projeto eletromecanico
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEAR CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA
PROJETO DA SUBESTAO 69/13,8 KV DA UFC-CAMPUS DO PICI
Joo Victor da Costa Vale
Fortaleza Maio de 2011
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JOO VICTOR DA COSTA VALE
PROJETO DA SUBESTAO 69/13,8 KV DA UFC-CAMPUS DO PICI
Monografia submetida Universidade Federal
do Cear como parte dos requisitos para
obteno do Diploma de Graduao
Engenharia Eltrica.
Orientador: Prof. Raimundo Furtado Sampaio
Co-orientador: Eng. Roberto Freire de Castro
Alves
Fortaleza Maio de 2011
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iii
JOO VICTOR DA COSTA VALE
PROJETO DA SUBESTAO 69/13,8 KV DA UFC-CAMPUS DO PICI
Esta dissertao foi julgada adequada para obteno do Diploma de Graduao em
Engenharia Eltrica e aprovada em sua forma final pelo programa de Graduao em
Engenharia Eltrica na Universidade Federal do Cear.
______________________________________________________
Joo Victor da Costa Vale
Banca Examinadora:
______________________________________________________
Prof. Raimundo Furtado Sampaio.
Presidente
______________________________________________________
Eng. Roberto Freire de Castro Alves
______________________________________________________
Prof. Tomaz Nunes Cavalcante Neto
Fortaleza, Maio de 2011
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iv
Tudo posso nAquele que me fortalece
(Filipenses 4.13)
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A Deus,
Aos meus pais, Joo Bosco e Maria Lcia.
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vi
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus, pelo dom da vida e por iluminar o meu caminho nos momentos
de maior escurido.
Aos meus pais, Joo Bosco e Maria Lcia, por estarem sempre ao meu lado nos
momentos bons e, principalmente, nos ruins. Suas orientaes e o seu apoio no sero
esquecidos jamais.
minha namorada, Dbora, pela compreenso e pela fora que sempre me deu para
seguir adiante com este projeto, quando tudo parecia impossvel e eu estava perdido nas
minhas dvidas.
Ao professor/engenheiro Raimundo Furtado, pela pacincia, disponibilidade e ajuda
na concatenao das idias para a escrita desta monografia. Exemplo de professor.
Ao engenheiro Roberto Freire, pela simplicidade com que consegue resolver
problemas e por abrir os meus olhos para a profisso de engenheiro num momento em que a
dvida parecia vencer.
engenheira Silvia Helena, por tentar passar um pouco do muito que sabe sobre
projeto eletromecnico de subestaes. A sua ajuda foi uma das mais, seno A MAIS,
fundamentais para a realizao deste trabalho.
Ao engenheiro Gilson Alves Teixeira, por ter sempre acreditado no meu trabalho.
A todas as pessoas que fazem parte da rea de Projetos de Linhas e Subestaes da
COELCE que eu no mencionei o meu agradecimento individualmente, mas que no so
menos importantes: Clia Amaral, Soleide, Adail Carnaba, Hlio Carnaba, Anselmo, tila
Monteiro, Samy Auad, Marcos Henrique, Delano Coimbra e, propositalmente, por fim, Luiz
(Louis) Chaves.
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Vale, Joo Victor da C. e Estudo e Projeto da Subestao 69/13,8 kV da UFC Campus do
Pici, Universidade Federal do Cear UFC, 2011, 86p.
Esta monografia apresenta o estudo dos equipamentos e o projeto eletromecnico da subestao abaixadora area 69/13,8 kV, 5/6,25 MVA, do Campus do Pici da Universidade Federal do Cear, seguindo as normas da concessionria local, COELCE. So apresentados os seus principais equipamentos constituintes, bem como suas caractersticas a serem especificadas no momento da compra. O processo de implantao de uma subestao subdividido em subprocessos que vo desde o planejamento at a energizao da subestao. Todos esses subprocessos so descritos. Apresenta-se uma proposta de arranjo eletromecnico para a subestao do Campus do Pici com uma entrada de linha de 69 kV, barramentos simples em AT e MT, potncia inicial de 5/6,25 MVA, com possibilidade de expanso e trs alimentadores MT. Tambm feito um memorial descritivo do projeto eletromecnico, com a especificao tcnica dos equipamentos a serem adquiridos e um oramento do custo total da subestao.
Palavras-Chave: subestao, equipamentos, sistemas de potncia.
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Vale, Joo Victor da C. e Project of the UFC Campus do Pici 6/13,8 kV substation,
Universidade Federal do Cear UFC, 2011, 86p. This monography presents the study or equipment and the electromechanical project of an step-down outdoor 69/13,8 kV, 5/6,25 substation following the local electrical company standards. Its principal equipment are presented and the characteristics to be specified in the buying moment. The establishment process of an substation is divided into sub processes witch goes from planning to energization. All these sub processes are described. It is done a proposal of an electromechanical scheme to de Campus do Pici substation with an in line of 69 kV, simple busbar arrangement in HV and MV, initial power of 5/6,25 MVA with expansion possibility and three outlines of 13,8 kV. Also is done a technical report with the technical specifications of the equipments to be acquired and a budget to estimate the total cost of the substation.
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Keywords: substation, equipments, power systems.
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SUMRIO
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................... xi
LISTA DE TABELAS ............................................................................................................. xii
CAPTULO 1
INTRODUO .......................................................................................................................... 1
1.1 JUSTIFICATIVA ....................................................................................................... 3
1.2 OBJETIVOS ............................................................................................................... 3
1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO ............................................................................... 3
CAPTULO 2
SUBESTAES DE ENERGIA ELTRICA ........................................................................... 5
2.1 CLASSIFICAO DAS SEs ..................................................................................... 5
2.1.1 CLASSIFICAO QUANTO AO NVEL DE TENSO ................................ 5
2.1.2 CLASSIFICAO QUANTO A CONFIGURAO ...................................... 5
2.1.3 CLASSIFICAO QUANTO A FUNO ...................................................... 7
2.2 EQUIPAMENTOS DE UMA SE ............................................................................... 7
2.3 BARRAMENTOS ...................................................................................................... 9
2.4 DISJUNTORES ........................................................................................................ 14
2.4.1 ESPECIFICAO DE DISJUNTORES ......................................................... 16
2.5 TRANSFORMADORES DE FORA ..................................................................... 17
2.5.1 ESPECIFICAO DE TRANSFORMADORES DE FORA ....................... 23
2.6 CHAVES SECCIONADORAS ................................................................................ 24
2.6.1 ESPECIFICAO DE CHAVES SECCIONADORAS ................................. 25
2.7 PARA-RAIOS .......................................................................................................... 25
2.7.1 ESPECIFICAO PARA-RAIOS .................................................................. 26
CAPTULO 3
PROJETO DE SUBESTAES .............................................................................................. 28
3.1 IMPLANTAO DE UMA SUBESTAO ......................................................... 28
3.1.1 PLANEJAMENTO ........................................................................................... 28
3.1.2 PROJETO CIVIL ............................................................................................. 29
3.1.3 PROJETO ELETROMECNICO ................................................................... 29
3.1.4 PROJETO ELTRICO ..................................................................................... 30
3.1.4.1 PROJETO DE AUTOMAO .................................................................... 30
3.1.5 PROCESSO DE COMPRA .............................................................................. 31
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x
3.1.6 COMISSIONAMENTO ................................................................................... 31
3.1.7 ENERGIZAO .............................................................................................. 32
3.2 PROJETO ELETROMECNICO DA SE UFC CAMPUS DO PICI ..................... 32
3.2.1 PLANEJAMENTO DA SE CAMPUS DO PICI UFC ..................................... 32
3.2.2 ESCOLHA DO TERRENO.............................................................................. 32
3.2.3 MALHA DE TERRA ....................................................................................... 33
3.2.3.1 ESTUDO DA RESISTIVIDADE DO SOLO .............................................. 34
3.2.3.1 CLCULO DA MALHA DE TERRA ........................................................ 34
3.2.3.2.1 CONDUTORES DA MALHA DE TERRA ................................................ 35
3.2.4 BLINDAGEM .................................................................................................. 35
3.2.5 ESTRUTURAS ................................................................................................ 35
