Apostila Unidade 01 a 07

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAISENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA

SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS –

UNIDADES DE ENSINO

“Ninguém ignora tudo. Ninguém sabe tudo. Todos nós sabemos alguma coisa.

Todos nós ignoramos alguma coisa, por isso aprendemos sempre”.

Paulo Freire

Professor: José Eustáquio Venuto Borel

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SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS – UNIDADES DE ENSINO

SUMÁRIO

UNIDADE 01 - Objetivos, Glossário, Normalização, Legislação e Simbologia

UNIDADE 02 - Conceituação e Classificação

UNIDADE 03 - Planejamento e Qualidades Operativas

UNIDADE 04 - Esquemas Elétricos Básicos

UNIDADE 05 – Diag. Elétricos: Unifilares, Trifilares, de Comando e de Serv. Auxiliares

UNIDADE 06 – Como Interpretar Corretamente um Diagrama Unifilar

UNIDADE 07 – Rev. de Conceitos: As Correntes de C.Circuito e suas Conseqüências

UNIDADE 08 - Formas Usuais de Instalação e Operação

UNIDADE 09 – Caracterização Setorizada dos Vãos e Bays

UNIDADE 10 - Critérios Básicos para Escolha do Local de Implantação

UNIDADE 11 - Diretrizes para se Projetar Arranjos Eletromecânicos

UNIDADE 12 – Infra Estrutura das Obras Civis

UNIDADE 13 - Arranjos Eletromecânicos em Média Tensão e Cabines Primárias

UNIDADE 14 - Arranjos Eletromecânicos em Alta Tensão

UNIDADE 15 - Malhas de Aterramento

UNIDADE 16 - Sistemas de Proteção Contra Descargas Atmosféricas (SPDA)

UNIDADE 17 - Serviços Auxiliares em Vca e Vcc

UNIDADE 18 - Dimensionamento das Baterias Acumuladoras e Retificadores de Tensão

UNIDADE 19 – Sistemas de Iluminação

UNIDADE 20 – Sistemas de Drenagem Pluvial e Escoamento do Óleo Isolante

UNIDADE 21 – Sistemas de Proteção Contra Incêndios

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UNIDADE 01

Objetivos, Glossário, Normatização, Legislação e

Simbologia.

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OBJETIVOS

A disciplina “Subestações Elétricas” tem como objetivos principais fornecer ao aluno os fundamentos

necessários ao entendimento deste importante item dos Sistemas Elétricos de Potência, seus parâmetros,

Diagramas Elétricos e suas formas construtivas

GLOSSÁRIO

A aplicação dos termos relacionados à eletricidade em geral e às Subestações Elétricas em particular,

devem ser de fácil entendimento e conceituação. Para tal, recomenda-se orientar-se sempre pelas

definições contidas nas Normas Técnicas oficiais. No Brasil, estas publicações estão a cargo da ABNT –

Associação Brasileira de Normas Técnicas.

.

NORMATIZAÇÃO E LEGISLAÇÃO

Norma Técnica - documento aprovado por uma instituição reconhecida, que prevê, para um uso

comum e repetitivo, regras, diretrizes ou características para os produtos ou processos e métodos de

produção conexos, e cuja observância não é obrigatória.

Regulamento técnico - documento aprovado por órgãos governamentais em que se estabelecem as

características de um produto ou dos processos e métodos de produção com eles relacionados, com

inclusão das disposições administrativas aplicáveis e cuja observância é obrigatória.

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PRINCIPAIS ÓRGÃOS PÚBLICOS VINCULADOS À LEGISLAÇÃO

• ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica

• ONS – Operador Nacional do Sistema Elétrico

• MTE – Ministério do Trabalho e Emprego

PRINCIPAIS ENTIDADES RELACIONADAS À NORMATIZAÇÃO

• ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

• CONCESSIONÁRIAS e DISTRIBUIDORAS (CEMIG, AMPLA, BANDEIRANTES, CEEE, etc).

PRINCIPAIS ENTIDADES INTERNACIONAIS RELACIONADAS À NORMALIZAÇÃO

• IEC – International Electrotechnical Comission

• ANSI – American National Standards Institute

• NEMA – National Electrical Manufacturers Association

• IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers

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PRINCIPAIS LEGISLAÇÕES E NORMAS TÉCNICAS RELACIONADOS ÀS SUBESTAÇÕES

ELÉTRICAS

• ABNT NBR-5410 – Instalações Elétricas em B.T.

• ABNT NBR-14039 – Instalações Elétricas em M.T.

• ABNT NBR-5434 – Redes de Distribuição Aérea Urbana

• ABNT NBR-5419 – Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas

• ABNT NBR-10019 – Subestações Blindadas Isoladas a Gás para Tensões Nominais Iguais ou

Superiores a 72,5kV

• ABNT NBR-13231 – Proteção contra Incêndio em Subestações Elétricas

• ANSI/IEEE STD 80-1986 – IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding

• ANSI/IEEE STD 32-1972 – IEEE Guide for Neutral Grounding

• NR-10 MTE – Segurança em Instalações Elétricas

• NR-23 MTE – Proteção contra Incêndios

• Resolução 456/2000 ANEEL – Condições Gerais de Fornecimento de Energia Elétrica

• Dec. Lei n° 73080 de 05/11/73 – Tensões Nominais Normalizadas

CONSIDERAÇÕES SOBRE AS SIMBOLOGIAS NORMALIZADAS

As Normas Técnicas definem os símbolos gráficos a serem utilizados tanto para os diagramas elétricos

quanto para os projetos de instalação.

No Brasil, a simbologia é definida pela ABNT devendo, portanto, ser seguida em toda documentação

aplicável.

A seguir, estão apresentadas simbologias de algumas normas (ABNT e internacionais).

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SIMBOLOGIAS NORMALIZADAS

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UNIDADE 02

Conceituação e Classificação

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CONCEITUAÇÃO

O conceito de “Subestação Elétrica” pode ser entendido como sendo “o conjunto de instalações elétricas que compreendem equipamentos instalados em ambiente abrigado ou ao tempo, destinado à transformação da tensão, distribuição de energia, seccionamento de linhas de transmissão e, em alguns casos, à conversão de freqüência ou conversão de Vca em Vcc”.

No Brasil, a legislação específica que define os níveis de tensão a serem obedecidos nos sistemas elétricos encontra respaldo no DECRETO N° 73.080, DE 5.11.1973

NÍVEIS DE TENSÃO Vca DO PONTO DE VISTA DA LEGISLAÇÃO

Obs.: São comuns também as expressões EAT (Extra Alta Tensão) para os níveis de 230kV a 500kV e UAT (Ultra Alta Tensão) para os níveis acima de 500kV.

