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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE

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1. LIS TAGE TAB IAS E LISTA DE SIGLAS XV RESUMO soe nata rodas acted a ig RS a XVII sree ao Ra RO casas eau 00s aca each CE RET XIX INTRODUCA Guinan Scr a cpa Rec 21 1 1 Sistemas El tricos de 1 Si ad a 21 Subestacoe O A Stk RS Eo 24 2 SUBESTA ES DE ALTA TENS O ccscsscsssssssessssesseesessseeseessseeseassetessareseesaneseeesaess 25 2 1 Classifica o das 90 22 2 2 Configura es T picas de Subesta es cuz anseia sas atrasa crias a Tas cassado ani 26 2 2 1 Barramento Singelo ou Simples 28 2 2 22 Barramento Da See K 29 22 Barramento Duplo A ic 30 22 4 Barramento em An h eein cas 31 2 2 5 Comparativo entre Configura es epa o 32 2 2 6 ONS Concession rias e Configura es 33 3 PRINCIPAIS CARACTER STICAS DOS 1 35 Tens o Nominal A a 35 Comente N
2. 73 Classificacao das CHAVES 75 4 4 2 Tipos Construtivos das Chaves setas 76 4 4 3 Acess rios das ahead 78 45 Transformadores de Corrente ias SAR AG 78 4 5 1 Classifica o dos Transformadores de 40400 79 4 5 2 Tipos Construtivos dos Transformadores de Corrente 80 4 5 3 Correntes Nominais e Rela es Nominais dos Transformadores de Corrente 82 4 5 4 Classes de Exatid o dos Transformadores de 83 4 6 Transformadores de Potencial usina SA RG Aa 85 4 6 1 Classifica o dos Transformadores de 22 4 86 4 6 2 Tipos Construtivos dos Transformadores de 87 4 6 3 Rela es Nominais dos Transformadores de 87 4 6 4 Classes de Exatid o dos Transformadores de 88 4 7 89 4 7 1 Glassificeagaodos Pata raioss les 91 4 7 2 Valores Nominais dos 91 4202 Bobinas OCIS I Oi gs E
3. 176 8 6 2 Equipamentos de M dia Tens o 182 8 6 3 Equipamentos de Servi os AUXILIARES siim is fatais ga da sad Tea 183 8 7 Passo 6 Especifica o dos 186 87 1 Especifica o do Sistema de Prote o Controle e 1 1 186 8 7 2 Especifica o do Sistema de 44 00 187 8 7 3 Especifica o do Sistema de Detec o e Combate Inc ndio 187 8 7 4 Especifica o dos Sistemas de Seguran a erre 188 8 7 5 Especifica o do Sistema de 2 rea 188 8 7 6 Especifica o do Sistema de Prote o Contra Descargas Atmosf ricas 189 Sir Espeelicac o dos ESOS GAR O 189 6 8 Passo Eanaliza o do Projeto sas poses eee aa 190 O BXEMPEO DEPROJETO 191 9 1 Necessidade de uma Nova Subestacae amics grana 191 9 2 Como sera feita 192 93 Onde sera feita nova subesta o artur atesta eds 194 9 4 Os resultados obtidos foram 5 10 2 2 0 196 9 5 Especifica o dos Equipamentos a ads 197 9500 Equipamentos de Alta TENS O das pads ia a 197 9 5 2 Equipame
4. C a b Figura 49 Liga o em estrela isolada a e dupla estrela isolada b para banco de capacitores em deriva o e Liga o em delta ou duplo delta por raz es econ micas estes tipos de liga o Figura 50 s o utilizados em tens es abaixo de 2 4 kV A gt kd B Ce a b Figura 50 Liga o em delta a e duplo delta b para banco de capacitores em deriva o A escolha do tipo de liga o a se usado para o banco de capacitores depender do sistema de aterramento Em geral se d prefer ncia aos bancos de capacitores ligados em 104 estrela sendo que a presen a ou n o do aterramento depender de estudos de curto circuito monof sicos e da tens o transit ria de reestabelecimento nos equipamentos de manobra 4 9 3 Pot ncia dos Bancos de Capacitores em Deriva o A pot ncia do banco de capacitores P pode ser calculada a partir das medidas das capacit ncias monof sicas atrav s da seguinte f rmula 2 U2 1073 kVAr 2 Onde P Pot ncia trif sica do banco Cp Ce Capacit ncias medidas entre dois terminais de linha de um capacitor trif sico dadas em W Frequ ncia do sistema em rad s f Frequ ncia do sistema em Hz Em geral os capacitores de alta tens o s o constitu dos de unidade de 25 50 100 150 ou 200 kVAr 4 9 4 C lculo do N mero
5. 117 5 25 de eed idence ence eed 123 6 EQUIPAMENTOS AUXILIARES ane Ske E E 125 61 Sistema de Servi os Auxiliares 125 6 1 1 Servi os Auxiliares em Corrente 8 126 6 1 2 Servi os Auxiliares em Corrente Cont nua 126 6 2 Bancos de Baterias sis sofa 127 6 3 Bancos asa Naga 131 6 4 Transformadores de Servi os 2 132 6 5 RU cu na E ead 133 6 5 1 Pain is de Servi os em Corrente Alternada 134 6 5 2 Pain is de Servi os em Corrente 134 6 0 Grup s Geradores aa TA ae cg ance sau acy aus pet 135 T SISTEMAS E SERVI OS e ann dation ae 137 72 Sistemas de Prote o das SUDESta es 137 7 1 1 Sistema de Prote o Controle e 1 0 10 138 REZ Sistema de TIE PECTS CAG 149 7 1 3 Sistema de De
6. PR 7 OA 12 kV 10 kA 0376 0 3P75 0 3P75 0 3975 3 107 108 109 12 kV 10 Tc 104 105 106 TC 107 108 109 9 9 4000 5 5 4000 5 5 9 108100 0 3 12 5 108100 0 3 12 5 116 117 118 119 120 121 315 13800 3 115 115 3 115 115 3 13800 3 115 115 3 115 115 3 0 3 75 0 3P75 0 3 75 0 3P75 5 115 115 5 0 3 75 0 3 75 DJ 112 117 DJ 119 a 124 02431 132 133 TC 134 151 FUS 04 05 06 TC 152 153 154 q EUS 07 08 09 TC 155 a 172 175 174 175 4000 5 200 400 800 5 5 Si oun 4000 5 5 A 9 AN 200x400x800 5 5 A 7 4000 5 5 10B100 0 3C12 5 108100 0 3 12 5 108100 0 3C12 5 108100 0 4 PR 131 148 PR 149 166 PR 67 12 kV 10 kA IS ool 12 10 kA 212 kV 10 kA SERVIG ae Ag ee ALIMENTADOR SERVI OS TE SERVI OS ALIMENTADOR m SERVIG 07 12 AUXILIARES 02 AUXILIARES 3 a 18 Ri aide Datas AUXILIARES lt a FUTURO ANEXO E PROJETO EXEMPLO PROJETO B SICO SUBESTA O EXEMPLO 138 13 8 kV DIAGRAMA UNIFILAR ALTA E M DIA TENS O ESCALA FOLHA REVIS O S ESC 05 10 00 lt gt FORMATO gt RUDE o ERROS 7 ies SERVOS LARES eat NEN wie AUXILIARES AUXILIARES AUXILIARES 04 02 03
7. 119 Operacionalmente e construtivamente os cub culos que utilizam um ou outro meio de isola o s o bem semelhantes sendo que os isolados a SF possuem as mesmas vantagens dimensionais apresentadas no disjuntor Por outro lado no quesito manuten o cada um possui vantagens e desvantagens Os cub culos isolados SF s o conhecidos por apresentar pouca ou nenhuma manuten o sendo que em casos extremos como na ocorr ncia de danos por ocorr ncia de faltas a manuten o se torna mais complicada e dispendiosa Os cub culos isolados a ar por outro lado apresentam maior necessidade de manuten o possibilitando tamb m uma maior facilidade da mesma Tamb m h a possibilidade de instala o de disjuntores extra veis ou seja disjuntores que podem ser removidos dos cub culos com o aux lio de carros especiais para a manuten o Em geral os cub culos de m dia tens o tanto isolados a ar quanto isolados a SFG s o compostos de 4 compartimentos e Compartimento de manobra Compartimento onde ser instalado equipamento de manobra sendo este um disjuntor uma seccionadora ou uma seccionadora fus vel e Compartimento de barramento Compartimento onde ser instalado barramento do circuito de distribui o e por onde se far a conex o com o equipamento de manobra e Compartimento de conex o Compartimento onde se instalar o os demais equipamentos do circuito de distribui o e por
8. 345 000 V3 3 000 1 1 800 1 440 000 V3 4 000 1 2 300 1 500 000 V3 4 500 1 2 500 1 525 000 V3 4 500 1 2 600 1 765 000 N3 6 600 1 3 800 1 4 6 4 Classes de Exatid o dos Transformadores de Potencial O processo de especifica o da classe de exatid o dos transformadores de potencial an logo ao dos transformadores de corrente As exatid es tabeladas em norma s o dadas na Tabela 15 35 ASSOCIA O BRASILEIRA DE NORMAS T CNICAS ABNT NBR 6855 2009 Transformadores de potencial indutivos S 1 71 2009 89 Tabela 15 Exatid o para transformadores de potencial Transformador de Potencial Norma Prote o e Medi o ANSI 0 3 0 6 1 2 No caso de um transformador de potencial para a especifica o da classe de exatid o indica se a exatid o seguida do s mbolo de maior carga nominal com a qual se verifica esta exatid o indicado pelo s mbolo pela norma ABNT Pode se observar os valores das cargas nominais na Tabela 16 Tabela 16 Valores de carga nominal e designa es de transformadores de potencial 36 Pot ncia Designa o Resist ncia Indut ncia Aparente Cosi Imped ncia ABNT mH Q VA P12 5 115 2 3042 12 5 0 10 1152 P25 403 2 1092 25 0 70 576 P35 82 2 1095 35 0 20 411 P75 163 2 268 75 0 85 192 P100 115 2 229 100 0 85 144 P200 61 2 101 200 0 85 72 P400 30 6 50 4 400 0 85 36 47 Para raios Os para raios Figura 41 s o equipament
9. E TRAU TR aux 02 A A Rax 13800 220 127 V E RO tae A 13800 220 127 13800 220 127 V 13800 220 127 V FUTURO 75 q 75 SA 01 02 03 5 10 11 12 TC SA 04 05 06 TC 07 08 09 400 5 5 0 5 5 5 5 400 5 5 0 3C12 5 0 3C12 5 0 3C12 5 0 3C12 5 0 3C12 5 0 3C12 5 0 3C12 5 0 3C12 5 QUADRO DE QUADRO DE TRANSFER NCIA TRANSFER NCIA AUTOM TICA AUTOM TICA 02 400 400 25 25 25 SOA 10 10 10 10 40 SOA SOA 40 25 25 40 40 SOA 25 25 25 25 2 e e 2 e lt lt 4 lt lt lt lt lt lt lt lt OF OZ 5 5 OZ oz 52 52 2 2 gt gt gt gt nN I ILEN lt lt LEN qX atin Q lt Sty Es m S FO FO FO Zuo Zumo zuo zuo Eno 49 n no no 5z 5 FZ FZ 5 5 5 5 we 4 4 amp E aon BAT 02 02 03 BAT 03 5 JP REI 9 Be 250Ah 10h 75 A 75 250Ah 10h pitt Matera tc 205 125 Vee 220 125 Vcc 220 125 Vec 125 220 Vea 125 Vee FUTURO FUTURO soa soa 80 A 80 A 10 A 10 4A 4A 25 A 25 25 A 25 25 A 25 A 25 25 A 25 25 25 25 25 25 25 25 lt lt t ia lt lt 92 92 amp Eus 8 8
10. Pot ncia aparente do transformador Un Tens o nominal 114 Corrente de curto circuito Z Imped ncia percentual do transformador 5 2 Diferen as entre Equipamentos de Alta Tens o e M dia Tens o Nem todos os equipamentos que s o utilizados na alta tens o s o aplic veis na m dia tens o o caso das bobinas de bloqueio de alguns tipos de disjuntores e alguns tipos de chaves seccionadoras O contr rio tamb m verdadeiro Alguns equipamentos utilizados em m dia tens o n o s o aplic veis na alta tens o Dentre estes podemos citar alguns tipos de disjuntores os religadores as chaves seccionadoras fus veis os cub culos blindados de m dia tens o e os resistores de aterramento 5 2 1 Disjuntores Os disjuntores de m dia tens o apresentam principalmente duas formas construtivas uma forma semelhante Figura 55 aos disjuntores de alta tens o e uma forma compacta pr pria para a instala o em postes ou cub culos de m dia tens o Figura 56 115 Figura 56 Disjuntor compacto de m dia tens o Figura 55 Disjuntor de m dia tens o 47 48 Estes ltimos quando instalados em cub culos de distribui o de m dia tens o isolados a ar e se associados a certos mecanismos podem ser removidos dos cub culos permitindo assim maior facilidade na manuten o ou troca do disjuntor Em rela o aos m todos de extin o de arco comercialmente s o mais utilizados a
11. SIEMENS Siemens Vacuum Recloser Berlin 36 2008 SIEMENS Cub culos de m dia tens o isolados a Ar tipo NXAIR NXAIR e NXAIR P at 24 Jundia 28 2011 SILVESTRE K K C lculo de desempenho do enlace de onda portadora em sistemas de teleprote o OPLAT Monografia Gradua o Recife Universidade de Pernambuco 2010 SOUZA F D Estudo e projeto el trico b sico de uma subesta o Monografia Gradua o Vit ria Universidade Federal do Esp rito Santo 2007 THE INSTITUTION OF ELECTRICAL ENGINEERS High voltage engineering and testing 2a ed Londres The Institution of Electrical Engineers 2001 TRENCH Reactors S 1 16 2009 U S ENERGY INFORMATION ADMINISTRATION Internation Energy Outlook 2011 Washington p 301 2011 UNITED STATES DEPARTMENT AGRICULTURE Design guide for rural substations S 1 764 2001 229 12 ANEXOS Anexo A Diagrama Unifilar Preliminar Anexo B Layout Preliminar Anexo Cortes Preliminares 01 Anexo D Cortes Preliminares 02 Anexo E Diagrama Unifilar Alta e M dia Tens o Anexo F Diagrama Unifilar Servi os Auxiliares Anexo G Sistema de Prote o e Controle Anexo H Layout Sistema de Prote o Contra Descargas Atmosf ricas Diretas 01 Anexo Cortes Sistema de Prote o Contra Descargas Atmosf ricas Diretas 01 Anexo J Cortes Sistema de Prote o Contra Descargas Atmosf rica
12. carregada atrav s de motores de corrente cont nua ou corrente alternada S o utilizados em disjuntores de alta e extra alta tens o e Acionamento a ar comprimido A energia necess ria para o fechamento do disjuntor armazenada em c maras de ar comprimido S o principalmente utilizados em disjuntores com m todo de extin o de arco por ar comprimido e Acionamento hidr ulico A energia necess ria armazenada em um acumulador hidr ulico Este acumulador composto de um cilindro contendo um mbolo estanque e de um lado leo ligado aos circuitos de alta e baixa press o atrav s de bomba hidr ulica e do outro certa quantidade de Utilizados principalmente em extra alta tens o nos disjuntores que utilizam o SFs meio de extin o de arco 73 4 3 3 Acess rios dos Disjuntores Os principais acess rios utilizados na composi o do disjuntor s o o resistor de pr inser o os capacitores de equaliza o de tens es e o sincronizador de manobras Os resistores de pr inser o reduzem a amplitude das sobretens es decorrentes da energiza o e religamento de linhas de transmiss o e tamb m das tens es de reestabelecimento transit rias atrav s dos contatos dos disjuntores Podem estar ainda associados a capacitores nos terminais dos disjuntores que reduzem a taxa de crescimento da tens o de reestabelecimento transit ria Os capacitores de equaliza o de tens o s o u
13. es das pessoas e equipamentos dentro da subesta o e na Casa de Comando Os principais sistemas utilizados s o e Circuito Fechado de Televis o CFTV S o sistemas nos quais os sinais provenientes de c meras estrategicamente posicionadas s o enviados a um centro de supervis o local ou remoto Os principais componentes destes sistemas s o as c meras o cabeamento ou transmissores sem fio e os monitores Sistemas mais modernos gerenciam e armazenam as imagens de modo digital possibilitando o tratamento destas e controlando movimentos fluxos velocidades dentre outras funcionalidades e Sistema de prote o perimetral Os sistemas de prote o perimetral tem o objetivo de inibir dificultar e detectar a intrus o de pessoas n o autorizadas nas reas perimetrais da subesta o Os principais equipamentos adotados nestes sistemas s o o Cercas eletrificadas o Cercas com sensores de vibra o o Cercas com sensores de proximidade o Barreiras de cabos sensores enterrados o Barreiras de infravermelho ativo o Barreiras de micro ondas ativas o Concertinas e Sistemas de controle de acesso Os sistemas de controle de acesso visam controlar o acesso de pessoas ou ve culos subesta o permitindo este subesta o somente a pessoas previamente autorizadas Podem ser feitos a partir 157 de cart es magn ticos c digos de barras smart cards tags ou biometria juntamente com bloqueios co
14. es especiais Ent o como n o se encontrou nenhum fator desfavor vel definiu se a localiza o final da subesta o como mostrada na Figura 83 197 Figura 83 Exemplo Localiza o da subesta o dentro do terreno do data center 9 5 Especifica o dos Equipamentos Definidos o unifilar e layout da subesta o p de se iniciar o processo de especifica o dos equipamentos come ando pelos equipamentos de alta tens o seguidos dos equipamentos de m dia tens o equipamentos auxiliares sistemas e servi os 9 5 1 Equipamentos de Alta Tens o A tens o nominal do sistema dada pela concession ria de 138 kV Neste ponto definiu se tamb m a classe de tens o destes equipamentos em 145 kV Ainda a frequ ncia do sistema de 60 Hz corrente nominal do setor de alta tens o p de ser calculada da seguinte maneira 198 5 V3 Unp Como se p de ver nos requisitos a inoperabilidade de um transformador deveria ser suprida por outro transformador sem prejuizos Desta forma considerando que a pot ncia total da planta de 28 MVA cada um dos transformadores a serem instalados nesta primeira etapa excluindo a expans o futura deveria suprir os 28 MVA Por outro lado considerando a expans o adotou se a premissa que a queda de um dos transformadores futuros deveria ser compensada pelo outro transformador futuro Desta forma ap s a expans o a subesta o funcionaria normalmente com
15. frequ ncia industrial aplic vel entre os terminais do para raios para o qual ele projetado para operar corretamente sobre as condi es de sobretens es tempor rias estabelecidas nos ensaios de ciclo de opera o Os valores tabelados de acordo com a faixa de tens o nominal e os degraus de tens o s o dados na Tabela 177 92 Tabela 17 Valores de tens o nominal de para raios Faixa de Tens o Degraus de Nominal Tens o kV Eficaz Nominal 3 12 12 54 3 54 108 6 108 288 12 288 396 18 396 756 24 A escolha da tens o nominal do para raios depender da tens o de opera o cont nua do para raios e tamb m do tipo de aterramento do sistema A m xima tens o de opera o continua do para raios U tamb m conhecida como MCOV Maximum Continuous Operating Voltage a m xima tens o eficaz permiss vel frequ ncia industrial que pode ser aplicada continuamente aos terminais dos para raios Para para raios de xido met lico em sistemas com neutro aterrado a tens o de opera o cont nua dever ser 10 maior que a tens o fase terra do sistema Desta forma Uns U 1 1 x o V3 Onde 02 Maxima tens o de opera o cont nua Uns Tens o nominal do sistema O resultado de U aproximado ao valor superior mais pr ximo de tens o de acordo com a Tabela 17 Para sistemas com neutro isolado ou seja aterrado atrav s de um equipamento como um resistor um rea
16. necess rio se instalar um sistema que monitore os sinais advindos dos transformadores de instrumenta o e 138 demais equipamentos e que controle as a es de manobra o chamado Sistema de Prote o Controle e Supervis rio Al m de garantir essa confiabilidade por opera o deve se garantir que fisicamente a subesta o permane a intacta evitando ao m ximo acessos indesejados e avarias f sicas Desta forma tamb m s o utilizados sistemas que inibem invas es controlam o acesso de pessoas monitoram o p tio da subesta o e casa de comando e protegem os equipamentos contra inc ndios seguir veremos alguns dos sistemas mais utilizados na prote o operacional e f sica das subesta es 7 1 1 Sistema de Prote o Controle e Supervis rio O Sistema de Prote o Controle e Supervis rio SPCS um sistema essencial para a subesta o Ele respons vel pela coleta e tradu o dos sinais gerados pelos transformadores de instrumenta o transformadores de corrente e de potencial gerando os comandos para as manobras na subesta o e tamb m gerando dados e informa es que podem ser guardadas e utilizadas em an lises de falhas O projeto do SPCS visa minimiza o dos efeitos de perturba es no sistema e a minimiza o do poss vel dano que estes efeitos possam causar aos equipamentos Assim um bom projeto do SPCS deve garantir e Confian a E a certeza da correta opera o p
17. o das caracter sticas dos equipamentos e servi os necess rios Por fim aplica se este guia em um exemplo pr tico atestando assim a sua funcionalidade Palavras chave Guia Projeto Subesta es Alta Tens o Equipamentos Servi os XVIII XIX ABSTRACT GON ALVES R M Design guide of high voltage substations 2012 Thesis Undergraduate Escola de Engenharia de S o Carlos Universidade de S o Paulo S o Carlos 2012 Due to the great complexity of the electrical design of high voltage substations can reach few professionals are familiar with this process This monograph will address the theoretical foundation that enables professionals to design easily such substations To this end basic studies of the substation s characteristics are made as well as high voltage equipment usually employed Are also presented in a more illustrative way medium voltage equipment systems and services necessary to develop the project of substations under turn key regime It s presented a design guide showing the steps to be followed for substation s project encompassing from the decision process for the construction of a substation through the choice of location and configuration to definition of the characteristics of the equipment and services needed Finally this guide is applied practical example testifying its functionality Keywords Guide Design Substations High Voltage Equipment Services XX 21 1 INT
18. 500 kHz e est suscet vel a ru dos do SEP Sistema de Detec o e Combate a Inc ndio Os Sistemas de Detec o e Combate Inc ndio SDCI s o respons veis por detectar alarmar e combater quaisquer princ pios de inc ndio dentro das reas abrangidas pelo sistema minimizando as perdas e danos causados pelas chamas Quanto mais r pido for detectado o inc ndio mais f cil ser control lo j que se est em est gios mais incipientes Os detectores s o os dispositivos que devem ser planejadamente dispostos e interligados e que fornecem as informa es de princ pio de inc ndio por meio de indica es 153 sonoras ou visuais al m de dispararem os comandos para os sistemas autom ticos de combate a inc ndio Os principais tipos de detectores s o e Detectores de temperatura e Detectores de fuma a e Detectores de chama Em subesta es que n o apresentam o sistema de combate autom tico s o utilizados extintores port teis de gua p qu mico espuma ou outro agente extintor espalhados pelas Casas de Comando e p tios das subesta es Estes equipamentos est o destinados a combater pequenos focos de inc ndio em sua origem Para as subesta es com o sistema de combate autom tico uma infraestrutura para dispers o do elemento extintor deve ser instalada Os elementos extintores mais comuns s o a gua espuma mec nica di xido de carbono e outros gases inertes Os sistemas
19. 94 4 8 1 Caracter sticas Construtivas das Bobinas de Bloqueio 95 4 8 2 C lculo das Bobinas de 1 1 2 95 4 9 Bancos de Capacitores em Deriva o cccceessecessecesceceeseeecseceeceeeeceeeeeseeeesaeeees 98 4 9 1 Unidades Capacitivas e Bancos de 99 4 9 2 Esquema de Liga o dos Bancos de Capacitores em Deriva o 102 4 9 3 Pot ncia dos Bancos de Capacitores em 104 4 9 4 C lculo do N mero de Unidades de um Banco de Capacitores em Deriva o 104 4 10 Bancos de inane 107 4 10 1 Principais Componentes dos Bancos de Capacitores S rie 109 4 10 2 Tipos Construtivos dos Bancos de Capacitores 110 VII 5 EQUIPAMENTOS DE MEDIA TENS O resmas 113 Sal Corrente Curto na e AE 113 5 2 Diferen as entre Equipamentos de Alta Tens o e M dia 114 Sal O ee 114 5 22 pa a 116 5 03 Chaves SECCIONADOTAS debe pas ie e aid 116 5 2 4 Cub culos Blindados de Media Tens o
20. Liga o em estrela ou Y esquem tica a e no n cleo b 60 Figura 28 Liga o Zig Zag esquem tica a e no n cleo b 61 Figura 29 Reator de deriva o controlado por tiristores 65 Figura 30 Exemplo de se o de n cleo com lamina o radial 66 Figura 31 Disjuntor Siemens 245 siso Ra 68 Figura 32 Chave seccionadora com abertura dupla lateral e an is para redu o de efeito COOMA 74 Figura 33 Esquema construtivo dos tipos de 77 Figura 34 Transformadores de corrente 79 Figura 35 Transformador de corrente do tipo enrolado 80 Figura 36 Transformador de corrente do tipo barra 81 Figura 37 Transformador de corrente do tipo janela rear 81 Figura 38 Transformador de corrente do tipo bucha 81 Figura 39 Transformador de corrente do tipo n cleo 1 1 82 Figura 40 Transformador de potencial 86 Figura 41 Par raios Siemens 90 Figura 42 Bobina de Bloqueio seas sos e rs dada eau EURO RE ee eae 94 Figura 43 Esquematico das bobinas de
21. leo F For ada com fluxo de leo dirigido D 22 FARIAS D M quinas El tricas Centro de Forma o Profissional Jorge Ign cio Peixoto S 1 p 69 23 ASSOCIA O BRASILEIRA DE NORMAS T CNICAS ABNT NBR 5356 1 2007 Transformadores de pot ncia Parte 1 Generalidades S 1 95 2007 62 Na Tabela 9 apresentada a ordem como se deve apresentar os s mbolos Tabela 9 Ordem dos s mbolos da refrigera o de transformadores 24 Primeira Letra Segunda Letra Terceira Letra Quarta Letra Indicativa do meio de resfriamento em contato com o sistema de resfriamento externo Indicativa do meio de resfriamento em contato com os enrolamentos Natureza do Natureza do Natureza da Natureza da meio de 5 meio de f circula o circula o resfriamento resfriamento Por exemplo um transformador com refrigera o ONAN ONAF ONAF 2 tem tr s tipos de refrigera o sendo o primeiro por leo natural e ar natural e o segundo e terceiro por leo natural e ar for ado e De acordo com o tipo de comuta o O comutador um dispositivo que muda a liga o das deriva es dos enrolamentos dos transformadores variando ent o a tens o entre os terminais do transformador e adequando o transformador varia o de carga Pode ser utilizado tanto no enrolamento prim rio quanto no secund rio o Sem comutador O transformador n o apresenta comutador nos enrolamentos o Com comutad
22. 3000 3000 3000 3000 3000 4500 3500 3000 3000 3500 4500 3000 3000 3000 3000 3000 3000 ATI 6300 ANEXO B PROJETO EXEMPLO PROJETO B SICO SUBESTA O EXEMPLO 138 13 8 kV LAYOUT PRELIMINAR ESCALA FOLHA 5 5 02 10 2500 3000 3500 3500 3000 3000 3500 3500 3000 5000 3000 3000 3000 9500 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 8000 8000 REVIS O 00 FORMATO PROJETO EXEMPLO PROJETO B SICO SUBESTA O EXEMPLO 138 13 8 kV CORTES PRELIMINARES 01 ESCALA FOLHA REVIS O S ESC 03 10 00 lt gt FORMATO 1968 PAREDE CORTA FOGO PROJETO EXEMPLO PROJETO B SICO SUBESTA O EXEMPLO 138 13 8 kV CORTES PRELIMINARES 02 ESCALA FOLHA REVIS O S ESC 04 10 00 FORMATO 9 LT CPFL 1 LT CPFL 2 138 kV 138 TP 01 02 03 TP 07 08 09 PR 01 02 05 E 138000 3 115 115 3 115 15 3 138000 13 115 115 13 115 115 13 PR 04 05 06 120 kv 10 IS 13900075115 5 15
23. A D Disjuntores e chaves aplica o em sistemas de pot ncia Niter i Universidade Federal Fluminense EDUFF 1995 D AJUZ A Equipamentos El tricos Especifica o e aplica o em subesta es de alta tens o Rio de Janeiro Furnas 1985 D AJUZ A Transit rios el tricos e coordena o de isolamento Aplica o em sistemas de pot ncia de alta tens o Rio de Janeiro Furnas Universidade Federal Fluminense EDUFF 1987 DUAILIBE P Subesta es Tipos equipamentos e prote o S 1 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Celso Suckow da Fonseca 1999 EMPRESA DE PESQUISA ENERG TICA Proje o da demanda de energia el trica para os pr ximos 10 anos 2011 2020 Minist rio de Minas e Energia Rio de Janeiro p 105 2011 FARIAS M quinas El tricas Centro de Forma o Profissional Jorge Ign cio Peixoto S 1 69 INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION Insulation Co ordination Part 2 Aplication Guide 3a ed Genebra s n 1996 INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION Selection and dimensioning of high voltage insulators intended for use in polluted conditions Part 1 Definitions information and general principles 1 ed Genebra s n 2008 JESUS S D Uma contribui o ao estudo eletromagn tico de um reator el trico trif sico Monografia Gradua o Bel m Universidade Federal do Par 2005 MARDEGAN Servi os Auxiliares O Setor E
24. Figura 38 Transformador de corrente do tipo bucha e Tipo com n cleo dividido Transformador de corrente semelhante ao tipo janela mas com n cleo basculante a fim de se facilitar o enla amento do condutor prim rio Figura 39 82 Figura 39 Transformador de corrente do tipo n cleo dividido e Tipo com v rios enrolamentos prim rios Possui v rios enrolamentos prim rios separados e isolados entre si e Tipo com v rios n cleos Possui v rios enrolamentos secund rios separados isolados entre si montados cada um sobre um n cleo diferente por m com um enrolamento prim rio em comum 4 5 3 Correntes Nominais e Rela es Nominais dos Transformadores de Corrente A corrente prim ria nominal do transformador de corrente aquela que o equipamento suporta em regime normal de opera o Esta especifica o deve considerar a corrente m xima e a corrente de curto circuito do sistema A corrente secund ria nominal padronizada em 1 ou 5 As rela es nominais s o dadas pela rela o entre a corrente prim ria nominal e a corrente secund ria nominal De acordo com a norma ABNT NBR 6856 1992 temos as rela es dadas na Tabela 10 83 Tabela 10 Rela es nominais de transformadores de corrente 30 Corrente Rela o Rela o Corante Rela o Nominal Pinang Nominal Promag Nominal Nominal A Nominal A Nominal A 5 1 1 100 20 1 1000 200 1 10
25. Utilizados para verifica o de dire o do fluxo de pot ncia em unidades com v rias alimenta es Rel s de sobrecorrente instant neo 50 Utilizados em diversos pontos da subesta o para detec o de sobrecorrente de alta amplitude Rel s de sobrecorrente temporizado 51 Utilizados em diversos pontos da subesta o para detec o de sobrecorrente Rel s de sobretens o 59 Utilizados em diversos pontos da subesta o para detec o de sobretens o Rel s de press o 63 Utilizados para verifica o de defeitos em transformadores e equipamentos isolados a g s SFs Rel s direcionais de sobrecorrente 67 Utilizados em diversos pontos da subesta o para verificar a dire o das correntes de sobretens o Rel s de religamento 79 Utilizados no religamento de disjuntores Rel s de prote o diferencial 87 Utilizados para a prote o de transformadores geradores e barramentos 146 7 1 1 3 Sistema Supervis rio e Interface Homem M quina O Sistema Supervis rio consiste de softwares que fazem a aquisi o das informa es da subesta o como tens o corrente frequ ncia posi es das chaves e disjuntores e as apresentam em diagramas unifilares ou telas Interface Homem M quina consiste de um computador no qual instalado um software espec fico por exemplo o SCADA Supervisory Control and Data Aquisition ou EMS Energy Managem
26. cleo de Ar O material construtivo do n cleo o ar atmosf rico o N cleo de Ferro O material construtivo do n cleo o ferro o tipo mais usado pois leva a equipamentos mais compactos e com menores perdas e De acordo com a localiza o Os reatores em deriva o podem estar localizados em diversos pontos do sistema o Reatores de linha Instalados junto linha de transmiss o o Reatores de barra Instalados junto aos barramentos da subesta o o Reatores de terci rio Instalados junto ao enrolamento terci rio dos transformadores de for a e De acordo com o regime o Manobr veis Podem ser desconectados do sistema atrav s da manobra de disjuntores o Permanentes Est o ligados permanentemente ao sistema A escolha do tipo de reator em deriva o depender do custo da necessidade de unidades reserva limita es de transporte de produ o e de acondicionamento dentre outros 4 3 Disjuntores Os disjuntores Figura 31 podem ser considerados os principais equipamentos de prote o de uma subesta o sendo capazes de estabelecer conduzir e interromper correntes em condi es normais de opera o assim como estabelecer conduzir durante tempo 68 especificado e interromper corrente sob condi es anormais de opera o como por exemplo as de curto circuito Figura 31 Disjuntor Siemens 245 kV 27 Seu principal papel no sistema realizar a interrup o de c
27. e Facilitam a localiza o dos curto circuitos fase terra desde que esteja se usando rel s de terra adequados 53 Eletele 1998 Disponivel em lt http www eletele com br Resistores htm gt Acesso em 13 de Julho 2012 124 e Os custos de manuten o s o praticamente iguais aos do sistema solidamente aterrado neutro aterrado e Reduzem as sobretens es devido resson ncia LC e curto circuitos intermitentes Os resistores de aterramento s o dimensionados para conduzir correntes por tempo limitado 5 10 30 ou 60 segundos absorvendo a energia durante o tempo de circula o da corrente e dissipando em forma de calor Os valores comerciais mais utilizados de corrente nominal para resistores de aterramento s o de 100 A 200 A e 400 A 125 6 EQUIPAMENTOS AUXILIARES Al m dos equipamentos utilizados para a condu o transforma o manobra e monitoramento da energia comum o uso de equipamentos auxiliares que executar o fun es secund rias mas que s o essenciais para o perfeito funcionamento da subesta o Em geral estas fun es envolvem o fornecimento de corrente alternada ou cont nua em regime normal de funcionamento ou em momentos de falta de energia no sistema para opera o e manuten o de algumas das fun es essenciais da subesta o Estes equipamentos s o de grande import ncia para a confiabilidade do sistema Dentre estes equipamentos podemos citar os transformadores pain is
28. es de 69 kV e 138 kV n o h prefer ncia de uso sendo que em sistemas onde se utiliza o PLC Power Line Carrier necess rio se utilizar o transformador de potencial capacitivo Acima de 138 kV os transformadores de potencial capacitivos s o predominantes 4 6 3 Rela es Nominais dos Transformadores de Potencial A rela o nominal a rela o entre a tens o prim ria nominal e a tens o secund ria nominal Apresenta se na Tabela 14 os valores tabelados pela norma ABNT NBR 6855 2009 88 Tabela 14 Rela es nominais para transformadores de potencial 35 Liga o entre fases Liga o entre fase e terra Tens o E Tens o Rela o Nominal Prim ria Rela o Prim ria Tens o Secund ria Nominal V Nominal V Nominal Nominal TE V 3 115 v3 115 115 1 1 230 2 1 402 5 3 5 1 460 4 1 z 2 300 20 1 2 300 N3 36 1 20 1 12 1 3 450 30 1 3 450 N3 52 5 1 30 1 17 5 1 4 025 35 1 4 025 N3 60 1 35 1 20 1 4 600 40 1 4 600 3 72 1 40 1 24 1 6 900 60 1 6 900 V3 105 1 60 1 35 1 8 050 70 1 8 050 N3 120 1 70 1 40 1 11 500 100 1 11 500 N3 180 1 100 1 60 1 13 800 120 1 13 800 3 210 1 120 1 70 1 23 000 200 1 23 000 V3 360 1 200 1 120 1 34 500 300 1 34 500 V3 525 1 300 1 175 1 46 000 400 1 46 000 V3 720 1 400 1 240 1 69 000 600 1 69 000 V3 1050 1 600 1 350 1 138 000 V3 2100 1 1 200 1 700 1 230 000 V3 3600 1 2 000 1 1 200 1
29. estabelece a configura o m nima de acordo com a classe de tens o conforme visto abaixo e Barramento de 230 kV Barra dupla com disjuntor simples e quatro chaves e Barramento com tens o igual ou superior 345 kV Barra dupla com disjuntor e meio Vale salientar que arranjos alternativos de barramentos podem ser utilizados desde que apresentem desempenho igual ou superior ao dos arranjos estabelecidos em rela o aos fatores de m rito Da mesma maneira que o ONS as concession rias observam os fatores de m rito considerando as vantagens e desvantagens de cada configura o e recomendam a mais favor vel como base para a constru o de novas subesta es sob sua concess o Assim al m de satisfazer os requisitos t cnicos relativos ao dimensionamento dos equipamentos e sistemas uma nova subesta o dever satisfazer minimamente aos requisitos de configura o de barramento aos requisitos do ONS para subesta es de acesso rede b sica e aos requisitos das concession rias para subesta es de acesso a pontos sob sua concess o 35 3 PRINCIPAIS CARACTER STICAS DOS EQUIPAMENTOS Existem algumas caracter sticas que s o comuns maioria dos equipamentos e que s o chave para a caracteriza o destes como por exemplo a tens o nominal a corrente nominal os n veis de corrente de curto circuito suport veis e os n veis de isolamento A especifica o destas caracter sticas dever se ba