3.2.3.1 ENTRADA DE LINHA 72,5 kV ................................................................. 35
3.2.3.1 BARRAMENTO 72,5 kV ............................................................................ 36
3.2.3.1 CONEXO AT DO TRAFO 02T1 .............................................................. 37
3.2.3.1 CONEXO BT DO TRAFO 02T1 .............................................................. 37
3.2.3.1 BARRAMENTO DE 15 kV ......................................................................... 38
3.2.6 ILUMINAO DOS PTIOS E ACESSOS .................................................. 39
3.2.7 ORAMENTO DA SE .................................................................................... 39
CAPTULO 4
CONCLUSO E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS ........................................................ 40
REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ..................................................................................... 50
APNDICE A MEMORIAL DESCRITIVO DO PROJETO ELETROMECNICO DA
SE UFC CAMPUS DO PICI
APNDICE B ORAMENTO DA SE UFC CAMPUS DO PICI
APNDICE C PLANTAS DO PROJETO ELETROMECNICO DA SE 69/13,8 kV
UFC CAMPUS DO PICI
ANEXO A DETALHES DE INSTALAO E MONTAGEM DE
EQUIPAMENTOS E MATERIAIS 72,5 15 kV
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1: Diviso em mdulos do PRODIST [5] ............................................................... 2
Figura 2.1: SE area .............................................................................................................. 6
Figura 2.2: SE blindada [9] ................................................................................................... 7
Figura 2.3: Canaleta aberta .................................................................................................... 8
Figura 2.4: Barramento simples [9] ..................................................................................... 10
Figura 2.5: Barramento duplo [9] ........................................................................................ 11
Figura 2.6: Barramento simples seccionado [9] .................................................................. 11
Figura 2.7: Barramento principal e de transferncia [9] ...................................................... 12
Figura 2.8: Barramento duplo com um disjuntor [9] ........................................................... 13
Figura 2.9: Barramento duplo com disjuntor duplo [9]. ...................................................... 14
Figura 2.10: Barramento com disjuntor e meio [9] ............................................................... 14
Figura 2.11: Barramento em anel [9] .................................................................................... 15
Figura 2.12: Circuito magntico elementar de um transformador [7] ................................... 18
Figura 2.13: Circuito equivalente de um transformador real [7] ........................................... 19
Figura 2.14: Ligao das bobinas em tringulo [7] ............................................................... 20
Figura 2.15: Ligao das bobinas em estrela [7] ................................................................... 20
Figura 2.16: Ligao das bobinas em zigue-zague [7] .......................................................... 21
Figura 2.17: Componentes de montagem de um transformador [7] ...................................... 22
Figura 2.18: Chave seccionadora de tripolar de comando silmultneo [7] ........................... 24
Figura 2.19: Para-raios estao polimrico [9] ...................................................................... 26
Figura 3.1: Terreno inicialmente proposto para a SE UFC CAMPUS DO PICI ................ 33
Figura 3.2: Terreno escolhido para a SE UFC CAMPUS DO PICI .................................... 33
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1.1: Tenso de conexo conforme a caracterstica da carga ...................................... 2
Tabela 3.1: Nmero de hastes de aterramento ..................................................................... 34
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CAPTULO 1
INTRODUO
O crescimento econmico experimentado pelo Brasil nos ltimos anos est
confirmando a hiptese de que a expanso econmica influencia no acrscimo da demanda de
energia eltrica. O aumento da renda das famlias e a oferta de crdito voltada ao consumidor
interno fizeram com que o Operador Nacional do Sistema (ONS) registrasse um crescimento
recorde de 8,3% na demanda por energia eltrica no ano de 2010 [1].
importante, portanto, que o crescimento do Produto Interno Bruno (PIB) e da
populao sejam monitorados de perto pelos rgos governamentais responsveis pelo
planejamento energtico do pas. A ateno deve ser dada a todos os nveis do sistema
eltrico: gerao, transmisso e distribuio, pois de nada vale um grande potencial de
produo de energia eltrica se no for possvel faz-la chegar aos centros consumidores.
O Brasil um bom exemplo de integrao do sistema eltrico. Com aproximadamente
73,1% da produo de energia eltrica gerada por mecanismos hidrulicos e estando os locais
produtores distantes dos centros de cargas, existem grandes extenses de linhas de
transmisso e instalaes responsveis por processar e distribuir a energia eltrica [2].
As Subestaes (SEs) fazem parte desse conjunto de instalaes que desempenham
papel fundamental num sistema eltrico. Seja na gerao, transmisso, distribuio e, at
mesmo, em consumidores, as SEs so responsveis por garantir maior confiabilidade,
disponibilidade, segurana e economia no uso da energia eltrica.
O projeto de uma Subestao (SE) de um consumidor acessante, deve estar de acordo
com as normas, padres e procedimentos do sistema de distribuio da acessada, alm das
normas da Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT) [5]. Nesse contexto, a Agncia
Nacional de Energia Eltrica (ANEEL), autarquia vinculada ao Ministrio de Minas e Energia
(MME), elaborou os Procedimentos de Distribuio (PRODIST), que visam disciplinar o
relacionamento entre as distribuidoras de energia eltrica e os demais agentes conectados aos
sistemas de distribuio [3]. O Prodist composto de oito mdulos, sendo seis mdulos
tcnicos e dois mdulos integradores, conforme mostrado na Figura 1 [4].
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Figura 1.1 Diviso em mdulos do PRODIST [5].
O Mdulo 3 do PRODIST ACESSO AO SISTEMA DE DISTRIBUIO de
especial interesse dos acessantesi do sistema de distribuio, pois nele esto definidos, entre
outros, os critrios tcnicos e operacionais requeridos para conexo ao sistema de distribuio
e as exigncias para elaborao de projetos de instalaes de conexo. Os critrios
estabelecidos em [5] relacionam a potncia instalada, o Montante de Uso do Sistema de
Distribuio (MUSD)ii e a tenso de conexo, conforme descrito na Tabela 1.1:
Tabela 1.1 Tenso de conexo conforme a caracterstica da carga.
Nvel de tenso Tenso nominal Caractersticas
Baixa tenso (BT) 1 75
Mdia tenso (MT) 1 69 75 e
2500
Alta tenso (AT) 69 230 2500
1.1 - JUSTIFICATIVA
De acordo com estudos previamente apresentados em [6], o sistema eltrico do
Campus do Pici da Universidade Federal do Cear (UFC) tem uma potncia instalada de
9.150 kW, um MUSD de 3.500 kW e atualmente atendido na tenso primria em 13,8 kV
atravs da rede de Mdia Tenso (MT) da COELCE, justificando, portanto, a implantao de
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uma subestao 69/13,8 kV no Campus do Pici. Os estudos realizados em [6] motivaram a
elaborao do projeto eletromecnico da SE Campus do Pici UFC, apresentada neste trabalho.
1.2 - OBJETIVOS
Esta monografia tem como objetivos apresentar a metodologia e o desenvolvimento do
projeto eletromecnico para a SE Campus do Pici, 69/13,8 kV, potncia inicial 5/6,25 MVA
com previso de expanso. Este projeto foi elaborado seguindo as normas e procedimentos da
concessionria local.
A metodologia para o trabalho inclui:
- Levantamento dos dados em campo;
- Reunio com os responsveis pela rede eltrica do Campus do Pici para definio da
localizao do terreno da SE;
- Anlise das normas e critrios de projetos de SEs da Coelce e adequao ao projeto de
SEs de consumidores;
- Elaborao das plantas e do memorial descritivo que correspondem ao Projeto
Eletromecnico da SE Campus do Pici UFC.
1.3 - ESTRUTURA DO TRABALHO
Este trabalho composto de quatro captulos. No primeiro Captulo, dada uma
introduo do sistema eltrico como um todo e sobre o PRODIST, conjunto de normas
visando disciplinar o relacionamento entre os acessantes e os agentes distribuidores de energia
eltrica.
No segundo Captulo, feita uma breve explanao sobre os equipamentos que
compem uma subestao de energia eltrica. O principal objetivo desse Captulo, no entanto,
mostrar as caractersticas tcnicas que se deve levar em considerao na especificao
desses equipamentos para a sua compra.
O terceiro Captulo dedicado ao projeto de SEs. Nele, so descritos todos os
processos que fazem parte da implantao de uma SE nova. Em seguida, descrito o projeto
eletromecnico da SE UFC CAMPUS DO PICI.
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O quarto Captulo dedicado concluso do trabalho. Nele so expostos o que foi
feito neste trabalho, o que no foi possvel ser realizado e uma indicao para possveis
trabalhos futuros.
iAcessantes: consumidor, central geradora, distribuidora ou agente importador ou exportador de energia, com instalaes que se conectam ao sistema eltrico de distribuio, individualmente ou associados [5]. ii MUSD: potncia ativa mdia calculada em intervalos de 15 (quinze) minutos, injetada ou requerida pelo sistema eltrico de distribuio pela gerao ou carga, em kW [5].
