TN-CS PME (Protective Multiple Earthing) é uma configuração específica de um sistema de distribuição elétrica onde a fonte de alimentação externa está diretamente conectada a vários pontos da terra (T = Terre). Do lado da instalação do consumidor, as partes condutoras do maquinário são conectadas diretamente através de cabos de proteção de circuito (CPC) ao Neutro (N) da fonte de alimentação e ao terra.
A designação ‘C-S’ indica que tanto o fio neutro (N) quanto o cabo de proteção do circuito (CPC) são combinados no lado da fonte de alimentação, enquanto estão separados no lado da instalação do consumidor.
No sistema TN-CS PME:
- T: Terre (francês para “terra” ou “solo”)
- N: Neutro
- C: Combinado
- S: Separado
Em um sistema TN-CS:
- “T” significa que a ligação à terra é fornecida separadamente dos condutores de alimentação.
- “N” representa o condutor neutro.
- “C” indica que para uma parte da rede de distribuição elétrica, os condutores neutro e terra de proteção estão combinados.
- “S” indica que para outra parte do sistema de distribuição, os condutores neutro e terra de proteção são mantidos separados.
Este tipo de sistema é projetado para garantir a segurança, fornecendo um condutor de aterramento separado para fins de aterramento e um condutor combinado de neutro e aterramento para determinados segmentos da rede de distribuição elétrica.
- Se o O Neutro de Terra Protetor (PEN) ou Terra Neutra Combinada (CNE) está conectado a vários pontos de fonte e alimentação, é conhecido como TN-CS PME
- Se o PEN ou CNE estiver conectado a um único ponto de fonte de abastecimento, é conhecido como PNB TN-CS.
- É proibida a instalação de neutro combinado no lado do consumidor; em vez disso, deve ser instalado apenas no lado da oferta, a menos que o Regulamento 543.4.2 o permita em circunstâncias especiais
- De acordo com o Regulamento 543.4.1, condutores neutros e de aterramento separados devem ser instalados na instalação do consumidor.
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O que é o PNB?
PNB, abreviado como Ligação Neutra Protetora, é um método semelhante ao sistema de aterramento PME, onde a conexão Neutro à Terra (TN) é feita no lado do consumidor, em vez de na fonte de alimentação ou no transformador de distribuição.
Um sistema TN-CS forma um PNB (Ligação Neutra Protetora) onde existe apenas um ponto no qual os condutores PEN ou CNE dos consumidores individuais são conectados à fonte de alimentação, ou seja, o transformador.
A distância recomendada entre a terra e o isolamento do consumidor é inferior a 40 metros (≈ 130 pés). Porém, para minimizar o nível de tensão em caso de ruptura da ligação do neutro, é aconselhável manter a distância o mais próxima possível dos terminais do painel principal ou da unidade consumidora. (barra de ligação à terra).
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De acordo com o ESQCR (Regulamento de Segurança, Qualidade e Continuidade de Energia Elétrica), o consumidor não está autorizado a instalar o condutor PEN e é de responsabilidade do operador independente da rede de distribuição (DNO) no caso de instalações de AT/BT.
- PNB também é conhecido como ligação protetora neutro-terra ou link NE.
- Um sistema PNB pode ser TN-CS, mas TN-CS não pode ser PNB.
Por que e onde o sistema de aterramento PME é usado?
A vantagem deste método é que se o fio neutro quebrar (o que é conhecido como Condutor PEN de circuito aberto), a corrente de falta retorna para a fonte de alimentação através do neutro paralelo disponível com a terra. Isso cria um caminho de baixa resistência, que derrete o fusível ou ativa e desarma o dispositivo de proteção (porque uma alta corrente passa pelo fusível devido à baixa resistência, fazendo com que ele derreta).
Como resultado, o risco de choque elétrico devido ao fio neutro quebrado é eliminado (ou seja, apesar do fio neutro estar quebrado devido ao aterramento de dois locais, não há risco de choque ao tocá-lo. Lembre-se, se isso não for feito, o retorno da corrente para a fonte de alimentação não acontecerá se o fio neutro quebrar, e tocar no fio neutro resultará em choque elétrico).
No Aterramento Múltiplo de Proteção (PME), como o fio neutro da fonte de alimentação também está conectado ao sistema de aterramento do consumidor (ou integrado ao sistema de aterramento do consumidor), quando o fio neutro se rompe, a corrente retorna pelo sistema de aterramento. Portanto, mesmo que o fio neutro esteja rompido, não há risco de choque elétrico ao tocá-lo.
empresas de fornecimento de energia e distribuidores costumam usar o método de Aterramento Múltiplo Protetor (PME) ou Aterramento Composto Protetor em áreas rurais onde as condições de aterramento não são ideais (como regiões montanhosas, etc.) e onde são necessárias despesas significativas para obter baixa resistência caminhos para cada edifício. É importante observar que o uso do PME requer permissão por escrito das autoridades competentes em locais onde é difícil obter baixa resistência adequada do circuito de terra do transformador de alimentação aos terminais do consumidor.