30. ltimo o mais utilizado para definir comercialmente os equipamentos da subesta o As classes de tens o usuais podem ser vistos na Tabela 3 36 Tabela 3 Classes de tens o usuais Classes de Tens o kV M dia Tens o Alta Tens o Extra Alta Tens o Ultra Alta Tens o 7 2 15 242 36 72 5 145 245 300 362 420 550 800 e acima 3 1 2 Corrente Nominal A corrente nominal definida como a corrente que atravessa o sistema quando este est em regime normal de opera o E geralmente definida para chaves seccionadoras disjuntores transformadores de corrente bancos de capacitores e filtros A especifica o das correntes nominais pode ser resumido da seguinte forma 1 Determinar os fluxos m ximos nas linhas atrav s do estudo de fluxo de pot ncia em condi es de opera o normal de emerg ncia considerando inclusive futuras expans es 2 Especificar os valores de corrente nominal da linha como o valor m ximo do fluxo de pot ncia que passa por cada linha Adequar os valores aos padr es vigentes 4 Padronizar os valores de corrente nominal para todos os equipamentos da subesta o a fim de simplificar as especifica es Uma maneira simplificada de encontrar tal corrente relacion la com a pot ncia trif sica do transformador de for a e com a tens o nominal de opera o conforme visto a seguir Po i V cos V 37 Onde P3g Pot
31. ncia trif sica do transformador em VA Corrente de linha do sistema V Tens o de linha do sistema cos Defasagem entre tens o e corrente de linha Reescrevendo esta f rmula para outros termos teremos Onde S Pot ncia do transformador em VA Corrente nominal os equipamentos Un Tens o nominal do sistema 3 1 3 Corrente de Curto Circuito E conven o adotar a corrente de regime permanente ou corrente nominal como sendo a corrente m xima que um equipamento suporta em funcionamento cont nuo Toda a corrente que exceder este valor denominada corrente anormal A corrente de curto circuito uma corrente anormal que surge ap s um defeito de opera o equipamento sendo extremamente violenta e perigosa Geralmente alcan a valores entre 1 000 e 2 000 das correntes nominais as podem alcan ar valores de at 10 000 A probabilidade de ocorr ncia t o maior quanto menor for a corrente de curto circuito As correntes de curto circuito s o ainda mais importantes quando se trabalha com transformadores operando em paralelo pois o paralelismo aumenta o n vel das correntes de falta 38 N o se deve confundir corrente de curto circuito e corrente de sobrecarga Esta ltima ocorre em sistemas ou equipamentos sem defeito e adv m de uma solicita o indevida do sistema Geralmente n o ultrapassa 50 do valor da corrente nominal Portanto deve se projetar os equipamentos
32. o pot ncia 93 Contator de varia o de campo 94 Rel de desligamento ou de disparo livre 95 Usados para aplica es espec ficas n o cobertas pelos n meros anteriores 96 Usados para aplica es espec ficas n o cobertas pelos n meros anteriores 97 Usados para aplica es espec ficas n o cobertas pelos n meros anteriores 98 Usados para aplica es espec ficas n o cobertas pelos n meros anteriores 99 Usados para aplica es espec ficas n o cobertas pelos n meros anteriores E comum a utiliza o de fun es combinadas sendo estas referidas pela combina o dos n meros como por exemplo 50 51 Ainda podem ser utilizadas letras ap s os n meros para esclarecer a aplica o do rel por exemplo 50N A Tabela 26 traz as letras mais utilizadas Tabela 26 Letras mais utilizadas no esclarecimento da numera o das fun es dos rel s Letra Descri o B Barramento F Campo G Aterramento ou gerador N Neutro T Transformador Os rel s mais utilizados s o Rel de dist ncia 21 Utilizados para detec o de falhas em linhas de transmiss o longas 145 Rel s de sincronismo 25 Utilizados no fechamento de disjuntores quando as diferen as de tens o fase e frequ ncia entre os seus polos for aproximadamente zero Rel s subtens o 27 Utilizados em diversos pontos da subesta o para detec o de subtens o Rel s de dire o de pot ncia 32
33. o de barramento caracter sticas m nimas dos equipamentos dentre outros bem como a concession ria define tais requisitos para o acesso s redes de subtransmiss o e distribui o sob sua responsabilidade 8 4 Passo 3 Onde instalar a subesta o Na posse do diagrama unifilar b sico da subesta o e correspondente layout parte se agora para a escolha do terreno onde se construir a subesta o A localiza o de uma subesta o um fator cr tico j que a escolha de um terreno inadequado pode levar a gastos excessivos Assim para evitar problemas deve se considerar v rios fatores como por exemplo 173 Localiza o dos centros de carga fontes geradoras e linhas de transmiss o dist ncia entre a subesta o e as cargas fontes geradoras e linhas de transmiss o deve ser minimizada para evitar a constru o de linhas de transmiss o que envolvem altos riscos t cnicos e econ micos e possuem um alto custo muitas vezes ultrapassando o pr prio custo da subesta o Acessibilidade da subesta o A subesta o deve ser instalada em local com acessibilidade suficiente para garantir a manuten o o monitoramento e a seguran a da mesma Condi es t cnicas do ONS ANEEL ou da concession ria para acesso rede A subesta o dever ser alimentada pelo ponto onde o ONS e ou a concession ria autorizar o acesso ao SEP Caracter sticas de resistividade do solo O solo do local de
34. o de bases e funda es 225 10 CONCLUS O Inicialmente apresentou se as principais motiva es que levaram a confec o desta monografia o horizonte de expans o do consumo de energia el trica no Brasil e no mundo e a inexperi ncia e falta de profissionais experientes na elabora o de projetos el tricos de subesta es como um todo Elaborou se em seguida um estudo de subesta es de alta tens o destacando as principais caracter sticas e configura es das mesmas apresentando um comparativo qualitativo e quantitativo para o aux lio na escolha da melhor configura o de barramentos Apresentou se tamb m um estudo dos principais equipamentos das subesta es de alta tens o relacionando para estes suas caracter sticas gerais e fun es na subesta o Foram estendidos ent o os conceitos dos equipamentos de alta tens o para os de m dia tens o apresentando as principais diferen as entre estes Relacionou se ainda os principais sistemas estudos e servi os necess rios para se construir uma subesta o pronta para energiza o por m em car ter superficial Com base nestes estudos elaborou se um guia pr tico para o projeto el trico de subesta es que elenca os passos e indica as caracter sticas de cada equipamento que devem ser definidas de acordo com as normas vigentes para cada equipamento Vale salientar que as caracter sticas definidas atrav s deste projeto foram aquelas necess rias para se
35. o possu am informa es suficientes ou softwares necess rios ou foram delegados a empresas ou pessoas especializadas 9 5 4 1 Sistema de Prote o Controle e Supervis rio O sistema de prote o controle e supervis rio foi tratado como um complemento do projeto el trico da subesta o e foi elaborado com base em projetos semelhantes adotando se assim as fun es mais utilizadas pelos projetistas nestes tipo de subesta o Desta forma o sistema deveria ser composto por e Painel de Transfer ncia Autom tica de Linha Deve conter rel s com no m nimo as fun es de sobrecorrente de fase instant nea e temporizada 50 51 sobrecorrente instant nea e temporizada de neutro 50 51 subtens o 27 e 219 sobretens o 59 fase neutro e entre fases al m de possuir a fun o debloqueio de religamento 86 Deve conter ainda medidores digitais de energia para medi o pr pria e Pain is de Prote o dos Transformadores Devem ser fornecidos pain is exclusivos para cada transformador de for a contendo rel s com no m nimo as fun es de sobrecorrente de fase instant nea e temporizada 50 51 sobrecorrente instant nea temporizada de neutro 50 51 sobrecorrente residual instant nea e temporizada 50 51G prote o t rmica 49 e prote o diferencial do transformador 87T e Painel do Sistema Supervis rio Deve conter todos os equipamentos necess rios para a realiza o do Sistema S
36. quando para esta finalidade utilizado um painel parte 58 Transformadores Uni o Disponivel em lt http www transformadoresuniao com br transformadores a oleo gt Acesso em 16 de Julho 2012 59 Transformadores Uni o Disponivel em lt http www transformadoresuniao com br transformadores a seco gt Acesso em 16 de Julho 2012 134 Assim como os pain is de distribui o em m dia tens o s o constru dos em chapas met licas com graus de prote o definidos pela norma ABNT NBR IEC 60529 2005 6 5 1 Pain is de Servi os em Corrente Alternada Os PSACA s s o destinados a alimentar cargas como e Sistema de refrigera o dos transformadores de for a bombas de leo e comutadores em carga e Motores e bombas de ar CA de disjuntores e Aquecedores ar condicionado Ilumina o e Banco de retificadores para carregamento das baterias e Outras cargas de alimenta o alternada Ent o para projetar o PSACA necess rio e Prever circuitos independentes para cada fonte e Prever circuitos independentes para cada carga e Dimensionar os disjuntores de prote o de cada circuito e Prever chaves seccionadoras em carga ao inv s de disjuntores para circuitos que exigirem grande n mero de opera es e Prever medi es de corrente e tens o no barramento principal e Prever circuitos para amplia o futura 6 5 2 Pain is de Servi os em Corrente Cont nua Os PSACC s alimentam
37. rio soprado na regi o entre contatos para uma c mara de baixa press o Ap s a interrup o o g s da c mara de baixa press o enviado novamente c mara de alta press o o press o nica puffer type A press o necess ria para o sopro produzido durante a opera o de abertura do disjuntor atrav s de um pist o solid rio haste do contato m vel que ao movimentar se comprime o g s dentro de uma c mara Disjuntores a semicondutores A caracter stica dos semicondutores de sua resist ncia passar de um valor muito baixo para um valor consideravelmente alto quando a corrente el trica passa pelo zero Desta forma na interrup o este tipo de disjuntor n o produz tens es de manobra apresentando um comportamento 72 pr ximo ao do disjuntor ideal Ainda n o existe desgaste dos contatos como nos outros tipos Em contrapartida devido a quest es de custo este tipo de disjuntor n o utilizado comercialmente Pode se ainda classificar os disjuntores quanto ao mecanismo de acionamento sendo eles Acionamento por solenoide Neste tipo de acionamento uma bobina solenoide utilizada para acionar os contatos na opera o de fechamento e tamb m para carregar a mola de abertura E pouco utilizado devido a pouca energia que capaz de prover aos sistemas de abertura Acionamento a mola Para este tipo a energia necess ria ao fechamento armazenada em uma mola A mola
38. seriam acionados na ocorr ncia de uma falta Ainda considerou se que um transformador poderia alimentar as cargas de somente um outro transformador Na queda de dois transformadores cada transformador que ainda estivesse em opera o alimentaria um outro fora de opera o Desta forma a corrente nominal m xima que passaria por um disjuntor de interliga o de barramento seria de 205 2 37 5 106 3137 77A V3 13 8 103 1152 Aproximando estas correntes para o valor comercial mais pr ximo 3137 77 A gt 4000 A Ins2 3137 77 A gt 4000 A Este valor foi aproximado para 4000 A ao inv s do valor comercial mais pr ximo 3150 A por quest es de seguran a devido grande proximidade entre o valor calculado e o comercial De maneira a padronizar os equipamentos dos alimentadores levou se em considera o a maior pot ncia demandada pelos alimentadores alimentadores dos servidores no caso Ent o obteve se 7 5 10 S138 77 A 13 8 103 ns3 Aproximando para o valor comercial mais pr ximo encontrou se 313 77 A gt 630 4 Para o c lculo da corrente de curto circuito do setor de m dia tens o considerou se a imped ncia do transformador de for a de 11 Tamb m como n o se trabalharia com o disjuntor de interliga o de barras com opera o normalmente em aberto n o haveria paralelismo dos transformadores e consequentemente n o era necess rio considerar p
39. sistemas el tricos surgiram disjuntores com outras tecnologias como o disjuntor a leo hexafluoreto de enxofre SFs dentre outros Os disjuntores de alta tens o quando classificados de acordo com as t cnicas de interrup o s o divididos em Disjuntores a ar comprimido Nos disjuntores a ar comprimido a extin o do arco feita atrav s da inje o de ar comprimido na regi o entre os contatos resfriando o arco e causando a sua extin o Apesar de este tipo ser muito eficiente em grandes necessidades de interrup o ele requer constante manuten o e monitoramento devido necessidade de se manter uma c mara de ar comprimido com um valor m nimo de press o geralmente aplicado em altas tens es sobretudo em 230 kV Construtivamente existem dois tipos de c maras de extin o utilizadas o C mara de sopro axial de uma dire o Nos disjuntores de sopro em uma nica dire o o fluxo de ar comprimido para a atmosfera se d atrav s do contato m vel o C mara de sopro axial de duas dire es Nestes disjuntores uma v lvula de sopro principal e uma auxiliar s o abertas para a atmosfera criando um fluxo de ar atrav s dos contatos fixo e m vel Disjuntores a leo Nestes disjuntores os dispositivos de interrup o s o imersos em leo isolante geralmente sint tico A extin o do arco se d pela forma o de gases principalmente hidrog nio em virtude da decomposi o do l
40. ticos gerados pelas linhas de transmiss o Optical Ground Wire OPGW Neste tipo de comunica o utilizam se cabos do tipo OPGW para a transmiss o das informa es Estes s o cabos especiais capazes de realizar as fun es de condutor terra de prote o das linhas de transmiss o contra descargas atmosf ricas cabo para raios e de realizar a comunica o de alta velocidade devido as fibras pticas presentes em seu interior O cabo OPGW composto basicamente de um n cleo de fibras pticas envolto por um tubo de a o inoxid vel opcionalmente revestido por um tubo de alum nio e por fim os cabos de a o revestidos de alum nio que ter o a fun o do condutor terra Podemos ver na Figura 71 um esquem tico do cabo OPGW 64 151 Figura 71 Cabo OPGW 64 Vale lembrar que existe uma grande variedade de cabos OPGW com variedade na quantidade de cabos pticos mais centralizados ou mais perif ricos com diferentes tipos de transmiss o monomodo ou mult modo dentre outras caracter sticas Ondas Portadoras em Linhas de Alta Tens o OPLAT Tamb m conhecido como Sistema de Powerline Carrier o sistema mais utilizado em esquemas de teleprote o devido ao seu baixo custo em rela o aos outros esquemas Utiliza os pr prios cabos da linha de transmiss o como meio de propaga o das informa es Neste sistema os transmissores e receptores s o acoplados linha atrav s de capacitore
41. 1 11 15 1 ye DOED gg gD gt gt X 15 gt M gt 10 27 gt 11 un Portanto ser o 15 grupos s rie de 11 unidades me paralelo cada A pot ncia do banco ser dada por 2 VAr Com 1 a estrela aterrada 2 a dupla estrela aterrada sendo tens o nominal do sistema fase terra Para o exemplo tem se P 3 2 11 15 200 000 gt P 183 3 kVAr Como esta pot ncia est fora da faixa desejada de 5 ent o ser necess rio utilizar outra alternativa por exemplo unidades de 150 kVAr e ec 13 8 kV 4 10 Bancos de Capacitores em S rie Os bancos de capacitores em s rie Figura 51 s o utilizados para se fazer a compensa o da reat ncia s rie em linhas de transmiss o diminuindo assim a dist ncia el trica entre as barras terminais A sua utiliza o apresenta diversas vantagens para o sistema como 108 e Aumento da capacidade de transmiss o de pot ncia da linha de transmiss o e Aumento da estabilidade do sistema e Diminui o da queda de tens o ao longo da linha de transmiss o e Melhor equil brio de pot ncia entre as linhas reduzindo as perdas globais do sistema e Redu o nos custos quando comparado a outras alternativas Figura 51 Banco de capacitores em s rie sobre plataforma 46 Apesar do nome o banco de capacitores s rie composto por uma diversidade de equipamentos com a
42. A imped ncia caracter stica tamb m conhecida por imped ncia percentual ou tens o de curto circuito percentual a parte da tens o nominal que quando aplicada ao enrolamento prim rio capaz de fazer circular a corrente nominal no secund rio quando este est curto circuitado Matematicamente podemos escrever Sendo Z Imped ncia caracter stica do transformador Vcc Tens o do prim rio suficiente para fazer circular no secund rio a corrente nominal quando este est curto circuitado Unp Tens o nominal do prim rio E especialmente importante para o c lculo das correntes de curto circuito no lado do secund rio do transformador j que a m xima corrente de curto circuito ocorre quando se aplica a plena tens o nominal no prim rio Matematicamente tem se ar 7 64 Onde Icc Corrente de curto circuito Ins Corrente nominal do secund rio Z Imped ncia caracter stica do transformador um fator importante tamb m quando se considera paralelismo de transformadores Os transformadores que estiverem em paralelo devem possuir a mesma imped ncia caracter stica Caso contr rio devido s diferen as de tens es entre os secund rios dos transformadores surgir uma corrente de circula o que far com que a pot ncia total fornecida pelo paralelismo dos transformadores n o seja igual soma das pot ncias individuais de cada transformador 4 1 3 Acess rios dos
43. Elo de Sub Transmiss o Distribui o Cargas Cargas Cargas Cargas Figura 6 Diagrama trifilar As configura es das subesta es ent o podem ser definidas de acordo com a quantidade e arranjo de dois equipamentos principais o disjuntor e a chave O disjuntor o principal equipamento de prote o de uma subesta o sendo capaz de estabelecer conduzir e interromper correntes em condi es normais de opera o assim como estabelecer conduzir durante tempo especificado e interromper correntes sob condi es anormais de opera o como por exemplo as de curto circuito As chaves s o equipamentos usados para o seccionamento de circuitos por necessidade operativa ou seccionamento do sistema por necessidade de isolar componentes visando realiza o da manuten o dos mesmos Via de regra as chaves somente podem operar quando est o desenergizadas 28 Simbolicamente representam se estes equipamentos como visto na Figura 7 MERN DISJUNTOR CHAVE Figura 7 Representa o de disjunto e chave A sele o da configura o dos barramentos dever levar em considera o alguns fatores de m rito tais como confiabilidade custo simplicidade construtiva flexibilidade operativa facilidade de manuten o e facilidade de expans o em maior ou menor grau Em princ pio o custo o fator preponderante na escolha da configura o mas a flexibilidade operativa e a confiabilidade podem muitas vezes sob
44. N veis de polui o e dist ncias de escoamento m nimas 55 Tabela 8 S mbolos para refrigera o de transformadores 0 1 1 61 Tabela 9 Ordem dos s mbolos da refrigera o de transformadores 62 Tabela 10 Rela es nominais de transformadores de corrente 2 2442221 83 Tabela 11 Exatid o para transformadores de corrente 83 Tabela 12 Valores de carga nominal e designa es de transformadores de corrente para medi o Rad nada 84 Tabela 13 Classes e designa es de transformadores de corrente para prote o 85 Tabela 14 Rela es nominais para transformadores de potencial 88 Tabela 15 Exatid o para transformadores de potencial 89 Tabela 16 Valores de carga nominal e designa es de transformadores de potencial 89 Tabela 17 Valores de tens o nominal de 1 92 Tabela 18 Fator para c lculo de resist ncia m nima e imped ncia m nima de bloqueio 97 Tabela 19 Tens o nas unidades capacitivas ap s ocorr ncia de defeitos 105 Tabela 20 Primeiro elemento do c digo IP 122 Tabela 21 Segundo el
45. O Convencional Os enrolamentos prim rio e secund rio s o isolados eletricamente ou seja s o formados por duas bobinas diferentes A sua vantagem est no isolamento el trico entre o prim rio e secund rio evitando que alguns efeitos prejudiciais sejam transferidos de um lado do transformador para o outro Autotransformadores Os enrolamentos prim rio e secund rio n o s o isolados eletricamente ou seja uma nica bobina comp e os dois enrolamentos Neste tipo de transformador a tens o de entrada aplicada entre os terminais da bobina e a tens o secund ria retirada entre um terceiro terminal e um dos terminais de entrada neutro e De acordo com o tipo de liga o O tipo de liga o se define tanto para o enrolamento prim rio como para o secund rio Quando existente define se tamb m para o enrolamento terci rio O Liga o em Delta A ou Tri ngulo Os terminais de um enrolamento s o interligados aos terminais dos outros enrolamentos de modo que todos os enrolamentos interliguem entre si As fases s o conectadas s conex es entre enrolamentos Figura 26 60 Fy Fa F3 a b Figura 26 Liga o em delta esquem tica a e no n cleo b 20 o Liga o em Estrela Y Um dos terminais de cada um dos tr s enrolamentos interligado e as fases s o conectadas nos outros terminais dos enrolamentos Figura 27 a b Figura 27 Liga o em estrela ou
46. Tamb m s o realizados alguns estudos a fim de se averiguar as condi es ambientais e el tricas do local no qual a subesta o se inserir fornecer par metros de projeto para os equipamentos e sistemas da subesta o como tamb m atestar as caracter sticas j projetadas Para a implanta o das subesta es de alta tens o necess rio se considerar os ensaios de todos os equipamentos a fim de se averiguar que todas as caracter sticas projetadas foram atendidas Deve se tamb m considerar os servi os de obras civis e montagem eletromec nica necess rios para a constru o da subesta o bem como a realiza o do comissionamento para atestar a conformidade da subesta o implantada com o projeto Estes sistemas e servi os ser o tratados aqui de maneira superficial como um complemento de informa o para o projeto das subesta es de alta tens o As informa es apresentadas neste cap tulo s o baseadas em consultas feitas na apostila de treinamento de subesta es da Schneider El tric na apostila Automa o de Subesta es de Paulo Roberto Pedroso Oliveira nas publica es feitas por Cl udio Mardegan Jobson Modena H lio Sueta e pela Schweitzer Engineering Laboratories na revista O Setor El trico al m das normas americanas internacionais 7 1 Sistemas de Prote o das Subesta es 2 Para garantir a confiabilidade da energia entregue pela subesta o
47. Z Imped ncia de bobina de bloqueio Ap Atenua o de bloqueio Z Imped ncia do sistema Usualmente utiliza se o valor de 400 Q para acoplamentos fase terra e 300 para acoplamento fase fase 1 Np 8 7 dB Quando se coloca um capacitor em paralelo com uma indut ncia baixa obt m se um circuito ressonante de elevada imped ncia na frequ ncia de resson ncia f e baixa imped ncia nas extremidades da largura de faixa O componente resistivo m nimo desejado obtido amortecendo se o circuito ressonante atrav s da inser o de um resistor em s rie com o capacitor de sintonia Para um sistema com sintonia simples calcula se a resist ncia m nima de bloqueio ou a imped ncia m nima de bloqueio atrav s de 97 1 LS Lu 1 Onde Rmin Resist ncia minima de bloqueio Zmin Imped ncia m nima de bloqueio f Limite superior da faixa f2 Limite inferior da faixa fr Frequ ncia de resson ncia k Fator determinado pela Tabela 18 h vh f Tabela 18 Fator k para c lculo de resist ncia m nima e imped ncia m nima de bloqueio 40 kHz Fator k 20 0 75 25 0 76 30 0 77 35 0 78 40 0 79 50 0 82 60 0 85 70 0 87 80 0 88 90 0 89 gt 100 0 90 Para sistemas de sintonia de banda larga o componente resistivo m nimo e a imped ncia de bloqueio m nima s o calculados por 40 ALSTOM GRID Bobinas de bloq
48. abertura em carga base para fus veis Figura 59 Cub culos de distribui o de m dia tens o 118 Figura 60 Esquema b sico construtivo de um cub culo de m dia tens o 120 XI Figura 61 Resistor de aterramento eel erence eee 123 62 Banco de TOA A CTA Ra GS UT 127 Figura 63 Exemplo de curva de descarga de baterias e 129 Figura 64 Exemplo de curva de fator de capacidade Kt 130 Figura 65 Retificador carregador de baterias 131 Figura 66 Transformador de servi os auxiliares a leo e 133 Figura 67 Transformador de servi os auxiliares seco erre 133 Figura 68 Grupo gerador 480V 569 KVA 135 Figura 69 Exemplo de tela do Sistema Supervis rio atrav s de _ 146 Figura 70 2 lt 22 147 Figura 7 Cabo OPGW em da qb na 151 Figura 72 Esquema do Sistema OPLA E aaa assa 152 Figura 73 Sistema de sprinklers 2 2 154 Figura 74 Cilindros para sistema fixo de CO 154 Figura 75 Sistema de gua nebulizada 2 1
49. bloqueio 95 Figura 44 Esquema de uma unidade capacitiva 99 Figura 45 Banco de capacitores ass IR A 100 Figura 46 Unidade capacitiva com fus vel externo 101 Figura 47 Unidade capacitiva com fus vel interno era 101 Figura 48 Liga o em estrela aterrada a e dupla estrela aterrada b para banco de CAPACILOIES EM 102 Figura 49 Liga o em estrela isolada e dupla estrela isolada b para banco de capacitores na 103 Figura 50 Liga o em delta a duplo delta b para banco de capacitores em deriva o 103 Figura 51 Banco de capacitores em s rie sobre plataforma 108 Figura 52 Banco de capacitores em s rie tipo gap simples 111 Figura 53 Banco de capacitores em s rie tipo gap 1 112 Figura 54 Banco de capacitores em s rie com limitador a xido de zinco 112 Figura 55 Disjuntor de m dia tens o ccsasasmmanausisa esposas miaatalata 115 Figura 56 Disjuntor compacto de m dia tens o 2 115 Figura 57 Religador de m dia tens o 116 Figura 58 Chave seccionadora de m dia tens o com
50. cargas como 135 e Rel s Sistema Supervis rio alarmes e equipamentos de controle e Ilumina o de emerg ncia e Motores e bombas de ar CC de disjuntores e Outras cargas de alimenta o cont nua Para o projeto destes pain is deve se considerar os mesmos pontos citados no PSACA 6 6 Grupos Geradores Quando se deseja aumentar a confiabilidade das subesta es comum o uso de grupos geradores Figura 68 O grupo gerador uma m quina que transforma a energia mec nica gerada por um motor a gasolina ou diesel em energia el trica atrav s de um alternador Figura 68 Grupo gerador 480V e 569 kVA 60 Existe uma infinidade de tipos de grupos geradores cada um projetado para um tipo de aplica o Para escolher qual o tipo de grupo mais adequado necess rio considerar diversas vari veis como e Pot ncia necess ria e Frequ ncia de uso e Autonomia 60 CATERPILLAR PRIME 455 ekW 569 kVA 60 Hz 1800 rpm 480 S 1 6 2009 136 e Ru do gerado e Necessidade de aux lio el trico na partida e Portabilidade 137 7 SISTEMAS E SERVI OS Para completar o projeto el trico das subesta es de alta tens o s o utilizados alguns sistemas para a realiza o da coleta armazenamento e monitoramento das grandezas el tricas da subesta o e para o controle das manobras a prote o f sica dos equipamentos casa de comando e p tio da subesta o dentre outros objetivos
51. ciclo de abertura fechamento dos disjuntores do tipo CO 15 5 CO ou seja ap s aberto o disjuntor faz uma tentativa de fechamento Caso o disjuntor reabra pela continuidade do defeito aguarda se 15 segundos para uma nova tentativa autom tica de fechamento Se novamente o disjuntor abrir ent o n o se fecha mais at um comando do operador Ainda considerou se que no limiar de carga do banco de baterias este ciclo se repetiria para nova tentativa de reestabelecimento da subesta o Desta forma tem se o perfil de carga como mostrado na Figura 84 Corrente de Descarga 51 6A 34 8 A 24 8 09 59 55 f 09 69 45 09 59 40 09 59 30 09 59 25 09 59 20 00 00 20 gt 00 00 15 000006 8 8 Autonomia Restante Figura 84 Exemplo Perfil de descarga dos bancos de baterias 214 Ent o tomando como base a Tabela 44 a Figura 84 e a equa o da capacidade do banco de baterias dada no item 6 2 p de se calcular a capacidade dos bancos de baterias conforme a Tabela 45 Tabela 45 Exemplo Especifica o da capacidade dos bancos de baterias Autonomia Corrente Capacidade Capacidade Trecho Restante do Trecho da Bateria hh mm ss Ah Ah 01 10 00 00 9 2 34 8 320 16 02 9 59 55 9 2 24 8 92 03 9 59 45 9 2 34 8 92 04 9 59 40 9 2 24 8 92 05 9 59 3
52. configura o at a defini o das caracter sticas dos equipamentos e servi os necess rios para a sua implanta o 8 1 Um Resumo do Projeto de Subesta es O processo do projeto de uma nova subesta o pode ser resumido em um fluxograma mostrado na Figura 80 que exibe o processo decis rio para a constru o de uma nova subesta o al m dos passos a serem tomados no projeto da mesma 170 AVALIA O DE CRESCIMENTO DE CARGA POL TICA T CNICA AMBIENTAL E COMERCIAL CONCEP O GERAL PROJETO ESPEC FICO CONEX ES GERAIS E DIAGRAMA DE PROTE O DIAGRAMAS DE CIRCUITO E SOFTWARE _ DIAGRAMAS EL TRICOS E LISTA DE CABOS Figura 80 Processo de estabelecimento de uma nova subesta o 69 PLANO GERAL DA REDE A EXPANS O NECESS RIA SIM NECESS RIA UMA NOVA SUBESTA O SIM PREPARAR PLANOS PRELIMINARES LOCALIZA O GERAL DA SUBESTA O LOCALIZA O EXATA DA SUBESTA O LAYOUT DA SUBESTA O PROJETO CIVIL OBRAS CIVIS CONSIDERAR OUTROS MEIOS DE EXPANS O INSTALA O DE EQUIPAMENTOS FIM TESTE COMISSIONAMENTO E ENERGIZA O 69 MCDONALD 7 Electric Power Substations Engineering 2a ed Boca Raton CRC Press 2006 171 8 2 Passo 1 Uma nova subesta o necess ria A constru o de uma nova subesta o surge da necessidade de expans o do sistema el trico frente a um aumento das cargas e
53. corrente secund ria nominal Pode se observar seus valores na Tabela 12 Tabela 12 Valores de carga nominal e designa es de transformadores de corrente para medi o 32 Pot ncia Designa o Resist ncia Indut ncia Fator de Imped ncia parente Q nH Pot ncia Q ANSI ABNT VA B 0 1 2 5 0 09 0 116 2 5 0 90 0 1 0 2 C5 0 0 18 0 232 5 0 0 90 0 2 B 0 5 C12 5 0 45 0 580 12 5 0 90 0 5 B 1 C25 0 50 2 3 25 0 50 1 0 B 2 C50 1 0 4 6 50 0 50 2 0 B 4 C100 2 0 9 2 100 0 50 4 0 B 8 C200 4 0 18 4 200 0 50 8 0 Assim no caso de um transformador de corrente de medi o para a especifica o da classe de exatid o indica se a exatid o seguida do s mbolo de maior carga nominal com a qual se verifica esta exatid o por exemplo 0 3C 100 Para os transformadores de corrente para prote o utiliza se o conceito de classe A ou B como definida no item 4 5 1 Temos assim a Tabela 13 32 DUAILIBE Subesta es Tipos equipamentos e prote o 5 1 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Celso Suckow da Fonseca 1999 85 Tabela 13 Classes e designa es de transformadores de corrente para prote o 33 Caracter sticas Nominais Designa o Imped ncia Pot ncia Tens o Secund ria Aparente Secund ria ANSI ABNT Interna VA 2 9 10 T10 A10 5 0 20 T20 A20 12 5 50 T50 A50 Alta A 25 100 T100 A100 20 200 T200 A200 100 400 T
54. da subesta o para suportarem todas as solicita es de corrente que surgirem sem que haja preju zo para o funcionamento dos mesmos e at que os disjuntores possam atuar e desligar o trecho defeituoso do circuito importante considerar na especifica o da corrente de curto circuito a assimetria que esta pode apresentar devido componente cont nua Esta componente decai exponencialmente sendo a constante de tempo fun o da rela o X R da rede O valor do pico m ximo da corrente de curto circuito assim trica o valor eficaz da corrente sim trica e a dura o da corrente de curto circuito tamb m devem ser especificados 0 5 10 15 20 25 Figura 177 Exemplo de corrente de curto circuito assim trica 7 Para se determinar as correntes de curto circuito para chaves seccionadoras disjuntores transformadores de corrente bancos de capacitores e filtros necess rio 1 Determinar as correntes nominais para os equipamentos considerando previs o de expans o futura como visto no item 3 1 2 7 D AJUZ Transit rios el tricos coordena o de isolamento Aplica o em sistemas de pot ncia de alta tens o Rio de Janeiro Furnas Universidade Federal Fluminense EDUFF 1987 39 2 Determinar a rela o X R da rede e a constante de tempo da componente cont nua da corrente de curto circuito 3 Determinar o valor do pico m ximo da corrente de curto circuito assim trica 4 Deter
55. de combate mais usados ent o s o e Sistemas de hidrantes S o sistemas destinados a conduzir e distribuir tomadas de gua com determinada press o e vaz o proporcionando aos ocupantes um meio de combate a inc ndio onde o uso de extintores manuais n o efetivo e Sistemas de chuveiros autom ticos sprinklers S o sistemas nos quais se instala em locais estrat gicos uma s rie de chuveiros autom ticos Figura 73 alimentados por um sistema de gua pressurizada Estes chuveiros possuem um elemento termossens vel que se rompe com a eleva o de temperatura causada pelo inc ndio permitindo assim a libera o da gua 154 Figura 73 Sistema de sprinklers 65 Sistemas fixos de CO S o sistemas onde s o instalados cilindros com cargas de Figura 74 al m de tubula es e difusores destinados a extinguir o inc ndio por abafamento S o recomendados para locais onde o uso da gua como agente extintor desaconselh vel ou em que os equipamentos possam sofrer deprecia o Figura 774 Cilindros para sistema fixo de 66 e Sistemas de gua nebulizada S o sistemas que utilizam gua sob alta press o para atrav s de pulverizadores Figura 75 produzir uma n voa de microgotas de gua Este sistema combina propriedades do combate por sprinklers e do combate por gases Ele causa o resfriamento por absor o do calor na 65 Instituto Sprinkler Brasil 2012 Disponiv
56. de Opera o Cont nua 9kV Tens o Nominal do Para raios 12kV Corrente de Descarga Nominal 10 kA Tipo de Isolamento Polim rico Distancia de Escoamento 20 mm kV Acess rios Ap s especificados todos os equipamentos de alta e m dia tens o foi poss vel completar o unifilar gerando o unifilar visto no Anexo E Em seguida partiu se para a defini o dos equipamentos do sistema de servi os auxiliares 9 5 3 Equipamentos Auxiliares O dimensionamento e as caracter sticas dos equipamentos de servi os auxiliares s o mostrados a seguir 9 5 3 1 Bancos de Baterias Para se especificar os bancos de baterias foi necess rio inicialmente considerar todas as cargas que este sistema alimentaria e em seguida elaborar um perfil de descargas do banco Para o caso identificou se as cargas com respectivas pot ncias e tempos de envolvidos conforme visto na Tabela 44 213 Tabela 44 Exemplo Especifica o das cargas alimentadas pelos bancos de baterias Pot ncia Comente Tempo Carga Quantidade Unit ria Total Envolvido W W Horas Disjuntor AT 5 250 1250 125 10 Disjuntor 15 140 2100 125 16 8 Sinaliza o 60 6 360 125 2 88 10 Ilumina o 20 100 2000 125 16 10 Medidores 4 10 40 125 0 32 10 Rel s AT 10 8 80 125 0 64 10 Rel s MT 15 8 120 125 0 96 10 Outras Cargas 1 500 500 125 4 10 Para a elabora o do perfil de descarga foi considerado um