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CAPTULO 2
SUBESTAES DE ENERGIA ELTRICA
2.1 - CLASSIFICAO DAS SES
As SEs esto localizadas em diferentes pontos do sistema de potncia e so bastante
diferentes em seus tamanhos, design, configurao e aparncia. Porm, o esquema de uma SE
influenciado por alguns fatores comuns a todas elas como nveis de tenso das entradas e
sadas de linhas, potncia nominal a ser processada, rea disponvel e finalidade. Atualmente,
existem diversas maneiras para se classificar uma SE, alguns deles so:
Classificao quanto ao nvel de tenso;
Classificao quanto configurao;
Classificao quanto funo.
2.1.1 - CLASSIFICAO QUANTO AO NVEL DE TENSO:
Uma SE denominada de acordo com o seu maior nvel de tenso. Isto , uma SE de
abaixadora de 69 kV para 13,8 kV dita uma SE classe de tenso de 72,5-15 kV ou SE de
69/13,8 kV. Na Tabela 2.1 dada a classificao de SEs baseada em seus nveis de tenso.
Tabela 2.1 Classificao de SEs quanto ao nvel de tenso [8]
Descrio Faixa de tenso
Baixa tenso Abaixo de 1kV
Mdia tenso Entre 1kV e 33kV
Alta tenso Entre 33kV e 110kV
Extra alta tenso Entre 110kV e 400kV
Ultra alta tenso Acima de 400kV
2.1.2 - CLASSIFICAO QUANTO CONFIGURAO:
Est relacionada quanto ao tipo de isolao de suas partes condutoras e proteo
contra intempries. As SEs so ditas areas quando esto dispostas ao tempo e sujeitas s
variaes climticas. Quando uma SE apresenta a mesma configurao de uma SE area mas
est protegida de variaes do clima, ela dita abrigada. Existem ainda as SEs que
apresentam uma parte da sua estrutura ao tempo e a outra abrigada. Elas so chamadas de SEs
semi-abrigadas. Nessas SEs, os equipamentos esto instalados em estruturas de concreto e
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podem ser vistos a olho nu, uma vez que as partes vivas da instalao esto abertas no
ambiente. As SEs construdas em local abrigado e cujos equipamentos esto totalmente
imersos em leo ou gs isolante so conhecidas como SEs blindadas. Elas tambm so
conhecidas como SEs compactas por ocuparem at 90% menos espao que uma SE
convencional [9]. Na Figura 2.1 mostrada uma SE area e na Figura 2.2 mostrada uma SE
blindada.
Figura 2.1 SE area
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Figura 2.2 SE blindada [9]
2.1.3 - CLASSIFICAO QUANTO FUNO:
Esta classificao baseia-se na finalidade a SE. As SEs de transmisso e de
distribuio so SEs de transformao que tm a finalidade de transportar a energia eltrica da
gerao at as cargas. Para isso elas elevam e rebaixam o nvel da tenso, respectivamente,
visando a diminuio das perdas e a viabilidade da comercializao da energia eltrica. Uma
SE de manobra capaz de inserir ou retirar partes do sistema, sempre no mesmo nvel de
tenso. Se a finalidade de uma SE for a regulao da tenso por meio de equipamentos de
compensao tais como reatores, capacitores, compensadores estticos, etc, ela dita
reguladora. Existem ainda as SEs destinadas transmisso de energia em corrente contnua,
que retificam a tenso alternada. Elas so as SEs conversoras. possvel ainda que uma nica
SE possa incorporar alguma ou todas essas funes [9].
2.2 - EQUIPAMENTOS DE UMA SE
Em todas as SEs existem vrios equipamentos, tanto no ptio de manobras como na
casa de comandos. Cada equipamento tem seus requisitos de funcionalidades e a escolha deles
depende de especificaes tcnicas como tenso nominal, potncia nominal, tipo de SE, etc.
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Dentre os equipamentos instalados no ptio de manobras esto os barramentos,
disjuntores, isoladores, chaves seccionadoras, transformadores de fora, TPs, TCs, para-raios,
etc. Dependendo do nvel de tenso e potncia da SE, esses equipamentos podem ser
instalados em estruturas de ao galvanizado ou concreto.
Os equipamentos que ficam dentro da sala de comando so geralmente os cubculos
blindados de mdia e baixa tenses, conhecidos como metal clad switchgear, painis de
medio, sala de baterias, geradores reservas, etc. Como se pode esperar, a sala de comandos
geralmente possui vrios compartimentos para abrigar, com segurana, os vrios
equipamentos que possam vir a ser instalado nela, dependendo do tamanho e da configurao
da SE.
A medio, a proteo e o controle na SE feita por meio de cabos de controle de
baixa tenso que so instalados em canaletas que ligam os equipamentos no ptio de
manobras aos painis na casa de comando. Na Figura 2.3 mostrada uma canaleta contendo
cabos de comando, proteo e controle da SED Trair da Coelce.
Figura 2.3 Canaleta aberta
Numa SE existem trs tipos de circuitos. O primeiro o circuito principal, por onde
flui, em alta tenso, a potncia das entradas de linhas para as sadas de linhas. O segundo o
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circuito de medio e proteo que saem pelos cabos conectados aos secundrios dos TCs e
TPs e alimentam, em baixa tenso, medidores e rels. O terceiro o circuito auxiliar, que se
destina a alimentao de servios auxiliares na SE e alimentao de retificadores e baterias
que, por sua vez alimentam equipamentos de controle, proteo e comunicao em corrente
contnua.
2.3 - BARRAMENTOS
Barramentos so condutores reforados situados das extremidades das SEs que
possuem impedncia desprezvel e que agem como ns no sistema de potncia. Por eles uma
SE recebe e redistribui a potncia recebida atravs de linhas de transmisso. A eles tambm
podem ser conectados equipamentos como transformadores de fora e disjuntores, por
exemplo, dependendo de seu arranjo [9]. Existe uma grande variedade de configurao de
barramentos cujo projeto varia de acordo com aspectos tcnicos e econmicos. A
configurao do barramento uma caracterstica muito importante de uma SE visto que ela
afeta diretamente todo o seu esquema, a locao dos seus equipamentos e a sua operao sob
condies normais e anormais e, principalmente, o seu custo [8].
Os principais tipos de barramentos encontrados nas SEs so:
Barramento simples;
Duplo barramento simples;
Barramento simples seccionado;
Barramento principal e de transferncia;
Barramento duplo com um disjuntor;
Barramento duplo com disjuntor duplo;
Barramento duplo com disjuntor e meio;
Barramento em anel.
O barramento simples utilizado em SEs de pequena potncia e tem a vantagem de
ser o de mais fcil operao e de menor custo. Porm, qualquer falha ou manuteno nele
ocasiona o desligamento das cargas alimentadas por ele. Por isso, ele conhecido por ter
baixa confiabilidade. A sua representao mostrada na Figura 2.4.
Se um consumidor possuir cargas prioritrias e no prioritrias, a configurao mais
recomendada para ele a de duplo barramento simples. Nela, as cargas prioritrias so
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conectadas a uma barra com gerao e, na falta da alimentao principal, o gerador entra e
capaz de suprir as cargas prioritrias. Na Figura 2.5 ilustrado esse barramento [9].
Na configurao de barramento simples seccionado, existe um disjuntor de
interligao de barra ou chave seccionadora para interligar o barramento. Ela proporciona
maior continuidade no fornecimento, pois permite que uma falha no desenergize a barra
completamente, mas somente a parte referente ao lado em que ela ocorreu. Para maior
confiabilidade geralmente existem alimentadores dos dois lados do barramento seccionado
pelo disjuntor. Isso aumenta a complexidade dos sistemas de automao e proteo da SSE.
Esse arranjo encontrado em SEs de distribuio de pequeno porte. A sua ilustrao
mostrada na Figura 2.6.
