Roubo de eletricidade: um problema subestimado
Autor: Peter Herpertz, gerente de produtos
O roubo de eletricidade é um problema amplamente subestimado. Os ladrões veem suas ações como um crime menor, ou até mesmo como um desafio esportivo, mas as perdas resultantes para as concessionárias de energia estão longe de ser pequenas. Em alguns países, estima-se que até 50% da eletricidade gerada seja roubada, e são os consumidores honestos que sempre acabam cobrindo os custos desse roubo.
Até recentemente, a detecção de conexões ilegais de consumidores era quase impossível. As técnicas convencionais de medição por reflexão (TDR) não conseguem fornecer a resolução necessária para localizar as derivações de fornecimento ilegais, especialmente quando elas estão próximas ao ponto de conexão do instrumento de medição. Os tipos de cabos de baixa tensão usados nos sistemas de distribuição local aumentam as dificuldades devido à sua natureza não uniforme e às curvas apertadas. Isso cria distúrbios e reflexos que impedem até mesmo que técnicos experientes reconheçam conexões ilegais.
Além disso, ao fazer medições convencionais de TDR, geralmente é necessário desconectar todos os consumidores da rua da rede de fornecimento para reduzir a interferência. No entanto, a desconexão de consumidores por motivos que não sejam de segurança é geralmente considerada inaceitável. De fato, em muitos países, a perda de fornecimento resultará quase que imediatamente em penalidades ou pedidos de indenização contra a empresa de energia.
Além disso, há questões legais que dificultam muito a realização de investigações nas instalações ou na propriedade de consumidores particulares, quando se age apenas com base em suposições não comprovadas. Esses problemas, relatados por muitas concessionárias de energia, foram vistos como um desafio para encontrar uma abordagem melhor para o problema de detecção de derivações de fornecimento ilegais.
Normalmente, o segmento de cabo no qual uma derivação ilegal é instalada fica dentro das instalações do consumidor. Ele fica entre a junção em T com o cabo da rua ou a caixa de conexão da linha aérea e a caixa do medidor do consumidor. Isso quase sempre significa que o comprimento do segmento de cabo não é superior a 10 metros. Qualquer pessoa que tenha tentado fazer medições de reflexão em um cabo tão curto sabe que mesmo os pulsos de medição mais curtos cobrem uma proporção considerável dessa distância.
Considere, por exemplo, um pulso de medição de apenas 5 ns. Comprimento do impulso [m] = Largura do impulso [µs] * V/2 [m/µs] = 0,005 µs * 80 m/µs = >0,4 m. No entanto, o pulso de medição está sujeito a atenuação e dispersão e, portanto, se tornará mais amplo, mesmo em uma distância tão curta, conforme mostrado na Figura 1. E para cabos BT, é mais provável que a velocidade de propagação V/2 esteja na região de 100 m/µs.
Figura 1: Resposta normal do pulso de reflexão
Fundamentos físicos
Considerando a forma do pulso, que é um pouco semelhante à de uma onda senoidal, podemos dividi-la em dois componentes básicos, a inclinação ascendente e a inclinação descendente. Quando o pulso de medição chega a uma mudança de impedância, a inclinação ascendente causará uma resposta correspondente. Essa resposta é imediatamente neutralizada pela queda da inclinação, que a altera na direção oposta. Isso significa que, muito antes de a reflexão causada por uma mudança de impedância atingir uma amplitude que corresponda ao valor da mudança de impedância, ela voltará a cair.
Na prática, isso significa que todos os eventos no cabo, quando medidos em distâncias curtas usando pulsos curtos, terão reflexos de aparência semelhante. Como resultado, é quase impossível distinguir entre eles. E a tentativa de usar pulsos mais longos não fornece nenhum detalhe, pois a largura do pulso está na mesma faixa do comprimento do cabo.
Por esses motivos, um reflectômetro normal (TDR), embora possa fornecer alguns detalhes reconhecíveis, não produzirá informações correspondentes à alteração real da impedância. Como resultado, as reflexões visíveis no traço não podem ser atribuídas a nenhum evento específico - veja a Figura 2.
Figura 2: Não é possível fazer a diferenciação entre junções normais e junções em T
Agora vamos considerar uma junção em T. Devido às suas propriedades físicas, em uma junção em T a impedância é a metade da impedância normal do cabo, já que os valores de impedância dos dois cabos que saem da junção estão efetivamente em paralelo. Isso permite que o fator de reflexão seja determinado sem a necessidade de equações complicadas. Na chegada, o pulso de medição se divide em três partes iguais – veja a Figura 3. Um terço é refletido na junção em T com amplitude negativa, enquanto as outras duas frações do sinal continuam nos dois ramos. Como resultado, as junções em T devem ser exibidas com amplitude significativamente maior.
Figura 3: Distribuição do sinal em uma junção em T
A solução
A abordagem correta para detectar junções em T vem do conhecimento de que é a inclinação descendente do pulso de medição que causa problemas ao interferir na medição. A solução é, portanto, simplesmente eliminar a influência dessa inclinação descendente. E é exatamente isso que é feito em um "TDR de passo". Um instrumento desse tipo gera um pulso de passo que sobe em uma única direção e não retorna a zero – veja a Figura 4. Portanto, o traço do TDR tem tempo suficiente para responder à alteração completa da impedância, o que resulta em uma reflexão significativamente maior, cuja amplitude é proporcional à alteração real da impedância.
