1. Introdução

O método de ponte para a localização de falhas de isolamento em circuitos de média e baixa tensão é amplamente utilizado em redes subterrâneas, proporcionando reparos rápidos e precisos nos pontos de falha. Sua aplicação é crucial para garantir o funcionamento eficiente de sistemas, como Usinas Fotovoltaicas e Eólicas. Nesse contexto, o método auxilia na superação de diversos desafios, incluindo a ação de cupins, problemas mecânicos, envelhecimento e falhas elétricas de isolação. Além de identificar rapidamente os pontos de falha, o método de ponte permite a avaliação automática e precisa da distância da falha, indicada em metros.

A localização exata de falhas é facilitada pelo uso de tensão cadenciada, permitindo a aplicação do método de tensão de passo. Com o kit “Tensão de Passo” do sistema de localização exata Protrac, é possível localizar de forma rápida e precisa falhas no revestimento do cabo e outras falhas à terra. Este método é especialmente útil em ambientes onde a integridade dos cabos é essencial para a operação contínua e segura dos sistemas.

O Shirla, equipamento utilizado para esses testes, oferece diversas funções e características que o tornam indispensável para a manutenção de cabos subterrâneos. Entre suas funções estão o teste de cabos e de revestimento com tensão contínua até 10 kV, pré-localização de falhas através de ponte de medição de resistência de alta resolução, e a localização exata de falhas no revestimento do cabo. Suas características incluem a alta precisão, avaliação automática, e a capacidade de exportação automática de relatórios em memória USB.

2. Dimensionamento de Circuitos Subterrâneos

O dimensionamento correto dos cabos de média e baixa tensão é essencial nas instalações. Cabos subdimensionados ou superdimensionados podem resultar em problemas de superaquecimento, perdas de energia e falhas.

Além dos fatores de corrente nominal, distância de instalação e temperatura ambiente e do solo, outros critérios são fundamentais para um dimensionamento adequado:

• Critério de curto-circuito: Esse critério visa assegurar que o cabo consiga suportar as correntes elevadas que ocorrem durante um curto-circuito até que ele seja rapidamente interrompido pelo sistema de proteção, sem exceder a temperatura máxima permitida pela isolação do cabo. Quanto maior a seção nominal do condutor, maior será sua capacidade de suportar um curto-circuito, reduzindo danos à isolação e prolongando a vida útil do cabo.
• Critério de capacidade de condução: Determina a seção nominal do condutor que, em regime permanente, não exceda a temperatura limite da isolação. Fatores como o tipo de material do condutor, a espessura da camada de isolação e a resistividade térmica do solo influenciam diretamente na capacidade de condução dos cabos subterrâneos. Além disso, é necessário considerar o efeito de cabos adjacentes que elevam a temperatura local, reduzindo a capacidade de condução.
• Critério de queda de tensão: A queda de tensão ao longo de um cabo pode afetar o desempenho do sistema. Este critério garante que a queda de tensão seja mantida dentro de limites aceitáveis, evitando perdas excessivas de energia.
• Critério de perdas elétricas: Cabos com alta resistividade podem causar perdas significativas de energia, impactando a eficiência da instalação. Este critério visa minimizar essas perdas, garantindo que a energia dissipada seja a menor possível.

O dimensionamento adequado de valas para cabos subterrâneos é essencial para a integridade de Usinas Fotovoltaicas. Um projeto bem elaborado deve levar em conta vários fatores técnicos para evitar problemas como superaquecimento dos cabos e falhas elétricas a longo prazo.

A capacidade de condução de corrente dos cabos deve ser calculada para que o substrato seja capaz de dissipar o calor proveniente do fluxo de carga nos cabos, evitando superaquecimento. Isso envolve considerar o fator de agrupamento dos cabos, que influencia diretamente a capacidade de dissipação de calor deles.

Entender as propriedades térmicas dos diferentes tipos de solo é essencial, pois solos como os arenosos ou mais aerados afetam a capacidade de dissipação de calor. Compreender essas características facilita a escolha de práticas de compactação que minimizam a presença de ar no solo, aumentando assim a dissipação de calor. A compactação adequada do solo é crítica, pois espaços de ar podem isolar termicamente os cabos, aumentando o risco de superaquecimento. Portanto, ao preparar a vala, deve-se assegurar que o solo ao redor dos cabos seja bem compactado para eliminar bolsões de ar que retardam a transferência de calor.