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Dimensionamento de condutores e ligações para aterramento PME e PNB
Publicamos uma postagem detalhada sobre dimensionamento do condutor de aterramento, cabo de aterramento e eletrodo de aterramento com um exemplo resolvido.
Ao dimensionar o condutor de aterramento para aterramento múltiplo de proteção, você deve seguir 114.1 e 543.1.1 da BS 7671:2018+A2:2022 para sua área de seção transversal. O cálculo da área da seção transversal do condutor de aterramento deve estar de acordo com a Regra 543.1.3, e a seleção do dimensionamento do condutor de proteção deve estar de acordo com a Regra 543.1.4.
- Siga o Regulamento 542.3.1 para o condutor de proteção enterrado no solo.
- Siga o Regulamento 544 (7671 Tabela 54.8) para a área da seção transversal do PEN e do condutor de ligação de proteção, garantindo que não seja inferior à fórmula de referência na BS 7454 (consulte o artigo de dimensionamento acima para obter mais detalhes).
- Siga o Regulamento 544.1.1 para TN-CS PNB onde PME não é aplicável.
- Consulte as tabelas BS 7671, nomeadamente 43.1 (Capítulo 43), 54.2 a 54.6, 54.7 e 54.8 para as principais ligações de proteção e condutores de aterramento.
Risco Potencial do Sistema de Aterramento PME
Embora seja crucial fornecer um aterramento eficaz usando PME, tais sistemas também podem introduzir novos problemas que podem representar riscos. Por exemplo, é essencial garantir que o potencial do condutor neutro não aumente para níveis perigosos devido à ligação à terra, uma vez que todo o trabalho metálico de protecção (ou seja, invólucros metálicos de máquinas e equipamentos ligados à terra por segurança) está ligado ao neutro da alimentação.
Isto aumenta o risco de choque eléctrico numa determinada rede de distribuição. A preocupação aumenta particularmente se o condutor neutro se romper, o que ocorre frequentemente em linhas aéreas rurais. Os riscos potenciais decorrentes de tais situações são ilustrados na Figura acima, especialmente no cenário a seguir.
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Condutor PEN de Circuito Aberto
Digamos que um usuário em um sistema de distribuição com proteção múltipla de aterramento (PME) tenha uma carga de cinco quilowatts. (Esta carga está conectada a uma fonte de 240 volts e a resistência da carga é de aproximadamente 12 ohms.)
Se, por qualquer motivo, o condutor neutro da alimentação quebrar em algum lugar ao longo do caminho, não há rota direta para a corrente de carga normal retornar à alimentação. Porém, no sistema de distribuição, um caminho alternativo para o retorno desta corrente de carga aos terminais de alimentação está disponível através de outros condutores neutros aterrados, conforme ilustrado no diagrama.
(Em outras palavras, se o fio neutro da fonte quebrar em algum lugar, o único caminho para a corrente elétrica retornar é através da conexão protetora múltipla de aterramento.) Assim, a corrente flui através dessas conexões em paralelo à terra e retorna ao terminal de alimentação através dos caminhos dos eletrodos do outro lado do disjuntor aterrado.
Se a resistência de cada eletrodo também for de aproximadamente 12 ohms, isso significa que a tensão de alimentação de 240 volts está distribuída uniformemente em ambos os lados da carga e do disjuntor (ou seja, 80 volts são distribuídos em um lado da carga e os 160 volts restantes são distribuídos em um lado do intervalo e 80 volts no outro lado do intervalo). Como resultado, toda a metalurgia ligada à terra em cada instalação fornecida por este sistema de distribuição está agora energizada a aproximadamente 80 volts (o que significa que cada invólucro metálico ligado à terra e a terra têm 80 volts entre eles).
Em tal situação, se alguém tocar em qualquer invólucro metálico ou metal aterrado, receberá um choque elétrico de 80 volts, que é o perigo mais significativo deste tipo de aterramento.
Adicionar alta resistência ao neutro também tem um efeito uniforme. Contudo, os perigos e riscos de choque eléctrico dependem da resistência da carga e do sistema de retorno neutro. A desvantagem deste sistema de aterramento é que o fluxo de corrente em direção à carga permanece constante e não há indicação de qualquer mau funcionamento ou erro até que alguém toque na estrutura metálica. Nesse momento, eles recebem um choque elétrico.
Devido a esses riscos, os requisitos para aterramento de proteção múltipla (PME) são bastante rigorosos e é necessária a obtenção de aprovação formal da autoridade competente para implementar este tipo de aterramento em uma área específica. Entre os requisitos básicos, o condutor neutro deve ser aterrado em vários pontos do sistema, e a resistência entre cada condutor e a terra não deve exceder 10 ohms. Além disso, é recomendado ter um eletrodo de aterramento/haste de aterramento para cada instalação.
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