Figura 4: Um pulso de passo
Isso permite diferenciar as derivações de junção em T ilegais das junções normais e das alterações de impedância causadas por curvas acentuadas ou não uniformidades do cabo. Mesmo os técnicos que não têm muita experiência em medições de cabos de BT podem reconhecer facilmente eventos no cabo que não deveriam estar lá, e as tarefas inconvenientes de registro e gerenciamento de traços de referência não são mais necessárias.
Um novo reflectômetro, o SebaKMT Teleflex LV da Megger, foi desenvolvido especificamente para aplicações desse tipo. Suas principais características são os pulsos de medição de aumento muito rápido para se adequar a essa aplicação de curto alcance e o uso de pulsos de passo em vez de pulsos de medição normais. Com esses recursos, ele é ideal para a detecção de detalhes que, de outra forma, não seriam descobertos, a curtas distâncias. Em vários testes de campo, o novo instrumento já provou seu valor.
Para permitir que o instrumento seja usado em cabos energizados, também foi desenvolvido um novo filtro de bloqueio de potência, que é particularmente adequado para aplicações de TDR de curto alcance e de passo. Em contraste com os filtros de bloqueio de potência de TDR convencionais, suas características são otimizadas para pulsos de passo de alta frequência e de aumento rápido. Esse filtro tem uma classificação CAT IV 600 V, de acordo com a norma IEC 61010/VDE 0411. Os cabos de teste com fusível com classificação CAT IV 600 V são fornecidos com o instrumento.
Para facilitar o rastreamento de cabos instalados dentro de paredes ou em locais ocultos semelhantes, o instrumento também tem um transmissor de frequência de áudio integrado que cobre frequências de 810 a 1100 Hz. Essas frequências podem ser detectadas por um sistema de recepção, como a antena Minin da Ferrolux.
Uma aplicação prática
Para comprovar a eficácia dessa nova tecnologia, um instrumento Teleflex LV foi usado em testes de campo reais em conexões domésticas com suspeitas de derivações ilegais. Um aspecto importante desses testes foi o fato de as medições poderem ser realizadas sem desconectar os consumidores. Isso é particularmente importante, pois, em muitos casos, a desconexão afetará mais de um consumidor e também pode funcionar como um aviso antecipado ao usuário da derivação ilegal.
No caso descrito aqui, havia suspeita de uma derivação ilegal, e o objetivo era confirmar sua presença com os testes. As medições foram realizadas com e sem o filtro de bloqueio de energia. A Figura 5 mostra o arranjo para o fornecimento de energia da rede para a residência. A caixa de conexão da casa é montada no poste e é fornecida com uma fonte de alimentação de baixa tensão com fusível da linha aérea. Um cabo enterrado liga a caixa de conexão da casa à caixa do medidor, e é nesse cabo que normalmente são instaladas as derivações ilegais.
Figura 5: Arranjos de fornecimento de energia para a casa – caixa de conexão pós-montada
Quando o instrumento Teleflex LV foi usado para produzir um traço de TDR para o cabo entre a conexão da casa e a caixa do medidor, com a alimentação desligada e nenhum filtro de bloqueio usado, o resultado foi o mostrado na Figura 6. A reflexão negativa é uma evidência clara de uma junção em T. No caminho de conexão homogêneo e normalmente não perturbado da conexão da casa até o medidor, qualquer reflexão significativa é suspeita. Essa reflexão é um bom motivo para que outras medidas sejam tomadas.
Figura 6: Reflexão forte e clara causada pela junção em T
Com as informações fornecidas pela medição do TDR, foi possível deduzir que a derivação ilegal estava a cerca de 4,3 m da caixa de conexão. Como a caixa está instalada a uma altura de cerca de 3 m, isso significa que a derivação estava a cerca de 1 m do poste. Como pode ser visto na Figura 7, a escavação revelou a junção em T ilegal exatamente na posição prevista, confirmando perfeitamente os resultados medidos.
Figura 7: A junção em T ilegal revelada
Esse exercício, que forneceu provas absolutamente inegáveis do roubo de eletricidade, resultou em um rápido processo contra o ladrão de eletricidade e em pagamentos adicionais substanciais à concessionária de energia.
Como vimos, o Teleflex LV permite a detecção confiável de conexões ilegais a curta distância, com um esforço relativamente pequeno. A medição precisa da distância permite a identificação exata da posição da conexão, o que minimiza os esforços e os custos de escavação. Para as concessionárias de energia, um instrumento desse tipo é uma ferramenta essencial não apenas para detectar, mas também para impedir o roubo de eletricidade, pois quando os detalhes de processos do tipo descrito aqui se tornam amplamente conhecidos, outras pessoas que possam estar pensando em roubar eletricidade pensarão com muito mais cuidado se realmente vale a pena.