Além disso, é necessário ajustar a capacidade de condução de corrente dos cabos com base na resistividade térmica do solo, conforme indicado pela norma IEC 60502-2. Se a resistividade térmica do solo onde os cabos estão instalados varia, a corrente admissível deve ser recalculada seguindo as diretrizes especificadas na norma. Essa consideração assegura que os cabos operem de maneira eficiente sem exceder suas capacidades térmicas e elétricas, mesmo em condições variáveis do solo. Outro ponto importante é a distância entre os cabos dentro da vala, que deve ser suficiente para permitir uma dissipação de calor eficaz e para evitar interferências elétricas entre eles. A atenção a este detalhe é crucial para a manutenção da funcionalidade do sistema elétrico subterrâneo.

O projeto de dimensionamento de valas exige compreensão detalhada das propriedades físicas e elétricas dos cabos, assim como das características do ambiente em que serão instalados. Com a implementação de regras presentes em normas e consideração de todos os fatores envolvidos, é possível garantir uma instalação segura, eficiente e duradoura.

3. Problemas Comuns Encontrados em Cabos

Os cabos subterrâneos, ao longo do tempo, estão sujeitos a uma variedade de problemas que podem comprometer sua eficiência e segurança. Esses problemas incluem tensões mecânicas, sobrecargas elétricas, corrosão e danos físicos, sendo muitos deles detectáveis pelo procedimento Shirla.

As tensões mecânicas são frequentemente causadas por movimentos do solo ou por instalações inadequadas. Estes movimentos podem ser o resultado de alterações naturais no ambiente ou de atividades humanas próximas, que alteram a estabilidade do solo onde os cabos estão instalados. A instalação inadequada, por sua vez, pode deixar os cabos mais vulneráveis a esses movimentos, aumentando o risco de danos mecânicos que afetam o desempenho dos cabos.

Sobrecargas elétricas representam outro risco significativo para a integridade dos cabos subterrâneos. O uso contínuo dos cabos em condições de sobrecarga leva ao aquecimento excessivo e à degradação do isolamento. Esse superaquecimento é perigoso não apenas por reduzir a vida útil dos cabos, mas também por aumentar o risco de falhas elétricas que podem levar a interrupções no fornecimento de energia ou, em casos extremos, a incêndios.

A corrosão é outro desafio, especialmente em solos com alto teor de substâncias químicas corrosivas. Esses solos podem corroer o revestimento externo dos cabos, comprometendo a proteção contra a umidade e outros elementos do ambiente. A perda dessa proteção pode acelerar a degradação dos cabos e aumentar a frequência de falhas. Danos físicos também são uma preocupação constante. Escavações e construções realizadas sem o devido cuidado perto de instalações de cabos frequentemente resultam em danos diretos aos cabos. Esses danos não só requerem reparos imediatos para evitar falhas no sistema, mas também representam um custo adicional significativo em termos de manutenção e restauração da infraestrutura.

Em resumo, os cabos subterrâneos, apesar de serem uma solução eficaz e esteticamente preferível para a distribuição de energia elétrica, requerem uma manutenção cuidadosa e considerações de projeto para minimizar os riscos de falhas. O entendimento aprofundado desses problemas comuns e a implementação de medidas preventivas são essenciais para garantir a longevidade e a confiabilidade dessas instalações. Nas figuras abaixo, nota-se alguns defeitos encontrados em cabos pelo equipamento Shirla.

Abaixo,segue uma imagem de escavação de circuito identificado com falha:

4. Funcionamento e Aplicações do Shirla

O Shirla é um equipamento avançado utilizado para testes de cabos e revestimentos, bem como para a pré-localização e localização exata de falhas em cabos subterrâneos. Este dispositivo é essencial para a manutenção e reparo de redes elétricas subterrâneas, garantindo a eficiência e segurança das instalações.

O Shirla opera com base em dois métodos principais: a ponte de medição e a tensão de passo.