(*) Níveis de tensão não normalizados pelo Dec. N° 73.080, de 05.11.73

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DISTRIBUIÇÃO PRIMÁRIA

34,5kV

23kV

13,8kV

SUB-TRANSMISSÃ

O 138kV

69kV

TRANSMISSÃO

1050kV

750kV

500kV

460kV

345kV

230kV

REDE BÁSICA ONS

(EM ESTUDO)

CONCESSIONÁRIAS

(*)

(*)

(*)



TIPOS USUAIS DE SUBESTAÇÕES

SUBESTAÇÕES DE CONCESSIONÁRIAS DE SERVIÇO DE ENERGIA ELÉTRICA

SUBESTAÇÕES INDUSTRIAIS

CLASSIFICAÇÃO DAS SUBESTAÇÕES

As subestações elétricas podem ser classificadas principalmente quanto:

À relação entre os níveis de tensão de entrada e de saída;

ao fluxo de potência (se direcional);

à sua função no sistema elétrico;

ao fluxo de potência entre a subestação e o sistema de transmissão;

ao tipo de instalação;

ao tipo construtivo;

à natureza dos parâmetros elétricos envolvidos.

QUANTO À TENSÃO DE RELAÇÃO ENTRE OS NÍVEIS DE ENTRADA E DE SAÍDA:

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Subestação de Manobra Mantém o mesmo nível de tensão

Subestação Transformadora Muda o nível de tensão



QUANTO AO FLUXO DE POTÊNCIA (SE DIRECIONAL):

QUANTO À SUA FUNÇÃO NO SISTEMA ELÉTRICO:

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Elevadora

Subestação Transformadora

Abaixadora

A tensão de saída é superior à de entrada

A tensão de saída é inferior à de entrada

Subestação de Transmissão

Ligada a LT’s (destinada a transporte de energia elétrica em bloco, entre subestações, normalmente sem derivações)

Subestação Seccionadora

Subestação de manobra inserida numa LT do sistema de potência

Subestação Receptora

Subestação de Sub Transmissão

Ligada a Linhas de Sub Transmissão(destinada a transporte de energia elétricadas subestações de transmissão para assubestações de ramificações, anéis)

Subestação de Distribuição

Recebe energia das linhas de Sub Transmissão e as transporta para as redes de distribuição (geralmente com abaixamento de tensão)

Subestação Transmissora

O sentido do fluxo de potência sempre parte da subestação

O sentido do fluxo de potência parte sempre do sistema para a subestação



QUANTO AO TIPO DE INSTALAÇÃO:

QUANTO AO TIPO CONSTRUTIVO:

QUANTO À NATUREZA OS PARÂMETROS ELÉTRICOS:

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Instalada ao tempoSubestação Externa

Subestação Abrigada Protegida das intempéries por um teto

Subestação Interna Instalada no interior de uma edificação

Subestação Móvel Montada sobre um veículo

Os equipamentos são construtivamente independentes uns dos outros, e são interligados por ocasião da montagem

Subestação Convencional

Subestação em Cabine Metálica

Com todos equipamentos e interligações executados em fábrica

Subestação Blindada

Barramentos e equipamentos principais dotados de invólucro e isolamento específico

Subestação Subterrânea

Equipamentos e conexões instaladas sob o nível do piso



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Sem alteração de freqüência e do número de fases

Subestação de Corrente Alternada

Subestação Conversora de

Freqüência

Destinada a converter a energia de uma determinada freqüência para outra freqüência

Subestação Conversora de

Fases

Destinada a converter a energia de um determinado número de fases para um número de fases diferente

Subestação Alternadora

Destinada a converter energia de corrente contínua para corrente alternada, sem previsão para conversão em sentido oposto.

Subestação Retificadora

Subestação Mutadora

Destinada a converter a energia de corrente alternada para corrente contínua e vice-versa

Destinada a converter a energia de corrente alternada para corrente contínua, sem previsão para conversão em sentido oposto.



CONSIDERAÇÕES SOBRE AS SUBESTAÇÕES DE CONCESSIONÁRIAS DE ENERGIA ELÉTRICA

Subestações no nível de distribuição (1 a 34,5kv)

São planejadas, projetadas e construídas segundo as normas ABNT NBR-14039, relatórios da ABRADEE e Resoluções do ANEEL;

Além dessas recomendações, devem obedecer, onde aplicável, às exigências específicas das distribuidoras de energia(concessionárias) através das ND’s (Normas de Distribuição);

Caracterizam-se pelo fornecimento aos consumidores com demandas na faixa de 75 a 2500 kW, tipos residenciais (condomínios), hospitais, pequenos estabelecimentos industriais e setor público (hospitais, escolas, etc).

Subestações no nível de Sub-transmissão (acima de 34,5kv até 138kv)

São planejadas, projetadas e construídas segundo as Resoluções da ANEEL e das distribuidoras de energia (concessionárias) através de manuais de instruções específicos para grandes consumidores;

Em alguns casos, o nível de 138 kV pode ser atendido pelo NOS (Operador Nacional do Sistema Elétrico), dependendo da localização e topologia da subestação;

Subestações no nível de transmissão (acima de 138kv)

Estes níveis de tensão (230, 500 e 750 kV) compõem a chamada “Rede Básica”;

A rede básica é administrada pelo ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico);

Além das exigências do ONS essas subestações se subordinam às Resoluções da ANEEL.

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CONSIDERAÇÕES SOBRE AS SE’s DESTINADAS A ALIMENTAR SISTEMAS INDUSTRIAIS

A – SE’s receptoras

As SE’s Receptoras (ou SE Principais) têm a sua tensão definida pelo contratante da energia (ONS ou concessionária) em função da topologia do sistema elétrico - rede básica ou não, da demanda contratada e do local onde serão instaladas;

Eventualmente, o consumidor industrial pode ser auto-produtor (dispor de geração própria). Ainda nesse caso, deve-se subordinar às exigências da ANEEL ou ONS onde aplicável;

B – SE’s de distribuição

Tratam-se de Subestações internas à planta industrial, com a finalidade de fornecer alimentação às cargas em nível de tensão adequado;

Usualmente, esses níveis de tensão situam-se entre 2,4 e 34,5 kV;

EXEMPLOS DE SUBESTAÇÕES DE CONCESSIONÁRIAS DE ENERGIA

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EXEMPLOS DE SUBESTAÇÕES DESTINADAS AO ATENDIMENTO DE CONSUMIDORES INDUSTRIAIS

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SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS

UNIDADE 03

Planejamento e qualidades operativas

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ASPECTOS FUNDAMENTAIS

Toda subestação faz parte integrante de um sistema elétrico, seja qual for o seu porte;

Para atendimento às necessidades deste sistema, é necessário que se definam previamente as exigências operacionais da subestação (p. ex.: segurança, confiabilidade, etc.);

Essas necessidades são atendidas a partir da correta escolha do chamado “Diagrama Unifilar Básico” da subestação, o qual responde, de maneira simples e imediata, a todos os quesitos operacionais que se deseje da mesma.