57. de comunica o ser utilizado considerando a estrutura j instalada no sistema el trico em que a subesta o se inserir Os equipamentos dever o ent o ser definidos de acordo com a tecnologia de comunica o escolhida 8 7 3 Especifica o do Sistema de Detec o e Combate Inc ndio A forma mais usual e barata de combate a inc ndio a forma passiva ou seja a utiliza o de extintores de inc ndio espalhados pelo p tio e casa de comando da subesta o Caso a escolha seja por um sistema ativo de combate deve se ent o definir qual ser o elemento extintor Em geral o projeto do sistema de detec o e combate a inc ndio ap s escolhido o elemento extintor de propriedade de empresas ou pessoas especializadas que analisar o as 188 plantas da subesta o os equipamentos e o layout para definir a quantidade e os melhores pontos de detec o e combate Vale salientar que muitas concession rias descrevem o combate autom tico como item obrigat rio para subesta es com tens es e pot ncias acima de um patamar garantindo assim maior seguran a planta da subesta o 8 7 4 Especifica o dos Sistemas de Seguran a Os sistemas de seguran a s o uma parte importante mas n o essencial s subesta es ja que estas podem estar mais ou menos sujeitas a vandalismos depreda es e ou invas es Deve se ent o definir quais os sistemas que ser o utilizados com base na vulnerabilidade da
58. do sistema como frequ ncia e tens o e Caracter sticas de isolamento e Caracter sticas nominais do banco como corrente reat ncia e pot ncia e Sistema de prote o do banco e Outros requisitos como possibilidade de expans o e Estudos a serem feitos 182 8 6 2 Equipamentos de M dia Tens o 8 6 2 1 Especifica o dos Resistores de Aterramento Para a caracteriza o dos resistores de aterramento deve se definir as seguintes caracter sticas Frequ ncia nominal Tens o nominal Corrente nominal Tempo permiss vel para circula o da corrente nominal 1 2 3 4 5 Resist ncia nominal 6 Tipo de instala o 7 Grau de prote o 8 Dist ncia de escoamento 9 N veis de isolamento 10 Acess rios 8 6 2 2 Especifica o da Distribui o em M dia Tens o Para se definir os equipamentos da distribui o de m dia tens o deve se primeiramente definir qual o m todo de distribui o ser utilizado distribui o em postes ou por cub culos isolados Quando se trabalha com a distribui o em postes a especifica o dos equipamentos se dar pela defini o das caracter sticas de cada equipamento em si Cada um dos equipamentos chaves disjuntores transformadores de potencial e de corrente para raios dentre outros seguir as especifica es como definidas para os equipamentos de alta tens o devidamente ajustados para a m dia tens o 183 Entretanto quando se op
59. energia ser reestabelecido o mais r pido poss vel atrav s de manobras ou comuta es A seguir ser apresentado um estudo das caracter sticas das subesta es de alta tens o baseado na apostila de treinamento de subesta es da Schneider Electric 2 1 Classifica o das Subesta es As subesta es de alta tens o s o classificadas em rela o a diversos fatores tais como 1 Quanto fun o e Distribui o uma combina o de equipamentos de chaveamento controle e redu o de tens o arranjados de modo a reduzir a tens o para a distribui o da energia para os centros consumidores Seccionadora uma combina o de equipamentos de chaveamento controle arranjados de modo a conectar circuitos de mesma tens o possibilitando a sua multiplica o e permitindo a prote o do sistema e Transformadora uma combina o de equipamentos de chaveamento controle e eleva o ou redu o da tens o arranjados de modo a elevar ou abaixar a tens o no sistema As subesta es elevadoras s o em geral associadas a uma unidade geradora adequando o n vel de tens o da gera o de transmiss o Por outro lado as subesta es abaixadoras s o geralmente associadas aos centros consumidores mas n o se limitando a eles 26 2 Quanto ao n vel de tens o e Baixa Tens o BT At 1 kV e M dia Tens o MT De 1 kV a 69 kV e Alta Tens o AT De 69 kV a 230 e Ex
60. energiza o que seu projeto atenda s normas vigentes que seus equipamentos estejam testados e aferidos viabilizando assim o desempenho t cnico e econ mico requisitado O comissionamento tamb m consiste em identificar poss veis falhas nos equipamentos e instala es a fim de possibilitar um reparo programado e antecipado das falhas evitando paradas atrasos de produ o e preju zos Neste processo cada equipamento e cada sistema passar por uma s rie de inspe es atestando assim sua integridade capacidades e caracter sticas gerando assim ao final um relat rio de aprova o 169 8 GUIA DE PROJETO EL TRICO DE SUBESTACOES DE ALTA TENS O Visto todo o estudo te rico apresentado anteriormente e considerando a complexidade de projeto e a falta de profissionais familiarizados com o processo surge uma motiva o para elaborar um guia para auxiliar no projeto de subesta es de alta tens o O intuito deste guia n o ser a de pormenorizar todas as caracter sticas da subesta o e dos equipamentos mas sim auxiliar na defini o das caracter sticas da subesta o e dos equipamentos necess rias para se elaborar uma proposta t cnica e comercial confi vel e precisa Este guia tratar ent o de uma forma l gica os passos a se seguir para se projetar uma subesta o englobando desde o processo de decis o da necessidade da constru o de uma nova subesta o passando pela escolha de localidade e
61. equipamentos da subesta o deve se especificar os sistemas que a compor o determinando assim completamente o projeto da subesta o Os sistemas aqui apresentados s o de car ter ilustrativo n o sendo aprofundado o projeto em si destes delegando esta tarefa a empresas ou pessoas especializadas 8 7 1 Especifica o do Sistema de Prote o Controle e Supervis rio O SPCS das subesta es um sistema extremamente flex vel e muitas vezes complicado n o existindo uma forma correta ou um guia para projet lo Desta forma cada 187 subesta o ter um projeto nico e que deve ser feito de maneira a atender s suas necessidades Por outro lado existem pr ticas que foram adotadas ao longo do tempo e que tem se mostrado satisfat rias como a ado o de algumas fun es b sicas como por exemplo a fun o 21 quando se tem linhas de transmiss o extensas a fun o 87T para paralelismo de transformadores e tamb m as fun es 50 e 51 para praticamente todas as subesta es Devido sua flexibilidade complexidade assim com os outros sistemas abordados o projeto do SPCS n o al ada desta monografia sendo propriedade de empresas ou pessoas especializadas 8 7 2 Especifica o do Sistema de Teleprote o Juntamente com a especifica o do SPCS deve se verificar a necessidade do sistema de teleprote o Caso seja necess rio se instalar um sistema de teleprote o deve se definir qual o m todo
62. extin o de arco em a extin o de arco em v cuo Estes ltimos utilizam o princ pio mais b sico de todos dois contatos imersos em uma c mara de v cuo Quando ocorre a abertura dos contatos surge o arco el trico devido vaporiza o do metal dos contatos causado pelo aumento de densidade da corrente Como a c mara em que isto ocorre est em v cuo o vapor met lico migra facilmente para as paredes da c mara extinguindo assim o arco e evitando que ele se reacenda J em rela o ao tipo de acionamento os m todos utilizados s o acionamento por solenoide e acionamento por mola 47 SIEMENS Vacuum Switching Tecnology and Components for Medium Voltage Berlin p 30 2007 48 SIEMENS Vacuum Switching Tecnology and Components for Medium Voltage Berlin p 30 2007 116 5 2 2 Religadores Os religadores Figura 57 s o equipamentos semelhantes aos disjuntores por m adicionalmente s caracter sticas destes os religadores s o fornecidos com os circuitos de prote o e controle completos e integrados para a instala o em postes ao longo de redes de distribui o Por este motivo os religadores s o regidos por normas diferentes dos disjuntores como a norma ABNT NBR 8177 1983 atualmente cancelada sem substitui o 4 Figura 57 Religador de m dia tens o 49 E Devido s diferen as construtivas em rela o aos disjuntores o religador permi
63. instala o da subesta o deve possuir boas caracter sticas de resistividade el trica para se evitar superdimensionamentos das malhas de aterramentos que podem aumentam consideravelmente os custos Caracter sticas mec nicas e ou geot cnicas do solo O solo do local de instala o da subesta o deve possuir boas caracter sticas mec nicas evitando assim a necessidade de grande quantidade de funda es ou funda es especiais Este item importante pois as funda es comp e boa parte do custo das obras civis da subesta o Custos de terraplanagem O terreno da subesta o deve preferencialmente ser plano ou aproximadamente plano j que os custos de terraplanagem s o proporcionais quantidade em metros c bicos de terra a ser deslocados removidos ou adicionados ao terreno Condi es atmosf ricas e ambientais Deve se considerar as condi es ambientais do local de instala o visto que fatores como polui o altitude umidade relativa dentre outros afetam o dimensionamento dos equipamentos j que 174 influenciam nos isolamentos Ainda fatores como ambientes cidos necessitam de equipamentos adequados resistentes corros o geralmente feitos em materiais mais nobres e caros e Espa o f sico Deve se considerar um terreno com dimens es suficientes para se instalar a subesta o e ainda acomodar poss veis expans es futuras e Impactos ambientais sociais e econ micos
64. o do tipo neutro aterrado atrav s de resistor calculou se Uns 11 x U 11 kV 87 642 kV gt U 96 kV U 1 25 Un 1 25 U 120 kV gt U 120 Desta forma os para raios apresentam as caracter sticas como mostradas na Tabela 34 204 Tabela 34 Exemplo Especifica o dos para raios AT Caracter stica Especifica o Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal do Sistema 138 M xima Tens o de Opera o Cont nua 96 kV Tens o Nominal do Para raios 120 kV Corrente de Descarga Nominal 10 Tipo de Isolamento Polim rico Dist ncia de Escoamento 20 mm kV Acess rios Como acess rio foi considerado o indicador de estado que mostra as condi es de integridade do resistor de xido met lico 9 5 2 Equipamentos de M dia Tens o A tens o nominal de m dia tens o de 13 8 kV com classe de tens o de 15 kV Para o c lculo da corrente nominal do setor de m dia tens o considerou se que um transformador alimentaria a carga total de outro transformador quando este sa sse de opera o Desta forma a corrente nominal dos equipamentos ligados do ramal de entrada do setor de m dia tens o p de ser calculada La ao 3137 77 A 817 1 3 13 8 103 Para an lise da corrente nominal dos disjuntores de interliga o de barramento foi necess rio saber que estes cub culos t m opera o normalmente em aberto ou seja estes
65. o de potencial mas tamb m reduzir a corrente de dispers o terra por meio de cabo e cabos adicionais em regi es cr ticas de malha Em geral para o projeto da malha de aterramento s o utilizados alguns crit rios como Os espa amentos entre os condutores principais devem ser aproximadamente iguais preferencialmente com o mesmo valor entre fases ou valores m ltiplos ou subm ltiplos Os espa amentos entre os condutores auxiliares dever o ser de 2 a 3 vezes o espa amento entre os condutores principais Devem ser instaladas hastes de aterramento pr ximas aos aterramentos dos para raios e do neutro dos transformadores Deve ser instalado um cabo externo e outro interno a 1 metro de dist ncia de alambrados Os cantos das malhas de aterramento devem ser arredondados com raio m nimo de 2 metros sendo que a malha nesta regi o deve ser subdividida O tempo de elimina o de falha para o c lculo dos potenciais admiss veis salvo exce es dever ser de 0 5 segundos Para o dimensionamento dos cabos o tempo adotado para correntes de curta dura o nos equipamentos dever ser de 1 segundo Os cabos s o dimensionados para uma temperatura de partida de 40 e uma temperatura final de 450 C 161 e Cada equipamento ser interligado com a malha de aterramento atrav s de 2 cabos 7 2 2 Sistema de Prote o Contra Descargas Atmosf ricas As subesta es devem ser protegidas contra surtos atmosf ricos ta
66. os principais par metros que definir o a subesta o como e Tens es de opera o e Configura o de barramento e Quantidade de entradas de linha 172 e Quantidade de cargas a serem atendidas e Quantidade de transformadores de for a quando aplic vel e Pot ncia dos transformadores de for a quando aplic vel e Quantidade de alimentadores e Corre o de reativos quando aplic vel A esta altura v rias caracter sticas do sistema j ser o definidas devido ao Parecer de Acesso junto concession ria como por exemplo a tens o e frequ ncia do sistema a corrente de curto circuito as corre es de fator de pot ncia e o ponto onde se ter o acesso rede Dependendo da concession ria em quest o certas configura es t picas ser o requeridas para as subesta es limitando e facilitando a defini o da subesta o Assim com base nas limita es e defini es anteriores e nas configura es t picas para subesta es o projetista poder definir uma configura o b sica para a subesta o que auxiliar os pr ximos passos do projeto Neste ponto ainda pode ser definido o esquema de montagem eletromec nica da subesta o layout e a rea de constru o Deve se atentar neste ponto aos requisitos t cnicos ditados pelos rg os competentes para o acesso rede b sica de transmiss o o ONS e a ANEEL definem requisitos m nimos de confiabilidade flexibilidade configura
67. pain is de prote o das subesta es pain is de ilumina o pain is de retificadores e carregadores das baterias inclusive nos cub culos de distribui o de m dia tens o Estes pain is podem apresentar variados graus de prote o em rela o a objetos s lidos e gua Conforme norma ABNT NBR 60529 2005 os graus de prote o para inv lucros de equipamentos el tricos s o definidos pela sigla IP WX YZ onde e W Representa grau de prote o contra penetra o de objetos s lidos e Representa o grau de prote o contra penetra o de gua e Y opcional Representa o grau de prote o de pessoas e Z opcional Informa o suplementar 122 As tabelas Tabela 20 Tabela 21 Tabela 22 e Tabela 23 baseadas na norma ABNT NBR IEC 60529 2005 nos trazem o n mero ou letras utilizadas para cada elemento e o seu significado Tabela 20 Primeiro elemento do c digo IP Elemento Numero Significado 0 N o protegido 1 gt 50 mm de di metro 2 gt 12 5 mm de di metro W 3 gt 2 5 mm de di metro 4 gt 1 mm de di metro 5 Protegido contra poeira 6 Totalmente protegido contra poeira Tabela 21 Segundo elemento do c digo IP Elemento Numero Significado 0 N o protegido 1 Gotejamento vertical 2 Gotejamento inclina o 15 3 Aspers o X 4 Proje o d gua 5 Jatos d gua 6 Jatos potentes 7 Imers o tempor ria 8 Imers o co
68. pot ncia el trica trif sica aparente e admitindo que cos q 1 S Inp COSY gt Hal np Onde S Pot ncia do transformador em VA Inp Corrente nominal prim ria dos equipamentos Unp Tens o nominal do enrolamento prim rio do transformador Os equipamentos posteriores ao transformador por sua vez ser o guiados principalmente pelas caracter sticas do transformador como a pot ncia e a imped ncia caracter stica Para estes equipamentos a corrente nominal dada como no caso dos equipamentos anteriores ao transformador por m com a tens o nominal secund ria do transformador A corrente de curto circuito ser dada pela corrente nominal e pela imped ncia do transformador da forma poe ce Z Onde Tec Corrente de curto circuito S Pot ncia aparente do transformador Z Imped ncia percentual do transformador Uns Tens o nominal secund ria E evidente que estas f rmulas s o aplic veis para subesta es com apenas um transformador de for a Quando se trabalha com transformadores em paralelo as correntes 176 nominais e de curto circuito que passar o pelos equipamentos ser o proporcionais ao n mero de transformadores em paralelo Devem ser definidos tamb m nesta se o os n veis de isolamento dos equipamentos os n veis de polui o e as dist ncias de escoamento Ap s definidas as principais caracter sticas dos equipamentos
69. projetistas a utilizar um sistema puramente magn tico utilizando um transformador de corrente modificado que leva diretamente para o solo as correntes secund rias do transformador de corrente Plataforma A plataforma isolada geralmente feita em a o galvanizado e dimensionada para a coloca o dos equipamentos e tr nsito de pessoas para a realiza o da manuten o Seccionadoras As seccionadores tem a fun o de isolar o banco de capacitores para a realiza o da manuten o Reator de descarga O reator de descarga quando utilizado instalado em paralelo com o capacitor de modo que o reator descarregue o capacitor durante o desligamento tempor rio da linha evitando que o capacitor esteja ainda carregado no religamento o que poderia provocar sobretens es capazes de acionar o sistema de prote o do banco 4 10 2 Tipos Construtivos dos Bancos de Capacitores S rie Existem tr s tipos construtivos principais para bancos de capacitores s rie a saber Tipo gap simples Um esquema simplificado de um banco de capacitores s rie tipo gap simples visto na Figura 52 111 AN DA G1 D1 1 1 L J Figura 52 Banco de capacitores em s rie tipo gap simples Caso o banco de capacitores n o apresente o resistor R e o disjuntor D2 ap s ocorrer um defeito na rede o gap G1 dispara e curto circuita o capacitor C t o logo o n vel de tens o atinja o seu ajuste Ap s
70. s s o respons veis pela detec o de defeitos no sistema e por comandar as opera es de manobra para isolar os locais de falhas Tamb m s o respons veis por detectar condi es de opera o anormais e indesej veis al m daquelas causadas por falhas nos equipamentos comandando as opera es de manobra e ou acionando alarmes As fun es dos rel s de prote o em geral s o referidas por n meros padronizados em normas A Tabela 25 mostra a numera o definida pela norma ANSI IEEE Standard C37 2 2008 142 Tabela 25 Fun es de prote o padronizadas dos rel s N mero Descri o 01 Elemento principal 02 Rel de partida ou fechamento temporizado 03 Rel de verifica o ou interbloqueio 04 Contator principal 05 Dispositivo de interrup o 06 Disjuntor de partida 07 Disjuntor de anodo 08 Dispositivo de desconex o da energia de controle 09 Dispositivo de revers o 10 Chave de sequ ncia das unidades 11 Dispositivo multifun o 12 Dispositivo de sobrevelocidade 13 Dispositivo de rota o s ncrona 14 Dispositivo de subvelocidade 15 Dispositivo de ajuste ou compara o de velocidade ou frequ ncia 16 Dispositivo de comunica o de dados 17 Chave de deriva o ou de descarga 18 Dispositivo de acelera o ou desacelera o 19 Contator de transi o partida marcha 20 V lvula operada eletricament
71. solo com o c lculo correto da parcela da corrente de curto circuito a ser dissipada pela malha de aterramento e dos tempos envolvidos na atua o do sistema de prote o Vale salientar que apesar de instintivo baixas resist ncias de aterramento n o garantem um projeto seguro da mesma forma que altas resist ncias de aterramento n o significam necessariamente um projeto inseguro 7 211 Resistividade do Solo 2 resistividade do solo um dado importante para dimensionamento de qualquer malha de aterramento O processo mais utilizado para sua medi o chama se Configura o de Wenner com quatro eletrodos Figura 777 aN NS AD 4 gt N vel do terreno 7 NJ e 7 5 7 Ci P1 A P2 2 Figura 77 Configura o Wenner para medi o de resistividade do solo Este m todo consiste basicamente na inje o de corrente entre os eletrodos de corrente 1 e C2 medindo simultaneamente a diferen a de potencial entre os eletrodos Pl e P2 simetricamente em rela o a um ponto A Na pr tica o amper metro e o volt metro est o incorporados em um equipamento em geral do tipo ponte que fornece a rela o I Onde 159 R Resist ncia do solo V Tens o medida entre os eletrodos e P2 I Corrente aplicada entre os eletrodos Cl e C2 Se o solo for homog neo ent o a resistividade dada por 2 P es Onde p Resistivida
72. um sistema de resfriamento robusto Desta forma esta planta demandar uma grande quantidade de energia calculada em aproximadamente 28 MVA com previs o de dobrar a sua capacidade em um per odo de 10 anos 192 Figura 81 Exemplo Mapa de localiza o do data center Sabendo que esta pot ncia n o pode ser fornecida diretamente pela rede de distribui o ja instalada entendeu se que deve ser instalada uma nova subesta o para atender sua nova planta Desta forma fez se uma solicita o de acesso concession ria do local no caso a CPFL Companhia Paulista de For a e Luz requisitando dois pontos de acesso diferentes para maior garantia do sistema 9 2 Como ser feita a nova subesta o Imagine agora que em resposta solicita o a CPFL prop s o acesso rede de distribui o atrav s da conex o com duas linhas de transmiss o de 138 kV seguindo os padr es estabelecidos na norma t cnica Conex o aos Sistemas El tricos de Subtransmiss o da CPFL Ent o de acordo com o Parecer de Acesso os requisitos do projeto s o e Constru o das linhas de transmiss o 138 kV em circuito simples com cabos para raios de n vel b sico de impulso NBI de 695 e Apesar dos harm nicos introduzidos na rede pelos retificadores dos UPS n o necess ria a instala o de equipamentos de corre o 193 e A configura o de barramento deve seguir os padr es da CPFL Outras configura es e
73. utilizados sistemas de transfer ncia autom tica das fontes a fim de se melhorar a disponibilidade de energia e aumentar a confiabilidade do sistema Vale salientar que estes sistemas podem representar uma adi o de custos consider vel sendo que a sua aplica o deve ser analisada cuidadosamente Em geral s o empregados sistemas com tens o de 127 220 Vca e ou 220 380 Vca 6 1 2 Servi os Auxiliares em Corrente Continua Os Servi os Auxiliares em Corrente Cont nua s o respons veis por fornecer energia aos circuitos de prote o controle e comando e tamb m aos sistemas de seguran a da subesta o ou seja sistemas que devem ser alimentados permanentemente e com alto grau de confiabilidade Assim como no SACA o SACC de dif cil padroniza o dependendo de diversos fatores como n mero e pot ncia da cargas do n mero e pot ncia das fontes dos n veis de tens o dentre outros fatores As tens es cont nuas s o fornecidas por bancos de baterias com os respectivos carregadores de maneira que as tens es mais utilizadas para o SACC s o de 48 Vcc para subesta es que possuem cargas de telecomunica es telemedi o ou teleprote o ou de 125 Vcc sendo esta ltima a mais usual Via de regra n o se utiliza tens es acima de 125 Vcc por raz es de seguran a 127 6 2 Bancos de Baterias Os bancos de baterias Figura 62 s o os acumuladores de energia utilizados nas subesta es Os bancos s o forma
74. 0 3C2 5 a C25 para os TC s e 0 3P75 para os TP s e E necess ria a instala o de medidores de retaguarda para o sistema de medi o Adicionalmente s o considerados os seguintes requisitos pr prios e Devem ser instalados de medidores de qualidade de energia devido sensibilidade dos equipamentos 194 e Os transformadores devem trabalhar em paralelo em regime normal de opera o por m devem ser capazes de alimentar as cargas de um outro transformador se este sair de opera o e Em concord ncia com o item anterior os cub culos de interliga o de barras tie devem ter opera o normalmente em aberto e Por quest es de seguran a deve ser considerada uma margem de 5 na pot ncia para eventuais cargas adicionais e Deve ser considerado um aumento de 25 na pot ncia do transformador pela ventila o for ada e Os equipamentos dos sistemas auxiliares devem possuir redund ncia garantindo maior confiabilidade de servi o e A distribui o em m dia tens o deve ser realizada em cub culos abrigados instalados na Casa de Comando e Devem ser considerados 02 alimentadores para cada grupo de servidores 7 5 MVA cada 02 alimentadores para cada grupo de condicionadores de ar 4 MVA cada 02 alimentadores para cada sistema de UPS 2 MVA e 01 alimentador para servi os gerais 1 MVA e O transformador de servi os auxiliares deve ser isolado a seco de instala o abrigada dimensionado para atender os e
75. 0 9 2 34 8 92 233 06 06 9 59 25 9 2 51 6 62 56 07 9 59 20 9 2 24 8 154 56 08 0 00 20 0 49 34 8 4 9 09 0 00 15 0 49 24 8 4 9 10 0 00 05 0 49 34 8 4 9 Arredondando para o valor comercial mais pr ximo a capacidade dos bancos de baterias seria de 250 Ah Ent o as caracter sticas dos bancos de baterias s o como mostradas na Tabela 46 Tabela 46 Exemplo Especifica o dos bancos de baterias Caracter stica Especifica o Tens o Nominal 125 Vcc Capacidade 250 Ah Tempo de Descarga 10h Tipo de Baterias Chumbo cidas seladas Vaz o do Sistema de Ventila o 215 9 5 3 2 Bancos de Retificadores Para o dimensionamento dos bancos de retificadores considerou se as tanto a capacidade total dos bancos de baterias como as cargas que deveriam ser constantemente alimentadas Considerando as cargas mostradas na Tabela 44 exceto os disjuntores AT e MT p de se calcular a capacidade dos retificadores H 1 25 250 A 56 05 Arredondando para o valor comercial mais pr ximo encontrou se os bancos de retificadores com capacidade de corrente de 75 A Ent o as caracter sticas dos retificadores s o como mostrados na Tabela 47 Tabela 47 Exemplo Especifica o dos bancos de retificadores Caracter stica Especifica o Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal Alternada 220 Vca Tens o Nominal Cont nua 125 Corrente Nominal TSA 9 5 3 3 Transformad
76. 01 1998 e ANBT NBR 15254 2005 Por fim a instala o dos bancos de baterias e bancos de retificadores deve ser feita em salas exclusivas na Casa de Comando devido possibilidade de vazamento de l quidos cidos e outros componentes das baterias Ainda quando se utiliza baterias chumbo cidas n o seladas necess ria a utiliza o de sistemas de exaust o devido libera o de hidrog nio no processo de eletr lise A vaz o do sistema de exaust o calculada da seguinte maneira Q 55 Nx1 Onde Q Vaz o do sistema em litros por hora L h 56 Batersul 2007 Disponivel em lt http www batersul com download Vida Util Baterias HDP pdf gt Acesso em 17 de Julho 2012 131 N N mero de c lulas de baterias I Corrente de recarga da bateria com valores aproximados de I 0 4 para baterias alcalinas e J 0 25 para baterias chumbo cidas Capacidade total do banco de baterias Ah 6 3 Bancos de Retificadores Os retificadores de corrente Figura 65 s o respons veis pelo carregamento das baterias e s o dimensionados para manter as baterias em regime de flutua o e para fornecer a corrente necess ria para a alimenta o do quadro de servi os auxiliarem em corrente cont nua A tens o de flutua o se refere tens o que os retificadores devem manter sobre as baterias de maneira que estas se mantenham carregadas sem fornecer corrente s cargas e somente os retificadores a
77. 1175 525 950 1300 1300 1 525 550 lt 1175 1425 1550 1550 ok 550 1300 1675 1675 765 1300 1800 1800 1425 765 800 a 1550 1950 2100 Para as tabelas Tabela 4 e Tabela 5 os valores entre par nteses podem ser considerados insuficientes para provar que as tens es fase fase especificadas s o satisfeitas S o 16 ASSOCIA O BRASILEIRA DE NORMAS T CNICAS ABNT NBR 6939 2000 Coordena o de Isolamento Procedimento S 1 15 2000 53 necess rios ent o ensaios adicionais de suportabilidade fase fase Ainda os valores assinalados por n o s o constantes na norma 60071 1 3 1 6 Distancia de Escoamento A dist ncia de escoamento dada em mm kV a menor dist ncia ao longo da superficie de um material entre duas partes condutoras Est intimamente ligada ao isolamento dos equipamentos das subesta es j que devido ao esfor o que as sobretens es e outros fatores causam nos isolamentos dos equipamentos podem ocorrer descargas el tricas O problema est no fato de que fatores clim ticos como vento umidade e polui o possam reduzir as capacidades de isolamento dos isoladores levando a descargas el tricas indesejadas Criou se ent o o conceito de n veis de polui o estabelecendo uma dist ncia m nima de escoamento de acordo com as condi es ambientais do local de instala o da subesta o A Tabela 6 apresenta os n veis de polui o definidos e respectivos ambientes t pic
78. 21 150 30 1 1200 240 1 15 3 1 200 40 1 1500 300 1 20 4 1 250 50 1 2000 400 1 23 5 1 300 60 1 2500 500 1 30 6 1 400 80 1 3000 600 1 40 8 1 500 100 1 4000 800 1 50 10 1 600 120 1 5000 1000 1 60 12 1 800 160 1 6000 1200 1 15 15 1 8000 1600 1 4 5 4 Classes de Exatid o dos Transformadores de Corrente A classe de exatid o do transformador de corrente dada pelo valor m ximo do erro do transformador de corrente em porcentagem que pode ser causado pelo transformador de corrente aos equipamentos a ele conectados O processo de especifica o da classe de exatid o leva em conta a sua finalidade medi o ou prote o Para os transformadores de corrente as exatid es padronizadas pela norma ANSI American National Standards Institute e pela norma ABNT s o dadas na Tabela 11 Tabela 11 Exatid o para transformadores de corrente Transformador de Corrente Norma Medi o Prote o ANSI 0 3 0 6 1 2 10 ABNT 0 3 0 6 1 2 3 0 5 10 30 ASSOCIACAO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS ABNT NBR 6856 1992 Transformador de Corrente S 1 p 22 1992 31 DUAILIBE Subesta es Tipos equipamentos e prote o S 1 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Celso Suckow da Fonseca 1999 84 Para os transformadores de corrente para medi o utiliza se o conceito de carga nominal Segundo a ABNT as cargas nominais s o designadas pelo s mbolo C seguido do n mero de volt amp res correspondente
79. 3 3 120 10 TRANSFER NCIA AUTOM TICA DE LINHA CS CAT 01 i 1250 A 31 5 f TC 01 02 03 400x800 5 5 108200 108200 I CS CAT 02 1250 A 31 5 TC 07 08 09 400 800 5 5 108200 108200 Du 01 DJ 02 1250 1250 31 5 kA 31 5 kA SISTEMA DE CS SAT 4 MEDI O DE CS SAT 02 1250 FATURAMENTO 2 1250 31 5 kA E QUALIDADE 31 5 DE ENERGIA TC 10 11 12 400x800 5 5 0 3C25 0 3C25 TC 04 05 06 400x800 5 5 A 0 3 25 0 3C25 04 05 06 10 11 12 138000 3 115 115 3 115 115 3 138000 13 115 115 13 115 115 3 0 3 75 0 3275 0 3 75 0 3 75 cs SAT 03 cS SAT 04 1250 A 1250 A cS SAT 07 1250 31 5 31 5 04 9 2 1250 1250 31 5 31 5 kA PR 10 11 12 o o PR 13 14 15 120 kV 10 120 kV 10 H1 H2 H3 H1 H2 H3 TC TC R 02 A A OA 27 oe Wwe RA 02 400 RA 03 400 400 A Shere Wh E de eai A RAS O oe tee 4 400 A 20 2 10 s 1 3037 5 300374 z 11 xo 20 0 10 i 2 1 TC 1 2 2 104 105 106 107 108 109 PR 104 105 106 o 13800 5 115 115 3 115 115 13 13800 13 115 115 13 115 115 13
80. 400 A400 200 800 T800 A800 259 10 C10 B10 5 0 20 C20 B20 125 50 50 50 Baixa 25 100 100 100 20 200 200 200 100 400 400 400 200 800 800 800 Assim no caso de um transformador de corrente de prote o para especifica o da classe de exatid o indica se a exatid o seguida da classifica o do transformador quanto imped ncia interna e logo ap s a tens o secund ria que aparece nos terminais do transformador de corrente por exemplo 10B200 4 6 Transformadores de Potencial O transformador de potencial Figura 40 assim como o transformador de corrente um transformador de instrumenta o Nos transformadores de potencial o enrolamento prim rio ligado em deriva o ao sistema e o enrolamento secund rio utilizado para alimentar as bobinas de potencial de instrumentos de medi o e prote o 33 DUAILIBE Subesta es Tipos equipamentos e prote o S 1 Centro Federal de Educa o Tecnol gica Celso Suckow da Fonseca 1999 86 Figura 40 Transformador de potencial indutivo 34 A principal fun o dos transformadores de potencial a de isolar o circuito de alta tens o do circuito de baixa tens o e reproduzir os efeitos transit rios e regime permanente do circuito de alta tens o o mais fielmente poss vel no circuito de baixa tens o 4 6 1 Classifica o dos Transformadores de Potencial Os transformadores de potencial podem ser classificados em t
81. 5356 2007 partes de 1 a 5 elaborou se a Tabela 27 Tabela 27 Exemplo Especifica o do transformador de for a AT Caracter stica Especifica o N mero de Fases Trif sico Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal Prim rio 138 Tens o Nominal Secund rio 13 8 kV Tens o Nominal Bucha 145 kV Pot ncia Nominal 30 37 5 MVA Tipo de Refrigera o ONAN ONAF Tipo de Liga o Prim rio Delta Tipo de Liga o Secund rio Estrela Aterrado Grupo de Liga o Dynl Tipo de Comuta o OLTC Imped ncia Caracter stica 11 Tens o Suport vel Nominal de Impulso Atmosf rico 650 kV Tens o Suport vel Nominal Frequ ncia Industrial 275 kV Acess rios 200 9 5 1 2 Disjuntores Tomando como base a norma ABNT NBR IEC 62271 100 2006 definiu se a Tabela 28 Tabela 28 Exemplo Especifica o dos disjuntores AT Caracter stica Especifica o Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal 138 Corrente Nominal 1250 A Corrente de Curto circuito 31 5 Dist ncia de Escoamento 20 mm kV Tens o Suport vel Nominal de Impulso Atmosf rico 650 kV Tens o Suportavel Nominal Frequ ncia Industrial 215 kV Tipo Construtivo Isolado SF6 Tipo de Acionamento Tripolar a mola Acess rios 9 5 1 3 Chaves As chaves foram especificadas de acordo com a norma ABNT NBR IEC 62271 102 2006 tendo suas caracter sticas mostradas na Tabela 29 Tab
82. 55 Figura 76 Tanque de armazenamento de pr mistura para espuma 155 Figura 77 Configura o Wenner para medi o de resistividade do 50 0 158 Figura 78 Esquema de prote o a rea por cabo 163 Figura 79 Esquema de prote o a rea por 164 Figura 80 Processo de estabelecimento de uma nova subesta o 170 Figura 81 Exemplo Mapa de localiza o do data erre 192 Figura 82 Exemplo Tra ado das linhas de transmiss o ea 195 Figura 83 Exemplo Localiza o da subesta o dentro do terreno do data center 197 Figura 84 Exemplo Perfil de descarga dos bancos de 213 XII LISTA DE TABELAS Tabela 1 Proje o de consumo de energia el trica no Brasil 23 Tabela 2 Comparativo entre configura es t picas de subesta es 33 Tabela 3 Classes de tens o usuais cessa cas Meet tect iti 36 Tabela 4 N veis de isolamento normalizados para a faixa 1 51 Tabela 5 N veis de isolamento normalizados a faixa 2 32 Tabela 6 N veis de polui o ambientes caracter sticos 54 Tabela 7