Figura 2.4 Barramento simples [9]
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Figura 2.5 Duplo barramento simples [9]
Figura 2.6 Barramento simples seccionado [9]
Quando a barra principal ligada a uma barra auxiliar por meio de um disjuntor de
transferncia, tem-se a configurao de barramento principal e de transferncia. O
disjuntor de transferncia garante a proteo de um bay da SE quando o disjuntor associado a
esse bay retirado de servio para manuteno. Para isso, so instaladas chaves de by-pass no
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bay do disjuntor a ser substitudo, possibilitando, assim, a sua retirada de servio sem a
necessidade de interrupo do fluxo de potncia. Nesse arranjo, o disjuntor de transferncia
pode substituir qualquer um dos disjuntores conectados ao barramento principal e o nico
conectado diretamente s duas barras. A transferncia da proteo pode ser realizada com o
auxlio de rels biestveis que possibilitam o direcionamento do trip para o disjuntor
relacionado ao bay (na posio normal, N), para o disjuntor de transferncia (na posio
transferido, T) ou para ambos (posio em transferncia, ET). O esquema de automao e
proteo nesse caso ainda mais complexo e pode ser ainda mais quando se tem o barramento
principal seccionado, como no caso de SEs de distribuio de grande porte. importante
notar que uma falha na barra principal ocasiona o desligamento das cargas do barramento.
Esse arranjo tambm mais caro que os mencionados anteriormente, pois adiciona um
disjuntor sobressalente aos equipamentos da SE. Este arranjo est mostrado na Figura 2.7 [9].
Figura 2.7 Barramento principal e de transferncia [9]
Em SEs de grande porte e importncia muito utilizado o esquema de barramento
duplo com um disjuntor, que permite uma maior flexibilidade de manobras que o esquema
de barramento principal e de transferncia. Neste arranjo, as linhas podem ser conectadas a
qualquer um dos dois barramentos e, por isso, uma manuteno em um barramento no
significa no desligamento da SE. Porm, o seu uso restringido devido ao seu preo, pois
alm do disjuntor sobressalente usa-se o dobro de chaves seccionadoras nessa configurao.
Na figura 2.8 mostrada a sua configurao.
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Figura 2.8 Barramento duplo com um disjuntor [9]
Na configurao de barramento duplo com disjuntor duplo existem dois disjuntores
e quatro chaves seccionadoras, por circuito, entre as duas barras, conforme mostrado na
Figura 2.9. Apesar da alta flexibilidade operacional e da confiabilidade, esse esquema
bastante caro e geralmente utilizado em SEs de alta potncia em extra alta tenso [9][8].
Existe ainda uma configurao que usa trs disjuntores para cada dois circuitos, como
mostrado na Figura 2.10. Da ela chamada de barramento de disjuntor e meio. Este
esquema o mais flexvel em sua operao e a sua confiabilidade tambm a mais alta. Em
operao normal, todos os disjuntores esto fechados e ambas as barras esto energizadas.
Para retirar um dos alimentadores, necessrio abrir dois disjuntores e qualquer uma das
barras pode ser retirada de servio sem a perda de qualquer alimentador. Este esquema
muito utilizado em SEs de transmisso. Se comparado com o barramento duplo com um
disjuntor ele possui meio disjuntor a mais e, portanto mais caro. Porm, se comparado com
barramento duplo com disjuntor duplo, ele possui meio disjuntor a menos e, portanto, mais
barato [8].
No barramento em anel, a disposio dos equipamentos de manobra forma um
circuito fechado, como mostrado na Figura 2.11. Em operao normal todos os disjuntores
esto fechados e durante uma falta dois disjuntores associados barra so abertos. Durante
uma manuteno em um disjuntor, o anel aberto mas todos os circuitos alimentadores
continuam em servio. O barramento em anel vivel pois requere somente um disjuntor por
circuito e a sua confiabilidade, flexibilidade e simplicidade de operao so altas [8].
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Figura 2.9 Barramento duplo com disjuntor duplo [9]
Figura 2.10 Barramento com disjuntor e meio [9]
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Figura 2.11 Barramento em anel [9]
2.4 - DISJUNTORES
So chaves automticas capazes de interromper, ou estabelecer, correntes de operao
normal ou de falta em um circuito jusante. Contudo, sua principal funo a interrupo de
correntes de curto-circuito no menor tempo possvel. Para isso, eles devem ser associados a
rels de proteo, os quais, alimentados por sensores que lem as correntes nas fases do
circuito, enviam-lhe sinais ao seu mecanismo de acionamento e ele abre seus contatos.
Quando se separa os contatos de um disjuntor por meio de seu sistema de
acionamento, h a formao do arco eltrico, que se d pela ruptura da rigidez dieltrica do
meio que preenche o espao entre os contatos at ento fechados. Ele forma um canal
condutor num meio fortemente ionizado e eleva significativamente a temperatura em seu
entorno. Esse canal condutor possibilita a continuidade do circuito at que a corrente atinja
seu valor nulo no ciclo senoidal. Mas, se o meio continuar ionizado no ciclo seguinte, existe a
possibilidade de formao de um novo arco, o que pode ser desastroso para o sistema.
Portanto, juntamente com a abertura do contato faz-se necessria a substituio do meio no
qual ele est imerso.
Outro aspecto importante a se levar em considerao que a interrupo abrupta da
corrente em um circuito pode levar ao aparecimento de sobretenses no circuito como forma
de liberao da energia armazenada no instante da interrupo.
Os disjuntores so classificados com base no meio usado para extino do arco. So
eles:
-Ar comprimido;
-
16
-leo;
-Gs SF6;
-Vcuo.
O sistema de acionamento do disjuntor o mecanismo no qual armazenada a energia
para requerida para a operao mecnica do disjuntor e comandada a sua operao. Quando
possvel realizar operaes por fase, diz-se que o acionamento do disjuntor monopolar. Por
outro lado quando somente possvel a abertura e o fechamento das trs fases conjuntamente,
o acionamento conhecido como tripolar. Existem vrios tipos de acionamento e o principio
fundamental de todos eles um circuito de comando dando o sinal para a liberao da energia
armazenada com o intuito de mover o contato mvel do disjuntor. Os principais sistemas de
acionamento dos disjuntores so:
-por solenide;
-por mola;
-por ar comprimido;
-hidrulico.
2.4.1 - ESPECIFICAO DE DISJUNTORES
Na aquisio de disjuntores, necessrio que se especifique determinadas grandezas e
caractersticas, conforme apresentadas a seguir:
Tenso nominal: o valor eficaz da tenso para a qual o disjuntor foi fabricado e
todos os outros valores nominais do disjuntor so referidos a ela.
Corrente nominal: a correte que o disjuntor pode conduzir indefinidamente sem
que ocorra a elevao de temperatura de suas partes alm do estabelecido nas normas.
Corrente de interrupo simtrica: o valor eficaz da componente alternada da
corrente de curto-circuito.
Corrente de interrupo assimtrica: o valor eficaz da corrente de curto-circuito
formado pela superposio da componente contnua da corrente de curto-circuito com a
componente simtrica da corrente de curto-circuito. Ela a verdadeira corrente de curto-
circuito [Geraldo].
Potncia de interrupo: em disjuntores de grande porte, a capacidade disruptiva da
cmara de extino do arco dada em MVA e definida como a potncia de interrupo. Ela
dada em funo da tenso eficaz de linha no local do defeito e da corrente de curto-circuito.
-
17
Para o sistema de distribuio, a corrente de curto-circuito simtrica a corrente de curto-
circuito usada para o clculo da potncia de interrupo devido sua localizao distante dos
geradores.
Frequncia nominal: a frequncia da tenso de gerao do sistema eltrico e para a
qual o disjuntor foi projetado.
Tempo de interrupo: o tempo decorrido desde o comando de abertura do
disjuntor at a completa extino do arco eltrico.
Tenso suportvel de impulso: o valor de impulso de tenso, seja devido a
descargas atmosfricas ou a manobras na rede, que um disjuntor deve suportar, conforme as
condies previstas em ensaio.
Tipo de construo: a forma construtiva de um disjuntor pode ser aberta ou blindada.
Tipo de comando: refere-se ao comando do sistema de acionamento do disjuntor, que
pode ser manual ou motorizado.
2.5 - TRANSFORMADORES DE FORA
No sistema eltrico, de maneira geral, a tenso na qual o usurio final conecta os seus
equipamentos no a mesma que gerada numa usina de gerao. Os transformadores de
fora so necessrios para a transferncia de potncia de um nvel de tenso para outro. Na
Figura 2.6 est representado o circuito magntico mais elementar de um transformador. Nela,
v-se um transformador constitudo por dois enrolamentos: primrio e secundrio,
magneticamente acoplados. Nesse transformador ideal, tem-se que a relao entre a tenso no
primrio (V1) e a tenso no secundrio (V2) tem o mesmo valor da relao entre o nmero de
espiras do primrio (N1) e o nmero de espiras do secundrio (N2) e o inverso do valor da
relao entre a corrente no primrio (I1) e a corrente no secundrio (I2), conforme a Equao
2.1.