• Ponte de Medição: Utilizando o princípio de Murray e Glaser, a ponte de medição é especialmente dimensionada para cabos de energia, mas também pode ser aplicada em cabos de comando e iluminação. Este método permite a pré-localização de falhas com alta precisão, indicando a distância da falha em metros. A equiparação de zero e a avaliação ocorrem automaticamente, o que facilita o processo de medição e aumenta a precisão dos resultados1.
• Tensão de Passo: Para a localização exata de falhas, o Shirla gera uma tensão cadenciada, permitindo a aplicação do método de tensão de passo. Com o kit “Tensão de Passo” do sistema de localização exata protrac®, é possível localizar rapidamente falhas no revestimento do cabo e outras falhas à terra. Este método é eficaz para identificar falhas que podem comprometer a integridade dos cabos subterrâneos1.

O Shirla é amplamente utilizado em diversas aplicações práticas, incluindo:

• Manutenção de Redes de Energia: Em redes de distribuição de energia, o Shirla é utilizado para identificar e reparar falhas que podem causar interrupções no fornecimento de energia. Sua precisão na localização de falhas permite reparos rápidos e eficientes, minimizando o tempo de inatividade e os custos associados1.
• Usinas Fotovoltaicas e Eólicas: Em instalações de energia renovável, o Shirla ajuda a garantir a integridade dos cabos subterrâneos, essenciais para a operação eficiente das usinas. A detecção precoce de falhas evita problemas maiores e garante a continuidade da geração de energia1.
• Infraestrutura Urbana: Em áreas urbanas, onde os cabos subterrâneos são comuns, o Shirla é fundamental para a manutenção da infraestrutura elétrica. Ele previne falhas que podem afetar serviços essenciais, como iluminação pública e sistemas de transporte1.

Além disso, o Shirla oferece diversos benefícios, incluindo:

• Precisão na Localização de Falhas: Métodos avançados garantem a identificação precisa de falhas, reduzindo o tempo necessário para reparos.
• Redução de Tempo e Custos: A detecção rápida e precisa de falhas ajuda a minimizar o tempo de inatividade e os custos de manutenção.
• Segurança Aumentada: A capacidade de detectar falhas à terra e no revestimento dos cabos contribui para a segurança das instalações, prevenindo acidentes e danos maiores.
• Versatilidade: O Shirla pode ser utilizado em diferentes tipos de cabos, tornando-o uma ferramenta versátil para diversas aplicações1.

O Shirla é, portanto, uma ferramenta indispensável para a manutenção de cabos subterrâneos, garantindo a eficiência e segurança das instalações elétricas.

5. Conclusão

A utilização do Shirla para a localização de falhas em cabos subterrâneos representa um avanço significativo na manutenção e reparo de redes elétricas. Este equipamento não só proporciona uma detecção precisa e rápida de falhas, como também contribui para a redução de custos e aumento da segurança das instalações.

O método de ponte e a aplicação da tensão de passo são fundamentais para a eficácia do Shirla, permitindo a identificação exata de falhas no revestimento dos cabos e falhas à terra. A capacidade de realizar avaliações automáticas e de exportar relatórios detalhados facilita o trabalho dos técnicos, garantindo que as falhas sejam corrigidas de maneira eficiente e com o mínimo de interrupção.

Além disso, o Shirla se destaca pela sua versatilidade, sendo aplicável em diferentes tipos de cabos, desde cabos de energia até cabos de comando e iluminação. Isso o torna uma ferramenta indispensável em diversos setores, incluindo redes de distribuição de energia, usinas fotovoltaicas e eólicas, e infraestrutura urbana.

Os benefícios proporcionados pelo Shirla, como a precisão na localização de falhas, a redução de tempo e custos, e a segurança aumentada, reforçam sua importância na manutenção de cabos subterrâneos. Com o uso do Shirla, é possível garantir a continuidade e a eficiência das operações, prevenindo problemas maiores e assegurando a integridade das instalações elétricas.

Em resumo, o Shirla é uma solução tecnológica avançada que atende às necessidades de manutenção e reparo de cabos subterrâneos, oferecendo uma combinação de precisão, eficiência e segurança. Sua aplicação contribui significativamente para a confiabilidade e durabilidade das redes elétricas, tornando-se um aliado indispensável para técnicos e engenheiros na gestão de infraestruturas críticas.