83. 8 8 8 8 82 82 z No Na 205 209 a5 as 2 lt za 2 39 258 2598 258 2 gt 2 8 258 5 Svo 529 Us 2 2 So gt a a lt lt lt lt lt lt z z z z a a a lt lt 2 2 5 5 a a a a a a a a a w 172 72 ANEXO F PROJETO EXEMPLO PROJETO B SICO SUBESTA O EXEMPLO 138 13 8 kV DIAGRAMA UNIFILAR SERVI OS AUXILIARES FOLHA REVIS O S ESC 06 10 00 lt gt FORMATO __ a LT CPFL 1 LT CPFL 2 138 kV 138 kV TP 01 02 03 TP 07 08 09 CS CAT 011 etapa TC 01 02 03 q PR 01 02 03 ep 04 05 06 o cs CAT 02 b TC 07 08 09 TRANSFER NCIA AUTOM TICA DE LINHA 9 E em OOO SISTEMA DE CS SAT 01 4 MEDI O DE CS S LT 02 FATURAMENTO E QUALIDADE DE ENERGIA TC 04 05 06 q b TC 10 11 12 04 05 06 10 11 12 cS SAT 03 CS SAT 04 Cs SAT 07 PR 10 11 12 o o of PR 13 14 15 H2 H2 107 108 10 1 111 112 107 108 109 o o PR 107 108 109 Pool TC 107 108 109 9 DJ 112 a 117 DJ 118 DJ 119 a 124 134 151 g 152 153 154 q 155 172 DI PR 130148 oo PR 149 a 166 See es Ss ALIMENTADOR SE
84. 9 Figura 10 Barra simples mais barra de 29 Figura 11 Barra dupla mais barra de transfer ncia ear 29 Figura 12 Barra dupla com chaveamento de paralelismo 30 Figura 13 Barra dupla dois disjuntores ssassassseniimaniastasgiraseniisapaaa sas 30 Figura 14 Barra dupla disjuntor 1 ada delat Senna 30 Figura 15 Barramento em anel Simples As A Aa SGA 31 Figura 16 Barramento em anel 1 32 Figura 17 Exemplo de corrente de curto circuito assim trica 2 38 Figura 18 Exemplo de sobretens o atmosf rica fortemente amortecida 40 Figura 19 Exemplo de sobretens es de manobra 41 Figura 20 Exemplo de sobretens es tempor rias 42 Figura 21 TNA Laboratory da Universidade Estadual da Carolina do Norte 44 Pipura 22 Exemplo detela do EMITE and 45 Figura 23 Cabos guarda a reos ou cabos para raios 46 Figura 24 Para raios de alta tens o 2 gba 47 Figura 25 Transformador de for a Siemens 58 Figura 26 Liga o em delta esquem tica e no n cleo b 60 Figura 27
85. 9 2005 para inv lucros destinados a controle e manobra em baixa tens o ANBT NBR IEC 62208 2003 as normas referentes s baterias definindo de forma geral Frequ ncia nominal Tens o nominal alternada Tens o nominal cont nua gt ee a Corrente nominal 8 6 3 3 Especifica o dos Transformadores de Servi os Auxiliares Os transformadores de servi os auxiliares seguem as mesmas normas dos transformadores de for a ABNT NBR 5356 2007 partes de 1 a 5 Sendo assim as caracter sticas a serem definidas s o praticamente as mesmas De modo geral define se Frequ ncia nominal Tens o nominal dos enrolamentos prim rio e secund rio Pot ncia nominal Tipo de refrigera o Grupo de liga o N veis de isola o E ON I Acess rios 185 8 6 3 4 Especifica o dos Pain is de Servi os Auxiliares em Corrente Alternada Os pain is de servi os auxiliares em corrente alternada s o regidos por tr s normas principais ABNT NBR IEC 60439 1 2003 ABNT NBR IEC 60439 2 2004 e ABNT NBR 60439 3 2004 De maneira geral para o projeto destes pain is deve se levar em considera o 9 Frequ ncia nominal Tens o nominal Quantidade e pot ncia das cargas Quantidade e pot ncia das fontes Necessidade de fontes alternativas e de emerg ncia Necessidade de transfer ncia autom tica Para um bom projeto de um PSACA d
86. ATA E JE ceia JS cerned JE JE JE 2 Brame 2 Figura 22 Exemplo de tela do EMTP 12 3 1 4 2 Controle de sobretens es A confiabilidade de suprimento de energia el trica do SEP se d em grande parte sua capacidade de suportar os surtos de sobretens o Desta forma necess rio se reduzir os efeitos destas solicita es no isolamento dos equipamentos Devido sua caracter stica estat stica causada por uma s rie de vari veis aleat rias as sobretens es s o imprevis veis e dif ceis de manter sob r gido controle E necess rio ent o se adotar uma vis o prevencionista adotando medidas ou dispositivos que permitam reduzir a amplitude e a probabilidade de ocorr ncia das sobretens es As medidas e dispositivos mais comuns para o controle das subtens es s o e Prote o das linhas de transmiss o e das subesta es As sobretens es nas linhas de transmiss o e nos equipamentos das subesta es podem ser limitadas 12 COOPER Power Systems 2012 Disponivel em lt http www cyme com software emtp gt Acesso em 22 de Maio 2012 46 pela utiliza o de hastes de prote o a rea ou cabos guarda a reos Figura 23 que interceptam descargas atmosf ricas diretas evitando que estes incidam sobre os cabos condutores das linhas de transmiss o ou nos barramentos das subesta es Cabo para raio Cabo para raio XI L
87. COMMISSION Selection dimensioning of high voltage insulators intended for use in polluted conditions Part 1 Definitions information and general principles la ed Genebra s n 2008 55 Tabela 7 N veis de polui o e dist ncias de escoamento m nimas 18 Severidade equivalente dos ambientes M todo da 5 M todo da camada s lida n voa salina vanar Dist ncia E iodo Kieselguhr m nima de N veis de polui o neblina escoamento Salinidade do Condutividade mm kV da camada depositado uS mg cm I Leve 5 14 0 03 0 06 15 20 16 II Normal 14 40 0 1 0 2 24 35 20 III Pesado 40 112 0 3 0 6 36 25 IV Muito Pesado gt 160 31 18 INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION Insulation Co ordination Part 2 Aplication Guide 3a ed Genebra s n 1996 INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION Selection and dimensioning of high voltage insulators intended for use in polluted conditions Part 1 Definitions information and general principles la ed Genebra s n 2008 56 57 4 EQUIPAMENTOS DE ALTA TENS O Como o foco principal desta monografia o projeto de subesta es de alta tens o ser o apresentados nesta se o os principais equipamentos de alta tens o que comp em as subesta es baseando se principalmente nas consultas a seguir apresentadas e Livros de Ary D Ajuz em conjunto com Furnas intitulados Equipamento
88. Deve se considerar al m dos fatores t cnicos o impacto que a subesta o ter no ambiente a seu redor considerando fatores ambientais sociais e econ micos Como um terreno dificilmente ir atender a todas as especifica es ent o se deve considerar alguns fatores em detrimento de outros a fim de se minimizar o custo 8 5 Passo 4 Encontrou se uma solu o satisfat ria Feito a primeira vez o processo dos passos 1 ao 3 deve se verificar se a solu o encontrada est satisfat ria Em muitos casos a primeira itera o n o gera uma solu o que agrada tecnicamente todas as partes envolvidas Deve se ent o realizar novas itera es at que se chegue a um consenso 8 6 Passo 5 Especifica o dos Equipamentos Em posse do unifilar b sico e do parecer de acesso pode se iniciar efetivamente o processo de especifica o dos equipamentos Em geral divide se a especifica o dos equipamentos em dois setores anterior ao transformador e posterior ao transformador Os equipamentos anteriores ao transformador est o relacionados com as caracter sticas do sistema em que a subesta o se insere al m das caracter sticas pr prias do transformador 175 Eles v o ser dirigidos principalmente pela corrente de curto circuito do sistema fornecido pela acessada no parecer de acesso e pela pot ncia do transformador A corrente nominal pode ser calculada utilizando se a m xima pot ncia do transformador na f rmula da
89. RODU O 1 1 Sistemas El tricos de Pot ncia Os Sistemas El tricos de Pot ncia SEP um sistema complexo que engloba os equipamentos para a gera o transmiss o e distribui o de energia el trica De maneira representativa podemos entender este sistema como esquematizado na Figura 1 O cera o Usina Hidroel trica CONSUMIDORES comerciais gt E INDUSTRIAIS OS 27 ZY 7 3 Subesta o ir 2 A 4 AN 2224 Subesta o Distribuidora 2 DISPOSITIVOS DE AUTOMA O DA DISTRIBUI O comsumiores RESIDENCIAIS Figura 1 Sistema El trico de Pot ncia 1 A Figura 1 representa um sistema de pot ncia do tipo radial no qual cada usina geradora alimenta determinados consumidores finais Outra forma poss vel para o sistema de pot ncia a do tipo anel na qual todas as usinas geradoras e as linhas de transmiss o est o 1 Rede Inteligente 2009 2012 Disponivel em lt http www redeinteligente com 2009 08 11 rede inteligente por que como quem quando onde gt Acesso em 30 de Mar o 2012 22 interligadas formando uma rede complexa n o podendo definir a origem da energia que est alimentando um determinado equipamento No Brasil mais de 95 do sistema est ligado em anel excluindo algumas partes a Regi o Norte Projetos em andamento j preveem a interliga o destas partes isoladas com o resto do si
90. RVI OS TE SERVI OS ALIMENTADOR 07 12 AUXIHARES 02 AUXI IRES 3 a 18 Sar ER ES A e FUTURO ANEXO G PROJETO EXEMPLO PROJETO B SICO SUBESTA O EXEMPLO 138 13 8 kV SISTEMA DE PROTE O E CONTROLE ESCALA FOLHA REVIS O 5 5 07 10 00 lt gt FORMATO 3 Ll J sec e f pis PR PR EJ 59 2 CS So j EJ PR O e SEC doco ANEXO H PROJETO EXEMPLO PROJETO BASICO SUBESTA O EXEMPLO 138 13 8 kV LAYOUT SISTEMA DE PROTE O CONTRA DESCARGAS ATMOSF RICAS DIRETAS ESCALA FOLHA REVIS O S ESC 08 10 00 FORMATO ANEXO PROJETO EXEMPLO PROJETO B SICO SUBESTA O EXEMPLO 138 13 8 kV CORTES SISTEMA DE PROTE O CONTRA DESCARGAS ATMOSF RICAS DIRETAS 01 ESCALA FOLHA REVIS O S ESC 09 10 00 lt gt FORMATO 9
91. Transformadores de For a Os transformadores de for a podem apresentar uma infinidade de acess rios Dentre eles podemos citar e Bucha de baixa e alta tens o e Transformadores de corrente de bucha e Conservador com bolsa de borracha e Indicador de temperatura do leo e Indicador de temperatura de enrolamento e Dispositivo de al vio de press o e Rel detector de g s e Secador de ar e Indicador externo de n vel de leo e Outros acess rios conforme definidos em norma ABNT NBR 5356 1 2007 65 4 2 Reatores em Deriva o Os reatores em deriva o Figura 29 s o equipamentos utilizados para controlar as tens es no barramento em regime permanente e para a redu o da sobretens o nos surtos de manobra Ainda s o usados para a compensa o de reativos e redu o de correntes de curto circuito Para se alcan ar tais fun es a rela o tens o x corrente dos reatores deve ser linear at um determinado valor de tens o em geral 150 da tens o do sistema Isto se faz atrav s da utiliza o de reatores com n cleo de ar ou com n cleo de ferro e entreferro sendo estes ltimos os mais utilizados devido ao menor volume ocupado pelo reator Figura 29 Reator de deriva o controlado por tiristores 25 Os reatores s o muito semelhantes aos transformadores convencionais Sua principal diferen a est no fato de nos reatores as colunas com enrolamentos serem laminados em sentido radial e p
92. UNIVERSIDADE DE S O PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE S O CARLOS Guia de projeto para subesta es de alta tens o RENATO MASAGO GON ALVES S o Carlos 2012 RENATO MASAGO GON ALVES Guia de projeto para subesta es de alta tens o Trabalho de Conclus o de Curso apresentado Escola de Engenharia de S o Carlos da Universidade de S o Paulo Curso de Engenharia El trica com Enfase em Eletr nica ORIENTADOR Prof Dr Ruy Alberto Corr a Altafim S o Carlos 2012 AUTORIZO A REPRODU O TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETR NICO PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA DESDE QUE CITADA A FONTE G635g Gon alves Renato Masago Guia de projeto para subesta es de alta tens o Renato Masago Gon alves orientador Ruy Alberto Corr a Altafim S o Carlos 2012 Monografia Gradua o em Engenharia El trica com nfase em Eletr nica Escola de Engenharia de S o Carlos da Universidade de S o Paulo 2012 1 Guia 2 Projeto 3 Subesta es 4 Alta Tens o 5 Equipamentos I T tulo FOLHA DE APROVA O Nome Renato Masago Gon alves T tulo Guia de projeto para subesta es de alta tens o Trabalho de Conclus o de Curso defendido e aprovado em 20 9 24 com NOTA REI ols pela Comiss o Julgadora Prof Titular Ruy Alberto Corr a Altafim Orientador SEL EESC USP Prof Dr Jos Roberto Boffino de A
93. Y esquem tica a e no n cleo b 21 o Liga o Zig Zag Cada um dos enrolamentos de fase tem duas partes com for as eletromotrizes defasadas entre si normalmente 120 e est o ligadas em um ponto em comum Figura 28 Geralmente usado 20 FARIAS M quinas El tricas Centro de Forma o Profissional Jorge Ign cio Peixoto S 1 p 69 21 FARIAS M quinas El tricas Centro de Forma o Profissional Jorge Ign cio Peixoto S 1 p 69 61 quando n o h equil brio de cargas reatores ou quanto necess rio se utilizar 2 aterramentos 71 1 e e 9 RE hA KS yr Co 4 1 4 4 3 Xe b Figura 28 Liga o Zig Zag esquem tica a e no n cleo b 22 e De acordo com o tipo de refrigera o Os transformadores s o definidos por um grupo de quatro s mbolos para cada m todo de resfriamento sendo que um transformador pode ter mais de um tipo de resfriamento Na Tabela 8 baseada na norma ABNT NBR 5356 2004 apresenta se a natureza do meio de resfriamento e da circula o Tabela 8 S mbolos para refrigera o de transformadores 23 Natureza do meio de resfriamento S mbolo leo O Liquido isolante sint tico n o inflam vel L G s G gua W Ar A Natureza da circula o S mbolo Natural N For ada fluxo n o dirigido no caso de
94. Zo 60 18 83 2 gt Zo 481 9648 Q 1078 222 Utilizando o par metro de NBI indicado pela CPFL no parecer de acesso 695 kV e calculando a corrente cr tica de descarga calculou se 2 Zs ise 2 695 102 67 481 9648 gt 2884 0279 Calculando a dist ncia disruptiva obteve se R 6 1 9 6 1 1 1 9 R 6 2 8840 8 14 0007 m A dist ncia disruptiva para o solo foi ent o calculada rsg k R rsg 0 8 14 0007 gt rsg 11 2009 m Atrav s de uma an lise da planta e cortes da subesta o Anexo B Anexo C e Anexo D p de se observar que a dist ncia disruptiva para o solo n o atendia s necessidades Desta maneira era necess rio se alterar algum dos par metros Como por motivos construtivos n o era poss vel alterar a altura de instala o dos cabos alterou se ent o a bitola do cabo para a 715 5 MCM 27 43 mm de di metro Recalculando encontrou se R 14 5484m rsg 11 6387 Neste cen rio agora p de se observar agora que as dist ncias disruptivas envolvidas atenderiam as nossas necessidades 223 Ainda foram consideradas hastes de blindagem em cada p rtico a fim de auxiliar na prote o dos equipamentos que ficariam fora do alcance da prote o dos cabos guarda Desta forma foi poss vel elaborar os diagramas vistos no Anexo Anexo e Anexo que mostram as reas protegidas pelo SPDA 9 5 4 7 Estudos Devido import ncia do processo o qual
95. a o sem interromper o fornecimento de energia nos circuitos alimentadores Por outro lado os equipamentos da subesta o devem ser dimensionados para aproximadamente o dobro da corrente de curto circuito dos circuitos de alimenta o al m de se ter o problema da pouca visibilidade da instala o o que pode aumentar as chances de erros nas manobras da subesta o Esta configura o geralmente utilizada em locais com influ ncia norte americana para subesta es com at seis deriva es Figura 15 e Figura 16 Figura 15 Barramento em anel simples 32 Nec X Figura 16 Barramento em anel duplo 2 2 5 Comparativo entre Configura es Como a escolha da configura o da subesta o um ponto importante e a rela o entre os fatores de m rito muitas vezes contradit rio interessante se fazer uma compara o dos fatores de m rito entre as diversas configura es como resumido na Tabela 2 33 Tabela 2 Comparativo entre configura es t picas de subesta es 6 Fatores de M rito Facilidade Facilidade Fator Configura o Simplicidade Flexibilidade Confiabilidade Construtiva Operativa de de de Expans o Manuten o Custo Somente Barra simples o sem Muito baix
96. a Boa N o tem f Boa 1 0 desligamento seccionamento completo Barra simples Com com Baixa Boa Baixa desligamento Boa gt 1 0 seccionamento Parcial Somente Barra simples e de Regular Boa Regular f Boa 1 2 Pa desligamento transfer ncia completo Boa a muito de Ega Regular Boa Boa Regular 1 4 transfer ncia Barra dupla Boa com mais 2 de 1 circuito Boa desligamento Boa 1 2 circuito paralelismo subesta o a Parcial subesta o Barra dupla dois Excelente Excelente Excelente Excelente Boa 2 0 disjuntores Boa a muito disjuntor e boa Boa Muito boa Muito Boa Boa 1 6 meio Barramento em anel simples Regular Reduzida Regular Reduzida Regular 1 1 duplo 2 2 6 ONS Concession rias e Configura es Requeridas Quando se constr i uma nova subesta o imprescind vel atender s normas redigidas pelo Operador Nacional do Sistema El trico ONS e ou pela concession ria local O ONS o rg o respons vel pela coordena o e controle da opera o das instala es de gera o e transmiss o de energia el trica no Sistema Interligado Nacional SIN sob a fiscaliza o da Ag ncia Nacional de Energia El trica ANEEL 6 SCHNEIDER ELECTRIC Subesta es S 1 34 Em rela o transmiss o de energia o ONS apresenta requisitos m nimos para as instala es de acesso rede b sica e para seus componentes integrantes No caso dos barramentos
97. a sa da de opera o de at dois transformadores Ent o a pot ncia que cada transformador deveria ter seria de S 28 x 1 05 29 4 MVA gt 5 30 MVA Considerando agora o aumento de pot ncia pela ventila o for ada encontrou se S 30 1 25 37 5 MVA Analisando o unifilar em quest o p de se observar que pelos equipamentos de ambas as entradas de linha e pelos equipamentos do seccionamento da barra passaria uma corrente nominal correspondente pot ncia de todos os transformadores incluindo a expans o futura Desta forma a corrente nominal das entradas de linha seria de AN A npt 3 1384102 0 0 A corrente que passaria pelos equipamentos dos ramos de cada transformador considerando a capacidade de cada transformador alimentar um transformador fora de opera o seria de 2 x 37 5 10 Lose Sais 704 138 103 Agora aproximando estas correntes ao valor comercial mais pr ximo obteve se 199 627 56 gt 12504 Inp2 313 78 gt 12504 Como se pode observar a aproxima o para valor comercial mais pr ximo levou as duas correntes ao mesmo valor de corrente nominal Caso esses valores se diferissem para uniformizar os equipamentos considerar se ia o maior valor de corrente nominal corrente de curto circuito utilizada foi de 31 5 conforme solicitado pela CPFL no parecer de acesso 9 5 1 1 Transformador de For a Seguindo o recomendado nas normas ABNT NBR
98. a subesta o alimentar alguns estudos foram considerados a fim de garantir a confiabilidade do projeto e Estudo de sondagem para o projeto das bases e funda es e Estudo de estratifica o de solo e malha terra pertinentes ao c lculo da malha de aterramento e Estudo de seletividade convencional seletividade l gica e de curto circuito para a seletividade que devem ser realizados e parametrizados junto aos rel s e disjuntores e Estudo de satura o dos transformadores de corrente para a verifica o da especifica o de tais equipamentos e Estudos de arc flash para os pain is e Estudos de transit rio eletromec nico ANATEM 9 6 Finaliza o do Projeto Para a finaliza o do projeto deve se tomar todas as informa es j definidas e elaborar uma s rie de documentos que ser o utilizados na compra e constru o da subesta o Devem ser elaborados e Documenta o de especifica o t cnica de todos os equipamentos da subesta o 224 e Diagramas unifilares e trifilares el tricos e do Sistema de prote o Controle e Supervis rio e Plantas e cortes do p tio da subesta o e da casa de comando e Outros documentos que se julgue necess rio ao projeto da subesta o Vale salientar neste ponto que alguns documentos somente ser o criados ap s a constru o dos equipamentos e execu o da obra como por exemplo os desenhos e diagramas dos equipamentos e os diagramas de localiza
99. aralelismo de imped ncias Desta forma 3137 77 28525 21 Arredondando para o valor comercial mais pr ximo 206 28525 21 A gt 31 5 9 5 2 1 Resistores de Aterramento Os resistores de aterramento t m as caracter sticas como as apresentadas na Tabela 35 Tabela 35 Exemplo Especifica o dos resistores de aterramento Caracter stica Especifica o Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal 13800 V3 V Corrente Nominal 400 A Tempo Permiss vel de Circula o da Corrente 10s Resist ncia Nominal 200 Tipo de Instala o Ao tempo Grau de Prote o IP 54 Dist ncia de Escoamento 20 mm kV Tens o Suport vel Nominal de Impulso Atmosf rico 95 kV Tens o Suport vel Nominal Frequ ncia Industrial 34 Acess rios 9 5 2 2 Distribui o em M dia Tens o Conforme adotado como premissa a distribui o em m dia tens o deveria ser feita atrav s de cub culos instalados na Casa de Comando Sendo assim as especifica es dos cub culos de m dia tens o foram definidas como as mostradas na Tabela 36 207 Tabela 36 Exemplo Especifica o dos cub culos de distribui o MT Caracter stica Especifica o Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal 13 8kV Corrente Nominal 4000 A Corrente de Curto circuito 31 5 Tensao Nominal de Circuitos Auxiliares 125 Vcc Meio de isolamento ar Tipo de instala
100. at a tens o de disparo Ent o quando ocorre uma sobretens o atrav s do capacitor igual ou maior que a tens o de disparo o resistor passa a conduzir curto circuitando o capacitor C Ap s a elimina o do defeito o limitador a ZnO corta reinserindo o capacitor a opera o 113 5 EQUIPAMENTOS DE M DIA TENS O Em subesta es de distribui o de energia e principalmente nas industriais utilizam se equipamentos de m dia tens o associados ao secund rio do transformador de for a para realizar a distribui o manobra controle e prote o da energia fornecida ao consumidor Esta se o ir mostrar em um car ter mais superficial alguns dos equipamentos utilizados nas subesta es de m dia tens o e as suas diferen as para os equipamentos de alta tens o baseando seu conte do principalmente em cat logos de diversas empresas como Eletele Schak e Siemens 5 1 Corrente de Curto Circuito Em geral as caracter sticas destes equipamentos s o semelhantes s dos equipamentos de alta tens o por m devidamente dimensionadas para m dias tens es No caso das correntes de curto circuito entretanto o m todo de c lculo utilizado se difere Neste m todo relaciona se a tens o nominal do circuito a pot ncia aparente trif sica e a imped ncia percentual do transformador de for a com a corrente de curto circuito da seguinte forma 5 Un pe 5 h Sark Z Onde Corrente nominal S
101. at lt 7 lt N A aa ZA AMN ARK EE Figura 23 Cabos guarda a reos ou cabos para raios 13 Mesmo com um sistema de prote o a rea eficaz podem ocorrer tens es de surto elevadas O para raios Figura 24 tem o papel de limitar o valor da sobretens o atrav s da absor o de parte da corrente associada onda de tens o que se propaga em dire o aos equipamentos que eles protegem 13 Ag ncia USP de Not cias 2000 2012 Disponivel em lt Fonte http www usp br agen p 28208 gt Acesso em 23 de Maio 2012 47 oe Ha a s vo 34 tg Figura 24 Para raios de alta tens o 14 e Resistores de pr inser o Associados aos disjuntores reduzem a amplitude das sobretens es decorrentes da energiza o e religamento de linhas de transmiss o e tamb m das tens es de reestabelecimento transit rias atrav s dos contatos dos disjuntores Podem estar ainda associados a capacitores nos terminais dos disjuntores que reduzem a taxa de crescimento da tens o de reestabelecimento transit ria e Instante de fechamento do disjuntor Devido ao fato das sobretens es de manobra de energiza o serem dependentes da tens o atrav s dos contatos no instante de fechamento controla se o instante de fechamento dos contatos sincronizando independentemente cada fase como instante em que a tens o estiver passando pelo zero e Modifica es na c
102. be Onde e Tens o o circuito L Indut ncia do circuito di ria Varia o da corrente de acordo com o tempo Ent o quanto mais r pido diminuir a corrente mais r pido o campo ir decair e maior ser a tens o induzida Neste caso se fosse poss vel interromper o circuito instantaneamente seriam criadas sobretens es elevad ssimas que destruiriam o disjuntor e demais equipamentos protegidos Por outro lado o disjuntor deve interromper o mais r pido poss vel as correntes de falta de modo a n o comprometer o funcionamento do sistema el trico Portanto existe um compromisso entre uma interrup o r pida do disjuntor e um tempo m nimo superior no qual a sobretens o causada no sistema n o seja demasiadamente alta A solu o para este problema est em manter o arco el trico quando os contatos do disjuntor se separam e quando a corrente estiver pr xima de zero extingui lo rapidamente Como exigida certa temperatura para se manter o arco entre os contatos proporcionado pela pr pria corrente do arco deve se atentar ao fato de que o calor acumulado na coluna do arco 70 n o desaparece instantaneamente e se houver uma temperatura alta o suficiente o arco pode reacender 4 3 2 Tipos de Disjuntores Os primeiros disjuntores a serem usados utilizavam a t cnica de interrup o ao ar livre Ao longo do tempo com crescimento das pot ncias de interrup o e os n veis de tens o dos
103. de Consiste em projetar sistemas que n o s o mais complexos que o necess rio O sistema de teleprote o composto basicamente de equipamentos para aquisi o dos dados dos rel s de prote o dos transmissores e receptores e dos canais de comunica o garantindo uma comunica o bilateral e ponto a ponto Neste sistema um terminal remoto dotado da capacidade de detectar a dire o do fluxo da corrente de falta detectar a ocorr ncia de um defeito e informar um dado terminal da exist ncia deste defeito dentro de sua zona de interesse utilizando para isto um sistema de comunica o 150 Os equipamentos de teleprote o existentes no mercado podem ser interligados atrav s de diversos meios de comunica o anal gicos ou digitais como Fio piloto realizado pela conex o das extremidades da linha atrav s de pares de cabos tran ados e blindados Micro ondas ou ondas de r dio Utiliza se o espa o a reo como meio de comunica o Sua vantagem est na independ ncia do SEP Entretanto o seu alcance limitado aproximadamente 50 km por enlace necessitam de um espa o livre de obst culos e exigem uma infraestrutura onerosa e sujeita s condi es atmosf ricas Fibra ptica em cabo diel trico Utilizam se cabos de fibra ptica dedicados para o transporte das informa es um dos meios mais utilizados atualmente Sua vantagem a imunidade das fibras pticas a campos eletromagn
104. de Servi os Auxiliares em Corrente Cont nua Da mesma maneira que no painel de servi os auxiliares em corrente alternada para a elabora o do projeto do painel corrente cont nua foram identificadas as fontes cargas e pot ncias envolvidas e adotado a mesma premissa de melhoria de flexibilidade e confiabilidade Por outro lado n o foi adotado nenhum quadro de transfer ncia autom tica para as fontes deste painel j que todos os bancos de baterias e bancos de retificadores estariam ligados ao painel podendo ser manobrados atrav s dos disjuntores de entrada do painel Elaborou se ent o a Tabela 50 com as cargas quantidade de circuitos e disjuntores 218 Tabela 50 Exemplo Especifica o das cargas do painel de servi os auxiliares em corrente cont nua Carga me Disjuntor Quadro de Sinaliza o 02 04 A Quadro de Ilumina o de Emerg ncia 02 10 Quadro de Medidores 02 04 A Pain is de Alta Tens o 06 25 A Pain is de M dia Tens o 04 25 A Quadro de Servi os Gerais 02 25 A Reserva 04 25 A Finalmente com todas as informa es definidas do item 9 5 3 1 ao item 9 5 3 5 foi poss vel se elaborar o unifilar do sistema de servi os auxiliares conforme visto no Anexo F 9 5 4 Sistemas e Servi os Para a finaliza o do projeto da subesta o foram definidos alguns dos sistemas necess rios para o projeto Os outros sistemas que n o foram definidos n o foram considerados necess rios n
105. de Unidades de um Banco de Capacitores em Deriva o O dimensionamento do banco de capacitores em deriva o deve considerar os seguintes crit rios 105 e capacidade nominal das unidades capacitivas dever ser preferencialmente a de maior tens o e de maior pot ncia e A pot ncia do banco dever ter desvio m ximo de 5 do total planejado e tens o nominal do banco de capacitores dever ser igual ou maior tens o m xima prevista de opera o do banco e sobretens o causada pela falha em uma unidade capacitiva n o poder ser superior a 10 Na Tabela 19 apresentado um formul rio para bancos de capacitores em deriva o em Alta Tens o e Extra Alta Tens o com fus vel externo para o c lculo das tens es nas unidades ap s a ocorr ncia de defeitos onde X N mero de grupos em s rie M N mero de unidades em paralelo por grupo N N mero de unidades exclu das de um grupo ea Tens o nominal fase terra do banco e Tens o nas unidades restantes na unidade quando s o exclu das N unidades do grupo Tabela 19 Tens o nas unidades capacitivas ap s ocorr ncia de defeitos 45 Liga o M X q Estrela Aterrada cn EI N X M N 3 M X eq Estrela Isolada 2 N 3 X M N 6 M xX eq Dupla Estrela Isolada lt a at iy ee ae 5 N 6 X M N Salienta se que de acordo com a norma ABNT NBR 5282 1998 a toler ncia da capaci
106. de distribui o bancos de baterias bancos de inversores e retificadores e outros equipamentos de suporte 6 1 O Sistema de Servi os Auxiliares O conjunto dos equipamentos auxiliares chamado e Sistema de Servi os Auxiliares SSA Este sistema pode ser dividido em Servi os Auxiliares em Corrente Cont nua 5 e em Servi os Auxiliares em Corrente Alternada SACA que geralmente s o instalados na Casa de Comando com exce o de alguns equipamentos que podem ser instalados ao tempo Devido sua import ncia o SSA deve ser confi vel mas deve se entender que a confiabilidade do SSA n o est relacionada somente com sistemas redundantes de fontes e equipamentos mas tamb m da qualidade dos equipamentos empregados bem como um projeto s lido e consistente do sistema As informa es neste cap tulo s o fundamentadas nas publica es feitas por Cl udio Mardegan na revista O Setor El trico bem como cat logos de empresas como Adelco Caterpillar e Transformadores Uni o 126 6 1 1 Servi os Auxiliares em Corrente Alternada Os Servi os Auxiliares em Corrente Alternada s o respons veis por suprir energia s cargas de corrente alternada como motores ilumina o tomadas conversores CA CC O projeto deste sistema dif cil de ser padronizado j que depende do n mero e pot ncia das cargas do n mero e pot ncia das fontes dos n veis de tens o dentre outros fatores Em alguns casos s o
107. de do solo a Dist ncia entre os eletrodos Cl e Pl Pl e P2 e P2 e C2 V Tens o medida entre os eletrodos e P2 I Corrente aplicada entre os eletrodos Cle C2 Ainda se o solo for homog neo ent o a resistividade p ser independente de a Como raramente o solo homog neo ent o deve se obter diferentes valores de resistividade para diferentes valores de a encontrando uma equa o de resistividade em fun o de a m f a 2 pa f a Fun o que relaciona resistividade do solo com a dist ncia a Dist ncia entre os eletrodos Cl e Pl Pl e P2 e P2 e C2 R Geralmente utiliza se com valores crescentes segundo a s rie 2 1 2 3 Aplicando os dados obtidos em softwares espec ficos poss vel se realizar a estratifica o do solo em v rias camadas para em seguida se projetar a malha de aterramento 160 7 2 1 2 Malhas de Aterramento A malha de aterramento o m todo de aterramento comumente utilizado nas subesta es Ela composta por uma rede de cabos principais dispostos horizontalmente e interligados por juntas mec nicas ou soldas e por hastes enterradas verticalmente no solo condutores auxiliares malha de aterramento s o ligados todos os equipamentos da subesta o estruturas met licas e cabos para raios atrav s de cabos auxiliares de bitola apropriada a fim de permitir a equaliza
108. deve se especificar cada equipamento de acordo com as caracter sticas necess rias como apresentado nos itens seguintes 8 6 1 Equipamentos de Alta Tens o 8 6 1 1 Especifica o dos Transformadores de For a O processo de especifica o dos transformadores de uma subesta o compreende a defini o das caracter sticas gerais dos equipamentos das subesta es e dos tipos construtivos exclusivos dos transformadores de for a e deve se basear nas normas ABNT NBR 5356 2007 partes de 1 a 5 De forma geral deve se definir N mero de fases Frequ ncia nominal Tens o nominal dos enrolamentos prim rio secund rio e terci rio Tens o nominal da bucha Pot ncia nominal Tipo de refrigera o Grupo de liga o para transformadores trif sicos Tipo de comuta o SON OO creio Mo CD N veis de isola o 10 Acess rios 177 8 6 1 2 Especifica o dos Reatores em Deriva o se especificar os reatores de deriva o deve se seguir a norma ABNT NBR 5119 2011 definindo de forma geral as seguintes caracter sticas Imped ncia de sequ ncia zero somente para reatores trif sicos 1 N mero de fases 2 Frequ ncia nominal 3 Tens o nominal 4 Pot ncia reativa 5 Tipo de refrigera o 6 Tipo de liga o 7 Regime 8 9 Prote o por para raios 10 N veis de isola o 8 6 1 3 Especifica o dos Disjuntores se especificar os di
109. dos por c lulas de baterias ligadas em s rie paralelo de modo a se alcan ar as tens es e capacidades de corrente necess rias aos bancos de baterias Os tipos de baterias mais utilizadas s o as chumbo cidas seladas ou ventiladas as de n quel c dmio as de on l tio Pode se utilizar ainda as baterias tipo alcalinas por m estas est o saindo de uso devido ao seu baixo desempenho em rela o aos outros tipos de baterias Figura 62 Banco de baterias 54 caracter stica mais importante dos bancos de baterias a sua capacidade de fornecer corrente Esta capacidade medida atrav s de uma descarga de corrente constante at que a tens o dos bancos caia a valor pr determinado tens o final de descarga Deste modo a capacidade do banco definida pelo produto desta corrente pelo tempo que os bancos mant m a tens o acima da tens o final de descarga O uso mais comum de c lulas de baterias com 2 V de tens o nominal e tens o limite de 1 75 V Traduzindo em equa o temos 54 Pequenas Not veis 2012 Disponivel em lt http Awww pequenasnotaveis com br area de debate 7 qual carga ideal de uma bateria 25269 index2 html langid 1 gt Acesso em 16 de Julho 2012 128 C Ixt Onde Capacidade do banco de baterias Ah I Corrente cont nua que o banco fornece A t Tempo que o banco de baterias mant m a tens o acima da tens o final de descarga h Para se especificar os banco
110. e 21 Rel de dist ncia 22 Disjuntor equalizador 23 Dispositivo de controle de temperatura 24 Rel de rela o volts hertz 25 Dispositivo de sincroniza o ou de confer ncia de sincronismo 26 Dispositivo t rmico do equipamento 27 Rel de subtens o 28 Detector de chamas 29 Contator de isolamento 30 Rel anunciador 31 Dispositivo de excita o em separado 32 Rel direcional de pot ncia 33 Chave de posicionamento 34 Chave de sequ ncia operada por motor 35 Dispositivo para opera o das escovas ou curto circuitar an is coletores 36 Dispositivo de polaridade 37 Rel de subcorrente ou subpot ncia 38 Dispositivo de prote o de mancal 39 Monitoramento de condi o mec nica 143 40 Rel de campo 41 Disjuntor ou chave de campo 42 Disjuntor ou chave de opera o normal 43 Dispositivo ou seletor de transfer ncia manual 44 Rel de sequ ncia de partida das unidades 45 Monitoramento de condi o anormal atmosf rica 46 Rel de revers o ou balanceamento de corrente de fase 47 Rel de sequ ncia de fase de tens o 48 Rel de sequ ncia incompleta 49 Rel t rmico para m quina ou transformador 50 Rel de sobrecorrente instant neo 51 Rel de sobrecorrente de tempo 52 Disjuntor de corrente alternada 53 Rel para excitatriz ou gerador CC 54 Disjuntor de corrente cont nua al