FATORES A SEREM CONSIDERADOS NO PLANEJAMENTO DE UMA SUBESTAÇÃO

O planejamento de uma subestação deve ser definido tendo como função básica o fator custo, embora outros fatores também sejam levados em conta.

A par de todas as outras considerações que serão feitas a seguir, o custo da instalação será sempre o elemento que definirá a solução a ser adotada para a subestação.

OUTROS FATORES

Além do custo da instalação, é comum se avaliar, dentre as alternativas de custo equivalente, a que ofereça uma maior CONFIABILIDADE.

“Expectativa de um bom funcionamento das instalações, de forma a se atingir o objetivo de manter o fornecimento da energia aos consumidores”

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SEGURANÇA DO SISTEMA Fator que se confunde com a própria confiabilidade, em sua concepção mais ampla; Podemos entender “segurança” como sendo a capacidade do esquema em eliminar defeitos, sem,

no entanto, comprometer a operação do sistema de potência; Assim, a segurança está intimamente relacionada com a seletividade (coordenação) do sistema de

proteção elétrica; Somente poderemos ter um sistema de proteção efetivamente seletivo se o esquema elétrico da

subestação permitir que todos os circuitos possam operar, mesmo que o disjuntor esteja em processo de manutenção.

Considerando-se que, como foi visto, o custo da instalação é um fator predominante no planejamento, é provável e comum que, em um mesmo sistema elétrico, existam subestações com diferentes graus de segurança, conforme sua importância relativa na operação do sistema;

No entanto, um conceito deve ficar bem claro:

NENHUMA INSTALAÇÃO SERÁ 100% SEGURA!!

O próprio nome já diz o que essa qualidade significa para o sistema elétrico; Se partimos da premissa de que a continuidade de operação da subestação está ligada ao seu

funcionamento em qualquer condição (principalmente contra defeitos na própria subestação), veremos que nenhum esquema elétrico garante esta possibilidade...

No entanto, sabe-se que determinados esquemas tiram a subestação de serviço, qualquer que seja o defeito e outros permitem parte do seu funcionamento, ainda que na presença de um ou mais defeitos simultâneos.

Uma condição básica no planejamento da subestação é a definição do grau de continuidade operativa desejado, ou seja, qual ou quais circuitos pré-determinados devem se manter em serviço durante os defeitos;

Outra situação em que a continuidade na operação da subestação deve ser mantida é aquela em que grandes blocos de energia são transmitidos. As subestações que interligarem esses sistemas de transmissão, deverão ter a sua continuidade preservada, ainda que em condições de defeitos.

FLEXIBILIDADE OPERATIVA

O conceito de flexibilidade operativa pode ser explicado como sendo a “característica do esquema que permite a distribuição das cargas ativa e reativa entre os circuitos da subestação, estando o sistema de potência em operação normal ou de emergência”;

Isso significa que o esquema deve permitir um agrupamento de circuitos de várias maneiras; Um exemplo que pode indicar uma boa flexibilidade operativa é o que utiliza dois barramentos

conforme será visto adiante. Essa concepção permite que inúmeras combinações de circuitos sejam feitas e ainda a subestação pode se repartir em duas outras, operando inclusive com tensões diferentes em seus barramentos.

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A flexibilidade operativa, pela sua própria conceituação, é uma qualidade muito importante quando a subestação pertence a um sistema de transmissão fortemente interligado e com alternativas de suprimento de potências ativa e reativa;

Nas subestações com esquemas radiais, a importância do duplo barramento não se refere propriamente à flexibilidade operativa, mas sim na possibilidade de se dar manutenção em cada um dos barramentos, principalmente se a mesma estiver localizada em regiões de grande poluição ambiental.

QUALIDADE NA MANUTENÇÃO

Como foi visto, trata-se de uma qualidade operativa que se relaciona com a subestação em si mesma;

Isso quer dizer que, na concepção da subestação, devem ser tomados cuidados especiais quanto à facilidade de se promover a sua manutenção. Senão vejamos:

Acesso de veículos transportando os equipamentos e materiais;

Acesso dos equipamentos até o local de sua instalação (montagem e retirada do material após os trabalhos);

Espaço suficiente para uma manutenção segura do ponto de vista de mão de obra;

Possibilidade de manutenção de determinado circuito com os demais energizados (inclusive os circuitos vizinhos).

SIMPLICIDADE DA PROTEÇÃO

A exemplo da manutenção facilitada, a proteção concebida com simplicidade é uma qualidade operativa de uma subestação;

É importante ressaltar, no entanto, que “simplicidade” não significa “economia” do ponto de vista das necessidades de ordem técnica.

Não se deve, por exemplo, suprimir uma determinada proteção sob uma justificativa qualquer que não tenha uma sólida base técnica.

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A proteção deve, portanto, ser simples, porém

Seletiva / Coordenada de rápida atuação incluir todas as funções operacionais requeridas

Em outras palavras, a simplicidade da proteção terá um maior grau de qualidade operativa quanto mais simples e completa for a sua concepção.

FATORES ADICIONAIS QUE MERECEM DESTAQUE

Além dos aspectos de qualidade operativa já mencionados, o planejamento de uma subestação deve considerar ainda, os seguintes fatores:

Facilidade das ampliações / expansõese

Limitação dos níveis de curto-circuito

FACILIDADE DAS AMPLIAÇÕES / EXPANSÕES

Sabe-se de antemão que a maioria das subestações é construída por etapas; Isso torna relevante o estudo para que suas expansões sejam devidamente planejadas no início de sua implantação;

O planejamento deve incluir, neste caso, a previsão de áreas físicas adicionais, a exigência de desligamento dos circuitos em operação durante as obras de ampliação, etc;

A definição do esquema a ser adotado é importante pois, às vezes um esquema é excelente para operação da subestação em sua primeira etapa, porém não oferece facilidades para as ampliações;

LIMITAÇÃO DOS NÍVEIS DE CURTO CIRCUITO

Os níveis de curto-circuito são aspectos técnicos de apreciável importância na definição do esquema da instalação;

Isso se explica pelo fato de que a limitação desses níveis, quando necessária, requer a obrigatoriedade de um conveniente seccionamento no esquema elétrico a ser definido.