1 1 2
2 2 1
V N I
V N I= = . (2.1)
Os transformadores, quando utilizados para elevar a tenso de entrada em seu
primrio, so chamados de elevadores e tm grande aplicao em subestaes prximas s
usinas de gerao. Por outro lado, os transformadores mais comumente usados so os
abaixadores, que rebaixam o nvel da tenso conectada ao seu primrio.
-
18
Em um transformador real existem perdas e elas so representadas no circuito eltrico
equivalente de um transformador da Figura 2.13. Nela, R1 representa a resistncia do
enrolamento primrio e representa a reatncia de disperso do primrio, responsvel pelo
aparecimento de uma tenso induzida que se soma produzida pelo fluxo mtuo e varia
linearmente com a corrente 1 de primrio. Alm de magnetizar o ncleo, a corrente de
primrio deve fornecer corrente para a carga conectada ao secundrio do transformador.
Portanto, conveniente decompor a corrente de primrio em duas componentes: de excitao
e de carga. A componente de excitao, , no senoidal e produz o fluxo mtuo resultante e
a componente de carga, , a componente da corrente de que contrabalana a fora
magnetomotriz da corrente de secundrio, . Tambm, matematicamente, a componente de
carga da corrente de primrio a corrente de secundrio, 2, referida ao primrio como no
transformador ideal. A corrente de excitao, , pode, ainda, ser decomposta em uma
componente de perdas no ncleo, c, que flui pela resistncia de magnetizao e uma
componente de magnetizao, m. que flui pela reatncia de magnetizao. Elas formam o
ramo de excitao, mostrado na Figura 2.13. Ainda nessa figura possvel notar a presena da
resistncia de secundrio referida ao primrio, , e da reatncia de disperso do secundrio
referida ao primrio, [Fitzgerald].
Figura 2.12 Circuito magntico elementar de um transformador [7]
-
19
Figura 2.13 Circuito equivalente de um transformador real [7]
Os transformadores de fora mais comumente encontrados so os monofsicos e os
trifsicos. Os transformadores monofsicos so individualmente mais baratos e podem ser
usados em conjunto para formar um banco trifsico de transformadores, dando maior
confiabilidade ao sistema por ele alimentado. Os transformadores trifsicos so os mais
utilizados no sistema de potncia. Em ambos os casos, o acesso aos terminais das bobinas
feito por meio das buchas de primrio e secundrio segundo as caractersticas eltricas do
transformador.
Um transformador trifsico pode ter os seus enrolamentos ligados de trs maneiras
conforme seja mais adequado para a sua aplicao: tringulo (ou delta), Figura 2.14, estrela,
Figura 2.15 e zigue-zague, Figura 2.16. Na ligao tringulo, a tenso de linha medida entre
dois terminais do transformador e a corrente que entra em um terminal a corrente de linha.
A corrente de fase circula nas bobinas. Na ligao estrela, a tenso medida entre dois
terminais do transformador a tenso de linha e a corrente que entra em um terminal a
corrente de linha. A tenso medida entre o ponto comum e um terminal chamada tenso de
fase. Na ligao zigue-zague tem-se a atenuao dos harmnicos de 3a ordem e a
possibilidade de se obter trs tenses de utilizao. Porm, transformadores com esse tipo de
ligao tm um custo mais elevado que os transformadores com as ligaes anteriormente
mencionadas.
-
20
Figura 2.14 Ligao das bobinas em tringulo [7]
Figura 2.15 Ligao das bobinas em estrela [7]
-
21
Figura 2.15 Ligao das bobinas em zigue-zague [7]
Os transformadores podem ser classificados quanto ao meio isolante de seus
enrolamentos. Normalmente, os enrolamentos dos transformadores vm imersos em lquido
isolante como o leo mineral, por exemplo. A parte do transformador que contm o lquido
isolante chamada de tanque. Porm, em algumas aplicaes, as normas probem a utilizao
desse tipo de transformador e a alternativa a utilizao de um transformador a seco. Esses
transformadores possuem uma estrutura semelhante do transformador a lquido isolante,
porm, com um tratamento diferente dos seus enrolamentos. Outra diferena a necessidade
de se deixar a canais de ventilao entre o ncleo e o enrolamento secundrio e, tambm,
entre o enrolamento secundrio e o primrio.
Duas grandezas que so de extrema importncia e de constante monitoramento na
operao de um transformador so a temperatura e a presso. As temperaturas do leo e do
enrolamento so medidas por sensores. Uma mudana rpida de presso independente de ele
estar atuando na presso de regime normal ocasiona a atuao do rel de sbita presso,
indicando que h um defeito interno no transformador. J a vlvula de alvio de presso serve
para permitir a descarga do leo quando a presso interna no tanque do transformador atingir
um valor acima do especificado. Ela deixa o leo expandir do tanque para tanque de expanso
de leo e tem uma ao extremamente rpida. Quando h a queima de material isolante dentro
do tanque de leo do transformador, ocorre a liberao de gases que devem ser detectados
pelo rel Buchholz e, assim o disjuntor de proteo dever atuar. Na Figura 2.16 so
indicados os diversos componentes de montagem de um transformador de distribuio.
-
22
Figura 2.16 Componente de montagem de um transformador [7]
O calor gerado pelas perdas hmicas nos enrolamentos, pela histerese e por correntes
parasitas no ncleo do transformador levado ao meio externo pelo sistema de resfriamento.
-
23
Nele, o calor transferido ao meio de resfriamento interno, leo mineral, por exemplo, e dele
para radiadores e ao meio ambiente. Os processos de transferncia de calor se do por
conduo, radiao e conveco, sendo o mais importante deles a conveco. No resfriamento
dos transformadores a conveco pode ser natural ou forcada. Na conveco forada so
utilizados ventiladores que aceleram o ar quente substituindo-as por ar frio que usado para o
resfriamento dos radiadores do transformador. Este processo acarreta um ganho extra de
potncia nominal do transformador fazendo com que ele possa ser operado continuamente a
uma potncia maior do que ele poderia sem a ventilao forada.
2.5.1 - ESPECIFICAO DE TRANSFORMADORES
Na aquisio de transformadores, so necessrios que se especifiquem determinadas
grandezas e caractersticas, conforme apresentadas a seguir:
Tenso primria: a tenso eficaz entre fases do primrio do transformador.
Tenso secundria: so as tenses eficazes entre fases e entre fases e neutro do
transformador.
Potncia nominal: a potncia aparente que serve de base para o projeto do
transformador. Ela determina a corrente nominal que deve circular no transformador sob a
tenso nominal.
Deslocamento angular: representa a diferena entre os fasores de tenso dos
terminais do transformador e o ponto neutro (real ou ideal), quando um sistema de sequncia
positiva aplicado na ordem numrica dos terminais do transformador, admitindo-se que os
fasores girem no sentido anti-horrio.
Nmero de fases: representa o nmero de fases da tenso de alimentao do
transformador.
Tenso suportvel de impulso: o valor de impulso de tenso, seja devido a
descargas atmosfricas ou a manobras na rede, que um transformador deve suportar,
conforme as condies previstas em ensaio.
Impedncia percentual: a impedncia do transformador em percentagem da tenso
de curto-circuito nos terminais do primrio.
Acessrios desejados: ventilao forada, comutador de tape em carga, etc.
-
24
2.6 - CHAVES SECCIONADORAS
As chaves seccionadoras so dispositivos de manobra que, na posio aberta,
garantem a distncia de isolamento requerida pelo nvel de tenso do circuito. Elas so
instaladas de maneira a possibilitar a isolao de um circuito da SE para manuteno. As
chaves no devem ser operadas em carga, mas sempre em conjunto com um disjuntor, isto ,
s se deve abrir uma chave depois de o seu disjuntor correspondente ser aberto e ela sempre
deve ser fechada antes do fechamento desse disjuntor. Na Figura 2.17 ilustrada uma chave
seccionadora tripolar de comando simultneo.
Figura 2.17 Chave seccionadora tripolar de comando simultneo [7]
O circuito principal de uma chave seccionadora constitudo das partes condutoras
que se inserem no circuito em que a chave opera. A parte da chave seccionadora associada
exclusivamente a um caminho condutor, excludos o suporte isolante, a base e todos os
elementos de operao simultnea, conhecida como plo. A chave seccionadora da Figura
2.17 tripolar, pois possui trs dessas partes. Os terminais da chave seccionadora fazem a
ligao da chave com o circuito no qual ela est inserida e os seus contatos so as peas
metlicas responsveis por assegurar a continuidade do circuito quando se tocam. Os contatos
da chave so abertos ou fechados por meio do dispositivo de operao, que pode ser manual
ou motorizado. Aps a realizao de uma manobra, o dispositivo de bloqueio indica ao
operador a posio dos contatos da chave e a trava para evitar uma operao acidental [7].