111. e distribui o diferem entre si Desta forma necess rio se fazer a adequa o entre estas As subesta es fazem a adequa o destas tens es atrav s do uso de transformadores adequados al m de conterem equipamentos que possibilitem a manobra e a prote o do SEP Apesar desta import ncia devido grande complexidade que estes projetos podem alcan ar poucos profissionais est o familiarizados com o projeto de uma subesta o de alta tens o Buscar se ent o com esta monografia abordar o embasamento te rico que possibilite ao profissional projetar de forma mais simples uma subesta o de alta tens o abordando os principais par metros que influenciam o projeto el trico dos equipamentos usuais de alta tens o e de car ter secund rio os equipamentos de m dia tens o demais equipamentos e servi os necess rios para se colocar uma subesta o em funcionamento 5 U S ENERGY INFORMATION ADMINISTRATION Internation Energy Outlook 2011 Washington p 301 2011 25 2 DE ALTA TENS O Uma subesta o pode ser definida um conjunto de equipamentos com o prop sito de chaveamento transforma o prote o ou regula o da tens o el trica podendo eventualmente conter equipamentos para a compensa o de reativos Sua principal fun o garantir um alto grau de confiabilidade ao sistema el trico Para isto as partes defeituosas ou sob falta devem ser prontamente desligadas e o fornecimento de
112. e medi o o Isolamentos de instala o Compreendem os isolamentos que se referem somente instala o como por exemplo espa amentos de ar entre condutores entre condutores e estruturas dentre outros espa amentos e N o regenerativos S o aqueles que n o recuperam a sua rigidez diel trica ap s a ocorr ncia de uma descarga Havendo uma descarga h a danifica o parcial ou total do diel trico Em geral s o utilizados nos equipamentos principais de uma subesta o como por exemplo o transformador de for a O n vel de isolamento de um equipamento definido pelo conjunto de tens es suport veis nominais aplicadas ao equipamento durante os ensaios e definidas em normas para esta finalidade que caracterizam a suportabilidade diel trica da isola o Para tornar mais eficaz e menos dispendioso o processo de especifica o do n vel de isolamento dos equipamentos foram elaboradas normas de procedimento para padronizar cada equipamento de forma a atender s necessidades tanto de fabricantes como de compradores A norma da Associa o Brasileira de Normas T cnicas ABNT NBR 6939 2000 baseada nas normas da International Electrotechnical Commission 71 1 e IEC 71 2 dividem as tens es m ximas dos equipamentos em duas faixas 50 Faixa 1 Tens es entre 1 kV e 245 Faixa 2 Tens es acima 245 kV Define tamb m quais as tens es que devem ser aplicadas em ensaio para se compr
113. ealizar a manuten o destes equipamentos Ainda s o utilizadas para se realizar as manobras de transfer ncia entre barramentos de uma subesta o principal secund rio transfer ncia dentre outros e Chaves de terra S o utilizadas para aterrar os equipamentos do sistema que est o em manuten o ou para aterrar linhas de transmiss o barramentos ou bancos de capacitores em deriva o e Chaves de aterramento r pido Estas chaves possuem um tempo de fechamento extremamente r pido e possuem v rias aplica es como o Aterrar componentes energizados provocando uma falta intencional na rede a fim de solicitar os esquemas de prote o o Aterrar componentes energizados no caso de defeitos em reatores n o manobr veis ligados linha de transmiss o sem sistemas de prote o com transfer ncia de disparo o Aterrar componentes energizados no caso de linhas de transmiss o terminadas por transformador sem disjuntor no outro lado da linha o Prote o dos geradores contra sobretens o e auto excita o Tamb m pode se classificar as chaves seccionadoras de acordo com o tipo de acionamento das suas l minas e Acionamento manual O acionamento manual pode ser feito com ou sem o aux lio de redutores 76 e Acionamento motorizado O acionamento motorizado pode ser feito atrav s de motores el tricos acionadores hidr ulicos pneum ticos ou outros tipos de acionamento 4 4 2 Tipos Construti
114. eitas as funda es para as casas de comando para as bases dos equipamentos e para os p rticos e capit is O tipo de funda o direta estaqueamento tubul o ou demais tipos ser escolhido com base nos estudos de resistividade mec nica do solo Em seguida constru da a casa de comando as bases para os equipamentos os p rticos e capit is S o constru dos os dutos e canaletas para os cabos e as caixas de inspe o e passagem Para finalizar as obras civis realiza se o espalhamento de brita ao longo do p tio da subesta o constroem se as cal adas e instalam se as cercas e port es da subesta o Ap s a execu o das obras civis em posse dos equipamentos da subesta o pode se realizar a montagem eletromec nica Os equipamentos de p tio s o instalados sobre suas bases e os demais equipamentos s o instalados dentro da Casa de Comando lan am se os 168 cabos de baixa m dia e alta tens o e fazem se as liga es dos cabos aos respectivos equipamentos Finalmente realizam se os demais servi os necess rios como o sistema de ilumina o e tomadas dentre outros Faz se a limpeza do p tio da obra a desmobiliza o e a remo o do canteiro de obras liberando assim o p tio da subesta o para o comissionamento 7 5 Comissionamento Os servi os de comissionamento consistem no planejamento desenvolvimento e execu o das atividades da subesta o a fim de assegurar que esta esteja apta
115. el em lt http www sprinklerbrasil org br sobre o que sao e como combatem incendios gt Acesso em 20 de Julho 2012 66 Previnave Disponivel em lt http www previnave com industria psadi html gt Acesso em 19 de Julho 2012 155 evapora o da gua atenua a transmiss o do calor por radia o e desloca o oxig nio por efeito da evapora o Figura 75 Sistema de gua nebulizada 67 e Sistemas de espuma S o sistemas compostos por um reservat rio de uma pr mistura Figura 76 que na ocorr ncia de um inc ndio formar uma espuma por agita o mec nica Existem ainda sistemas por espuma qu mica formada por rea o de sais b sicos com sais cidos mas estes est o em desuso S o desaconselhados para locais com equipamentos energizados pois as espumas s o condutoras de eletricidade Figura 76 Tanque de armazenamento de pr mistura para espuma 68 67 Guia de la Seguridad 2006 2009 Disponivel em lt http www guiadelaseguridad com ar novedades mayo 08 agua nebulizada htm gt Acesso em 20 de Julho 2012 68 Gifel 2011 Disponivel em lt http www gifel com br lisref espumaref htm gt Acesso em 29 de Julho 2012 156 7 1 4 Sistemas de Seguran a O SPCS visa prote o el trica das subesta es Os sistemas de seguran a por sua vez tem outro enfoque a prote o f sica das subesta es Visam controlar e limitar a entrada de pessoas n o autorizadas e de monitorar as a
116. ela 29 Exemplo Especifica o das chaves AT Caracter stica Especifica o Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal 138 Corrente Nominal 1250 A Corrente de Curto circuito 31 5 kA Dist ncia de Escoamento 20 mm kV Tens o Suport vel Nominal de Impulso Atmosf rico 650 kV Tens o Suport vel Nominal Frequ ncia Industrial 275 Tipo Construtivo Central Tipo de Acionamento Motorizado Acess rios 201 Para as chaves seccionadoras foram considerados os seguintes acess rios e Indicadores de posi o das l minas e Contatos de sacrif cio e An is redutores de Efeito Corona Ainda para as chaves seccionadoras de entrada de linha foram consideradas as l minas de terra com comando motorizado e com dispositivos de intertravamento entre as l minas principais e as l minas de terra 9 5 1 4 Transformadores de Corrente Os transformadores de corrente foram definidos de acordo com a norma ABNT NBR 6856 1992 considerando dois enrolamentos secund rios tap s no enrolamento prim rio para altera o das rela es nominais considera o da expans o futura e exclusividade de transformadores de corrente para medi o e para prote o Desta forma para a prote o e para a medi o elaborou se respectivamente a Tabela 30 e a Tabela 31 Tabela 30 Exemplo Especifica o dos transformadores de corrente AT de prote o Caracter stica Especif
117. elas Tabela 4 e Tabela 5 baseadas na ABNT NBR 6939 2000 apresentam os n veis de isolamento normalizados para as faixas 1 e 2 respectivamente 51 Tabela 4 N veis de isolamento normalizados para a faixa 1 15 Tens o M xima do Tens o Suport vel Nominal Tens o Suport vel Nominal Equipamento Frequ ncia Industrial de Impulso Atmosf rico Durante 1 Minuto NBI kV Valor Eficaz kV Valor Eficaz kV Valor de Crista 40 7 2 20 60 60 12 28 75 95 95 15 34 LIOF 75 17 5 38 95 95 24 50 125 145 145 36 70 170 200 52 95 250 325 72 5 140 350 150 380 ca 185 450 123 185 450 230 550 185 450 145 230 550 275 650 230 550 170 275 650 325 750 275 650 325 750 245 360 850 395 950 460 1050 15 ASSOCIA O BRASILEIRA DE NORMAS T CNICAS ABNT NBR 6939 2000 Coordena o de Isolamento Procedimento S 1 15 2000 52 Tabela 5 N veis de isolamento normalizados para a faixa 2 16 Tens o Suport vel Nominal Tens o M xima do Tens o Suport vel Nominal 27 de Impulso Atmosf rico Equipamento de Impulso de Manobra NBI kV Valor Eficaz kV Valor de Crista kV Valor de Crista E 300 950 sou 1050 850 230 1050 apa 1050 290 1175 1 850 o 1175 1175 1300 1300 420 460 1 0 460 050 1425
118. emento do c digo IP a issc2ascecezadsas 122 Tabela 22 Terceiro elemento do c digo IP 6 E O na 122 Tabela 23 Quarto elemento do c digo IP 122 Tabela 24 Defini es para medi es de confiabilidade 00 140 Tabela 25 Fun es de prote o padronizadas dos 165 142 Tabela 26 Letras mais utilizadas no esclarecimento da numera o das fun es dos rel s 144 Tabela 27 Exemplo Especifica o do transformador de for a AT 199 Tabela 28 Exemplo Especifica o dos disjuntores 200 Tabela 29 Exemplo Especifica o das chaves AT 200 XIV Tabela 30 Exemplo Especifica o dos transformadores de corrente AT de prote o 201 Tabela 31 Exemplo Especifica o dos transformadores de corrente AT de medi o 202 Tabela 32 Exemplo Especifica o dos transformadores de potencial AT de prote o 202 Tabela 33 Exemplo Especifica o dos transformadores de potencial AT de medi o 203 Tabela 34 Exemplo Especifica o dos para raios 204 Tabela 35 Exemplo Especifica o dos resistores de aterramento 206 Tabela 36 Exemplo Especifica o dos cub culos de distribui o 207 Tabela 37 Exem
119. ent Systems e que mostra na tela um modelo virtual da subesta o e demais informa es coletadas Na Figura 69 podemos observar um exemplo da tela do sistema supervis rio de uma subesta o ActionView Run Time Rede Dual v deo 1 DB 11 28 12 000 BC LM TRAFO 2 13 8 TENS O FASE Valor 13 24 Lim 13 30 Figura 69 Exemplo de tela do Sistema Supervis rio atrav s de IHM 62 62 SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES Interface Homem M quina e sistemas supervis rios O Setor El trico S o Paulo p 30 35 Fevereiro 2011 147 Estas informa es podem ser requeridas por diversos perfis de usu rios como o operador da subesta o o operador do sistema no COS e os rg os governamentais por exemplo CCEE ONS e ANEEL Desta forma comum dividi los em 3 n veis de opera o e N vel 1 Operador local visualiza o ou atua o direta nos equipamentos em campo e N vel 2 Visualiza o atua o atrav s de um computador local que aglutina as informa es da subesta o e Nivel 3 Centro de opera o do sistema Pode se ainda dividi los pelo n vel de automa o conforme visto na Figura 70 Opera o F amp C Marketing Asset Energy Sales management amp Care Integrada g 5 8 g Business hei Services dos Negocios 77 Enterprise Bus j Advanced applications Network Network Meter data Gerenciamento EMS DMS EBM Trading planning inf
120. ent o ser dimensionada para a maior requisi o de corrente dentre as exig ncias de descarga O dimensionamento dos bancos de baterias feito atrav s da equa o P N max Ap Ap P 1 Onde Cd Capacidade dimensionada do banco de baterias Ah S Se o do perfil de descarga em an lise P Per odo em an lise N N mero de Se es Ap Corrente requerida para o per odo P t Tempo decorrido entre o in cio e o fim da se o P K Fator de capacidade O fator K um coeficiente obtido pela divis o entre a capacidade nominal em amp res hora de um elemento e a corrente por ele fornecida durante um per odo de tempo de descarga t at atingir a tens o final de descarga Matematicamente 55 Batersul 2007 Disponivel em lt http www batersul com download Vida Util Baterias HDP pdf gt Acesso em 17 de Julho 2012 130 As curvas para o fator de capacidade s o dadas pelo fornecedor das baterias e relacionam o valor do fator K o tempo de descarga e a tens o final de descarga A Figura 64 nos mostra um exemplo de curvas de Kt Temperatura 30 CAPACIDADE FATOR DE AJUSTE DE TEMPO 300 500 40 TEMPO DE DESCARGA minutos Figura 64 Exemplo de curva de fator de capacidade Kt 56 Vale salientar que para se especificar os bancos de baterias deve se atentar as normas vigentes ABNT NBR 14204 2011 ABNT NBR 14197 1998 ANBT NBR 142
121. entos possuiriam caracter sticas diferentes dos transformadores de corrente dos alimentadores Considerou se ent o as particularidades de cada ramo especificando os transformadores de corrente de entrada e dos barramentos na Tabela 40 assim como especificando os transformadores de corrente dos alimentadores na Tabela 41 Tabela 40 Exemplo Especifica o dos transformadores de corrente MT de entrada e barramento Caracter stica Especifica o Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal 13 8kV Corrente Nominal Prim ria 4000 A Corrente Nominal Secund ria 5 5 A Corrente de Curto circuito 31 5 N mero de Enrolamentos para Prote o 1 N mero de Enrolamentos para Medi o 1 Classe de Exatid o e Cargas Nominais 10 100 0 2 12 5 Dist ncia de Escoamento 20 mm kV Tens o Suport vel Nominal de Impulso Atmosf rico 95 kV Tens o Suport vel Nominal Frequ ncia Industrial 34kV Tabela 41 Exemplo Especifica o dos transformadores de corrente MT dos alimentadores Caracter stica Especifica o Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal 13 8kV Corrente Nominal Prim ria 200 x400 x 800 A Corrente Nominal Secund ria 5 5 A Corrente de Curto circuito 31 5 N mero de Enrolamentos para Prote o 1 N mero de Enrolamentos para Medi o 1 Classe de Exatid o e Cargas Nominais 10 100 0 2 12 5 Dist ncia de Escoamento 20 mm kV Tens o Suport vel Nominal de Impul
122. eo frente s temperaturas geradas pelo arco el trico S o utilizados em tens es 71 at 230 kV apesar de estarem tecnicamente ultrapassados Estes disjuntores podem ser subdivididos em o Grande volume de leo S o compostos basicamente de um grande tanque met lico ao potencial da terra no qual s o imersos os mecanismos de extin o do arco sendo que cada polo concentrado em uma unidade individual o Pequeno volume de leo Como uma evolu o das c maras individuais dos polos dos disjuntores a grande volume de leo desenvolveu se os disjuntores a pequeno volume de leo Sua vantagem est no fato de utilizar menor volume de leo possuir uma manuten o bem mais simples e pr tica e apresentar alta confiabilidade Por outro lado n o est bem adaptado a sistemas de extra alta tens o Disjuntores a SF Devido s suas propriedades o hexafluoreto de enxofre SFe um g s muito utilizado para a extin o do arco em disjuntores Ele n o explosivo est vel inerte n o t xico e n o corrosivo al m de possuir excelentes caracter sticas de isola o e favorecer a interrup o da corrente el trica S o os disjuntores mais utilizados principalmente em altas e extra altas tens es Este tipo de disjuntor pode ser dividido em o De press o dupla Possui um compressor de g s que mant m um reservat rio com certo volume de 5 a alta press o Em uma interrup o o g s em alta press o do reservat
123. erante falhas no sistema Inclui a opera o confi vel do sistema quando este requisitado e tamb m a seletividade do sistema isolando somente o necess rio visando garantir continuidade no fornecimento e Seguran a E a capacidade de evitar opera es desnecess rias entre faltas Todo sistema deve ser projetado para operar seletivamente ou n o com outros sistemas 139 e Velocidade Consiste em eliminar as faltas no menor tempo poss vel considerando a confiabilidade e a seguran a do sistema e Simplicidade Consiste em projetar sistemas que n o s o mais complexos que o necess rio A adi o de equipamentos al m dos necess rios aumenta a chance de falhas e opera es err neas 7 1 1 1 Confiabilidade A confiabilidade dos sistemas de prote o um fator cr tico devido aos impactos nos custos operacionais na produtividade e na satisfa o dos consumidores causados pela falha do sistema el trico Leva em considera o principalmente os fatores confian a e seguran a Vale salientar que um sistema confi vel n o necessariamente seguro e vice versa um sistema pode atuar sempre que requisitado por m ocasionalmente operar quando n o solicitado e um sistema pode nunca atuar indevidamente por m tamb m sem atuar todas as vezes que for requisitado Com vista nisto m todos de medida de confiabilidade de sistemas de prote o e controle foram criados a fim de auxiliar o projeto de ta
124. eve se tomar os seguintes cuidados Prever circuitos independentes para cada fonte Prever circuitos independentes para cada carga Dimensionar os disjuntores de prote o de cada circuito Prever chaves seccionadoras em carga ao inv s de disjuntores para circuitos que exigirem grande n mero de opera es Prever medi es de corrente e tens o no barramento principal Prever circuitos para amplia o futura 8 6 3 5 Especifica o dos Pain is de Servi os Auxiliares em Corrente Cont nua Os pain is de servi os auxiliares em corrente cont nua seguem as mesmas normas dos PSACA e sua caracteriza o praticamente id ntica eliminando somente as caracter sticas intimamente relacionadas com a corrente alternada 186 8 6 3 6 Especifica o do Grupo Gerador A especifica o dos grupos geradores para as subesta es deve seguir as normas referentes a m quinas el tricas girantes Dependendo do tipo construtivo capacidade e caracter sticas o grupo gerador ir seguir umas ou outras normas e desta forma n o se destaca quais s o as normas vigentes Ent o de forma geral deve se definir para o grupo gerador as seguintes caracter sticas Frequ ncia nominal Tens o nominal Corrente nominal Pot ncia nominal Tipo de acionamento Velocidade de rota o ONS to e ate qi Numero de polos 8 7 Passo 6 Especifica o dos Sistemas Ap s se definir todos os
125. fun o de proteger as unidades capacitivas contra sobretens es dado que a reat ncia negativa do capacitor pode induzir o aparecimento de correntes de curto circuito elevadas e por consequ ncia sobretens es atrav s dos capacitores que imporiam n veis de isolamento invi veis Desta forma n o h um consenso em rela o padroniza o da instala o do banco de capacitores s rie completo Quanto sua constru o os bancos de capacitores s rie geralmente s o instalados sobre plataformas isoladas necessitando assim de sistemas de comunica o com os equipamentos localizados ao n vel do solo 46 Siemens 2002 2012 Disponivel lt http www energy siemens com br pt transmissao de energia produtos de alta tensao capacitores htm content A plica C3 A7 C3 B5es 20 gt Acesso 11 de Julho 2012 109 4 10 1 Principais Componentes dos Bancos de Capacitores S rie O banco de capacitores s rie constitu do de tr s bancos monof sicos Cada banco pode ser dividido em seus componentes principais a saber Capacitores S o como descritos no item 4 9 1 Dispositivos limitadores de tens o O limitador de tens o pode ser um gap ou um resistor a xido de zinco Os gap s podem ser divididos em n o auto extingu veis n o possuem mecanismos de extin o do arco sendo necess rio um equipamento para o desvio da corrente por exemplo um disjuntor e auto extingu veis possuem mecanismo de extin
126. ica o Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal 138 Corrente Nominal Prim ria 400 x 800 A Corrente Nominal Secund ria 5 5 A Corrente de Curto circuito 31 5 kA N mero de Enrolamentos para Prote o 2 N mero de Enrolamentos para Medi o 0 Classe de Exatid o e Cargas Nominais 10B200 10B200 Dist ncia de Escoamento 20 mm kV Tens o Suport vel Nominal de Impulso Atmosf rico 650 kV Tens o Suport vel Nominal Frequ ncia Industrial 215 kV 202 Tabela 31 Exemplo Especifica o dos transformadores de corrente AT de medi o Caracter stica Especifica o Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal 138 Corrente Nominal Prim ria 400 x 800 A Corrente Nominal Secund ria 5 5 A Corrente de Curto circuito 31 5kA Numero de Enrolamentos para Prote o 0 N mero de Enrolamentos para Medi o 2 Classe de Exatid o e Cargas Nominais 0 3C25 0 3C25 Distancia de Escoamento 20 mm kV Tens o Suport vel Nominal de Impulso Atmosf rico 650 Tens o Suport vel Nominal Frequ ncia Industrial 275 9 5 1 5 Transformadores de Potencial Para especificar os transformadores de potencial considerou se a norma ABNT NBR 6855 2009 e que cada enrolamento secund rio possui tap s para altera o das rela es nominais As caracter sticas dos transformadores de potencial de prote o e medi o s o mostradas respectivamente na Tabela 32 e na Tabela 33 Tabela 32 Exemplo Es
127. inal de Impulso Atmosf rico 95 kV Tens o Suport vel Nominal Frequ ncia Industrial 34 Tipo Construtivo A v cuo Tipo de Acionamento Tripolar a mola Acess rios _ 9 5 2 4 Chaves Seccionadoras Fus veis Para a sele o das chaves seccionadoras fus veis foi considerado que os transformadores de servi os auxiliares possuir o pot ncia igual a 75 Desta forma a corrente nominal que passaria pelas chaves seria de 75 102 2 1377 13 8 103 Insa Arredondando para o valor comercial mais pr ximo das chaves seccionadoras encontrou se Lisa 3 1377 A gt Insa 50 Da mesma forma a corrente do fus vel da chave seccionadora seria de Infus 3 1377 A Infus 5A 209 Ent o as caracter sticas da chave seccionadora fus vel s o como mostradas na Tabela 39 Tabela 39 Exemplo Especifica o das chaves seccionadoras fus vel MT Caracter stica Especifica o Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal 13 8 kV Corrente Nominal 50 A Corrente de Curto circuito 31 5 kA Fus vel 5A Dist ncia de Escoamento 20 mm kV Tens o Suport vel Nominal de Impulso Atmosf rico 95 kV Tens o Suport vel Nominal Frequ ncia Industrial 34 Tipo de Acionamento Manual Acess rios 9 5 2 5 Transformadores de Corrente Assim como nos disjuntores de m dia tens o os transformadores de corrente das entradas do setor de m dia tens o e dos barram
128. inco ZnO em substitui o aos elementos de carboneto de sil cio que al m de apresentarem melhor capacidade de dissipa o de energia n o necessitam do uso dos centelhadores 37 Siemens 2002 2012 Disponivel em lt http www energy siemens com br en power transmission high voltage products surge arresters limiters high voltage with silicone housing 3eq 3el high voltage arrester with silicone housing 3el2 htm gt Acesso em 06 de Julho 2012 91 4 7 1 Classifica o dos Para raios Existem duas maneiras principais para se classificar os para raios e Quanto sua funcionalidade A funcionalidade est relacionada com a localiza o do para raios na subesta o o De esta o Englobam todos as classes de tens o em especial as acima de 138 kV o Intermedi rio ou subtransmiss o Englobam principalmente os para raios com classe de tens o entre 138 kV e 35 kV normalmente utilizadas para a subtransmiss o o De distribui o Englobam as classes de tens o abaixo de 35 kV mais utilizados para a distribui o e Quanto ao material do isolamento Comercialmente utilizam se tr s tipos de isola o para os para raios o involucros de vidro ou porcelana o inv lucro polim rico o Encapsulados com isolamentos a SF 4 7 2 Valores Nominais dos Para raios A tens o nominal do para raios U de acordo com a norma ABNT NBR 16050 2012 a m xima tens o eficaz
129. is sistemas Estes m todos s o baseados em algumas defini es como vistos na Tabela 24 140 Tabela 24 Defini es para medi es de confiabilidade 61 Medida Disponibilidade A Defini o Aplicada tanto para o desempenho de componentes individuais ou de um sistema a fra o de tempo que um componente ou sistema est em servi o e realiza satisfatoriamente a sua fun o Indisponibilidade U a fra o de tempo que um componente ou sistema est fora de servi o devido a falhas ou interrup es programadas Matematicamente a Indisponibilidade 1 Disponibilidade Falha Determina o t rmino da capacidade de um item de executar a sua fun o especificada Taxa de falha A Taxa de falhas a frequ ncia com a qual um sistema ou um componente projetado falha Representa o n mero m dio de falhas de um componente por unidade de tempo de exposi o e pode ser calculado pela divis o do n mero total de falhas pelo tempo total de opera o do equipamento Geralmente o tempo expresso em anos e a taxa de falha dada por falhas no ano Taxa de reparo Semelhante taxa de falhas representa o n mero total de reparos dividido pelo tempo total de opera o do equipamento Tempo m dio entre falhas Mean Time to Failure Representa o tempo m dio at a primeira falha de um equipamento O tempo m dio entre o in cio de opera o ou retorno de repar
130. l trico S o Paulo p 36 44 Junho 2010 MCDONALD J D Electric Power Substations Engineering 2a ed Boca Raton CRC Press 2006 MINIST RIO DE MINAS E ENERGIA EMPRESA DE PESQUISA ENERG TICA Plano Decenal de Expans o de Energia 2020 Bras lia p 319 2011 228 MODENA J SUETA H Projeto de aterramento de malhas de subesta es el tricas recomenda es gerais e aterramento dos equipamentos O Setor El trico S o Paulo p 46 51 Abril 2011 OLIVEIRA P R D Automa o de Subesta es Jundia ASCX Automa o 2010 OMODEI A et al Metodologia para o planejamento de atividades em obras de subesta es industriais S 1 p 162 2002 RIBEIRO Manuten o El trica Industrial Itaja Senai SC 2007 SANTOS D Projeto b sico de implanta o de uma subesta o 230 138 kV ao Sistema Interligado Nacional Monografia Gradua o Rio de Janeiro Universidade Federal do Rio de Janeiro 2010 SCHNEIDER ELECTRIC Subesta es S 1 SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES Automa o de sistemas el tricos de transmiss o O Setor El trico S o Paulo p 36 41 Janeiro 2011 SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES Confiabilidade de Sistemas de Automa o de Subesta es O Setor El trico S o Paulo p 32 40 Mar o 2011 SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES Interface Homem M quina IHM e sistemas supervis rios O Setor El trico S o Paulo p 30 35 Fevereiro 2011
131. limentem as cargas Figura 65 Retificador carregador de baterias 57 2 A opera o de flutua o realizada automaticamente em condi es normais de opera o enquanto que a opera o de carga das baterias pode ser feita automaticamente atrav s de um sistema que detecta varia o na corrente que passa pelo sistema ou 57 Adelco 2012 Disponivel em lt http www adelco com br produtos retificadores_ 2 html gt Acesso em 16 de Julho 2012 132 manualmente atrav s da a o de um operador Uma maneira menos usual a de comando remoto onde atrav s de um telecomando a carga acionada manualmente se projetar o sistema de retificadores deve se ter em mente que o tempo de vida til das baterias est intimamente ligado ao projeto do carregador muito mais do que fatores externos O dimensionamento da capacidade de corrente dos retificadores an logo ao dimensionamento dos bancos de baterias e pode ser determinada usando a equa o A L Onde A Capacidade de carga A L Carga continua A C Capacidade total do banco de baterias Ah H Tempo de recarga h k Constante que para baterias alcalinas vale 1 4 e para baterias chumbo cidas 1 25 principais correntes nominais encontradas comercialmente s o de 5 10 15 25 A 35 A 50 A 75 A 100 A 150 200 A 400 600 A 800 A 1000 e 1200 6 4 Transformadores de Servi
132. lmeida Monteiro SEL EESC USP Prof Dr Azauri Albano de Oliveira Junior SEL EESC USP Coordenador da CoC Engenharia El trica EESC USP Prof Associado Homero Schiabel AGRADECIMENTOS Agrade o primeiramente a Deus por me proporcionar todas as condi es f sicas financeiras emocionais e espirituais para iniciar e completar o curso de Engenharia El trica com Enfase em Eletr nica Agrade o aos meus pais Daniel Gon alves e Rita de C ssia Eller por todo o apoio dado durante todo o curso por todos os conselhos e todas as repreens es Agrade o ao meu irm o Cesar Augusto Eller por todo o tempo que despendeu escutando meus problemas me aconselhando e me motivando Agrade o aos professores e funcion rios da Escola de Engenharia de S o Carlos pelo tempo e esfor o dispendido na minha forma o em especial ao Prof Dr Ruy Alberto Corr a Altafim meu orientador Agrade o aos amigos que estiveram ao meu lado ao longo de todo o curso e que me auxiliaram nos estudos Agrade o aos colegas de trabalho pelos conselhos e pela ajuda recebi durante todo a elabora o desta monografia Agrade o por fim a todos aqueles que contribu ram positivamente para a minha forma o e que n o foram citados diretamente If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants Isaac Newton SUM RIO ACRADECIMENTOS mca a da I SUMARIO A
133. m fator de seguran a para compensar eventuais imprecis es no m todo utilizado Na Figura 78 ilustra se uma prote o por blindagem a rea R R R CONDUTOR sy 9 x jy 3 YAH R o CABO PRA RAIOS 9 H 4 ZONA PROTEGIDA ___ NIVEL DO SOLO TORRE VAO DO BAY Figura 78 Esquema de prote o a rea por cabo para raios 164 No caso das hastes de blindagem a rea de prote o formada por um cone com origem na ponta da haste conforme visto na Figura 79 Figura 79 Esquema de prote o a rea por hastes O ngulo 0 varia de acordo com a altura de instala o das hastes e de acordo com o tipo de instala o a ser protegida Em geral para subesta es o valor adotado para este ngulo varia entre 35 e 45 Ent o a rea de prote o total da subesta o ser composta pela intersec o das reas de todos os cabos e hastes da subesta o Atualmente para o c lculo da prote o contra descargas atmosf ricas diretas s o utilizados programas de simula o que consideram in meros fatores como localiza o densidade de descargas tipos de estruturas dentre outros 7 2 3 Estudos El tricos Para o projeto das subesta es podem ser necess rios alguns estudos que auxiliar o no projeto el trico eletromec nico e civil da subesta o Estes estudos em geral s o feitos sobre o sistema no qual as subesta es se inserir
134. m ximo 4 p u e dura o de frente de onda entre 100 us e 500 us como por exemplo a mostrada na Figura 19 90 00 120 00 60 00 Figura 19 Exemplo de sobretens es de manobra 9 e Sobretens es tempor rias S o sobretens es que ocorrem entre fase e terra ou entre fases de caracter sticas oscilat rias de dura o relativamente longa pouco ou n o amortecida como mostrado na Figura 20 S o geralmente causadas por manobras faltas fen menos n o lineares ou Efeito Ferranti fen meno que faz com que a tens o sustentada na extremidade aberta de uma linha de transmiss o seja superior quela no lado da gera o e apresentam amplitude inferior a 1 5 p u Entretanto apesar de apresentar menores amplitudes que as anteriores 9 D AJUZ A Transit rios el tricos e coordena o de isolamento Aplica o em sistemas de pot ncia de alta tens o Rio de Janeiro Furnas Universidade Federal Fluminense EDUFF 1987 42 devido sua dura o podem ser determinantes na especifica o do isolamento dos equipamentos q s V v Figura 20 Exemplo de sobretens es tempor rias 10 28 es 22 3 1 4 1 Determina o e an lise de sobretens es 10 D AJUZ A Transit rios el tricos e coordena o de isolamento Aplica o em sistemas de pot ncia de alta tens o Rio de Janeiro Furnas Universidade Federal Fluminense EDUFF 1987 43 Existem duas manei
135. m opera o tendo assim pouca varia o na capacit ncia do banco Por outro lado as perdas s o mais elevadas e a identifica o do elemento defeituoso e a sua manuten o pode ser muito demorada em bancos de maior porte O elo fus vel externo possui menores perdas e a unidade defeituosa de mais f cil identifica o Entretanto um defeito em uma unidade capacitiva a retirar de funcionamento o que pode causar consider veis varia es na capacit ncia Al m disso este tipo de unidade capacitiva possui menor capacidade em termos de pot ncia 43 Siemens 2002 2012 Disponivel em lt Fonte http www energy siemens com br pt transmissao de energia produtos de alta tensao capacitores htm content Design 20 gt Acesso em 10 de Julho 2012 44 Siemens 2002 2012 Disponivel em lt Fonte http www energy siemens com br pt transmissao de energia produtos de alta tensao capacitores htm content Design 20 gt Acesso em 10 de Julho 2012 102 4 9 2 Esquema de Liga o dos Bancos de Capacitores em Deriva o Existem tr s tipos de liga o que normalmente s o utilizadas para bancos de capacitores em deriva o e Liga o em estrela aterrada ou dupla estrela aterrada As principais vantagens desta configura o Figura 48 s o o S o autoprotegidos contra surtos atmosf ricos n o sendo necess rio o uso de para raios adicionais o Podem ser usados em sistemas com grandes quantidades de harm nicos devido a
136. metros No fim tem se a defini o de Localiza o espacial dos cabos para raios e hastes Altura de instala o dos cabos para raios e hastes Bitola dos cabos para raios Dist ncia disruptiva para os cabos para raios ee Dist ncia disruptiva o solo 8 7 7 Especifica o dos Estudos Neste item devem ser especificados os estudos a serem realizados para auxiliar no projeto da subesta o bem como na autentica o altera o das caracter sticas j definidas anteriormente Alguns destes estudos s o de car ter praticamente obrigat rio e devem ser utilizados na defini o do projeto Entre eles citamos e Levantamento de dados em campo e Estudo de curto circuito para a seletividade Compreensive Balance 190 e Estudo de seletividade convencional Cronol gica Amperim trica e Estudo de seletividade l gica Os outros estudos ser o adicionados de acordo com a necessidade do projeto ou pedido do cliente 8 8 7 Finaliza o do Projeto Findo o quinto passo o projeto da subesta o estar quase finalizado faltando pontos relacionados n o parte el trica mas sim s partes necess rias para a constru o da subesta o Deve se ent o tomar todas as informa es j definidas e elaborar uma s rie de documentos que ser o utilizados na compra e constru o da subesta o Devem ser elaborados e Documenta o de especifica o t cnica de todos o