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CONCLUSÕES

É interessante observar que, para cada esquema em particular, devem ser analisados separadamente as suas qualidades operativas:

Por exemplo:

Quando se tratar de um defeito externo à subestação, o aspecto relevante é a sua SEGURANÇA (embora um defeito no barramento possa comprometer a segurança do sistema);

Quando se tratar de um defeito interno à subestação, o aspecto relevante é a sua CONTINUIDADE.

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UNIDADE 04

Esquemas Elétricos Básicos

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Quando se planeja construir uma subestação, o aspecto de maior importância está na escolha (e, conseqüentemente, da definição) do chamado “esquema elétrico”. Este, nada mais é do que um Diagrama Unifilar simplificado da subestação no qual se incluem, basicamente, os dispositivos de chaveamento (manobras) e de proteção principais.

FATORES CONSIDERADOS NA ESCOLHA DO ESQUEMA ELÉTRICO DA SUBESTAÇÃO

Uma escolha criteriosa leva em conta vários fatores, muitos deles inter-relacionados e nem sempre separáveis. O conhecimento e a correta aplicação destes fatores são fundamentais para o melhor desempenho da instalação ao longo de toda sua vida útil.

FATORES TÉCNICOS

• O fornecimento ininterrupto de energia e o custo de implantação são motivos para uma análise custo x benefício.

• A continuidade no fornecimento a uma determinada carga é afetada pelo número de interrupções em um determinado período, bem como a sua duração.

• A continuidade no fornecimento não depende apenas da subestação em si, mas também dos circuitos, LT’s etc. a ela conectados.

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Algumas questões de ordem técnica são importantes:

• Os circuitos ligados à subestação permitem desligamento para manutenção do disjuntor respectivo na periodicidade desejada?

• No caso de uma falta em um equipamento do circuito, este pode permanecer desligado até que seja consertado ou substituído? Em caso negativo, é possível uma interrupção momentânea para manobra de um equipamento reserva?

FATORES ECONÔMICOS

Custo do Investimento (excluindo-se o custo do terreno)

Custo das Perdas

Custo das interrupções

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FATORES LOCAIS

Área Necessária Esquema elétrico mais complexo

Necessidade de maior área

Condições Climáticas e Ambientais Regiões com poluição

Desligamento periódico para limpeza

(ex.: fábricas de cimento)

Implicações Ecológicas / Estéticas Zonas urbanas

Requisitos arquitetônicos / paisagísticos

FATORES POLÍTICOS E SOCIAIS

Políticos Subordinam-se aos interesses do governo

Sociais Necessidades decorrentes do crescimento demográfico associadas à economia

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FATORES ASSOCIADOS ÀS AMPLIAÇÕES / EXPANSÕES DA SUBESTAÇÃO

ESQUEMAS ELÉTRICOS USUAIS UTILIZADOS NOS PROJETOS DAS SUBESTAÇÕES

DE ALTA TENSÃO

REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DOS ESQUEMAS ELÉTRICOS

• Usualmente os esquemas elétricos contemplam apenas:

Entradas e saídas de linhas (fontes e alimentações) Chaves seccionadoras (manobras) Disjuntores (manobras e proteção) Barramentos (interligações)

• Existindo a transformação da tensão, os transformadores conectam mais de um esquema elétrico nas diferentes tensões.

ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA SIMPLES

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CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA SIMPLES

Baixo investimento inicial; máxima simplicidade; Boa facilidade de identificação dos circuitos; baixa confiabilidade; permite ser ampliada para um esquema mais complexo; baixa flexibilidade; requer desligamento total na barra para manutenção ou ampliação; o uso de by pass só é admissível e vantajoso em casos particulares (específicos), onde não

complique demasiado os circuitos de proteção; permite saídas de linha em qualquer direção, sem cruzamentos (desde que as expansões /

ampliações tenham sido previstas); requer área mínima de pátio para arranjo físico.

EXEMPLO DE BARRA SIMPLES EM SUBESTAÇÕES

ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA SIMPLESSECCIONADA

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CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA SIMPLES SECCIONADA

Investimento maior em relação ao esquema elétrico com barra simples; o seccionamento aumenta área de pátio; permite manter a metade da subestação em operação por ocasião de uma falha (ou manutenção) na

barra; permite ampliação da barra (desde que operando apenas com a metade da subestação); permite a distribuição a partir de duas fontes de suprimento e um bom número de saídas; quando ocorre uma falha, o número de consumidores atendidos que sofre com a interrupção é

reduzido.

ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA DUPLA E DISJUNTOR SIMPLES

CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA DUPLA E DISJUNTOR SIMPLES

Permite manter toda subestação em operação durante a manutenção de uma barra (A) ou (B); permite manter toda subestação em operação durante a manutenção da interligação; permite manter toda subestação em operação durante as ampliações; se as conexões à barra não forem todas elas do mesmo lado, a área de pátio aumenta em relação ao

esquema elétrico com barra simples ; é uma solução vantajosa caso haja previsão de serviço em separado das barras; o custo em relação ao esquema elétrico com barra simples é maior em função da maior área de

pátio requerida.

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EXEMPLO DE BARRA DUPLA EM SUBESTAÇÕES

ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA DUPLA, DISJUNTOR SIMPLES E BY PASS

CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA DUPLA, DISJUNTOR SIMPLES E BY PASS

O BY PASS permite efetuar a manutenção do disjuntor (utilizando-se o disjuntor de interligação) sem desligar o circuito de saída;

o custo é superior ao do esquema barra dupla com disjuntor simples (mais equipamentos, mais conexões, etc.);

requer um complicado sistema de proteção e intertravamento; embora esse esquema tenha sido utilizado não só no Brasil mas também no exterior, não é de todo

recomendável pelas características acima mencionadas.

ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRAS PRINCIPALE DE TRANSFERÊNCIA

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CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRAS PRINCIPAL E DE TRANSFERÊNCIA

Facilidade em permitir que o disjuntor (um de cada vez) seja substituído ou dada manutenção sem desligamento da carga;

facilidade de by pass dos disjuntores; requer um quantitativo menor de seccionadoras em relação ao esquema anterior.

ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA DUPLA E DISJUNTOR DUPLO

CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA DUPLA E DISJUNTOR DUPLO

Não requer disjuntor de interligação entre barras; permite a manutenção do disjuntor sem desligamento na saída respectiva; custo mais elevado em relação aos esquemas anteriores, uma vez que o número de disjuntores é

maior (fator negativo para a escolha); do ponto de vista de defeitos ou manutenção nas barras o desempenho é satisfatório pois as saídas

podem ser mantidas ligadas a ambas barras, nada se perdendo ao desligar uma delas.