As chaves de aterramento so conectadas entre as linhas de transmisso e a terra e
quando a linha retirada de servio para manuteno, essas chaves, que so normalmente
abertas, so fechadas para que seja descarregada a tenso armazenada na capacitncia
formada pela linha de transmisso e a terra [8].
As chaves seccionadoras podem apresentar as seguintes configuraes [7]:
-
25
Seccionadores de abertura lateral singela;
Seccionadores de abertura central;
Seccionadores de dupla abertura central;
Seccionadores de abertura vertical;
Seccionadores pantogrficos.
2.6.1 - ESPECIFICAO DE CHAVES SECCIONADORAS
A especificao de chaves seccionadoras requer a indicao dos seguintes itens [7]:
Tenso nominal;
Corrente nominal;
Frequncia nominal;
Corrente nominal suportvel de curta durao;
Durao da corrente suportvel de curto-circuito;
Valor de crista nominal da corrente suportvel;
Tenso de operao dos circuitos auxiliares;
Tenso nominal dos dispositivos de comando.
2.7 - PRA-RAIOS
Os para-raios so equipamentos responsveis por reduzir o nvel de sobretenso, seja
ela por descargas atmosfricas ou por manobras, a valores compatveis com a classe de
isolao dos equipamentos que ele protege. Eles podem ser utilizados na proteo de vrios
equipamentos de uma SE ou simplesmente de um transformador de distribuio em um poste.
Em SEs, eles normalmente esto instalados nas entradas e sadas de linhas, podendo, tambm,
conforme estudo para avaliao da necessidade, ser instalados nos barramentos mais
prximos dos transformadores.
Segundo a NBR-5424, os para-raios so divididos em classes. A classe estao
subdivide-se em servio leve e pesado. Para servio leve existem para-raios de 20kA, 15kA e
10kA. Para servio pesado existem para-raios de 10kA. A classe distribuio possui para-
raios de 5kA sries A e B. Por fim, a classe secundria possui para-raios de 1,5kV.
-
26
Os para-raios de 10kA so aplicados em SEs acima de 69kV e asseguram melhores
nveis de proteo. Em seguida, vm os para-raios de 5kA srie A que so aplicados em
sistemas de transmisso abaixo de 69kV e depois os para-raios de 5kA srie B que so usados
na proteo de transformadores de distribuio. Os para-raios da classe secundria tm pouca
aplicao em instalaes industriais e so mais comumente usados em entradas de
consumidores de baixa tenso. Na Figura 2.18 mostrado um para-raios estao polimrico.
Figura 2.18 Para-raios estao polimrico [9]
2.7.1 - ESPECIFICAO DE PARA-RAIOS
Na compra de um para-raios devem ser especificados os seguintes dados [7]:
Tenso nominal;
Tenso disruptiva mxima de impulso atmosfrico;
Tenso residual mxima sob corrente de descarga nominal;
Tenso disruptiva frequncia industrial;
Tenso disruptiva mxima por surto de manobra;
Corrente de descarga nominal;
Classe;
Tipo de resistor no-linear.
-
27
2.8 - CONCLUSO
Neste Captulo as SEs foram classificadas de diferentes maneiras visando a melhor
compreenso de suas aplicaes e o entendimento das peculiaridades de cada tipo de SE.
Foram apresentadas diferentes configuraes de barramentos e descritas suas principais
funcionalidades. Essa abordagem importante, pois a definio do tipo de barramento tem
impacto tanto na operao da SE quanto no seu custo de implantao. Por fim, foram
apresentados os principais equipamentos de uma SE e suas especificaes de compra.
-
28
CAPTULO 3
PROJETO DE SUBESTAES
3.1 - INTRODUO
O processo de implantao de uma SE constitudo dos seguintes subprocessos:
- Planejamento;
- Projeto Civil;
- Projeto Eletromecnico;
- Projeto Eltrico;
- Processo de Compra;
- Comissionamento;
- Energizao.
Esses subprocessos no so necessariamente sequenciais, uma vez que alguns deles
necessitam de entradas que so fornecidas por outros processos.
3.1.1 - PLANEJAMENTO
A concepo de uma SE comea com o seu planejamento. Para isso, deve ser feito um
estudo extremamente criterioso sobre a carga que ela deve alimentar, bem como a projeo do
seu crescimento. Alm do conhecimento profundo da carga, tambm importante conhecer o
sistema, pois uma SE pode, ao mesmo tempo, suprir uma carga e funcionar como uma carga
para SEs a montante.
O estudo do fluxo de potncia o mais corriqueiro mtodo para soluo da rede
eltrica em regime permanente de operao e gerao. Nele, atravs de dados de entrada,
como gerao e consumo de potncia ativa e reativa em determinadas barras do sistema, so
desenvolvidos mtodos matemticos, visando convergncia no clculo do mdulo e do
-
29
ngulo das tenses em algumas barras do sistema. Assim, pode-se determinar o fluxo de
potncia ativa e reativa nos elementos da rede. Atualmente, o estudo do fluxo de potncia
uma das ferramentas iniciais para estudos de curto-circuito e de estabilidade. Tambm existe
o estudo do fluxo timo de potncia, que fornece a melhor configurao da rede visando
minimizar os custos de operao e reduzir as perdas [16].
Alm do estudo para anlise do sistema de potncia, uma anlise scio-econmica
tambm deve ser realizada para um bom planejamento de qualquer sistema eltrico, seja ele
de uma concessionria de distribuio de energia eltrica, de uma indstria e, at mesmo, de
uma residncia. Fatores como crescimento da populao de uma dada regio, incentivos
governamentais para instalao de novas indstrias ou aumento da produo pelo recebimento
de novas encomendas de produtos, podem impactar no consumo de energia desses
subsistemas e alterar a forma como eles so supridos. Neste sentido, no planejamento da SE
considera-se o crescimento vegetativo da carga.
3.1.2 - PROJETO CIVIL
O Projeto Civil de uma SE parte de estudos da situao do terreno reservado para a
construo da SE e determina, em suas plantas e memoriais, a necessidade de realizao de
obras preliminares como raspagem e terraplanagem, por exemplo.
Uma vez especificada a condio do terreno para o incio das obras de construo da
SE, o Projeto Civil segue intimamente ligado ao Projeto Eletromecnico da SE, pois a
disposio de equipamentos, postes, acessos, canaletas e a posio de entradas e sadas de
linhas podem influenciar diretamente nos materiais e na forma como sero projetadas as
drenagens e pavimentaes, edificaes, bases e fundaes para postes e equipamentos e
instalaes hidro-sanitrias.
3.1.3 - PROJETO ELETROMECNICO
O ponto de partida do Projeto Eletromecnico o Diagrama Unifilar da SE. Nele,
definido o esquema da SE e apontados os seus equipamentos. Ento se d a definio das
-
30
plantas baixas com localizao das estruturas, bases e acessos para instalao dos
equipamentos, proporcionando a elaborao da planta denominada arranjo fsico. Nele
tambm so dimensionadas e posicionadas as canaletas e eletrodutos de interligao dos
equipamentos casa de comando.
A medio da resistividade do solo, o clculo e elaborao da planta malha de terra, o
aterramento de equipamentos, cercas e portes, o dimensionamento dos condutores do
circuito principal da SE e a blindagem de proteo contra descargas atmosfricas tambm
fazem parte do escopo do projeto eletromecnico.
3.1.4 - PROJETO ELTRICO
O Projeto Eltrico parte do diagrama unifilar de proteo e medio e detalha a
filosofia das protees e controle dos equipamentos da SE. A interligao entre os
transformadores de instrumentos e os rels de proteo explicitada nesse projeto, bem como
o dimensionamento dos cabos necessrios para essas ligaes. Esses dados geralmente
constam tambm nos diagramas trifilares. Os diagramas funcionais do Projeto Eltrico
mostram as fiaes destinadas superviso dos equipamentos, seus comandos e eventuais
trips. Tambm constam no Projeto Eltrico os detalhes de instalao dos equipamentos nos
quadros de comando localizados na casa de comando.