137. minar o valor da componente cont nua na separa o dos contatos dos disjuntores Atualmente com o avan o da computa o digital as correntes de curto circuito s o calculadas atrav s de programas que utilizam tanto par metros da subesta o em quest o quanto par metros do sistema onde a subesta o inserir Via de regra o ONS ou a concession ria se incubem da realiza o de tal estudo fornecendo no Parecer de Acesso informa es como corrente de curto circuito e resist ncias e reat ncias da sequ ncia positiva sequ ncia negativa e sequ ncia zero da rede no ponto de acesso indicado tamb m o valor de corrente de curto circuito m nimo que deve ser adotado para os equipamentos da subesta o 3 1 4 Sobretensdes e N veis de Isolamento O SEP est na maior parte do tempo sob condi es normais de opera o Entretanto ele est sujeito a fen menos que implicam em varia es s bitas de tens o e corrente Tais varia es podem ser causadas por descargas atmosf ricas manobras do sistema ou faltas no mesmo necess rio ent o se fazer alguns estudos a fim de se obter os valores referentes a estes fen menos e especificar os equipamentos da subesta o Em geral s o denominados de Estudos de Sobretens o Classificam se as sobretens es de duas formas usuais A primeira forma feita de acordo com a origem da sobretens o sendo classificadas em e Sobretens es externas T m sua origem fora do ci
138. mo por exemplo o hexafluoreto de enxofre SF Pode se classificar os isolamentos de duas maneiras de acordo com a sua finalidade e em rela o s caracter sticas do isolamento Quando classificados pela sua finalidade os isolamentos se dividem em e Externos S o aqueles que est o em contato com o ar atmosf rico e sujeitos aos agentes externos como descargas atmosf ricas polui o umidade poeira e outros agentes podendo estar sujeitos s intemp ries Podem ainda ser subdivididos em O Externos para interior Isolamento externo abrigado e que n o est sujeito s intemp ries Externos para exterior Isolamento externo ao tempo e que est sujeito s intemp ries 49 e Internos Isolamentos s lidos l quidos ou gasosos de equipamentos e que n o est o em contato com o ar atmosf rico e que portanto est o livres da influ ncia dos fatores ambientais Quando classificados por suas caracter sticas dividem se em e Regenerativos S o aqueles em que o diel trico tem a capacidade de regenerar integralmente a sua rigidez diel trica ap s a ocorr ncia de uma descarga disruptiva Podem ser ainda subdivididos em dois grupos a saber o Isolamentos de equipamentos S o os isolamentos que est o relacionados aos equipamentos da subesta o como por exemplo a parte externa de equipamentos de manobra e a parte externa das buchas dos transformadores de for a e transformadores d
139. mo catracas cancelas ou portas e Sistemas de alarme Os sistemas de alarme s o adjuntos a outros sistemas como por exemplo o SDCI e o Sistema de Prote o Perimetral e s o utilizados para avisar aos controladores a ocorr ncia de eventos detectados atrav s de sinais luminosos sonoros ou enviando sinais a um centro de controle externo 7 2 Estudos Necess rios para Subesta es Para se projetar as subesta es s o necess rios alguns estudos a fim de se obter par metros de projeto ou ainda para se verificar a confiabilidade a viabilidade e as especifica es de projeto Entre estes podemos citar os estudos para aterramento estudos para prote o a descargas atmosf ricas e outros estudos el tricos A seguir estudaremos alguns dos estudos mais requisitados no projeto das subesta es 7 21 Sistemas de Aterramento Essencialmente os sistemas de aterramento devem ser dimensionados para satisfazer a tr s condi es n o necessariamente independentes Garantir que os n veis de curto circuito fase terra sejam suficientes para sensibilizar o sistema de prote o e Proteger as instala es e pessoas contra danos devidos s descargas atmosf ricas e Proteger pessoas de choques el tricos devido falha da isola o e Determinar potenciais de passo e toque suport veis a seres vivos 158 Estas condi es podem ser alcan adas atrav s de uma geometria da malha de aterramento adequada resistividade do
140. mpet ncia de empresas ou profissionais especializados 221 9 5 4 5 Sistema de Aterramento O projeto do sistema de aterramento assim como alguns dos sistemas necess rios para a subesta o n o foi definido neste exemplo Foram definidos somente os par metros para o projeto deste a saber e O tempo m nimo para a elimina o da corrente de curto circuito deve ser de 0 5 segundo e O tempo m nimo para o dimensionamento dos cabos deve ser de 1 segundo e resist ncia total da malha de aterramento n o deve ultrapassar 2 Q medidos sem qualquer conex o com os cabos para raios e com o sistema de distribui o desligado e O coeficiente de irregularidade Ki deve ter valor m nimo igual a 02 e Devem ser seguidas as recomenda es feitas no item 7 2 1 9 5 4 6 Sistema de Prote o Contra Descargas Atmosf ricas Considerando o m todo manual de c lculo o primeiro passo no processo de defini o do sistema de blindagem contra descargas atmosf ricas diretas foi definir o tra ado dos cabos para raios na planta da subesta o Logo em seguida fez se o c lculo das dist ncias disruptivas para os cabos para raios e para o solo que se iniciou atrav s do c lculo da imped ncia caracter stica da linha Para isso utilizou se os par metros iniciais de 14 5 m de altura e um cabo para raios do tipo de bitola 336 4 18 83 mm de di metro baseados em projetos semelhantes 2 H 20 60 in 2 14 5
141. mplo Especifica o das cargas do painel de servi os auxiliares em corrente CONTINUA ae DO do DO 218 ABNT ANSI ATR CA CCD CFTV COS CPFL CS DJ EIA EMS EMTP EPE IEC IEEE NLTC OLTC ONS PLC PR PSACA PSACC XV LISTA DE SIGLAS Associa o Brasileira de Normas T cnicas American National Standards Institute Analisador Transit rio de Redes Capacitor Corrente Alternada Corrente Cont nua Charge Couple Device Circuito Fechado de Televis o Centro de Opera o do Sistema Companhia Paulista de For a e Luz Chave Seccionadora Disjuntor Energy Information Administration Energy Management Systems Eletromagnetic Transient Program Empresa de Pesquisa Energ tica International Electrotechnical Commission Institute of Electrical and Electronics Engineers Interface Homem M quina Indutor Maximum Continuous Operating Voltage Minist rio de Minas e Energia No Load Tap Change On Load Tap Change Operador Nacional do Sistema Power Line Carrier Para raios Painel de Servi os Auxiliares em Corrente Alternada Painel de Servi os Auxiliares em Corrente Cont nua Resistor XVI RA SAC SCADA SDCI SDI SE SEP SIN SPCS SSA TC TNA TPC TPI TR TSA UPS Resistor de Aterramento Sistema de Ar Condicionado Supervisory Control and Data Aquisition Sistema de Detec o e Combate Inc ndio Sistema de Detec o de Inc ndio S
142. namente resistores de descarga projetados para garantir a extin o da tens o da unidade ap s alguns minutos entre 5 e 10 min Podemos ver o esquema de uma unidade capacitiva na Figura 44 Figura 44 Esquema de uma unidade capacitiva 41 Os bancos de capacitores s o compostos pela associa o s rie e ou paralelo destas unidades capacitivas Figura 45 sendo necess rio se estudar o sistema em que eles ser o inseridos a fim de se dimensionar corretamente os bancos 41 D AJUZ A Equipamentos El tricos Especifica o e aplica o em subesta es de alta tens o Rio de Janeiro Furnas 1985 100 Figura 45 Banco de capacitores 42 A prote o dos capacitores feita atrav s de um elo fus vel ligado s unidades capacitivas de modo que ele se rompa durante um curto circuito interno isolando a unidade capacitiva defeituosa o mais r pido poss vel evitando assim que outras unidades capacitivas sejam atingidas Este elo fus vel pode ser interno Figura 47 ou externo fuseless Figura 46 variando de acordo com o projeto 42 SIEMENS Capacitores de Pot ncia para Alta Tens o S 1 p 6 2010 101 Figura 46 Unidade capacitiva com fus vel Figura 47 Unidade capacitiva com fus vel externo 43 interno 44 O elo fus vel interno indicado para grandes pot ncias pois um elemento defeituoso ser isolado rapidamente e a unidade capacitiva permanecer e
143. nt nua Tabela 22 Terceiro elemento do c digo IP Elemento Letra Significado A Dorso da m o y B Dedo C Ferramenta D Fio Tabela 23 Quarto elemento do c digo IP Elemento Letra Significado H Equipamento de alta tens o 7 M Em movimento durante o ensaio com gua 5 Em repouso durante o ensaio com gua W Condi es clim ticas 123 5 2 5 Resistores de Aterramento Os resistores de aterramento s o equipamentos instalados no neutro do secund rio dos transformadores de pot ncia ou neutro dos geradores a fim de limitar as correntes de falta fase terra evitando assim que estas correntes danifiquem os outros equipamentos da subesta o Devem por m permitir uma amplitude de corrente suficientemente alta para que os transformadores de instrumenta o excitem os rel s de prote o acionando o sistema de prote o e controle e desligando assim o sistema Figura 61 Resistor de aterramento 53 Em geral s o utilizados em subesta es industriais quando o secund rio do transformador de for a ou o gerador forem em m dia tens o podendo estar associados a transformadores de corrente para monitoramento e prote o do sistema A sua utiliza o traz algumas vantagens para o sistema como e A corrente de curto circuito entre fase terra reduzida por m dever ser alta o suficiente para sensibilizar o sistema de prote o e controle e Possuem uma atua o mais r pida do que os rel s de prote o de terra
144. nto os advindos de descargas diretas quanto os advindos pelas linhas de transmiss o As descargas diretas apesar de ocorr ncia bastante reduzida costumam ser danosas aos equipamentos j que estes n o costumam ser projetados para suportar tais condi es necess rio ent o projetar uma prote o a rea a fim de impedir o impacto de qualquer descarga atmosf rica direta nos equipamentos ou linhas de transmiss o na vizinhan a da esta o Para a prote o contra descargas diretas em geral utiliza se cabos guarda a reos ou hastes de blindagem Estas ltimas s o utilizadas para complementa o da prote o dos cabos para raios para equipamentos que estejam fora da cobertura destes 7 2 2 1 M todo de C lculo Sempre existiu uma grande dificuldade de se avaliar corretamente o desempenho da blindagem a rea para subesta es sendo que esta avalia o era feita atrav s de coleta de um grande n mero de dados e seu posterior tratamento estat stico Os m todos desenvolvidos atrav s de ensaios de modelos reduzidos n o se mostravam satisfat rios j que na realidade as taxas de falhas da blindagem se mostravam excessivamente altas Um m todo muito utilizado e que mostrou resultados mais satisfat rios foi o modelo eletrogeom trico que se desenvolveu sobre o conceito de dist ncia disruptiva striking 162 distance A dist ncia disruptiva depende da carga do raio l der a qual determina de maneira a
145. ntos de 204 9 5 3 Equipamentos 5 20 212 924 E a 218 9 6 deh RS 223 10 CONCLUSA O ayes ea 225 11 BIBLIOGRAFIA 227 127 ANEXOS yx 229 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Sistema El trico de Pot ncia Ri saia papa 21 Figura 2 Interliga es do sistema el trico de pot ncia do Brasil 22 Figura 3 Gera o mundial de eletricidade por combust vel trilh es de kWh 23 Figura 4 Gera o no Brasil de eletricidade por combust vel trilh es de kWh 24 Figuras Diagrama Paces beac Socata 27 Figura 6 Diagrania a EA 27 Figura 7 Representa o de disjunto e chave 28 Figura 8 Barra simples sem seccionamento 29 Figura 9 Barra simples com 1 Ses ee is BA ee 2
146. o auxiliando na defini o de especifica es dos equipamentos e at na configura o das subesta es Existe uma infinidade de estudos que podem ser realizados sendo que uns s o mais utilizados que outros Ainda alguns desses estudos s o considerados obrigat rios por parte 165 dos rg os governamentais e concession rias a fim de garantir maior confiabilidade dos par metros de projeto das subesta es Alguns dos principais estudos s o elencados a seguir e Levantamento de dados em campo e Medi es de grandezas el tricas e Estudo de curto circuito para a seletividade Compreensive Balance e Estudo de curto circuito para a adaptabilidade de equipamentos e Estudo de curto circuito unbalanced e Estudo de curto circuito CC e Estudo de seletividade convencional e Estudo de seletividade l gica e Estudo de harm nicos e Estudo de corre o de fator de pot ncia e Estudo de fluxo de cargas e Estudo de dimensionamento de cabos e Estudo de estabilidade e Estudo de Power flow DC e Estudo de rejei o de cargas e Estudo de partida de motores e Estudo de reacelera o de motores e Estudo de confiabilidade e Estudo de arc flash evaluation e Estudo de adequabilidade de equipamentos quanto ao curto circuito e Estudo de transit rios eletromagn ticos e Estudo de coordena o de isolamento e Estudo de dimensionamento e satura o de transformadores de corrente Dentre os est
147. o Abrigado Grau de Prote o 40 Dist ncia de Escoamento 20 mm kV Tens o Suport vel Nominal de Impulso Atmosf rico 95 kV Tens o Suport vel Nominal Frequ ncia Industrial 34kV Como observado n o houve distin o entre os cub culos de entrada de interliga o de barramento e de alimenta o j que se considerou como base para dimensionamento do cub culo a corrente nominal nos barramentos 9 5 2 3 Disjuntores As caracter sticas dos disjuntores de entrada e de interliga o de barra do sistema de m dia tens o s o como dadas na Tabela 37 Tabela 37 Exemplo Especifica o dos disjuntores MT de entrada e de barra Caracter stica Especifica o Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal 13 8 kV Corrente Nominal 4000 A Corrente de Curto circuito 31 5kA Distancia de Escoamento 20 mm kV Tens o Suport vel Nominal de Impulso Atmosf rico 95 kV Tens o Suport vel Nominal Frequ ncia Industrial 34kV Tipo Construtivo A v cuo Tipo de Acionamento Tripolar a mola Acess rios 208 Para os alimentadores as caracter sticas dos disjuntores s o como mostradas na Tabela 38 Tabela 38 Exemplo Especifica o dos disjuntores MT dos alimentadores Caracter stica Especifica o Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal 13 8kV Corrente Nominal 630 A Corrente de Curto circuito 31 5 Dist ncia de Escoamento 20 mm kV Tens o Suport vel Nom
148. o at a nova falha Para uma taxa de falha constante MTTF A 1 Tempo m dio para reparos MTTR Mean Time to Repair Tempo m dio para corrigir uma falha e restabelecer o equipamento condi o de funcionamento Inclui prepara o manuten o ativa e tempo de log stica Para uma taxa de reparo constante MTTR u 1 Tempo m dio entre falhas MTBF Mean Time Between Failures O tempo m dio entre falhas para unidades reparadas e de volta a opera o De forma mais rigorosa o MTBF a soma do MTTF e do MTTR Como o MTTR geralmente muito pequeno considera se que o MTBF aproximadamente igual ao MTTF e que MTBF 1 As equa es que definem a disponibilidade e a indisponibilidade U para uma taxa constante de falhas e reparos s o respectivamente 61 SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES Confiabilidade de Sistemas de Automa o de Subesta es O Setor El trico S o Paulo p 32 40 Mar o 2011 141 gt A u MTTF MTTR MTBF MTTR MTTR U 1 A D x MTTR A u MTBF Disponibilidade indisponibilidade s o fatores adimensionais que quando multiplicados pelos devidos fatores podem ser convertidos em minutos ou segundos por ano Atualmente com a evolu o da computa o digital tais c lculos s o feitos atrav s de simula es computacionais 7 1 1 2 Osrel s Os principais equipamentos do SPCS s o os rel s Os rel
149. o caminho de baixa imped ncia para correntes de altas frequ ncias o A tens o de reestabelecimentos dos disjuntores relativamente baixa Por outro lado este tipo de liga o apresenta certas desvantagens como o Aumento na interfer ncia nos circuitos de comunica o o Pode ocorrer atua o em excesso na prote o de sobrecorrente do banco bem como a queima excessiva de fus veis o Devem ser instalados reatores para reduzir o produto m dulo x frequ ncia da corrente transit ria de descarga e ou devem ser instalados limitadores de tens o no secund rio de todos os transformadores de corrente da subesta o a b Figura 48 Liga o em estrela aterrada a e dupla estrela aterrada b para banco de capacitores em deriva o e Liga o em estrela isolada ou dupla estrela isolada As principais vantagens deste tipo de liga o Figura 49 s o 103 o N o provocam interfer ncia nos circuitos de comunica o o N o h uma preocupa o t o grande para a prote o do secund rio dos transformadores de corrente quanto nas liga es em estrela aterrada ou dupla estrela aterrada Como desvantagens deste tipo de liga o pode se citar 1 O neutro do banco dever ser isolado para a tens o de fase o que pode ser muito dispendioso para tens es mais altas 2 A tens o transit ria de reestabelecimento dos equipamentos de manobra da subesta o deve ser vista com uma aten o especial A
150. o de arco e por esta raz o s o mais complexos Disjuntores de deriva o Estes disjuntores desempenham uma fun o diferente dos disjuntores comuns de linha Devem extinguir o arco curto circuitando o gap sob condi es de defeito e tamb m curto circuitar o banco de capacitores quando correntes de descarga de alta frequ ncia e alta magnitude ocorrerem Devem ainda realizar a abertura com correntes nominais de carga Desta forma estes disjuntores devem ter pequena capacidade de abertura alta tens o de reestabelecimento e alta corrente de fechamento Circuitos de amortecimento O circuito de amortecimento composto por um resistor em s rie com um gap e paralelos a estes um reator Sua fun o de reduzir os efeitos das descargas do banco de capacitores ap s o disparo do gap ou o fechamento de um disjuntor de deriva o Prote o dos componentes Para a prote o dos bancos de capacitores em s rie geralmente s o instalados transformadores de corrente e rel s com diversas fun es como sobrecargas sobretens es correntes sub harm nicas e outras fun es pertinentes 110 Coluna de comunica es Para o envio dos sinais de corrente para os rel s localizados na casa de comando da subesta o utiliza se uma coluna de comunica o Os sinais geralmente s o enviados por fibras pticas mas a necessidade de se ter equipamentos eletr nicos e optr nicos sobre a plataforma energizada leva os
151. o disparo o disjuntor D1 fechado permitindo a passagem de corrente e resfriando o gap Por fim ap s algum tempo da elimina o do defeito o disjuntor aberto reestabelecendo o capacitor opera o Caso o resistor R e o disjuntor D2 estejam presentes ap s o disparo do gap os disjuntores D1 e D2 s o fechados Ap s a elimina o do defeito o disjuntor D1 aberto inserindo o resistor R em paralelo com o capacitor C limitando a sobretens o de reinser o Por fim abre se o disjuntor D2 retornando o capacitor C sua opera o normal A fun o do circuito de amortecimento CA dissipar a energia do capacitor C quando este curto circuitado Tipo gap duplo Um esquema simplificado deste tipo construtivo visto na Figura 53 112 Figura 53 Banco de capacitores em s rie tipo gap duplo O funcionamento deste tipo construtivo bem simples O gap G2 com ajuste 20 inferior ao gap Gl dispara curto circuitando o capacitor Ap s a elimina o da falta o disjuntor D2 abre reinserindo o capacitor com o gap G1 em sua plena capacidade protegendo o banco contra sobretens es de reinser o Tipo com limitador a xido de zinco O esquema para este tipo construtivo mostrado na Figura 54 Figura 54 Banco de capacitores em s rie com limitador a xido de zinco A caracter stica do limitador a ZnO a sua alta n o linearidade funcionando praticamente como um circuito aberto
152. o suspenso Podemos observar as bobinas de modo esquem tico na Figura 43 Barreira contra p ssaros Terminal Dispositivo de Prote o E Dispositivo Bobina _ de Sintonia Principal Pedestal Figura 43 Esquem tico das bobinas de bloqueio 39 4 8 2 C lculo das Bobinas de Bloqueio As frequ ncias normalmente utilizadas para a onda portadora dos sinais de teleprote o dos sistemas OPLAT situam se entre 30 kHz e 500 kHz A fun o das bobinas de bloqueio ser de bloquear bandas de frequ ncia espec ficas dentro desta faixa Para isso devem possuir um valor m nimo dentro de uma faixa de imped ncia ou componente resistivo da imped ncia 39 TRENCH Line Traps S 1 12 2000 96 A avalia o das bobinas de bloqueio envolve a compara o da imped ncia da bobina de bloqueio em uma determinada frequ ncia com a imped ncia do sistema vista do local de instala o da mesma Dependendo das normas utilizadas utiliza se o valor de imped ncia da linha entre 300 600 Usualmente utiliza se o valor de 400 Q para acoplamentos fase terra 600 para acoplamento fase fase Os par metros utilizados para se medir a efici ncia da bobina de bloqueio s o a perda de inser o A a atenua o de bloqueio expressos em decib is ou nepers Matematicamente temos A l ji 2 ry Z Ay In gt Np 21 A Perda de inser o 21 Imped ncia da linha
153. ominal tons Elas oles 36 21227 Corrente de Curio aC CG saia si MG ssea 37 3 1 4 Sobretens es N veis de Isolamento 2 css eee eel 39 3 1 5 Caracter sticas e N veis de 15018 22 lt 48 3 66 Dist ncia de 53 4 EQUIPAMENTOS DE ALTA 5 4 4 0 201 040 3282 7 00 1011 57 47 Transformadores de Porea 58 4 1 1 Classifica o dos Transformadores de For a 59 4 1 2 Imped ncia Caracter stica do 2 0 63 41 3 Acess rios dos Transformadores de 64 4 2 REMOTOS a 65 4 2 1 Classifica o dos Reatores em Deriva o 2 04 40 66 4 3 Disjuntores a sa Sasso A eee ong ee 67 4 3 1 Princ pio de Funcionamento dos Disjuntores 1 68 4 3 2 Tiposde Disjuntores ua ias Cada seda E 70 4 3 3 Acess rios dos 5 73 CHAVES sai guess iris
154. onde se far a conex o com o transformador de for a ou carga a ser alimentada e Compartimento de baixa tens o Compartimento onde ser o instalados os equipamentos de controle e prote o dos cub culos 120 8 9 10 rh 44 i lm 70 12 Figura 60 Esquema b sico construtivo de um cub culo de m dia tens o 52 Na Figura 60 podemos observar um esquema construtivo b sico do cub culo onde A Compartimento de manobra B Compartimento de barramento Compartimento de conex o D Disjuntor extra vel E Compartimento de baixa tens o 1 Duto de al vio de press o 2 Barramentos 52 SIEMENS Cub culos de m dia tens o isolados a Ar tipo NXAIR NXAIR e NXAIR P at 24 Jundia 28 2011 121 3 Isolador tipo bucha 4 Transformador de corrente 5 Transformador de potencial 6 Conex o de cabos 7 Chave de aterramento 8 Conex o de baixa tens o 9 Unidade de comando do disjuntor 10 C mara de interrup o 11 Sistemas de contato 12 Sistema de opera o e intertravamento para movimenta o do disjuntor extra vel para cub culos isolados a ar 5 2 4 2 Inv lucro Met lico Aterrado Os inv lucros met licos s o constru dos geralmente de a o inox e aterrados evitando assim riscos de choques el tricos aos operadores S o utilizados em diversas aplica es como na constru o dos
155. onfigura o do sistema As sobretens es podem de certa forma ser reduzidas fazendo se modifica es no sistema el trico Alguns m todos consistem em o Seccionar uma linha de transmiss o longa atrav s de disjuntores intermedi rios A sobretens o causada pelo chaveamento em uma linha curta menor do que em uma linha longa 14 Siemens 2002 2012 Disponivel em lt http www energy siemens com br en power transmission high voltage products surge arresters limiters high voltage with silicone housing 3eq 3el high voltage arrester with silicone housing 3el2 htm gt Acesso em 06 de Julho 2012 48 o Instalar um circuito ressonante composto por resistor R indutor L e capacitor C O indutor e o capacitor s o sintonizados frequ ncia operativa fazendo com que o resistor n o seja solicitado em condi es normais de opera o Por outro lado na ocorr ncia de uma falta o resistor ir amortecer as oscila es transit rias Entretanto este sistema exige o uso de grandes capacitores e indutores o que reflete um alto custo Instala o de compensadores em deriva o shunt que reduzem o efeito Ferranti e diminuem as sobretens es de manobra o Restri es no chaveamento dos disjuntores 3 1 5 Caracter sticas e N veis de Isolamento Os isolamentos compreendem os espa amentos no ar isolamentos s lidos e imersos em l quidos isolantes al m daqueles imersos em gases isolantes co
156. or de corrente Figura 34 juntamente com o transformador de potencial comp em a categoria de equipamentos dos transformadores de instrumenta o 19 Figura 34 Transformadores de corrente 29 A fun o prim ria dos transformadores de instrumenta o definida na norma ABNT NBR 6546 1991 como sendo o transformador que alimenta instrumentos de medi o dispositivos de controle ou dispositivos de prote o um transformador que se destina a reproduzir em seu circuito secund rio em uma propor o definida e conhecida uma tens o ou corrente do circuito prim rio com a rela o de fase preservada Nos transformadores de corrente o enrolamento prim rio ligado em s rie com o circuito de alta tens o Desta forma a imped ncia do circuito prim rio dever ser desprez vel quando comparada imped ncia do sistema de modo que a corrente no sistema seja ditada pelo sistema de pot ncia 4 5 1 Classifica o dos Transformadores de Corrente Os transformadores de corrente s o classificados de acordo com a finalidade do sinal do secund rio a saber 29 Trench 2012 Disponivel em lt http www trenchgroup com Products Solutions Instrument Transformers Current Transformers SF6 insulated Current Transformers gt Acesso em 27 de Junho 2012 80 e Transformadores de corrente para servi o de medi o e Transformadores de corrente para servi o de prote o Os transformadores de cor
157. or sem carga Geralmente definido pela sigla NLTC No Load Tap Change o comutador adequado somente para opera o com o transformador desenergizado o comutador com carga Definido como OLTC On Load Change o comutador adequado para opera o com o transformador em carga Deste modo podemos ter um transformador convencional trif sico com liga o delta estrela refrigera o ONAN ONAF OLTC e assim por diante A escolha do tipo de liga o depender de diversos fatores como tipo de cargas necessidade de aterramento presen a de harm nicos dentre outros Ainda a escolha do tipo construtivo do transformador depender 24 ASSOCIA O BRASILEIRA DE NORMAS T CNICAS ABNT NBR 5356 1 2007 Transformadores de pot ncia Parte 1 Generalidades S 1 p 95 2007 63 de estudos t cnicos e econ micos em rela o a fatores como custo custo das perdas limita es t cnicas de produ o de transporte e de acondicionamento Vale citar a utiliza o comum de um terceiro enrolamento em delta para a liga o de compensadores de reativos e ou alimenta o de servi os auxiliares geralmente com um ter o da pot ncia dos enrolamentos principais Ainda para transformadores com liga o do tipo estrela estrela usual a utiliza o deste terceiro enrolamento em delta a fim de evitar a sa da imediata do transformado com a falta de uma fase 4 1 2 Imped ncia Caracter stica do Transformador
158. ores de Servi os Auxiliares Os transformadores de servi os auxiliares considerados foram especificados de forma an loga ao transformador de for a Da mesma forma considerou se que desconsiderando a expans o futura um transformador deveria ser capaz de alimentar todo o sistema de servi os auxiliares sem preju zo Ap s a expans o futura dois transformadores alimentariam simultaneamente o sistema se servi os auxiliares 216 Foram adotados valores comercialmente utilizados para as caracter sticas destes tipos de transformadores Ent o as caracter sticas dos transformadores de servi os auxiliares s o como mostradas na Tabela 48 Tabela 48 Exemplo Especifica o dos transformadores de servi os auxiliares Caracter stica Especifica o Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal Prim rio 13 8kV Tens o Nominal Secund rio 220 127 V Pot ncia Nominal 75 kVA Tipo de Refrigera o ANAN Tipo de Liga o Prim rio Delta Tipo de Liga o Secund rio Estrela Aterrado Grupo de Liga o Dynl Imped ncia Caracter stica 3 5 Tens o Suport vel Nominal de Impulso Atmosf rico 95 kV Tens o Suport vel Nominal Frequ ncia Industrial 34 Tipo de Isola o A seco Tipo de Instala o Abrigado Acess rios 9 5 3 4 Pain is de Servi os Auxiliares em Corrente Alternada Para o projeto do painel de servi os auxiliares em corrente alternada foi necess rio se defini
159. ormation managemen Otimiza o ag IT Integration Supervis o e Controle Administration Figura 70 N veis de automa o 63 63 SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES Interface Homem M quina e sistemas supervis rios O Setor El trico S o Paulo p 30 35 Fevereiro 2011 148 7 1 1 4 Sistemas de Comunica o As subesta es v m sendo constru das desde o final do s culo XIX Deste modo evidente que v rias gera es de tecnologias foram utilizadas A medida que novas subesta es foram constru das e outras foram ampliadas essas diversas gera es foram se encontrando Cada gera o de sistemas apresenta caracter sticas pr prias de desenvolvedor e tecnologia Nos sistemas de controle supervis o e monitoramento por exemplo surgiram diversos protocolos de comunica o como o MODBUS DNP3 e 60870 5 101 Esta diversidade dificulta e encarece o projeto de subesta es principalmente aqueles que envolvem amplia es pois equipamentos de diversos fabricantes e de diferentes gera es tecnol gicas devem operar entre si Neste contexto foi criada a norma 61850 que prop e uma arquitetura nica para a comunica o entre os dispositivos da subesta o independente da fun o ou fabricante Adota a tecnologia TCP IP e todos os seus conceitos associados para a transmiss o das informa es focando na modelagem dos dispositivos de automa o da subesta o E
160. orrentes de falta o mais r pido poss vel a fim de se evitar e limitar ao m ximo os danos causados aos equipamentos por correntes de curto circuito Devem ainda ser capazes de interromper correntes nominais de funcionamento correntes de magnetiza o de transformadores e reatores e correntes capacitivos de bancos de capacitores e de linhas em vazio 4 3 1 Princ pio de Funcionamento dos Disjuntores Uma corrente que circula em um condutor sempre produz um campo magn tico Quando uma corrente cresce em um circuito indutivo al m da energia gasta para aquecer o condutor gasta energia para estabelecer o campo magn tico Ap s estabelecido o valor final 27 Siemens 2002 2012 Disponivel em lt http www energy siemens com hq en services power transmission distribution high voltage services test research laboratories mechanical temperature laboratory htm gt Acesso em 19 de Junho 2012 69 da corrente certa energia continuar sendo gasta para aquecer o condutor mas n o ser necess ria energia para o campo magn tico Essa energia do campo magn tico armazenada na forma de energia potencial e ser devolvida ao sistema com a dissipa o entre os contatos do disjuntor em forma de arco el trico O arco el trico consiste de um plasma eletricamente condutor que permite corrente fluir entre os contatos abertos do disjuntor evitando assim que o campo magn tico decaia com extrema rapidez Como se sa
161. os enquanto a Tabela 7 apresenta os valores das dist ncias m nimas de escoamento para os n veis de polui o apresentados 54 Tabela 6 N veis de polui o e ambientes caracter sticos 17 N vel de Polui o I Leve Ambientes T picos reas sem ind strias e de baixa densidade de casas com climatiza o reas de ventos constantes e ou chuva reas agr colas reas montanhosas Todas as reas devem estar a mais de 10 km de dist ncia do mar sem incid ncia de ventos mar timos II Normal Areas industriais sem fuma a poluidora part culas reas com grande densidade de casas e ind strias com ventos constantes e ou chuva reas expostas a ventos mar timos n o muito pr ximas da costa Pesado reas com grande densidade de ind strias e de casas com sistemas de climatiza o poluidores reas relativamente pr ximas ao mar e expostas a ventos vindos do oceano IV Muito Pesado reas sujeitas poeira condutiva e fuma a industrial que produza dep sitos de part culas condutivas reas muito pr ximas da costa e expostas a ventos fortes e polu dos vindos do mar reas des rticas com falta de chuva por longos per odos de tempo e expostas a ventos carregados de areia e sal 17 INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION Insulation Co ordination Part 2 Aplication Guide 3a ed Genebra s n 1996 INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL
162. os Auxiliares Os transformadores de servi os auxiliares TSA s o os transformadores respons veis pela alimenta o do sistema de Servi os Auxiliares em Corrente Alternada S o em geral transformadores trif sicos de pequeno porte que transformam m dias tens es em tens es de 127 220 Vca ou 220 380 Vca 133 Podem ser instalados ao tempo ou abrigados e seu enrolamento prim rio pode estar ligado tanto ao enrolamento terci rio do transformador de pot ncia quanto ao barramento de m dia tens o da subesta o Os TSA s mais usuais s o os isolados a leo ou a seco como se pode observar nas figurasFigura 66 eFigura 67 respectivamente A diferen a entre estes transformadores est principalmente no custo e volume destes sendo o primeiro o mais compacto e barato Figura 66 Transformador de servi os auxiliares Figura 67 Transformador de servi os auxiliares a leo 58 a seco 59 6 5 Pain is Auxiliares Os pain is de servi os auxiliares s o os equipamentos respons veis por fazer a distribui o e prote o dos circuitos em CA e CC para a alimenta o dos equipamentos e fun es secund rias da subesta o S o separados em Painel de Servi os Auxiliares CA PSACA e Painel de Servi os Auxiliares CC PSACC e podem ser constru dos em um mesmo cub culo isolados um do outro ou em cub culos separados dependendo da dimens o dos circuitos de cada um Compreendem ainda os pain is de ilumina o