ESQUEMA ELÉTRICO DISJUNTOR E MEIO

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CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO DISJUNTOR E MEIO

Cada par de circuitos está em uma seção de barra separada e há três conjuntos de disjuntor + chaves para cada dois circuitos costuma dar boa confiabilidade. Tem sido muito empregado no Brasil e nos Estados Unidos para subestações de EAT;

aplicável a um mínimo de 4 saídas (melhor seriam 6), podendo se planejar um esquema inicialmente em anel para posteriormente transformá-lo em disjuntor e meio nas ampliações;

os equipamentos devem suportar a corrente de carga de duas saídas (disjuntor + chaves); opera com qualquer um dos pares de circuito separados do restante do esquema do ponto de vista

de visualização é bastante complexo, uma vez que cada disjuntor não está associado a apenas uma saída;

recomendado para subestações que manipulem grandes blocos de energia, devido à alta segurança contra perda de carga;

o esquema como um todo é válido somente para disjuntores com TC’s em ambos os lados. Caso seja utilizado apenas um TC por disjuntor, perdem-se as vantagens do esquema, pois pode ser desligado individualmente um elemento a mais para certos tipos de defeito.

ESQUEMA ELÉTRICO DISJUNTOR E UM TERÇO

CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO DISJUNTOR E UM TERÇO

Apresenta uma maior complexidade no seu arranjo físico; exige uma maior área de pátio; maior flexibilidade em relação ao esquema elétrico disjuntor e meio; pouco usado e pouco recomendável.

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ESQUEMA ELÉTRICO BARRA DUPLA – 4 CHAVES

CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO BARRA DUPLA – 4 CHAVES

Mais apropriado para sistemas de suprimento altamente interconectados; cada circuito tem a capacidade de se conectar a uma ou outra barra; a seleção de barra pode ser feita sob carga; a ocorrência de uma falha na barra leva à perda de todos os circuitos conectados à barra sob falha; os circuitos com defeito podem ser transferidos para a barra sã e restabelecidos; neste esquema elétrico, apenas a barra B pode ser utilizada como barra de transferência.

ESQUEMA ELÉTRICO BARRA DUPLA – 5 CHAVES

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CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO BARRA DUPLA – 5 CHAVES

Mais apropriado para sistemas de suprimento altamente interconectados; cada circuito tem a capacidade de se conectar a uma ou outra barra; a seleção de barra pode ser feita sob carga; a ocorrência de uma falha na barra leva à perda de todos os circuitos conectados à barra sob falha; os circuitos com defeito podem ser transferidos para a barra sã e restabelecidos; neste esquema elétrico, ambas as barras (A e B) podem ser utilizadas.

ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA EM ANEL SIMPLES

CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA EM ANEL SIMPLES

Aplicável somente para um pequeno número de saídas pois, quando um disjuntor estiver em manutenção, a abertura do outro disjuntor não adjacente irá dividir o anel, podendo causar sérias perturbações no sistema

requer seccionador de isolamento em todas as saídas, de modo a permitir a recomposição do anel caso seja necessário deixar uma saída desligada provisoriamente

assim como em qualquer circuito em anel, todos os elementos desse circuito deverão ser dimensionados para suportar a corrente total da instalação e não apenas para cada saída em particular

requer o uso de apenas um disjuntor por circuito cada circuito de saída permite dois caminhos de alimentação, tornando-o mais flexível requer maior área de pátio em relação ao esquema de barra simples equivalente

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ESQUEMA ELÉTRICO ANEL MÚLTIPLO OU MODIFICADO

CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO ANEL MÚLTIPLO OU MODIFICADO

Melhora a confiabilidade em relação ao anel simples, porém, em alguns casos de desligamento de um disjuntor como o outro fora de serviço, pode também dividir o anel em duas partes;

valem as mesmas características apontadas para o anel simples quanto às saídas e o dimensionamento do anel;

do ponto de vista operacional, sua visualização é mais complexa, estando cada disjuntor associado a duas saídas, havendo certas saídas ligadas a até 3 disjuntores;

permite arranjos mais compactos e de maior flexibilidade na disposição do equipamento em relação aos esquemas com barras principais.

ARRANJO HÍBRIDO

É a combinação de diferentes arranjos em uma subestação, seja por superposição de dois esquemas elétricos, ou por adoção de diferentes arranjos em circuitos individuais;

geralmente possui alto custo; a multiplicidade de procedimentos de operação e manutenção pode conduzir a uma má operação e

redução da segurança; normalmente não recomendado.

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PROCEDIMENTOS DE REDE - ONS

• Configurações de barras para novas subestações:

Pátio de 765, 500, 440, e 345 kV: arranjo barra dupla com disjuntor e meio; pátios 230 e 138 kV: arranjo barra dupla com disjuntor simples e quatro chaves.

• São permitidas variantes destas configurações, desde que:

Possa evoluir para os padrões citados anteriormente; Atenda aos requisitos mínimos do sistema de proteção, supervisão/controle e de

telecomunicações do módulo 2.5 do Procedimento de Rede do ONS; Tenha desempenho, comprovado, igual ou superior aos padrões estabelecidos.

EXEMPLO DE UM ESQUEMA ELÉTRICO COMPLETO (DIAGRAMA UNIFILAR

OPERACIONAL)

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UNIDADE 05

Diagramas Elétricos Unifilares, Trifilares,

de Comando e de Serviços Auxiliares

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Um adequado projeto e, conseqüentemente, a correta operação de qualquer Sistema Elétrico (em particular quando se trata de uma subestação), exige a concepção de alguns diagramas elétricos que devem ser elaborados, tanto para a fase (1ª etapa) como para as possíveis ampliações da instalação. Dentre eles são importantes:

Diagramas Unifilares (básico e consolidado) Diagramas Trifilares; Diagramas de Comando; Diagramas de Serviços Auxiliares.

DIAGRAMAS UNIFILARES

Tratam-se dos elementos da maior importância, pois é a partir deles que se processam todas as ações necessárias, tais como a construção, operação, manutenção, modificações, reforma e as ampliações no Sistema Elétrico.

As características, filosofias e os parâmetros técnicos neles contidos são os elementos de referência para se processar as seguras intervenções (manobras, intertravamentos, ajustes da proteção, etc) e, em função disso, devem ser mantidos sempre atualizados.

DIAGRAMA UNIFILAR BÁSICO

Como o próprio nome indica, este diagrama tem por finalidade fornecer uma visão geral da operacionalidade da subestação, compreendendo portanto:

• As LT’s de chegada e saída;• todos os barramentos;• os chaveamentos (elementos necessários às manobras);• os disjuntores (com funções de manobras e proteção);• os transformadores principais.