3.1.4.1 - PROJETO DE AUTOMAO
Conceitualmente, a automao do projeto eltrico objeto de um projeto a parte. Na
prtica, contudo, no se faz distino entre um e outro, tamanha foi a incorporao da
automao pelos projetistas responsveis pelo projeto eltrico. O objetivo do Projeto de
Automao a economia nas funcionalidades do Projeto Eltrico sem a perda de sua
confiabilidade. Ele utiliza equipamentos microprocessados para implementar as funes de
proteo e controle em uma SE. Com o aumento da velocidade de comunicao entre
equipamentos, a queda no seu custo de aquisio e a consolidao de um protocolo de
-
31
comunicao padro entre eles, h uma tendncia de incorporao do Projeto de Automao
pelo Projeto Eltrico em projetos de SEs de alta tenso.
O sistema de automao de SEs tem sua arquitetura formada em quatro nveis, so
eles: 0, 1, 2 e 3. No nvel 0, o comando dos equipamentos se faz no quadro de comando do
prprio equipamento localizado no ptio da SE. No nvel 1, existe uma unidade de controle de
posio (UCP), microprocessada, por vo e de operao em tempo real. A UCP possui todas
as funes relativas s operaes dos equipamentos a ela relacionados. O nvel 2 realiza todas
as funes de monitoramento e controle da SE, alm de se comunicar com os nveis 1 e 3. Ele
composto por uma unidade de controle da SE (UCS), um PC industrial que faz a interface
homem-mquina (IHM) e a rede local. O nvel 3 permite a observao, a operao e a
administrao da SE externamente prpria SE. O local de onde se controla a SE nesse nvel
comumente chamado de centro de controle do sistema (CCS) [11]. Normalmente, a
automao de SEs industriais vai at o nvel 2, ficando o nvel 3 para SEs de transmisso e
distribuio de energia eltrica.
3.1.5 - PROCESSO DE COMPRA
Uma vez determinados dados de alimentao da SE como tenso de entrada e nveis
dos curtos-circuitos no ponto de entrega, possvel fazer a especificao dos equipamentos a
serem instalados nela. Porm, como j mencionado anteriormente, esse no um processo
isolado, visto que outros fatores, como, por exemplo, o layout da SE, tambm influenciam na
especificao desses equipamentos.
3.1.6 - COMISSIONAMENTO
O comissionamento a etapa de testes aps a construo da SE. Nele verificado se a
SE foi construda conforme o projeto aprovado pelo contratante e se o mesmo segue todas as
suas especificaes de qualidade. So tambm efetuados procedimentos operacionais padres
para a verificao do desempenho dos equipamentos de manobra, proteo e medio. As
obras civis tambm devem ser observadas.
-
32
3.1.7 - ENERGIZAO
Depois de realizados, na fase de comissionamento, todos os testes necessrios para
garantir a confiabilidade e a segurana da instalao, se atender a todos os requisitos
normativos, a SE ser liberada para a energizao. Nessa etapa, o corpo tcnico responsvel
pelo projeto, construo, fiscalizao, operao e manuteno da SE deve estar presente.
3.2 - PROJETO ELETROMECNICO DA SE CAMPUS DO PICI UFC
3.2.1 - PLANEJAMENTO DA SE CAMPUS DO PICI UFC
Nesta etapa foi solicitada uma Avaliao de Viabilidade Tcnica (AVT) na
concessionria e definidas as principais caractersticas da instalao: SE 69/13,8 kV area,
potncia inicial 5/6,25 MVA com previso de expanso e trs alimentadores de 13,8 kV. Foi
decidido que, num primeiro momento, seria mais interessante a realizao de um projeto para
a SE area em detrimento da SE abrigada, visto que normalmente se opta por esse tipo quando
se tem problemas de pouca rea disponvel para a construo da SE.
A partir das definies acima foi elaborado o Diagrama Unifilar que serviu como base
para elaborao do projeto eletromecnico da SE, mostrado na planta UFC.00, apndice C.
3.2.2 - ESCOLHA DO TERRENO
Na escolha do terreno para a localizao de uma SE foi levado em considerao a sua
distncia para o centro de cargas, bem como as suas vias de acesso e a infra-estrutura
disponvel, conforme [11].
Inicialmente, pensou-se na realizao do projeto no terreno da antiga subestao da
COELCE localizada dentro do Campus do Pici, mostrado na Figura 3.1. Porm, a existncia
de algumas rvores e de um poo que serve de abastecimento de gua para a comunidade,
-
33
alm da passagem do circuito alimentador de 13,8 kV, limitaram a rea necessria para o
projeto de uma SE desse porte e levaram escolha de uma rea de 80x80 m, que o padro
terreno de uma SE de pequeno porte da COELCE. O terreno escolhido est mostrado na
Figura 3.2.
Figura 3.1 Terreno inicialmente proposto para a SE UFC CAMPUS DO PICI
Figura 3.2 Terreno escolhido para a SE UFC CAMPUS DO PICI
-
34
3.2.3 - MALHA DE TERRA
A malha de terra dever ser enterrada 50 cm abaixo do nvel da terraplanagem e suas
interconexes, conexes s hastes de aterramento e aos trilhos dos transformadores devero
ser feitas com solda exotrmica [11]. As conexes de equipamentos, estruturas e demais
partes metlicas devem ser do tipo aparafusadas.
Nos aterramentos da SE devero ser usadas hastes de aterramento de ao cobreado. As
hastes devem ser dispostas conforme a Tabela 3.1 abaixo:
Tabela 3.1 Nmero de hastes de aterramento
Descrio Nmero de hastes
Aterramento do neutro do transformador de potncia
01
Aterramento do neutro do transformador de servios auxiliares
01
Aterramento do conjunto de cada trs para-raios
01
Aterramento dos ngulos agudos nos cantos das malhas
03 ou 04
Aterramento dos cantos da casa de comando 04, sendo uma em cada canto
Alm disso, devero ser postas hastes de 12 em 12 metros na periferia da malha de
terra e uma caixa de inspeo para medio da resistncia da malha de terra em cada ptio da
SE, conforme mostrado na planta UFC.01.06, conforme apndice C.
3.2.3.1 - ESTUDO DA RESISTIVIDADE DO SOLO
O sistema de aterramento dever ser calculado com base no estudo preliminar da
resistividade do solo. A medio da resistividade dever ser efetuada empregando o mtodo
de Werner, segundo a NBR-7117 [11]. Para que se atinja uma maior preciso nos clculos da
malha fundamentados nas medies da resistividade do solo, importante que elas sejam
feitas aps a terraplanagem.
3.2.3.2 - CLCULO DA MALHA DE TERRA
-
35
A rea definida para o clculo da malha de terra est mostrada na planta UFC.01.06,
apndice C, e o seu clculo, segundo [10], dever ser feito considerando-se os estudos
definidos no item 3.2.3.1 e o valor da mxima corrente de curto-circuito fase-terra presumida
do lado da tenso mais baixa, disponvel em [6].
3.2.3.2.1 - CONDUTORES DA MALHA DE TERRA
Foram realizados estudos histricos dos clculos de malha de terra das SEs da
COELCE e os resultados apontaram para a padronizao dos condutores da malha de 70 mm2,
95 mm2 e 120 mm2. O aterramento de estruturas, equipamentos, portes e demais partes
metlicas deve ser feito atravs de cabo de cobre nu de 70 mm2 [11].
3.2.4 - BLINDAGEM
A proteo contra descargas atmosfricas feita por hastes para-raios montadas sobre
as estruturas, conforme mostram as plantas UFC.06 e UFC.07, apndice C, para os ptios de
72,5 kV e 15 kV, respectivamente. No critrio de distribuio das hastes foi considerado um
ngulo de proteo e cobertura de 30, conforme [11]. O aterramento das hastes para-raios
dever ser feito na malha de terra por meio de solda exotrmica.
3.2.5 - ESTRUTURAS
No projeto da SE UFC Campus do Pici, foram utilizadas estruturas de concreto
armado padronizadas em [12] e [14].
3.2.5.1 - ENTRADA DE LINHA
Na EL de 69 kV foi projetado um prtico com postes tipo B-1,5, de 12 m e
engastamento de 1,80 m, e, para a fixao dos cabos de liga Al nu de 315mm, foi
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especificada uma cadeia de ancoragem com ala preformada presa em uma viga Tipo H/I de
230x310x7100 mm com montagem horizontal. Essa viga dever ser suportada por dois anis
triplos tipo B-3 de dimenso interna 230x285 mm. Ainda nesse prtico, foi projetada a
instalao de para-raios tipo estao fixados em uma viga Tipo H/I de 230x310x7100 mm
com montagem horizontal suportada por dois anis triplos tipo B-6 de abertura interna
290x370 mm. O projeto dessa estrutura pode ser visto nas plantas UFC.04.