163. os muito importantes para o sistema el trico de pot ncia ajudando a aumentar a sua confiabilidade economia e continuidade de opera o 36 D AJUZ A Equipamentos El tricos Especifica o e aplica o em subesta es de alta tens o Rio de Janeiro Furnas 1985 90 ai 4 E 9 AN F CE 3 Rs ter a Figura 41 Para raios Siemens 37 A sua principal fun o a de proteger os equipamentos contra descargas que entram na subesta o atrav s das linhas de transmiss o e tamb m proteger contra parte das falhas da blindagem contra descargas diretas cabos para raios Isto feito limitando se a tens o a um valor conhecido evitando que tens es superiores cheguem aos equipamentos protegidos Como uma fun o adicional os para raios podem proteger o sistema contra surtos de manobra De uma maneira geral os para raios s o construtivamente bem simples S o compostos por um elemento resistivo n o linear e um centelhador Em condi es normais de opera o o para raios funciona como um circuito aberto Quando ocorre uma sobretens o o centelhador dispara e uma corrente passa pelo resistor n o linear limitando assim a tens o nos seus terminais poss vel eliminar o centelhador desde que o resistor n o linear apresente uma caracter stica suficientemente adequada para esta finalidade Atualmente o elemento resistivo mais utilizado o composto por xido met lico principalmente o xido de z
164. ossu rem entreferros Figura 30 O fluxo nos entreferros distorcido e a lamina o radial garante que as linhas de fluxo sejam sempre contidas nos planos das l minas reduzindo as perdas no ferro 25 TRENCH Reactors S 1 p 16 2009 66 Figura 30 Exemplo de se o de n cleo com lamina o radial 26 4 2 1 Classifica o dos Reatores em Deriva o Os reatores em deriva o podem ser classificados de acordo com diversos par metros como visto a seguir e De acordo com o n mero de fases o Banco de reatores monof sicos considerado um n cleo magn tico para cada fase No Brasil os reatores de alta tens o s o em geral formados por bancos de reatores monof sicos ligados em estrela aterrada o Reatores trif sicos A constru o dos n cleos depende da necessidade da imped ncia da sequencia zero ser igual imped ncia da sequ ncia positiva Se for necess rio o n cleo pode ser constru do com cinco 26 Weiku 2011 Disponivel em lt http www weiku com products 8620435 SVC_ System Use Phased Air Core Shunt Reactor html gt Acesso em 25 de Novembro 2012 67 colunas ou em casos especiais com tr s colunas Quando n o houver a necessidade da igualdade o reator trif sico pode ser constru do com 3 colunas do n cleo formando um tri ngulo equil tero Geralmente os reatores de terci rio s o trif sicos em estrela n o aterrada e De acordo com o material do n cleo o N
165. ovar o n vel de isolamento de um equipamento sendo elas Tens o suport vel estat stica de impulso de manobra ou atmosf rico o valor de crista de uma tens o de ensaio de impulso de manobra ou atmosf rico para o qual a probabilidade de ocorr ncia de descargas disruptivas na isola o n o supere 10 Tens o suport vel convencional de impulso de manobra ou atmosf rico o valor de crista especificado de uma tens o de impulso para o qual n o deve ocorrer descarga disruptiva no isolamento submetido a um n mero especificado de aplica es somente aplicado a isolamentos n o regenerativos Tens o suport vel nominal frequ ncia industrial de curta dura o E o valor eficaz especificado da tens o frequ ncia industrial que um equipamento deve suportar em condi es de ensaio e durante um per odo de tempo Tens o suport vel nominal de impulso de manobra ou atmosf rico E o valor de crista especificado de uma tens o suport vel de impulso de manobra ou atmosf rico que caracteriza o isolamento de um equipamento Ainda de acordo com a norma para equipamentos enquadrados na faixa 1 s o suficientes para especificar o n vel de isolamento somente as tens es suport veis nominais de impulso atmosf rico e frequ ncia industrial de curta dura o Para os equipamentos da faixa 2 s o consideradas as tens es suport veis nominais de impulso de manobra e atmosf rico As tab
166. pec ficos de cada equipamento por 58 exemplo dimens es formas geom tricas e materiais que s o assuntos bastante complexos e de responsabilidade de especialistas no assunto Posteriormente em outros cap tulos como complementa o deste assunto ser o apresentados alguns dos equipamentos de m dia tens o sistemas e estudos que podem compor as subesta es 4 1 Transformadores de For a Os transformadores de for a Figura 25 ou transformadores de pot ncia s o os principais e geralmente os mais caros equipamentos de subesta es do tipo elevadoras ou abaixadoras Seu papel transformar a tens o de um sistema em outra tens o possibilitando o seu acoplamento Figura 25 Transformador de for a Siemens 19 19 Siemens 2002 2012 Disponivel em lt http www energy siemens com hq en power transmission transformers power transformers medium power transformers htm gt Acesso em 30 de Maio 2012 59 4 1 1 Classifica o dos Transformadores de For a Pode se classificar os transformadores de for a de diversas maneiras a saber e De acordo com o tipo construtivo do n cleo magn tico O O Monof sicos S o transformadores de for a em que se usa um n cleo magn tico para cada fase do sistema Trif sicos S o transformadores de for a nos quais se utiliza somente um n cleo magn tico para o acoplamento das tr s fases e De acordo com o tipo construtivo dos enrolamentos O
167. pecifica o dos transformadores de potencial AT de prote o Caracter stica Especifica o Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal 138 kV Tens o Nominal Prim ria 138000 V3 V Tens o Nominal Secund ria 115 115 V3 115 115 V3 V Corrente de Curto circuito 31 5 N mero de Enrolamentos para Prote o 2 N mero de Enrolamentos para Medi o 0 Classe de Exatid o e Cargas Nominais 0 3P75 0 3P75 Dist ncia de Escoamento 20 mm kV Tens o Suport vel Nominal de Impulso Atmosf rico 650 kV Tens o Suport vel Nominal Frequ ncia Industrial 275 kV 203 Tabela 33 Exemplo Especifica o dos transformadores de potencial AT de medi o Caracter stica Especifica o Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal 138 Tens o Nominal Prim ria 138000 V3 Tens o Nominal Secund ria 115 115 N3 115 115 N3 V Corrente de Curto circuito 31 5 kA N mero de Enrolamentos para Prote o 0 N mero de Enrolamentos para Medi o 2 Classe de Exatid o Cargas Nominais 0 3P75 0 3P75 Distancia de Escoamento 20 mm kV Tens o Suport vel Nominal de Impulso Atmosf rico 650 kV Tens o Suport vel Nominal Frequ ncia Industrial 215 kV 9 5 1 6 Para raios Considerando as diversas normas aplic veis a para raios por exemplo ABNT NBR 5287 1988 ABNT NBR 5424 2011 e ABNT NBR 16050 2012 tomando como base o c lculo apresentado no item 4 7 e lembrando que sistema em quest
168. plo Especifica o dos disjuntores MT de entrada de barra 207 Tabela 38 Exemplo Especifica o dos disjuntores MT dos alimentadores 208 Tabela 39 Exemplo Especifica o das chaves seccionadoras fus vel MT 209 Tabela 40 Exemplo Especifica o dos transformadores de corrente MT de entrada e DANAE NEO ashes andas qdo A Una NR au 210 Tabela 41 Exemplo Especifica o dos transformadores de corrente MT dos alimentadores SA Ta Ra eee the Stor et 210 Tabela 42 Exemplo Especifica o dos transformadores de potencial MT 211 Tabela 43 Exemplo Especifica o dos para raios 08 212 Tabela 44 Exemplo Especifica o das cargas alimentadas pelos bancos de baterias 213 Tabela 45 Exemplo Especifica o da capacidade dos bancos de baterias 214 Tabela 46 Exemplo Especifica o dos bancos de baterias 2 214 Tabela 47 Exemplo Especifica o dos bancos de retificadores 215 Tabela 48 Exemplo Especifica o dos transformadores de servi os auxiliares 216 Tabela 49 Exemplo Especifica o das cargas do painel de servi os auxiliares em corrente aos asa qi Diabos 217 Tabela 50 Exe
169. proporcionalmente dimensionados para as tens es e correntes de m dia tens o 50 Schak Disponivel em lt http www schak com br site07 main asp op 1 amp area M E9dia 20Tens E30 amp codigo 2 amp subarea Chave 20Seccionadora amp idioma 1 amp chave produtos gt Acesso em 25 de Novembro 2012 118 Estes equipamentos s o ent o instalados ao tempo sobre bases de concreto como no caso dos disjuntores ou ainda instalados ancorados em postes devido ao seu tamanho reduzido tamb m chamada de distribui o a rea sendo esta ltima mais utilizada fora do p tio de subesta es por exemplo na distribui o de energia aos consumidores residenciais Outro m todo muito utilizado em subesta es de distribui o de instala es industriais a utiliza o de cub culos blindados de m dia tens o Figura 59 Estes cub culos s o pain is aterrados constru dos com chapas met licas no qual se instalar o tanto os equipamentos de m dia tens o como os sistemas de prote o e controle referentes a estes equipamentos Figura 59 Cub culos de distribui o de m dia tens o 51 5 2 4 1 Caracter sticas Construtivas dos Cub culos Blindados de M dia Tens o Os cub culos de m dia tens o assim como o disjuntor pode utilizar o hexafluoreto de enxofre SFs ou o ar como o meio de isola o 51 SIEMENS Cub culos de m dia tens o isolados a Ar tipo NXAIR NXAIR e NXAIR P at 24 Jundia 28 2011
170. proximada o valor da corrente de retorno do raio ou seja associa se a cada dist ncia disruptiva uma intensidade de raio De maneira geral pode se resumir o m todo da seguinte maneira A corrente cr tica de descarga definida como sendo a maior intensidade de corrente que incide sobre os condutores energizados sem produzir a ruptura dos seus isolamentos O seu valor definido pela express o 2 NBI cy Zo Onde 1 Corrente cr tica de descarga NBI N vel B sico de Impulso Atmosf rico Zo Imped ncia caracter stica dos condutores sobre os quais se d a incid ncia dos raios 2 Zo 60 Onde H Altura dos condutores m r raios dos condutores m A dist ncia disruptiva calculada por meio de f rmulas emp ricas como por exemplo a f rmula de Whitehead e Gilman R 6 Toa Onde 163 R Dist ncia disruptiva em metros para os condutores de fase ou cabos para raios Toc 1 1 I Sendo I a corrente de descarga cr tica do raio em kA A dist ncia disruptiva para o solo pode ser diferente da dist ncia disruptiva para os condutores de fase ou cabos para raios Utiliza se ent o um fator k ajustado experimentalmente _ rsg Onde R Dist ncia disruptiva em metros para os condutores de fase ou cabos para raios rsg Dist ncia disruptiva para o solo Sugere se que para sistemas em EAT utilize se o fator k igual a 0 8 como u
171. quipamentos de servi os auxiliares Assim com base nos requisitos do parecer de acesso nos requisitos pr prios e considerando os pontos citados no item 8 3 estabeleceu se um diagrama unifilar preliminar como o mostrado no Anexo 9 3 Onde ser feita a nova subesta o Utilizando o unifilar definido anteriormente elaborou se um layout ou planta baixa desta subesta o definindo assim as dimens es do terreno necess rias para a constru o e limitando as poss veis reas para a instala o da mesma 195 Para a elabora o do layout de constru o considerou se n o somente os equipamentos a serem instalados na subesta o mas tamb m os n veis de polui o e dist ncias de escoamento O fator polui o n o foi considerado um agravante pois apesar de a planta se localizar em uma rea industrial a polui o gerada no entorno n o envolviam gases corrosivos sais ou poeira particulada condutora Desta maneira adotou se um n vel de polui o II Normal com dist ncia de escoamento m nima de 20 mm kV Assim com base nos pontos citados anteriormente elaborou se o layout visto no Anexo B no qual o terreno necess rio constru o tem dimens es 76 6m x 89 0 m Elaborou se tamb m as vistas em corte da subesta o conforme Anexo e Anexo Em seguida tomando por base o layout criado partiu se para a sele o da rea onde seria efetivamente constru da a subesta o Neste ponto foram con
172. r s grupos de acordo com a norma ABNT NBR 6546 1991 e Grupo 1 Transformadores projetados para liga o entre fases e Grupo 2 Transformadores projetados para liga o ente fase e neutro de sistemas diretamente aterrados e Grupo 3 Transformadores projetados para liga o entre fase e neutro de sistemas onde n o se garanta a efic cia do aterramento 34 Trench 2012 Disponivel em lt http w ww trenchgroup com Products Solutions Instrument Transformers Inductive Voltage Transformers S F6 insulated Inductive Voltage Transformers gt Acesso em 03 de Julho 2012 87 4 6 2 Tipos Construtivos dos Transformadores de Potencial Existem basicamente dois tipos construtivos de transformadores de potencial Transformador de potencial indutivo S o semelhantes a um transformador de for a por m conectados a pequenas cargas Transformador de potencial capacitivo S o constitu dos basicamente de capacitores cujas fun es s o de divisor de tens o capacitivo e de acoplar a comunica o via carrier PLC ao sistema de pot ncia associados a uma estrutura de um transformador de potencial indutivo Existem ainda os divisores capacitivos divisores resistivos e divisores mistos que n o s o usados em sistemas de pot ncia sendo utilizados em circuitos de ensaio e testes de laborat rio Para tens es at 69 kV h a predomin ncia do uso dos transformadores de potencial indutivos Entre as tens
173. r as fontes de alimenta o do sistema as cargas envolvidas e suas respectivas pot ncias De modo a garantir maior confiabilidade e flexibilidade ao sistema considerou se para algumas cargas mais de um circuito dividindo as em circuitos menores Ainda conforme visto no item 9 5 3 3 considerou se que um transformador de servi os auxiliares deveria ser capaz de alimentar todo o sistema de servi os auxiliares sem preju zo e ap s a expans o futura dois transformadores deveriam alimentar simultaneamente o sistema se servi os auxiliares Para a execu o deste ponto considerou se para o painel de servi os auxiliares em corrente alternada dois quadros de transfer ncia autom tica que fariam a sele o dos transformadores que alimentar o o sistema 217 Com base nestes pontos foi poss vel se elaborar a Tabela 49 que cont m as cargas quantidade de circuitos e corrente de disjuntor a ser adotado para cada circuito Tabela 49 Exemplo Especifica o das cargas do painel de servi os auxiliares em corrente alternada Quantidade de Carga Circuitos Disjuntor Entrada do Quadro de Transfer ncia 02 400 Autom tica Retificadores 04 50 A Quadro do Transformador de For a 04 25 A Quadro de Ilumina o Interna 02 10 Quadro de Tomadas Internas 02 10 A Quadro de Ilumina o Externa 02 40 A Quadro de Tomadas Externas 02 25 A Quadro de Servi os Gerais 02 40 A Reserva 04 25 A 9 5 3 5 Pain is
174. ra raios de 3 a 39 kV eficaz e Corrente de descarga nominal de 10 Tens o nominal do para raios de 3 a 360 kV eficaz e Corrente de descarga nominal de 20 Tens o nominal do para raios de 276 a 612 eficaz 4 8 Bobinas de Bloqueio As bobinas de bloqueio Figura 42 s o equipamentos utilizados quando se adota para a subesta o um sistema de teleprote o do tipo OPLAT Ondas Portadoras sobre Linha de Alta Tens o que ser explanado em t pico posterior As bobinas s o instaladas em s rie com a linha de transmiss o nos terminais desta linha com o objetivo de limitar os sinais de teleprote o linha de transmiss o Para isto as bobinas de bloqueio possuem alta imped ncia para a frequ ncia da portadora dos sinais de telecomunica o e baixa imped ncia para a frequ ncia do sistema Figura 42 Bobina de bloqueio 38 38 TRENCH Line Traps S 1 12 2000 95 4 8 1 Caracter sticas Construtivas das Bobinas de Bloqueio As bobinas de bloqueio s o constitu das de um enrolamento principal envolto em um n cleo geralmente de ar de um dispositivo de sintonia um dispositivo de prote o para raios dos terminais para a conex o da linha de transmiss o e dos cabos da subesta o Podem conter um pedestal a fim de ser instalados sobre um isolador de pedestal ou sobre um transformador de corrente capacitivo ou ainda conter isoladores na parte superior para a instala o em mod
175. ras de se determinar as sobretens es em um sistema por medi es em sistemas reais ou por an lise em algum modelo de simula o Logicamente quando se trabalha com o projeto de subesta es o primeiro caso n o pode ser aplicado j que necess rio que a subesta o j esteja implantada Ent o de maneira geral a determina o das caracter sticas tempor rias das sobretens es pode ser determinada por m todos anal ticos por m a determina o de caracter sticas transit rias advindas de n o linearidades acoplamentos entre outros extremamente dif cil Portanto necess rio se encontrar outra maneira de caracterizar as sobretens es Um m todo que foi muito utilizado e que se tornou obsoleto com a evolu o da computa o digital o Transient Network Analyzer TNA ou Analisador Transit rio de Redes ATR O TNA um m todo anal gico composto por modelos individuais em escala reduzida que representam os equipamentos el tricos e que s o interligados conforme sistema real Desta forma atrav s de um computador digital acoplado a este modelo pode se controlar as simula es e fazer a aquisi o dos dados Na Figura 21 pode se observar o TNA Laboratory do Departamento de Engenharia El trica e Computa o da Universidade Estadual da Carolina do Norte 44 ao a Figura 21 TNA Laboratory da Universidade Estadual da Carolina do Norte 11 O m todo mais utilizado atualmente o Eletromagne
176. rcuito sendo as descargas atmosf ricas as suas principais causas 40 Sobretens es internas T m origem dentro do circuito considerado tendo como principal causa as manobras de disjuntores e os curtos circuitos A segunda forma mais usual e mais adequada para a especifica o dos equipamentos feita de acordo com o tempo de dura o e o grau de amortecimento das sobretens es classificando estas em e Sobretens es atmosf ricas S o aquelas que ocorrem entre fase e terra ou entre fases causadas por descargas atmosf ricas ou por outra causa que apresente as mesmas caracter sticas da frente de onda de uma descarga atmosf rica Apresentam em geral grande amplitude da ordem de 6 p u e dura o muito curta frente de onda de at 20 us como pode ser visto na Figura 18 1000 600 200 2 4 6 8 io Ms Figura 18 Exemplo de sobretens o atmosf rica fortemente amortecida 8 e Sobretensdes de manobra S o aquelas que ocorrem entre fase e terra ou entre fases causadas principalmente por defeitos ou manobras no sistema incluindo tamb m outras causas que resultem em uma sobretens o com as mesmas caracter sticas de frente de onda do impulso de manobra Normalmente 8 D AJUZ A Transit rios el tricos e coordena o de isolamento Aplica o em sistemas de pot ncia de alta tens o Rio de Janeiro Furnas Universidade Federal Fluminense EDUFF 1987 41 apresentam amplitude de no
177. rdo com a Empresa de Pesquisa Energ tica EPE em estudo feito em 2011 para o Minist rio de Minas e Energia MME deve ocorrer um crescimento m dio do consumo de aproximadamente 4 8 ao ano no per odo de 2010 a 2020 tendo um crescimento de 456 5 TWh para 730 1 TWh como mostrado na Tabela 1 Ainda de acordo com a EIA a produ o de eletricidade no Brasil continuar sendo guiada pela gera o hidroel trica sendo respons vel por mais de 80 da produ o de energia el trica no Brasil Figura 4 Tabela 1 Proje o de consumo de energia el trica no Brasil 4 Consumo Ano TWh Periodo Consumo A a a 2010 456 5 2010 2015 4 9 2015 581 2 2015 2020 4 7 2020 730 1 2010 2020 4 8 3 U S ENERGY INFORMATION ADMINISTRATION Internation Energy Outlook 2011 Washington p 301 2011 4 MINIST RIO DE MINAS E ENERGIA EMPRESA DE PESQUISA ENERG TICA Plano Decenal de Expans o de Energia 2020 Bras lia p 319 2011 24 0 8 Hydropower Natural gas Nuclear Other renewables 0 6 0 4 0 2 1 2008 2015 2020 2025 2030 2035 Figura 4 Gera o Brasil de eletricidade por combust vel trilh es de kWh 5 Portanto observa se neste cen rio a necessidade de expandir o SEP no Brasil e no mundo a fim de se gerar transmitir e distribuir toda a energia futuramente requerida 1 2 Subesta es No Sistema El trico de Pot ncia as tens es ideais nas etapas de gera o transmiss o
178. realizar uma cota o confi vel e precisa dos equipamentos Aplicou se ent o este guia pr tico em um projeto exemplo de uma subesta o de alta tens o que alimentaria um Data Center de um banco verificando assim a sua funcionalidade Ainda devido um est gio na mesma rea do assunto da monografia foi poss vel comparar os resultados obtidos no guia de projeto com projetos j estabelecidos verificando assim a sua veracidade Com o est gio tamb m foi poss vel ter contato com alguns dos equipamentos e f bricas o que auxiliou no entendimento e esclarecimento de d vidas 226 Foi poss vel observar que a defini o de algumas caracter sticas tem grande depend ncia dos requisitos t cnicos dos rg os reguladores governamentais e concession rias Foi poss vel constatar tamb m que esta depend ncia e tamb m o controle sobre a subesta o em si cresce com o aumento do n vel de tens o de opera o das subesta es chegando ao ponto de a defini o da subesta o ficar sobre posse destes rg os ou concession rias P de se observar tamb m que o ponto t cnico cr tico no projeto de uma subesta o a defini o dos sistemas desta j que para a defini o destes necess rio se ter um conhecimento mais profundo no assunto ou usar de softwares espec ficos o que nos impeliu a transferir a propriedade do projeto destes para empresas especializadas O ponto cr tico no custo est nos servi os de obras ci
179. rente nominal Corrente de curto circuito Indut ncia nominal Resist ncia ou imped ncia m nima de bloqueio Faixa de frequ ncia Tipo de montagem Acess rios 8 6 1 9 Especifica o dos Bancos de Capacitores em Deriva o Para especificar o banco de capacitores em deriva o deve se observar as recomenda es da norma ABNT NBR 5282 1998 definindo de maneira geral e Para as unidades capacitivas 1 2 3 4 5 6 7 Frequ ncia nominal Tens o nominal Tens o m xima suport vel M xima pot ncia cont nua Pot ncia reativa tens o nominal Dist ncia de escoamento N veis de isolamento 181 e Parao banco de capacitores 1 TOO ao Oy cm lt Frequ ncia nominal Tens o nominal Pot ncia reativa trif sica frequ ncia nominal do sistema Esquema de liga o N mero de grupos de capacitores em s rie por fase N mero de capacitores em paralelo para cada grupo s rie Uso interno ou externo Dist ncia de escoamento N veis de isolamento 8 6 1 10 Especifica o dos Bancos de Capacitores S rie Devido a n o padroniza o dos bancos de capacitores em s rie o processo de especifica o dos equipamentos deve ser feita em rela o ao car ter funcional Deste modo devem ser definidas caracter sticas b sicas do banco sem que se particularize cada um dos equipamentos Assim devem constar na especifica o funcional e Caracter sticas gerais
180. rente para servi o de prote o pode ser subdivididos de acordo com a norma ABNT NBR 6546 1991 em Classe A Possuem alta imped ncia interna ou seja reat ncia de dispers o do enrolamento secund rio possui valor consider vel e Classe Possui baixa imped ncia interna ou seja a reat ncia de dispers o do enrolamento secund rio possui valor desprez vel 4 5 2 Tipos Construtivos dos Transformadores de Corrente Existem diversas formas construtivas dos n cleos dos transformadores de corrente a saber e Tipo enrolado O enrolamento prim rio envolve mecanicamente o n cleo do transformador Figura 35 1 2 gt 27 e 51 2 Figura 35 Transformador de corrente do tipo enrolado e Tipo barra O enrolamento prim rio constitu do por uma barra montada permanentemente atrav s do n cleo do transformador Figura 36 81 1 2 4 s1 ONE 52 Figura 36 Transformador de corrente do tipo barra e Tipo janela N o apresenta enrolamento prim rio pr prio O n cleo possui uma abertura para a passagem do condutor do circuito prim rio Figura 37 P1 3 2 UR RE 51 52 Figura 37 Transformador de corrente do tipo janela e Tipo bucha Transformador de corrente semelhante ao tipo janela mas projetado para ser instalado sobre a bucha de um equipamento el trico Figura 38 AD SZ 1 2
181. repuj lo dependendo da finalidade e import ncia da subesta o As principais configura es s o vistas a seguir 2 2 1 Barramento Singelo ou Simples a configura o mais b sica tendo como caracter stica principal a simplicidade e o baixo custo de instala o Por ser simples apresenta boa visibilidade do sistema reduzindo o perigo de manobras err neas por parte do operador Em contrapartida na ocorr ncia de uma falta a sec o defeituosa e seus circuitos correspondentes ter o que ser desligados Pode se observar dois exemplos de barramentos simples nas Figuras Figura 8Figura 9 geralmente utilizada em subesta es transformadoras e de distribui o onde a continuidade do fornecimento feita atrav s de redes interligadas em malhas ou em pontos da rede onde n o h necessidade de continuidade no fornecimento t Figura 8 Barra simples sem seccionamento 2 2 2 Barramento Auxiliar 29 Figura 9 Barra simples com seccionamento A adi o de barramentos auxiliares associados aos barramentos principais atrav s de disjuntores permite a manuten o de quaisquer disjuntores sem o desligamento dos circuitos correspondentes Geralmente utilizado em pontos da rede em que se exige continuidade no fornecimento e em locais de grande polui o onde a limpeza dos equipamentos necess
182. ria o que acarreta desligamentos frequentes As Figuras Figura 10 e Figura 11 nos trazem esquematicamente as configura es de barramento simples com transfer ncia e barramento duplo com transfer ncia respectivamente Figura 10 Barra simples mais barra de transfer ncia Figura 11 Barra dupla mais barra de transfer ncia 30 2 2 3 Barramento Duplo As principais caracter sticas do barramento duplo s o a divis o dos circuitos de alimenta o em dois grupos podendo assim trabalhar com dois valores de tens o e frequ ncia ou a possibilidade de manuten o em um barramento sem o desligamento do fornecimento de energia aos circuitos 2 Geralmente utilizado em instala es alimentadas com dois valores de tens es ou frequ ncias ou quando se deseja uma alimenta o cont nua sem possibilidade de qualquer interrup o As Figuras Figura 12 Figura 13 e Figura 14 apresentam tr s das configura es em barramento duplo mais utilizadas B1 B1 LA Cf 1 os 2 Figura 12 Barra dupla com chaveamento de paralelismo L_ 2 Figura 14 Barra dupla disjuntor e meio 31 2 2 4 Barramento em Anel As subesta es com barramento em anel tem a caracter stica de um disjuntor poder sair de oper
183. s El tricos Especifica o e aplica o em subesta es de alta tens o e Transit rios el tricos e coordena o de isolamento Aplica o em sistemas de pot ncia de alta tens o e Livro de Ant nio Carlos Cavalcanti de Carvalho intitulado Disjuntores e chaves aplica o em sistemas de pot ncia e Livro de John D McDonald intitulado Electric Power Substations Engineering e Monografia de Fabiano de Souza intitulada Estudo e projeto el trico b sico de uma subesta o e Monografia de Richard Roberto Caires intitulada Equipamentos de Alta Tens o e Monografia de Keliene Maria Souza de Jesus intitulada Uma contribui o ao estudo eletromagn tico de um reator el trico trif sico e Apostila de treinamento de subesta es da Schneider Electric e Apostila de Paulo Duailibe intitulada Subesta es tipos equipamentos prote o e Apostila de Givanil Costa de Farias intitulada M quinas El tricas e Normas brasileiras ABNT americanas ANSD e internacionais IEC e Cat logos de diversas empresas como Alston Grid Siemens e Trench Esta se o entretanto n o se dedica a estudar a teoria de funcionamento dos equipamentos de maneira profunda O intuito de se apresentar a sua base de funcionamento suas caracter sticas e suas fun es dentro da subesta o Ainda n o ser o apresentadas e nem definidas as caracter sticas intr nsecas dos projetos es
184. s Diretas 02 pp LT CPFL 1 LT CPFL 2 138 kV 138 kV g TP 01 02 03 TP 07 08 09 gt PR 01 02 03 Ie cS C T 01 P ep PR 04 05 06 o cS CAT 02 TRANSFER NCIA AUTOM TICA DE LINHA TC 01 02 03 TC 07 08 09 Du 01 DJ 02 SISTEMA DE FATURAMENTO E QUALIDADE DE ENERGIA CS SAT 01 4 MEDI O DE CS S LT 02 TC 04 05 06 TC 10 11 12 04 05 06 10 11 12 cS SAT 03 CS SAT 04 mA CS SAT 06 DJ 03 cS SAT 07 DJ 05 PR 10 11 12 PR 13 14 15 H1 H2 H3 H1 H2 H3 1 2 X2 104 105 106 PR 104 105 106 e E TC 104 105 106 107 108 109 9 107 108 109 E o o PR 107 108 109 116 117 118 119 120 121 DJ 112 117 DJ 119 a 124 FUS 04 05 06 FUS 07 08 09 134 a 151 q TC 152 153 154 TC 155 172 PR 131 148 PR 149 166 ALIMENTADOR SERVI OS TE SERVI OS ALIMENTADOR 07 12 AUXILIARES 02 AUXILIARES 13 a 18 Ao SERVI OS AUXILIARE ALIMENTADOR FUTURO ANEXO A PROJETO EXEMPLO PROJETO B SICO SUBESTA O EXEMPLO 138 13 8 kV DIAGRAMA UNIFILAR PRELIMINAR ESCALA FOLHA REVIS O 5 5 01 10 00 lt gt FORMATO 6300 3000 3000
185. s de acoplamento e os sinais de telecomunica o s o limitados linha de transmiss o atrav s das bobinas de bloqueio e dispositivos de sintonia As bobinas de bloqueio s o basicamente uma indut ncia conectada em s rie com a linha de transmiss o possuindo uma unidade de sintonia RC paralelo S o sintonizadas na frequ ncia do sinal dos transmissores e receptores possuindo baixa imped ncia para a frequ ncia do SEP 50 ou 60 Hz e alta imped ncia para a frequ ncia dos sinais de teleprote o limitando estes ltimos somente s linhas de transmiss o Observa se na Figura 72 um esquema do sistema OPLAT Linxcom UK 2011 Dispon vel em lt http www linxcom net products fibre cable opgw html gt Acesso em 30 de Julho 2012 152 7 1 3 SE 2 BB A BB 5 1 fh ma m N A 1 MN AT TIROP KA ae A TIROP Ler Figura 72 Esquema do Sistema OPLAT Na Figura 72 tem se BB Bobina de bloqueio DS Dispositivo de sintonia CA Capacitor de acoplamento GA Grupo de acoplamento T ROP Transmissor e receptor de ondas portadoras Como maior vantagem deste m todo tem se o baixo custo de implanta o e manuten o para pequeno n mero de canais e longas dist ncias n o necessitando de repetidores ao longo da linha Por outro lado este sistema apresenta uma faixa de espectro de transmiss o pequena em geral entre 40 e
186. s de baterias e consequentemente os bancos de retificadores deve se levar em conta as tens es os requisitos de corrente a dura o de opera o e a frequ ncia de uso As cargas dos bancos de baterias consistem em cargas cont nuas e cargas tempor rias As cargas cont nuas envolvem l mpadas rel s motores e quaisquer outros equipamentos que necessitem serem alimentadas continuamente pelos bancos Estas cargas em geral envolvem o uso do banco de baterias de 3 a 10 horas Cargas como circuitos de ilumina o de emerg ncia e alguns circuitos de comunica o envolvem o uso do banco entre 1 e 3 horas As cargas tempor rias tamb m chamadas de moment neas ou intermitentes s o constitu das de alguns rel s e opera es de manobra na subesta o e envolvem tempos de 1 min As c lulas de bateria s o geralmente projetadas para fornecer a corrente de descarga por 5 h 10h ou 20 h A escolha do tempo de descarga depender das necessidades do projeto Na Figura 63 vemos um exemplo de tempos de descarga 129 Curva Caracter stica de Descarga 30 0 5 1 2 3 5 6 8 10 Tempo de Descarga horas gt Figura 63 Exemplo de curva de descarga de baterias 55 Para o processo de especifica o dos bancos de baterias necess rio se elaborar um perfil de descargas representando todos os consumos em amp res os respectivos intervalos de tempo A capacidade em amp re hora do banco ir
187. s equipamentos da subesta o e Diagramas unifilares e trifilares el tricos e do Sistema de prote o Controle e Supervis rio e Plantas e cortes do p tio da subesta o e da casa de comando e Outros documentos que se julgue necess rio ao projeto da subesta o Vale salientar neste ponto que alguns documentos somente ser o criados ap s a constru o dos equipamentos e execu o da obra como por exemplo os desenhos e diagramas dos equipamentos e os diagramas de localiza o de bases e funda es as built como constru do 191 9 EXEMPLO DE PROJETO Nesta se o proposta uma situa o que nos tente a implementar uma nova subesta o de alta tens o e tendo como base o guia proposto anteriormente ir se projet la Como dito em se es anteriores dado maior foco s caracter sticas el tricas dos equipamentos de alta tens o sendo que a defini o dos equipamentos sistemas e servi os necess rios de car ter meramente ilustrativo 9 1 Necessidade de uma Nova Subesta o Imagine que um banco hipoteticamente instalar um novo centro de dados data center em Jundia SP Este centro consistir de um grupo de servidores principais e um grupo de servidores retaguarda al m da instala o de conjuntos de sistemas UPS principal e retaguarda com intuito de garantir maior confiabilidade do sistema Devido ao aquecimento gerado pela grande quantidade de servidores ser necess rio instalar
188. sear em quatro fatores principais experi ncia estudos normas e padroniza o Neste ponto os estudos realizados na etapa de detalhamento se fundamentar o principalmente no diagrama unifilar e nas condi es ambientais do local consistindo basicamente no estudo do fluxo de pot ncia para a determina o das correntes nominais no estudo de curto circuito para a determina o da suportabilidade ao curto circuito e da interruptibilidade dos disjuntores e no estudo das sobretens es para a determina o dos n veis de isolamento As informa es apresentadas a seguir foram baseadas nos livros de Ary D Ajuz em conjunto com Furnas Equipamentos El tricos Especifica o e aplica o em subesta es de alta tens o e Transit rios el tricos e coordena o de isolamento Aplica o em sistemas de pot ncia de alta tens o bem como nas apostila de treinamento de subesta es da Schneider Electric e nas normas brasileiras Associa o Brasileira de Normas T cnicas ABNT e internacionais International Electrotechnical Commission 3 1 1 Tens o Nominal Tens o nominal o n vel de tens o el trica a qual est o submetidos os equipamentos em regime normal de opera o N o deve se confundir tens o nominal com classe de tens o A classe de tens o a m xima tens o que pode ser aplicada continuamente entre as partes condutoras do equipamento e o potencial terra sem danificar os isolamentos Este
189. siderados diversos fatores que influenciavam fortemente no custo da subesta o a saber e Os pontos de acesso rede de distribui o se dariam com a constru o de linhas de transmiss o que chegariam de diferentes dire es conforme mostrado na Figura 82 Em verde s o mostradas as linhas j existentes e em amarelo e azul as linhas de transmiss o a serem constru das O terreno deveria ser favor vel conex o das linhas com a nova subesta o Figura 82 Exemplo Tra ado das linhas de transmiss o 196 e aclividade do terreno aumentava gradativamente de sudeste para noroeste sendo que reas mais a sudeste necessitariam movimenta o de menor volume de terra na terraplanagem e As linhas de transmiss o ou a subesta o n o poderiam interferir cruzamento na constru o dos demais pr dios da planta 9 4 Os resultados obtidos foram satisfat rios At este ponto os resultados obtidos unifilar e layout foram satisfat rios Entretanto no quesito localiza o alguns pontos ficaram em aberto A resistividade el trica e mec nica do solo eram favor veis para a constru o da subesta o Imagine ent o que foram realizados os estudos de resistividade el trica e estudos de sondagem do solo de uma rea em particular e que exibiram resultados positivos a resistividade el trica do solo era adequada e relativamente homog nea e a resistividade mec nica do solo n o iria requerer o uso de funda