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POSIÇÕES DOS TC’s E TP’s NO DIAGRAMA UNIFILAR

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SIMBOLOGIAS PARA OS DIAGRAMAS ELÉTRICOS

Algumas das simbologias de Diagramas Elétricos padronizadas por diversas normas técnicas:

Simbologias padronizadas pelas normas ANSI (norte americanas) e IEC (européias) relativas aos Diagramas Elétricos de proteção

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DIAGRAMA UNIFILAR INDICANDO A ATUAÇÃO DA PROTEÇÃO

No Diagrama Unifilar apresentado abaixo estão mostrados:

Os equipamentos principais relacionados à proteção (TC’s, disjuntores, relés, transformador, resistores de aterramento);

a sistemática de atuação de proteção.

Diagrama Unifilar de um alimentador com relé digital de proteção e medição.

Obs: identificação numérica conforme norma ANSI

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Diagrama Unifilar de Proteção de um transformador de 3 enrolamentos.


CONFIGURAÇÕES DIVERSAS DE DIAGRAMAS UNIFILARES INDICANDO A ATUAÇÃO DA PROTEÇÃO

Configurações típicas de Unifilares de instalações com geradores e suas respectivas proteções.


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Configurações típicas de Unifilares de Circuitos de Transformação com suas respectivas proteções.


Configurações típicas de Unifilares de Circuitos de Compensação Reativa e Filtro de Harmônicos com suas respectivas proteções.


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DIAGRAMAS TRIFILARES

Também conhecidos como “diagramas esquemáticos de corrente alternada”, os Diagramas Trifilares (ou representação a 3 fios) são elementos de grande utilidade, em função das facilidades que eles oferecem para identificação das conexões, principalmente entre os Transformadores para Instrumentos (TC’s e TP’s) e os Relés.

A partir dos mesmos, torna-se portanto bastante simples a verificação das conexões elétricas, além de possibilitar as alterações necessárias,sejam elas durante a operação, na manutenção ou nas modificações e ampliações da instalação.

O diagrama a seguir apresentado é um exemplo da configuração do Trifilar, com todas as informações necessárias para a execução das corretas conexões:

DIAGRAMA TRIFILAR GERAL DE UMA SUBESTAÇÃO

DIAGRAMA TRIFILAR DE UM ALIMENTADOR E SUA RESPECTIVA PROTEÇÃO

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DIAGRAMA TRIFILAR DE UM TRANSFORMADOR DE DOIS ENROLAMENTOS COM A RESPECTIVA PROTEÇÃO DIFERENCIAL

DIAGRAMAS DE COMANDO

Tratam-se de diagramas de baixa tensão, usualmente alimentados a partir do sistema de Serviços Auxiliares da subestação (podendo ser em Vca ou Vcc).

Como principais esquemas de Diagramas de Comando, pode- se citar:

• comando de disjuntores (atuação dos Relés de Proteção);• sistemas auxiliares (aquecimento, alimentação dos motores de carga de mola de disjuntores, etc).• intertravamentos elétricos;• atuação de alarmes;• sinalização da condição operacional (ligado ou desligado) dos seccionadores e disjuntores nos

sinóticos frontais de painéis.

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DIAGRAMAS DE COMANDO

DIAGRAMAS DE SERVIÇOS AUXILIARES

As tensões de alimentação (B.T.) nas subestações usualmente são atendidas por sistemas de serviços auxiliares em Vca e Vcc, a partir de um transformador (ou um gerador de emergência). Exemplo:

Estes Diagramas são projetados para alimentar todas as cargas (essenciais ou não), normais e de emergência da subestação.

As configurações básicas dos Serviços Auxiliares de uma subestação elétrica estão apresentadas em outro módulo do curso e podem ser resumidas nos diagramas mostrados a seguir.

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Painel de Serviços Auxiliares destinado a alimentar cargas em Vca:

Painel de Serviços Auxiliares destinado a alimentar cargas em Vcc:

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DIAGRAMAS ELÉTRICOS NOS SISTEMAS SUPERVISÓRIOS

Atualmente encontra-se bastante difundida nos sistemas elétricos a prática da automação, principalmente nas subestações.

Nestas aplicações, os diagramas são incorporados aos programas computacionais dos supervisórios, permitindo que todos os parâmetros elétricos da instalação sejam monitorados “on line” nos terminais de vídeo localizados na própria subestação ou remotamente.

Tela indicando os parâmetros de um Sistema de Geração.

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Tela de um Diagrama Unifilar com os barramentos desenergizados

Tela de um Diagrama Unifilar com parte dos barramentos energizados

Tela com indicação dos parâmetros de um bay de transformador

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Tela com indicação dos parâmetros de um bay alimentador

Tela com indicação dos parâmetros dos barramentos principais

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Tela com indicação dos circuitos de alimentação

Tela com indicação das rotinas de automação da proteção e controle

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UNIDADE 06

Como Interpretar Corretamente um Diagrama Unifilar

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QUAL O SIGNIFICADO DO TERMO “UNIFILAR”?

“UNIFILAR” significa dizer que, embora o sistema elétrico possa incorporar circuitos a dois ou mais condutores, o diagrama deve representá-lo sempre em apenas uma linha.

EXEMPLO

DIAGRAMA TRIFILAR DIAGRAMA UNIFILAR

A QUE FINALIDADES SE PRESTAM O DIAGRAMA UNIFILAR NA ENGENHARIA ELÉTRICA?

Representar, de forma esquemática, todas as conexões (linhas, barramentos, cabos etc...); representar, com fidelidade, todas funções operacionais do sistema elétrico (manobras,

interligações, intertravamentos etc...); representar todos os equipamentos principais do circuito, dispositivos de medição, proteção,

comando e alarme; indicar as linhas de atuação dos dispositivos de proteção, comando e alarme. apresentar os parâmetros elétricos básicos dos dispositivos (relação de transformação,

exatidão, corrente nominal, capacidade de ruptura dos disjuntores, etc...) indicar as bitolas e classes de tensão nominal dos condutores elétricos dos circuitos

principais. indicar, em forma de notas, todas as particularidades que melhor identifiquem o

funcionamento do sistema elétrico.

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LINHAS GRÁFICAS INSERIDAS EM UM DIAGRAMA UNIFILAR

Circuitos Principais de Força e Barramentos

Secundário de Transformadores para Instrumentos (TP´s e TC´s)

Linhas de Atuação da Proteção, comando ou Alarme

PRINCIPAIS ETAPAS NA ELABORAÇÃO DO DIAGRAMA UNIFILAR

Na elaboração de um diagrama unifilar, podemos considerar as seguintes etapas:

a) Definir a simbologia a ser utilizada na representação dos componentes, o que deve seguir uma determinada norma.

