O crescimento das usinas fotovoltaicas (UFV) de grande porte no Brasil trouxe um desafio técnico que ainda é subestimado: o projeto adequado do sistema de aterramento.

É comum encontrar projetos tratados como se a usina fosse apenas uma subestação ampliada. No entanto, essa abordagem ignora um fator essencial: a dimensão quilométrica da planta altera completamente o comportamento elétrico do sistema de aterramento.

Projetar uma UFV de grade porte exige metodologia própria, modelagem aprofundada e ferramentas adequadas.

Usina fotovoltaica não é subestação ampliada

Subestações possuem malhas de quadrículas mais concentradas, geralmente com algumas dezenas de metros de extensão. Nesses casos, a malha pode se comportar de forma aproximadamente equipotencial em baixa frequência.

Já em uma usina fotovoltaica de grande porte temos:

• Setores distribuídos por centenas de metros
• Milhares de estruturas metálicas interligadas
• Cabos de média tensão subterrâneos interligando eletrocentros
• Anéis perimetrais extensos
• Grandes volumes heterogêneos de solo envolvidos no escoamento de corrente

O resultado é um sistema, incontornavelmente, não-equipotencial. A impedância longitudinal dos condutores passa a influenciar diretamente a distribuição de potenciais. Ignorar esse fenômeno leva a erros e simplificações relevantes na avaliação de segurança de um sistema da ordem de quilômetros.

Qual é a condição realmente crítica?

Muitos associam o aterramento de UFV principalmente à proteção contra descargas atmosféricas. No entanto, do ponto de vista de segurança de pessoas, o evento mais crítico normalmente é a falta para a terra no barramento de média tensão da cabine de conexão, ou alta tensão em subestação coletora.

Essa condição pode provocar:

• Elevação global de potencial (GPR)
• Gradientes elevados no solo
• Tensões de passo e toque significativas, acima dos níveis toleráveis
• Transferência de potencial pelas blindagens de cabos de média tensão

Em sistemas extensos, essa elevação não se distribui uniformemente. As regiões próximas à subestação tendem a concentrar os maiores gradientes, tornando-se áreas prioritárias na análise.

Modelagem do solo: superficial não é suficiente

Um dos erros mais comuns é basear o projeto em sondagens rasas e poucas medições.

Em sistemas de grande extensão, o volume de solo envolvido é muito maior do que em subestações convencionais. A modelagem deve considerar:

• Distribuição espacial das medições
• Investigação de camadas superficiais e profundas
• Aberturas compatíveis com a dimensão da planta
• Representatividade estatística do terreno

Modelos simplificados podem gerar:

• Subestimação do GPR
• Avaliação incorreta das tensões de toque e passo
• Falsa sensação de segurança

Em sistemas quilométricos, simplificação excessiva deixa de ser conservadora e passa a ser imprecisa e arriscada!

A não-equipotencialidade da malha

Em malhas extensas, a impedância do próprio condutor influencia a distribuição de corrente.

Softwares que assumem condutores ideais (impedância nula) tendem a produzir resultados otimistas, especialmente em:

• Mapeamento de gradientes de potencial
• Avaliação da região próxima à subestação
• Análise da cerca perimetral

Para plantas de grande porte, a modelagem deve considerar:

• Impedância própria e mútua dos condutores
• Segmentação realista da malha, conforme o layout da UFV
• Interação com estruturas acima do solo
• Transferência de potencial via cabos blindados

A diferença entre considerar ou não esses fatores podem alterar significativamente o resultado da simulação.

A cerca: ponto crítico do projeto

No interior da usina, trata-se de ambiente controlado, com acesso restrito e uso de EPI. Já o perímetro externo representa a condição mais crítica, pois:

• Pode haver contato por pessoas não qualificadas
• O solo externo pode ter características distintas
• As quinas da cerca concentram gradientes

Em solos de alta resistividade, os maiores gradientes frequentemente aparecem nos vértices da cerca — justamente onde o contato é mais provável.

A definição sobre:

• Interligação ou não da cerca à malha principal
• Uso de hastes independentes
• Seccionamento em trechos paralelos à rede de média tensão

deve ser técnica e não suposta e apenas executiva.

Otimização técnica versus excesso de condutores

Sistemas de aterramento de UFV consomem grandes volumes de material. Dois erros comuns são frequentemente cometidos:

• Superdimensionamento por via conservativa; e
• Subdimensionamento por via da economia

No entanto, o equilíbrio técnico é imperioso e depende de:

• Um modelo de solo bem ajustado com uma boa base de dados
• Corrente crítica bem definida
• Simulação em software adequado
• Análise setorial da planta

O objetivo não é simplesmente tornar a malha mais robusta, mas sim dimensioná-la com base em critérios técnicos consistentes, alocando material onde ele efetivamente contribui para o desempenho do sistema.

Conclusão

O projeto de aterramento de uma usina fotovoltaica de grande porte exige abordagem própria e metodologia específica.

As grandes dimensões físicas impõem três requisitos fundamentais:

• Modelagem geoelétrica profunda e representativa
• Software capaz de considerar a não-equipotencialidade
• Avaliação criteriosa das regiões críticas, especialmente o perímetro

Quando tratado como uma simples subestação ampliada, o sistema pode apresentar falhas conceituais graves.

Em contrapartida, quando projetado com base em modelagem consistente e simulação adequada, o sistema de aterramento torna-se um elemento robusto, seguro e tecnicamente otimizado da planta geradora.