190. sjuntores deve se seguir a norma ABNT NBR 62271 100 2006 definindo de forma geral as seguintes caracter sticas Frequ ncia nominal Tens o nominal Corrente nominal Corrente de curto circuito Dist ncia de escoamento N veis de isolamento Tipo construtivo Tipo de acionamento 55 ONA CDE 9 oS Acess rios 178 8 6 1 4 Especifica o das Chaves O processo de especifica o das chaves deve seguir a norma ABNT NBR IEC 62271 102 2006 e suas normas associadas definindo de forma geral Frequ ncia nominal Tens o nominal Corrente nominal Corrente de curto circuito 1 2 3 4 5 Dist ncia de escoamento 6 N veis de isolamento 7 Tipo construtivo 8 Tipo de acionamento 9 Acess rios 8 6 1 5 Especifica o dos Transformadores de Corrente se especificar o transformador de corrente deve se ter em vista a norma ABNT NBR 6856 1992 definindo Frequ ncia nominal Tens o nominal Corrente nominal prim ria Corrente nominal secund ria e rela es nominais N mero de enrolamentos para medi o e prote o Classes de exatid o Cargas nominais Dist ncia de escoamento 99 Ss SONS ce o A N veis de isolamento 179 8 6 1 6 Especifica o dos Transformadores de Potencial Os transformadores de potencial s o equipamentos que em geral n o necessitam da especifica o de requisitos especiais ditados pelo si
191. so Atmosf rico 95 kV Tens o Suport vel Nominal Frequ ncia Industrial 34kV 9 5 2 6 Transformadores de Potencial Os transformadores de potencial s o instalados nos cub culos de entrada e nos mostrado na Tabela 42 barramentos de m dia tens o Ent o as caracter sticas destes transformadores s o como 211 Tabela 42 Exemplo Especifica o dos transformadores de potencial MT Caracter stica Especifica o Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal 13 8 Tens o Nominal Prim ria 13800 V3 V Tens o Nominal Secund ria 115 115 V3 115 115 V3 V Corrente de Curto circuito 31 5 N mero de Enrolamentos para Prote o 1 N mero de Enrolamentos para Medi o 1 Classe de Exatid o e Cargas Nominais 0 3P75 0 3P75 Dist ncia de Escoamento 20 mm kV Tens o Suport vel Nominal de Impulso Atmosf rico 95 Tens o Suport vel Nominal Fregu ncia Industrial 34kV 9 5 2 7 Para raios A tens o nominal dos para raios de m dia tens o foi calculada Uns U 1 1 2 5 V3 U 1 1 13 8 7642 kV gt U 9 kV 5 j gt 43 Un 1 25 U Un 1 25 U 11 25 kV gt U 12kV Desta forma os para raios t m as caracter sticas como mostradas na Tabela 43 212 Tabela 43 Exemplo Especifica o dos para raios MT Caracter stica Especifica o Frequ ncia Nominal 60 Hz Tens o Nominal do Sistema 13 8kV M xima Tens o
192. sta norma modelou ainda os mecanismos de comunica o e Generic Object Oriented Substation Event Goose Para mensagens com requisitos r gidos de tempo da ordem de at 4 ms Manufacturing Message Specification MMS Para mensagens de supervis o e controle com tempos da ordem de segundos e Sampled Values SV Para serem utilizados nas convers es de medi es anal gicas com tempos da ordem de milissegundos 149 7 1 2 Sistema de Teleprote o Devido a grande complexidade do sistema el trico de pot ncia existe uma necessidade de se monitorar informa es cr ticas referentes aos sinais de prote o e controle a fim de se identificar a origem de falhas no sistema Surge ent o o conceito de teleprote o A teleprote o um m todo de prote o de linha que utilizando os rel s de prote o e canais de comunica o detecta determina e atua nas falhas aliando velocidade de resposta e seletividade na prote o Para o projeto do sistema de teleprote o assim como o sistema de prote o e controle deve se levar em considera o quatro fatores e Confiabilidade a certeza da correta opera o perante falhas no sistema evitando atua es desnecess rias e Seletividade Capacidade de perante uma falta eliminar somente o necess rio do sistema e Velocidade Consiste em eliminar as faltas no menor tempo poss vel considerando a seletividade do sistema e Simplicida
193. star o sujeitas aprova o da CPFL e Para conex es do tipo dupla deriva o n o permitida a energiza o dos dois circuitos de entrada da subesta o exceto brevemente em manobras de transfer ncia entre eles e Para a transfer ncia autom tica de linha necess ria a instala o de uma Unidade Terminal Remota UTR para comunica o com o Centro de Opera o da CPFL e Os disjuntores devem ser de acionamento tripolar e capacidade de interrup o de correntes de curto circuito deve ser de 31 5 e As seccionadoras das linhas de transmiss o necessitam l mina terra e Os transformadores de for a devem ter o prim rio ligado em delta e secund rio ligado em estrela aterrada com deslocamento angular de 30 Dyn1 e c lculo da malha de aterramento o tempo m nimo para a elimina o da corrente de curto circuito de 0 5 segundo e o tempo m nimo para o dimensionamento dos cabos de 1 segundo e Para sistema de prote o dos transformadores recomenda se o uso dos rel s o Rel de g s ANSI 63 do tipo Buchholz o Rel diferencial ANSI 87 o Detector de temperatura do leo isolante o Detector de temperatura do enrolamento o Detector de n vel do leo isolante e N o permitido o compartilhamento dos transformadores de instrumenta o entre os sistemas de prote o e medi o e exatid o dos transformadores de instrumenta o para o sistema de medi o deve ser de
194. stema Assim a utiliza o de normas de grande ajuda A especifica o dos transformadores de potencial deve levar em conta a norma ABNT NBR 6855 2009 determinando de forma geral Frequ ncia nominal Tens o nominal prim ria Tens o nominal secund ria e rela es nominais N mero de enrolamentos para medi o e prote o Classes de exatid o Cargas nominais Dist ncia de escoamento DO eS ON vio Da N veis de isolamento 8 6 1 7 Especifica o dos Para raios O processo de especifica o dos para raios deve levar em conta diversas normas como por exemplo ABNT NBR 5287 1988 ABNT NBR 5424 2011 e ABNT NBR 16050 2012 dentre outras De maneira geral ir se especificar Frequ ncia nominal Tens o nominal do sistema M xima tens o de opera o Cont nua Tens o nominal do para raios Corrente de descarga nominal Tipo de isolamento Dist ncia de escoamento OO ee Ss LD Acess rios 180 8 6 1 8 Especifica o das Bobinas de Bloqueio A norma brasileira que define as bobinas de bloqueio a ABNT NBR 8119 1983 Como esta norma est cancelada e n o existe nenhuma norma brasileira que a tenha substitu do at o momento deve se especificar as bobinas de bloqueio de acordo com a norma internacional 60353 1989 De forma geral s o especificados 206 SA 09 2 Frequ ncia nominal Tens o nominal Cor
195. stema de pot ncia do Brasil conforme mostra a Figura 2 nterliga o Existente Expans o Licitada e Expans o Planejada Legenda Sudeste Centro Oeste IT Itaipu S Sul AC RO Acre Rond nia NE Nordeste BM Belo Monte N Norte TP Teles Pires Tapaj s Man AP BV Manaus Amap Boa Vista IMP Imperatriz IV Ivaipor Figura 2 Interliga es do sistema el trico de pot ncia do Brasil 2 Em rela o produ o de energia el trica as proje es de crescimento da produ o em um panorama mundial s o impressionantes De acordo com a Energy Information Administration EIA em estudo publicado em 2011 no per odo de 2008 a 2035 a previs o de crescimento m dio de 2 3 ao ano passando de uma produ o de 19 1 trilh es de kWh para 35 5 trilh es de kWh Ainda de acordo com este estudo a produ o de eletricidade continuar sendo guiada pelo carv o seguida da gera o renov vel e por g s natural plantas nucleares e por l quidos derivados do petr leo conforme mostrado na Figura 3 2 MINIST RIO DE MINAS E ENERGIA EMPRESA DE PESQUISA ENERG TICA Plano Decenal de Expans o de Energia 2020 Bras lia p 319 2011 23 15 Coal Renewables Natural gas Nuclear Liquids 10 5 2008 2015 2020 2025 2030 2035 Figura 3 Gera o mundial de eletricidade por combust vel trilh es de kWh 3 Para o Brasil as proje es n o s o diferentes De aco
196. stemas diferentes de combate a inc ndio Para a casa de comando adotou se um sistema de combate por g s inerte devido ao grau de prote o dos cub culos e pain is instalados IP 40 Este sistema n o considerou as cargas de g s j que ele estaria conectado ao sistema de combate do restante da planta do Data Center Para os transformadores de for a foi previsto um sistema de gua nebulizada Como dito anteriormente o projeto deste sistema n o fez parte do escopo desta monografia e foi delegado a profissionais ou empresas competentes 9 5 4 4 Sistemas de Seguran a Devido confiabilidade que o processo deve possuir e devido confidencialidade das informa es lidadas no processo ser adotado para a planta do Data Center in meros tipos de sistemas de seguran a Para a subesta o n o deve ser diferente Para o cercamento da subesta o dever o ser constru dos muros ao inv s de cercas al m da instala o de cercas el tricas Deve se considerar tamb m a instala o de um sistema de CFTV com c meras distribu das ao longo do p tio da subesta o e casa de comando e com comando e monitoramento feito junto ao centro de monitoramento de todo o Data Center Ser necess ria tamb m a ado o de um sistema biom trico de controle de acesso tanto para o p tio da subesta o quanto para a casa de comando Semelhantemente ao item anterior o projeto destes sistemas n o alvo desta monografia se ser o de co
197. subesta o Assim como no SDCI o projeto de cada sistema de seguran a feito por empresas e pessoas especializadas com base na planta equipamentos e layout da subesta o garantindo a maior efici ncia destes sistemas 8 7 5 Especifica o do Sistema de Aterramento Em geral para o projeto da malha de aterramento utilizam se programas especializados que com base nos dados coletados da resistividade el trica do solo calculam a estratifica o do solo separando o em camadas Em seguida estes programas calculam a malha de aterramento definindo quantidades e comprimentos de condutores e hastes bem como geometria e espa amentos Deste modo define se para as malhas de aterramento N mero de condutores e hastes Bitola dos condutores e hastes Espa amento entre os condutores quo Sa noi rs Localiza o das hastes verticais 189 5 Profundidade das hastes verticais 6 Geometria construtiva 8 7 6 Especifica o do Sistema de Prote o Contra Descargas Atmosf ricas Para o projeto do sistema de prote o a rea contra descargas atmosf ricas diretas deve se definir os pontos onde ser o instalados os cabos para raios bem como a altura de instala o Em seguida ir se calcular a imped ncia caracter stica a dist ncia disruptiva para os cabos para raios e a dist ncia disruptiva para o solo Caso a rea de prote o n o seja satisfat ria deve se repetir o processo alterando algum uns dos par
198. t ncia n o deve ultrapassar 5 45 D AJUZ A Equipamentos El tricos Especifica o e aplica o em subesta es de alta tens o Rio de Janeiro Furnas 1985 106 Com base nestas equa es poss vel fazer o caminho inverso para encontrar os valores X e M das quantidades de capacitores s rie e paralelo do banco de capacitores em deriva o Por exemplo considere que ap s um c lculo de dimensionamento de um banco de capacitores chegamos s seguintes premissas e Trabalha se em um sistema com tens o nominal de 345 kV e pot ncia do banco de capacitores deve ser de 160 MVAr e tens o nominal e deve ser maior que a tens o e Vmax pu a Vmax pu 1 03 fornecida pelos setores de planejamento e A pot ncia total do banco deve ter desvio maximo de 5 e Otipo de liga o dupla estrela aterrada e sobretens o m xima devido falha de uma unidade N 1 de 10 lt 11 E ea Inicialmente tem se Uns 45 e lt 1 1 ea Da Tabela 19 e 11 1 lt 1 1 lt 11 gt 5 ea 1 X M 1 Considerando que ser o usadas unidades capacitivas de pot ncia 200 kVAr de tens o nominal 13 8 kV tem se e 205 16 gt gt Cuc X gt 14 87 un Arredondando para o valor superior mais pr ximo tem se 107 ea 15 13 8 gt ea 207 kV X 15un Agora calculando o valor de M 11
199. ta pela distribui o atrav s de cub culos isolados diversas outras caracter sticas devem ser definidas al m daquelas inerentes aos equipamentos que comp e os cub culos como aquelas referentes aos inv lucros met licos Desta forma deve se atentar tamb m a norma ABNT NBR 62271 200 2007 que define as normas para conjuntos de manobra e controle de alta tens o em inv lucros met licos De maneira geral ir se definir para tais cub culos Frequ ncia nominal Tens o nominal Corrente nominal Corrente de curto circuito Tens o nominal de alimenta o de circuitos auxiliares Meios de isolamento Tipo de instala o Grau de prote o SO eR 0 Dist ncia de escoamento 10 N veis de isolamento 8 6 3 Equipamentos de Servi os Auxiliares 8 6 3 1 Especifica o dos Bancos de Baterias Para se especificar os bancos de baterias deve se atentar as normas vigentes ABNT NBR 14204 2011 ABNT NBR 14197 1998 ANBT NBR 14201 1998 e ANBT NBR 15254 2005 definindo dentre outras caracter sticas Tens o nominal Capacidade do banco Tempo de descarga SD Ds Tipo de baterias 184 5 Vaz o de sistema de ventila o para baterias chumbo acidas n o seladas 8 6 3 2 Especifica o dos Bancos de Carregadores e Retificadores O banco de carregadores e retificadores devem seguir as normas vigentes para inv lucros para equipamentos el tricos ABNT NBR IEC 6052
200. ta velocidade 55 Rel de fator de pot ncia 56 Rel de aplica o de campo 57 Dispositivo para aterramento ou curto circuito 58 Rel de falha de retifica o 59 Rel de sobretens o 60 Rel de balan o de tens o 61 Rel de balan o de corrente 62 Rel de interrup o ou abertura temporizada 63 Rel de press o de n vel ou de fluxo de l quido ou g s 64 Rel de prote o de terra 65 Regulador governador 66 Dispositivo de intercala o ou escapamento de opera o 67 Rel direcional de sobrecorrente CA 68 Rel de bloqueio 69 Dispositivo de controle permissivo 70 Reostato eletricamente operado 71 Chave de n vel de l quido 72 Disjuntor de corrente cont nua 73 Contator de resist ncia de carga 74 Rel de alarme 75 Mecanismo de mudan a de posi o 76 Rel de sobrecorrente 77 Transmissor de impulsos 78 Rel de medi o de ngulo de fase ou de prote o contra falta de sincronismo 79 Rel de religamento 80 Chave de fluxo 81 Rel de subfrequ ncia 82 Rel de religamento CC 144 83 Rel de sele o de controle ou de transfer ncia autom tica 84 Mecanismo de opera o 85 Rel receptor de onda portadora ou fio piloto 86 Rel de bloqueio 87 Rel de prote o diferencial 88 Motor auxiliar ou motor gerador 89 Chave secionadora 90 Dispositivo de regula o 91 Rel direcional de tens o 92 Rel direcional de tens
201. tados Ensaios de tipo Os ensaios de tipo tem um objetivo diferente dos ensaios de rotina e especiais Eles s o realizados em equipamentos que tem projeto novo e est o passando pela fase de certifica o Nestes ensaios utilizam se condi es de testes acima daquelas definidas para o equipamento e desta forma estes testes quase sempre s o destrutivos A realiza o de cada ensaio seja ele de rotina especial ou tipo devem seguir as normas vigentes de cada equipamento 167 7 4 Obras Civis e Montagem Eletromec nica Os servi os de obras civis e montagem eletromec nica s o geralmente realizados por uma empreiteira especializada que executar todos os servi os com base nos projetos el trico civil e eletromec nico Antes de se iniciar a execu o das obras civis necess rio se realizar o estudo de sondagem do solo a fim de se definir as caracter sticas de resistividade mec nica do solo e melhor projetar as funda es da subesta o Ainda necess rio se realizar a terraplanagem e a compacta o do solo O in cio das obras civis se d com a instala o do canteiro de obras junto ao local de implanta o da subesta o juntamente com a mobiliza o de pessoal maquin rio e materiais necess rios E executada em seguida a instala o da malha de aterramento com a escava o do terreno lan amento dos cabos horizontais a crava o das hastes as conex es da malha Logo ap s s o f
202. te reduzir os custos referentes s bases civis ao espa o nas subesta es al m de deixar opera o da subesta o mais simples 5 2 3 Chaves Seccionadoras Em m dia tens o al m das chaves seccionadoras tripolares geralmente de abertura vertical comum a utiliza o de chaves seccionadoras unipolares e chaves seccionadoras fus vel 49 SIEMENS Siemens Vacuum Recloser 3AD Berlin p 36 2008 117 As chaves seccionadoras unipolares possuem a mesma finalidade das chaves seccionadoras tripolares de alta tens o permitir a manobra do sistema Sua principal vantagem sobre as de alta tens o est no fato de poder se manobrar cada fase individualmente al m do fato de poderem em alguns modelos ser manobradas em carga As chaves seccionadoras fus vel Figura 58 por sua vez apresentam fus veis associados em s rie com a l mina de abertura de modo que passando correntes acima do valor limitado pelos fus veis estes queimam protegendo o sistema S o geralmente utilizadas em locais onde a prote o por disjuntores n o eficaz como em circuitos de corrente nominal e corrente de curto circuito muito abaixo do valor nominal dos disjuntores Figura 58 Chave seccionadora de m dia tens o com abertura em carga e base para fus veis 50 5 2 4 Cubiculos Blindados de M dia Tens o A distribui o em m dia tens o pode ser realizada utilizando se equipamentos semelhantes aos da alta tens o por m
203. tec o e Combate a 0 0 0 0 152 dade Sistemas d SCSNPANCA ss natas ni as Ga ST ST 156 7 2 Estudos Necess rios para Subesta es secas pa qual dream sf Gia casar aqi un 157 Sistemas de ALEITAMENTO aa ga pie Ra 157 7 2 2 Sistema de Prote o Contra Descargas Atmosf ricas 2 1 161 Pas Estados FICHICOS ais de teas Ada 164 7 3 Ensaios dos Eos 166 7 4 Obras Civis e Montagem Eletromec nica 167 Ted MC OMISSIONAINCNTO 168 8 GUIA DE PROJETO EL TRICO DE SUBESTA ES DE ALTA TENSAO 169 8 1 Um Resumo do Projeto de 2 2 2 22 169 VIII 8 2 Passo 1 Uma nova subesta o necess ria 171 8 3 Passo 2 Como ser feita a nova 2 0 0 171 8 4 Passo 3 Onde instalar subesta o saat eai cade AS 172 8 5 Passo 4 Encontrou se uma solu o satisfat ria 174 8 6 Passo 5 Especifica o dos Equipamentos cccceesceceeneeceseececeeeeeeeteeeenneeeenaeeees 174 8 6 1 Equipamentos de Alta
204. tic Transient Program EMTP que traduz os equipamentos em uma s rie de equa es que definem a rela o entre as tens es e as correntes nestes e as usa para a simula o do sistema Por ser um m todo anal tico capaz de representar n o somente elementos distribu dos como tamb m elementos concentrados Vale ressaltar que o m todo de c lculo deve permitir a representa o dos par metros distribu dos e concentrados de modo preciso representando valores dependentes da frequ ncia e efeitos de n o linearidade Na Figura 22 pode se ver a tela do EMTP para o sistema de gera o e transmiss o de um gerador e lico 11 Inside the SynchroPhasor Lab 2011 Disponivel em lt http www ece ncsu edu power index html gt Acesso em 20 de Maio 2012 45 EMTPWorks File Edit View Drawing Options Design StatEMTP Examples Window Help ael lam sjotolefujela lel lt IEEEG3 model pu control subnetwork APE f a A where 1 lt 1 DF 1 1 31 asT xt a vel ad Last x 1 DF J max ia id ic 29 sum Pg 22 Ps 2231 01 re Sow Load Flow gt Steady state Time domain 40 102268 280 Subnetwork Sr 140km _ 140 km se A 14 Sion or LINE D
205. tilizados em disjuntores de alta e extra alta tens o constitu dos por duas ou mais c maras de interrup o a fim de garantir uma distribui o uniforme da tens o total entre as c maras O sincronizador de manobras utilizado para otimizar o instante de opera o dos disjuntores calculando o instante ideal de chaveamento dos contatos com base em cada tipo de carga Por exemplo a abertura de disjuntores de transformadores melhor realizada no zero da tens o enquanto o fechamento do disjuntor melhor realizado no pico da tens o 4 4 Chaves As chaves Figura 32 no sistema el trico podem desempenhar diversas fun es Em geral s o usadas para o seccionamento de circuitos por necessidade operativa ou seccionamento do sistema por necessidade de isolar componentes visando para a realiza o da manuten o dos mesmos Via de regra as chaves somente podem operar quando est o desenergizadas atrav s da abertura dos disjuntores ou seja quando a diferen a de potencial entre os seus terminais for o menor poss vel evitando assim que se ocorra danos chave Um efeito importante para as chaves o chamado Efeito Corona No Efeito Corona uma descarga formada pela emiss o de el trons por eletrodos de alta tens o no qual se 74 chocam com os tomos do diel trico entorno do eletrodo provocando a libera o de novos el trons num processo chamado de Avalanche de Townsend Este efeito ocorre em superf cies pon
206. tor um transformador ou um indutor a tens o de opera o cont nua ter o 93 seu valor 10 acima da tens o fase fase do sistema aproximado para o valor superior mais pr ximo de acordo com a Tabela 17 Para os dois casos citados anteriormente como regra assume se que a tens o nominal do para raios deva ser pelo menos 125 da tens o de opera o cont nua do para raios Desta forma Un 1 25 Uz Onde Un Tens o nominal do para raios U M xima tens o de opera o cont nua Aproxima se o valor de U para o valor superior mais pr ximo dado na Tabela 17 encontrando se o valor final da tens o nominal do para raios Por exemplo considerando que estamos trabalhando em um sistema com tens o nominal de 138 kV 1 Em um sistema com neutro aterrado 8 kV 87 642 kV gt U 96 kV 13 0 1 1 Un 1 25 120 kV 5 120 kV 2 Em um sistema com neutro isolado U Uns 1 1 138 kV 151 8 kV gt U 156 kV Un 1 25 0 195 kV gt U 204 kV A corrente de descarga nominal do para raios 1 o valor de crista do impulso de corrente com forma 8 20 ms Seus valores tabelados s o de 20 kA e 10 kA para para raios 94 tipo esta o e de 10 e 5 para para raios tipo distribui o A escolha da corrente feita geralmente de acordo com a tens o nominal do para raios da seguinte maneira e Corrente de descarga nominal de 5 Tens o nominal do pa
207. tra Alta Tens o EAT De 230 kV 800 kV e Ultra Alta Tens o UAT Acima de 800 kV 3 Quanto ao tipo de instala o e Ao tempo Instaladas ao ar livre cujos equipamentos ficar o sujeitos s intemp ries e Semi abrigada Providas somente de uma cobertura em toda a extens o do p tio de manobra e Abrigada Instaladas em locais abrigados cujos equipamentos n o est o sujeitos a intemp ries 2 2 Configura es T picas de Subesta es Um diagrama el trico a forma que se utiliza para representar um sistema el trico de pot ncia Deve conter a maior quantidade poss vel de informa es a fim de se representar o mais fielmente poss vel os seus componentes Em geral s o usados dois diagramas o diagrama unifilar e o diagrama trifilar O diagrama unifilar Figura 5 a representa o mais usual na an lise de um sistema el trico Representa o sistema el trico por apenas uma das suas fases destacando as formas de condu o da energia no sistema mas n o se atentando em como s o feitas as conex es ajustes e comandos 27 Elo de Transmiss o Elo de Sub Transmiss o Distribui o Cargas Cargas Cargas Cargas Figura 5 Diagrama unifilar O diagrama trifilar Figura 6 representa o sistema el trico pelas suas tr s fases e cont m informa es al m daquelas contidas no diagrama unifilar as quais podem ser utilizadas em outros esquemas Gera o Elo de Transmiss o
208. tudas ou irregulares onde ocorre uma concentra o de campo el trico grande o suficiente para ionizar o meio isolante no qual a superf cie est imersa tornado o meio condutivo Este efeito tr s alguns problemas ao sistema como a gera o de ru dos aud veis e de radiofrequ ncia perda de energia danifica o de isolamentos como tamb m a produ o de oz nio sendo necess rio reduzir a sua ocorr ncia Para evitar este efeito s o instalados an is met licos no entorno dos contatos das chaves de alta a ultra alta tens o a fim de se homogeneizar o campo el trico heterog neo e concentrado no seu entorno causado pela pr pria forma construtiva das chaves contatos parafusos soldas conforme mostrado na Figura 32 Figura 32 Chave seccionadora com abertura dupla lateral e an is para redu o de efeito Corona 28 28 Direct Industry 2012 Disponivel em lt http www directindustry com prod siemens ps power transmission solutions high voltage outdoor switch disconnectors 32878 724265 html gt Acesso em 26 de Junho 2012 15 4 4 1 Classifica o das Chaves As chaves podem ser classificadas de acordo com diversos fatores Quando classificadas de acordo com a fun o que desempenham dentro da subesta o s o divididas em e Chaves seccionadoras S o utilizadas para contornar by pass ou isolar equipamentos das subesta es como disjuntores capacitores s rie dentre outros a fim de se r
209. ubesta o Sistema El trico de Pot ncia Sistema Interligado Nacional Sistema de Prote o Controle e Supervis rio Sistema de Servi os Auxiliares Transformador de Corrente Transient Network Analyzer Transformador de Potencial Capacitivo Transformador de Potencial Indutivo Transformador Transformador de Servi os Auxiliares Uninterruptible Power Suply XVII RESUMO GON ALVES R M Guia de projeto para subesta es de alta tens o 2012 Monografia Gradua o Escola de Engenharia de S o Carlos Universidade de S o Paulo S o Carlos 2012 Devido grande complexidade que o projeto el trico de subesta es de alta tens o pode alcan ar poucos profissionais est o familiarizados com este processo Busca se com esta monografia abordar o embasamento te rico que possibilite aos profissionais projetar de forma mais simples tais subesta es Para tanto s o realizados estudos b sicos das caracter sticas das subesta es bem como dos equipamentos de alta tens o usualmente utilizados S o apresentados tamb m de maneira mais ilustrativa equipamentos de m dia tens o sistemas e servi os necess rios para se elaborar o projeto de subesta es prontas para energiza o Elabora se ent o um guia de projeto apresentando os passos a serem seguidos para o seu projeto englobando desde o processo de decis o pela constru o de uma subesta o passando pela escolha de localidade e configura o at a defini
210. udos que s o considerados necess rios ao projeto podemos citar os de curto circuito e seletividade cronol gica e amperim trica que ir o identificar os n veis de curto circuito nos diversos barramentos da instala o e os par metros de ajustes dos dispositivos de prote o do sistema definindo ainda se os componentes do sistema atendem 166 2 s caracter sticas exigidas pela instala o Tudo isto necess rio para que todos os componentes do sistema sejam corretamente dimensionados e na ocorr ncia de uma falta somente o trecho afetado seja desligado em um tempo suficiente que mantenha a integridade dos equipamentos da subesta o 7 3 Ensaios dos Equipamentos Os ensaios devem ser feitos em todos os equipamentos da subesta o a fim de se certificar as caracter sticas reais do equipamento quanto s caracter sticas requeridas pelo cliente e projetadas pelo fabricante Em geral existem 3 tipos de ensaios Ensaios de rotina S o os ensaios que devem obrigatoriamente ser realizados em todos os equipamentos que ser o instalados na subesta o S o realizados em geral pelo pr prio fabricante com a presen a de um fiscal designado pelo cliente a fim de aprovar os equipamentos Ensaios especiais S o ensaios que podem ser feitos al m dos ensaios de rotina a fim de se averiguar as caracter sticas do equipamento S o ensaios geralmente mais dispendiosos e por esta raz o s o pouco requisi
211. ueio N cleo de ar tipo seco at 800 S 1 p 8 2011 98 h fi Rmin k 2 L Le Zeke 2aneL BTA Onde Rmin Resist ncia minima de bloqueio Zmin Imped ncia m nima de bloqueio fi Limite superior da faixa f2 Limite inferior da faixa f Frequ ncia de resson ncia k Fator determinado pela Tabela 18 4 9 Bancos de Capacitores em Deriva o A instala o de blocos de compensa o capacitiva tem como objetivo diminuir os custos e otimizar o desempenho do sistema el trico Para isto a instala o visa compensar o fator de pot ncia das cargas resultando principalmente em e Aumento na tens o nos terminais da carga e Melhora na regula o da tens o e Redu o nas perdas na transmiss o e Redu o no n mero de linhas para o transporte de reativos Essas compensa es capacitivas podem ser conseguidas atrav s de v rios equipamentos como geradores linhas de transmiss o compensadores s ncronos compensadores est ticos controlados por tiristores bancos de capacitores dentre outros equipamentos Dentre estes os bancos de capacitores apresentam consider vel vantagem em rela o ao custo e manuten o 99 4 9 1 Unidades Capacitivas e Bancos de Capacitores As unidades capacitivas tamb m chamadas de latas ou c lulas capacitivas s o uma associa o s rie e ou paralelo de capacitores individuais Os capacitores possuem inter
212. upervis rio da subesta o Deve ser fornecido ainda um computador na Casa de Comando para a visualiza o das informa es deste sistema al m de um canal de comunica o Ethernet para a comunica o com um centro de supervis o externo e Os rel s dos cub culos de m dia tens o dever o ser instalados em compartimento adequado e conter minimamente as fun es de sobrecorrente de fase instant nea e temporizada 50 51 sobrecorrente instant nea e temporizada de neutro 50 51N subtens o 27 e sobretens o 59 fase neutro e entre fases Com base nestes requisitos elaborou se o diagrama do sistema de prote o controle e supervis rio conforme visto no Anexo G 9 5 4 2 Sistema de Teleprote o Devido ao n vel de tens o em que se inseriria esta subesta o e devido ao tipo de acesso rede de distribui o da CPFL esta n o julgou necess ria a instala o de um sistema de teleprote o Desta forma este item ficou excluso do projeto da subesta o 220 9 5 4 3 Sistema de Detec o de Combate Inc ndio Devido grande import ncia do processo que a subesta o ir alimentar qualquer foco de inc ndio dentro da planta do Data Center deve ser imediatamente combatido evitando assim a dissemina o do fogo pela planta e evitando que este atinja equipamentos essenciais do processo Desta forma formas de combate passivo a inc ndio foram descartados Para esta subesta o foram ser adotados dois si
213. vis e montagem eletromec nica que em projetos regulares podem se encontrar na faixa de 20 a 30 do custo total de uma subesta o alcan ando parcelas ainda maiores se mal definidos Pode se portanto considerar que esta monografia foi de grande valia pois al m de complementar a forma o do autor que cursou Engenharia El trica com nfase em Eletr nica e que n o teve mat rias relacionadas ao assunto em sua grade curricular servir como base para a elabora o de uma apostila para o curso conforme acordado com o orientador Sugere se para trabalhos futuros estudos dos sistemas que comp es as subesta es como por exemplo o Sistema de Prote o Controle e Supervis rio o Sistema de Aterramento e o Sistema de Prote o Contra Descargas Atmosf ricas 227 11 BIBLIOGRAFIA ABB MV LV transformer substations theory and examples of short circuit calculation Bergamo p 42 2008 ALSTOM GRID Bobinas de bloqueio N cleo de ar tipo seco at 800 kV S 1 8 2011 ARNDT E Projeto eletrogeom trico das estruturas das linhas de transmiss o Monografia Gradua o Porto Alegre Universidade Federal do Rio Grande do Sul 2010 BOMBASSARO P R Conex o aos Sistemas El tricos de Subtransmiss o da CPFL Companhia Paulista de Luz e For a S 1 69 2008 CAIRES R R Equipamentos Alta Tens o Monografia Gradua o Campinas Centro Universit rio Salesiano de S o Paulo 2006 CARVALHO
214. vos das Chaves Existem diversos tipos construtivos para a abertura e o fechamento das chaves sendo eles e Chave de abertura lateral e Chave de abertura vertical e Chave de abertura vertical reversa e Chave de abertura dupla lateral e Chave de abertura central e Chave de abertura semi pantogr fica horizontal e Chave de abertura semi pantogr fica vertical e Chave de abertura semi pantogr fica horizontal e vertical e Chave de abertura pantogr fica Na Figura 33 pode se observar um esquema construtivo dos tipos de chaves 77 Abertura Lateral Abertura Vertical Abertura Vertical Reversa Abertura Dupla Lateral Abertura Central Abertura Semi pantogr fica Horizontal Abertura Semi pantogr fica Abertura Semi pantogr fica Abertura Pantogr fica Vertical Horizontal e Vertical Figura 33 Esquema construtivo dos tipos de chaves 78 4 4 3 Acess rios das Chaves Existem in meros acess rios para as chaves A escolha destes deve ser feita em rela o fun o e caracter sticas da chave no sistema Entre os acess rios podemos citar e Lamina de terra e Motoriza o para o acionamento das l minas da chave e Dispositivos de intertravamento entre as l minas principais e as l minas de terra e Indicadores de posi o das l minas e Dispositivos de extin o de arco el trico e Contatos de sacrif cio e An is redutores de Efeito Corona 4 5 Transformadores de Corrente O transformad
215. xistentes no sistema uma adi o de novas cargas uma adi o de novas fontes geradoras uma expans o programada dentre outros fatores Como em muitos casos a expans o do sistema pode ser feita atrav s da expans o das subesta es j existentes deve se ent o verificar se a expans o do sistema se dar pela constru o de uma nova subesta o ou pela expans o de uma j existente Em geral a escolha pela constru o de uma subesta o nova ou n o n o feita pelo projetista mas sim pelo cliente e solicitante do acesso no SEP ou pelos rg os governamentais j que se consideram fatores como custo tempo do empreendimento e viabilidade t cnica e construtiva al m dos fatores relacionados ao pr prio SEP 8 3 2 Como ser feita a nova subesta o Depois de decidido pela constru o de uma nova subesta o e consequentemente a sua finalidade deve se definir como a subesta o ser feita Neste passo a ANEEL ou a concession ria que rege o sistema no local de acesso ir o verificar o impacto que a adi o de uma subesta o ter no sistema como um todo estudando as correntes nominais e de curto circuito equipamentos j existentes fluxos de pot ncias fator de pot ncia necessidades de desligamentos e seccionamentos de linha e outros fatores Assim com base nestes pontos o cliente o solicitante e a concession ria ir o decidir qual ser a melhor forma para expans o do SEP considerando

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