Exemplos:

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b) Definir a filosofia básica de operação do sistema elétrico que se quer representar.

Exemplo 1:

Quadro de distribuição de serviços auxiliares vca, com um circuito geral de entrada e 5 circuitos de saída.

Exemplo 2:

Quadro de distribuição de força alimentando três CCM`s.

Exemplo 3:

Obs.: O exemplo 3 a seguir tem por finalidade apenas a interpretação do diagrama unifilar, não se presumindo, portanto, qualquer exatidão operacional e dimensional do circuito apresentado

“bay” de transformação em uma subestação, representando

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o circuito primário, o transformador abaixador e o circuito de saída no secundário.

Inclusão dos circuitos de proteção, medição e alarme, onde necessário, indicando o quantitativo de cada um deles, quando for diferente de uma unidade.

Inclusão das linhas de atuação da proteção, bem como daquelas relativas à sinalização de alarme.

DIAGRAMA UNIFILAR CONCLUÍDO!

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OUTRAS FORMAS DE SE ELABORAR UM DIAGRAMA UNIFILAR

Na distribuição de força, é comum apresentar parte do diagrama unifilar em forma de saídas típicas.

Exemplo:

Nos painéis de serviços auxilires vca, é comum apresentar parte do diagrama em forma de lista de cargas.

Exemplo:

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Um diagrama unifilar deve espelhar sempre a situação atualizada do sistema elétrico que elerepresenta;

desta forma, todas ampliações, revisões etc...que ocorrerem no sistema elétrico deverão ser incorporadas de imediato ao diagrama unifilar respectivo (as built).

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UNIDADE 07

Revisão de Conceitos: As Correntes de Curto-circuito e suas Conseqüências

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Como se sabe, as correntes de curto-circuito que surgem nos sistemas elétricos, em função da perda de isolamento nos condutores energizados (seja entre fases ou entre fase e terra) podem levar a conseqüências que devem ser prontamente eliminadas, de modo a preservar a integridade física das pessoas e a integridade operacional dos referidos sistemas.

Um curto-circuito é, portanto, uma ocorrência que traz com ela um enorme poder de afetar a normal operacionalidade, continuidade e confiabilidade dos sistemas elétricos.As conseqüências desta ocorrência são bastante sérias, podendo ser dentre elas destacadas como principais:

No entorno do ponto de falta (curto-circuito) os distúrbios causam repentina queda de tensão no circuito;

parte do sistema (em alguns casos, um grande trecho) deve ser imediatamente desativada pela ação dos dispositivos de proteção;

os equipamentos e as conexões (cabos, linhas) percorridos pela corrente de curto-circuito são submetidas a intensos esforços dinâmicos (forças eletrodinâmicas) e térmicos que trazem consigo um elevado poder de destruição.

No ponto de falta, freqüentemente podem surgir arcos elétricos de elevada intensidade, que se expandem de forma muito rápida em todo ambiente junto ao sistema energizado, gerando riscos na segurança de pessoas e destruindo a instalação em conseqüência da elevada energia que surge durante o curto-circuito.

Embora a ocorrência dos efeitos dos curtos-circuitos atualmente seja controlável (se considerarmos sistemas elétricos bem projetados), suas sérias conseqüências são um

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incentivo para que a concepção de tais sistemas incorpore mecanismos de detecção/ atuação rápida e seletiva.

Concluindo: A avaliação dos níveis de curto-circuito nos diferentes pontos do sistema elétrico é essencial para se definir a correta especificação (e o conseqüente dimensionamento) dos equipamentos envolvidos, cabos condutores, barramentos, bem como a concepção dos dispositivos de proteção necessários (fusíveis, disjuntores, relés).

COMO SE PODE CONCEITUAR UM CURTO-CIRCUITO?

De forma simplificada, um curto-circuito pode ser entendido como sendo uma ligação de baixa impedância entre dois pontos a potenciais diferentes.

Essa ligação pode ser metálica, quando se diz que há um curto-circuito franco...

...Ou por arco elétrico, que é também uma situação bastante comum e preocupante, uma vez que, conforme foi mostrado, geralmente resulta em graves acidentes pessoais, além de se constituir em uma ocorrência destrutiva para os equipamentos elétricos.

No instante do curto-circuito a corrente se eleva rapidamente, atingindo seu valor de crista no primeiro ciclo e, em seguida, decai exponencialmente ...

OBJETIVOS DO ESTUDO DE CURTO-CIRCUITO

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Conhecer a ordem de grandeza das correntes elétricas presentes no sistema durante uma falta;

Dimensionar os equipamentos (painéis, disjuntores, seccionadores, TC’s, TP’s) e respectivos barramentos;

Efetuar a coordenação da atuação dos dispositivos de proteção;

Promover a segurança pessoal.

CAUSAS MAIS COMUNS QUE LEVAM À OCORRÊNCIADOS CURTO-CIRCUITOS

a) Problemas de isolação;b) Problemas mecânicos;c) Problemas elétricos;d) Problemas de natureza térmica;e) Problemas de manutenção;f) Problemas de outras naturezas não específicas.

PROBLEMAS DE ISOLAÇÃO

Problemas diretamente relacionados à fabricação dos componentes;

Má qualidade do material empregado na fabricação;

Projeto inadequado da isolação dos equipamentos, estruturas suporte ou isoladores;

Envelhecimento do próprio material.

PROBLEMAS MECÂNICOS

Ação do vento;

Contaminação (produtos químicos);

PROBLEMAS ELÉTRICOS Descargas atmosféricas;

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Surtos de chaveamento Þ manobras;

sobretensões no sistema elétrico.

PROBLEMAS DE NATUREZA TÉRMICA

Sobrecorrentes em conseqüência das sobrecargas no sistema elétrico;

Sobretensões prolongadas no sistema elétrico.

PROBLEMAS DE MANUTENÇÃO

Utilização inadequada de materiais e equipamentos;

Mão-de-obra não treinada e/ou não qualificada;

Reposições utilizando-se peças não conformes;

Falta de controle de qualidade na aquisição do material;

Inspeções mal programadas e/ou inadequadas.

PROBLEMAS DE OUTRAS NATUREZAS

Atos de vandalismo;

Queimadas;

Inundações;

Desmoronamentos;

Acidentes de qualquer natureza.

Quedas de galhos de árvores;

Abalroamentos de veículos.

PRINCIPAIS FORMAS DE OCORRÊNCIAS DECURTO-CIRCUITOS NO SISTEMA ELÉTRICO

Curto-circuitos permanentes:

Irreversíveis Þ necessitam de reparo (manutenção) para o restabelecimento do sistema.

Curto-circuitos temporários: (em isolações auto-recuperantes)

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Ex: Em isoladores de linhas aéreas.O sistema se restabelece após a correta atuação da proteção (sem maiores problemas).

PRINCIPAIS ÍNDICES DE OCORRÊNCIA DECURTO-CIRCUITOS NOS SISTEMAS ELÉTRICOS

Maior incidência de curto-circuitos nos sistemas elétricos Þ fase-terra...

REVISANDO CONCEITOS IMPORTANTES

A corrente de curto-circuito (Isc) em um determinado ponto do sistema elétrico pode ser portanto expressa como sendo o valor eficaz (RMS) em KA da componente alternada presente durante a falta.

O valor máximo instantâneo que a corrente de curto-circuito pode alcançar é o seu valor de pico (Ip), o que ocorre no primeiro semi-ciclo.

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COMENTÁRIOS RELEVANTES

O valor da corrente de pico (Ip) pode ser muito superior a √2.Isc devido ao amortecimento da componente contínua (DC), a qual pode estar superposta à componente alternada;

Esta aleatoriedade da componente contínua é função do valor instantâneo da tensão no início do estabelecimento do curto- circuito e ainda das características e parâmetros do sistema elétrico.

CONFIGURAÇÃO DOS ELEMENTOS NECESSÁRIOS À DETERMINAÇÃO DOS CURTO-CIRCUITOS

CORRENTES DE CURTO-CIRCUITO TRIFÁSICAS

Suponhamos um sistema trifásico (3ǿ) com as seguintes características técnicas:

U = tensão entre fases antes da ocorrência da falta no ponto “F”.Zsc = impedância do sistema vista do ponto de defeito.Isc = corrente de curto-circuito.

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Teoricamente, o cálculo de Isc é bastante simples; porém na prática quando se deseja estabelecer um valor mais confiável, esta tarefa se torna relativamente mais complexa, devido à dificuldade de se determinar com exatidão, o valor da impedância no ponto de defeito.

A impedância Zsc é, na prática, uma composição de todas as impedâncias (série e paralelo) no ponto de defeito; estas, por sua vez, são constituídas pelo somatório quadrático do conjunto das resistências e reatâncias (R e X) envolvidas.

Se a potência de curto-circuito (Pcc) trifásica no ponto de defeito for conhecida, a impedância equivalente (Zeq) poderá ser determinada de forma bastante simplificada:

E, conseqüentemente, a corrente Isc será:

No entanto, é de observar que, caso o sistema elétrico tenha a contribuição de mais de uma fonte de tensão agindo como fonte de tensão em paralelo (a exemplo dos geradores síncronos, motores síncronos, de indução) os níveis de curto-circuito podem se apresentar elevados.

CONTRIBUIÇÕES PARA CURTO-CIRCUITO

Contribuição da concessionáriaContribuição dos geradores síncronosContribuição dos motores síncronosContribuição dos motores de InduçãoForma de onda da corrente de curto-circuito resultante

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CORRENTES DE CURTO-CIRCUITO SIMÉTRICAS E ASSIMÉTRICAS

CORRENTES SIMÉTRICAS E ASSIMÉTRICAS

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CORRENTES DE CURTO-CIRCUITO FASE-TERRA (Ø-T)

No caso das faltas que decorrem em função da perda de isolamento do circuito, ou seja, quando um ponto energizado toca o potencial de terra, para avaliação da corrente de curto-circuito faz-se necessária uma análise da concepção do aterramento do neutro do sistema elétrico.

• Neste particular, tem-se basicamente, 3 situações a considerar:

• Sistema elétrico com neutro isolado (ou neutro flutuante);

• Sistema elétrico com neutro solidamente aterrado;

• Sistema elétrico com aterramento do ponto neutro via impedância.

• Assim considerando, é de se esperar que as correntes de falta para a terra dependam, fundamentalmente, da impedância considerada entre o potencial de neutro do sistema (N) e o potencial de terra.

• Portanto, deverá ser avaliada a impedância entre o Neutro e a Terra para cada filosofia de aterramento do neutro adotada.

SISTEMA ELÉTRICO COM NEUTRO ISOLADO (OU NEUTRO FLUTUANTE)

Neste sistema estão presentes as chamadas “sobretensões transitórias” que surgem durante as faltas (os valores alcançam de 6 a 7 vezes a tensão nominal);

Conforme se verá adiante, neste caso a identificação do ramal em defeito somente será possível mediante o desligamento seqüencial de cada um dos ramais do circuito. Ao se desligar o ramal sob falta, esta se extinguirá;

Como não existe nenhuma conexão entre os potenciais de Neutro e de Terra, o retorno da corrente de falta se dá através das capacitâncias para a terra nas outras fases sãs.

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SISTEMA ELÉTRICO COM NEUTRO SOLIDAMENTE ATERRADO

Trata-se da mais tradicional forma de aterramento do Neutro; nesta concepção os valores da corrente de falta são elevadíssimas, porém as sobretensões

transitórias são amortecidas

SISTEMA ELÉTRICO COM ATERRAMENTO DO POTENCIAL DE NEUTRO VIA IMPEDÂNCIA

Trata-se de uma filosofia de aterramento usual nos sistemas elétricos de potência a qual:

Possibilita a limitação das correntes de falta para terra em um valor definido; amortece as sobretensões transitórias; o valor da impedância de neutro é uma função da capacitância da rede; nos sistemas trifásicos tem-se que:

Nesta filosofia uma impedância de aterramento é inserida entre os potenciais de Neutro e de Terra;

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a) através de uma resistência (conhecida como resistores de aterramento).

b) através de uma indutância (conhecida como bobina supressora de arco)

O CURTO-CIRCUITO NA ESPECIFICAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS ELÉTRICOSPERÍODOS DO CURTO-CIRCUITO

A Corrente de curto-circuito pode ser calculada em 03 (três) períodos distintos:

1/2 ciclo após a falta; 4 ciclos após a falta; 30 ciclos após a falta.

CORRENTES DE CURTO 1/2 CICLO APÓS A FALTA

Correntes momentâneas ou “momentary short-circuit current”.

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Estas correntes são particularmente importantes na determinação dos seguintes itens:

CORRENTES DE CURTO 4 CICLOS APÓS A FALTA

CORRENTES DE CURTO 30 CICLOS APÓS A FALTA

Correntes permanentes ou “steady-state short-circuit current”. Estas correntes são particularmente importantes na determinação dos seguintes itens:

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Documents

Apostila Unidade 01 a 07