O conjunto de medio para faturamento, fornecido pela COELCE, formado por dois
TCs e trs TPs, conforme indicado em [10], ser instalado sobre postes do tipo B, de 4,5 m de
comprimento e engastamento de 2 m, e fixados em suportes Capitel tipo B-1 de abertura
interna 230x200 mm. O projeto dessa estrutura pode ser visto nas plantas UFC.04.
Para a instalao da chave seccionadora tripolar com lmina de terra foi projetada uma
estrutura formada por dois postes do tipo B, de 4,5 m de comprimento e engastamento de 2 m,
dois suportes Jabaquara tipo B-3, modelo LT, de 1.630 mm e duas vigas tipo Macia de
120x170x4600 mm, com montagem vertical.
Os TCs de proteo que sero associados ao rel do disjuntor 12L1 sero instalados
em uma estrutura formada por trs postes do tipo B, de 4,5 m de comprimento e engastamento
de 2 m e suportes Capitel tipo B-1 de abertura interna 230x200 mm.
3.2.5.2 - BARRAMENTO 72,5 kV
O barramento de 72,5 kV, formado pelo mesmo cabo da EL de 72,5 kV, liga Al nu de
315mm, ser preso nas duas extremidades por duas cadeias de ancoragem com ala
preformada. As cadeias de ancoragem sero fixadas em duas vigas Tipo H/I de
230x310x7100 mm com montagem horizontal, sustentadas por quatro anis triplos tipo B-3
de dimenso interna 230x285 mm em postes tipo B de 10,5 m e engastamento de 2,1 m, que
formam o prtico para o barramento de 72,5 kV. Nesse prtico do lado do disjuntor de 72,5
kV, foram projetados duas colunas de isoladores de 72,5 kV, uma fixada pelo topo e outra
fixada pela base, para diminuir a trao suportada pelo cabo devido distncia entre a bucha
de sada do disjuntor de 72,5 kV e o ponto de conexo ao barramento de 72,5 kV. Estas
colunas esto fixadas em uma viga Tipo H/I de 230x310x7100 mm com montagem
horizontal, sustentada por dois anis triplos tipo B-6 de dimenso interna 230x285 mm. No
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mesmo prtico do barramento de 72,5 kV, mas distante 17 m da base do disjuntor de 72,5 kV,
foi projetada a instalao de trs para-raios tipo estao na mesma viga de fixao da cadeia
de ancoragem do barramento de 72,5 kV. Ainda nestes dois postes foi deixada, de reserva
para eventuais necessidades futuras, dois anis triplos tipo B-6 de abertura interna 290x370
mm.
Devido distncia e a diferena de altura existente entre a bucha de sada do
transformador de potncia 02T1 e a cadeia de ancoragem de 15 kV para cabos de 240 mm,
no seria possvel a ligao direta do transformador com a respectiva ancoragem de 15 kV.
Portanto, foi decidido incluir no projeto um poste do tipo B, de 10,5 m de comprimento e
engastamento de 2,1 m, com um anel triplo tipo B-3 de abertura interna 230x285 mm para a
fixao de uma segunda cadeia de ancoragem de 15 kV, que, juntamente com a cadeia de
ancoragem instalada no lado BT do Trafo 02T1, sustentaro os cabos Cu nu de 240 mm que,
por meio de conectores T sero ligados s buchas BT do transformador 02T1. Este poste foi
posicionado a 7,5 m das estruturas de suporte do barramento de 72,5 kV e alinhado com elas
no lado mais prximo do transformador. Os detalhes da ancoragem e da disposio das
estruturas podem ser vistos nas plantas UFC.01, UFC.02 e UFC.03.
3.2.5.3 - CONEXO AT DO TRAFO 02T1
A conexo AT do transformador de potncia 02T1 ser feita por meio da chave
seccionadora tripolar 32L1 instalada em uma estrutura formada por dois postes tipo B, de 4,5
m de comprimento e engastamento de 2 m, dois suportes Jabaquara tipo B-3, modelo LT, de
1.630 mm e duas vigas tipo Macia de 120x170x4600 mm, com montagem vertical. Os
detalhes da estrutura e o arranjo eltrico da chave 32L1 pode ser visto nas plantas UFC.02 e
UFC.04.
3.2.5.4 - CONEXO BT DO TRAFRO 02T1
A conexo BT do Trafo 02T1 ser feita atravs do disjuntor de 15 kV, 11T1, com o
recurso de by pass pela chave seccionadora tripolar 31T1-6 e pelas chaves seccionadoras
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unipolares 31T1-4 e 31T1-5. O disjuntor ser montado em uma base cuja especificao faz
parte do escopo do projeto civil. As chaves sero montadas em vigas sustentadas por anis
fixados nos postes componentes da estrutura suporte do barramento de 15 kV.
As chaves seccionadoras unipolares 31T1-4 e 31T1-5 estaro fixadas em uma viga do
tipo Macia de 120x170x3100 mm e montagem vertical, suportada por quatro anis triplos
tipo B-6 com abertura interna de 290x370 mm. A chave seccionadora tripolar de by pass,
31T1-6, ser instalada em duas vigas do tipo Macia de 120x170x3100 mm e montagem
vertical, suportadas por dois suportes Jabaquara tipo B-3, modelo LT, de 730 mm. Estes dois
conjuntos esto fixados em dois postes tipo B, de 10,5 m de comprimento e engastamento de
2,1 m.
3.2.5.5 - BARRAMENTO DE 15 kV
As estruturas suporte do barramento de 15 kV foi projetada de acordo com o nmero
de alimentadores de 13,8 kV. Basicamente, ela formada por duas fileiras de postes tipo B
de 10,5 m e engastamento de 2,1 m, que formam dois quadrados de lado 3,5 m que
compartilham um lado. Essa estrutura modular de barramento permite a expanso de
alimentadores em funo da carga de maneira econmica e simplificada.
No primeiro mdulo, abaixo da estrutura em que ser fixada a cadeia de ancoragem
dos cabos de 15 kV vindos das buchas BT do transformador 02T1, ficam os bays do disjuntor
11T1 e do religador 21L1. As chaves seccionadoras unipolares 31T1-4, 31T1-5, 31L1-4 e
31L1-5 so de montagem vertical e sero instaladas em duas vigas, por bay, do tipo Macia
de 120x170x3100 mm e montagem vertical e as chaves seccionadoras tripolares de by pass
31T1-6 e 31L1-6 so de montagem horizontal e sero instaladas em duas vigas do tipo
Macia de 120x170x3480 mm de montagem vertical, por bay. No caso das chaves de
montagem vertical, as suas vigas sero suportadas por dois anis triplos, por viga, tipo B-6
com abertura interna de 290x370 mm, cada viga. Para as chaves de montagem horizontal as
suas vigas sero suportadas por dois suportes Jabaquara duplo tipo LT de 730 mm.
No segundo mdulo, a estrutura de suporte das chaves seccionadoras unipolares,
21L2-4 e 21L2-5, e da chave seccionadora tripolar de by pass, 21L1-6, relacionadas ao
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religador 21L2 ser idntica do religador 21L1. O TSA e os TPs de 15 kV sero instalado
em um poste tipo B de 6 m de comprimento e engastamento de 2,3 m.
O barramento de 15 kV ser composto por cabo Cu nu de 240 mm e ser sustentado
nas suas duas extremidades por duas cadeias de ancoragem com alas preformadas para cabo
de 240 mm.
3.2.5.6 - ILUMINAO DOS PTIOS E ACESSOS
As luminrias sero instaladas em postes tipo B de 9 m de comprimento e
engastamento de 1,5 m.
3.2.6 - ORAMENTO DA SE
Foi feito um levantamento baseado nas ltimas aquisies de equipamentos e
estruturas para a construo das SEs da COELCE e realizou-se um oramento completo da
obra da SE UFC CAMPUS DO PICI. Nele, considerou-se, por exemplo, a instalao de um
sistema digital de automao baseado em uma SE de pequeno porte no valor de R$
358.974,36. Tambm foram adicionados custos com mo-de-obra civil e de instalao dos
equipamentos. Como a malha de terra no foi calculada devido a impossibilidade de realizar a
medio da resistncia de aterramento sem a terraplanagem do terreno, o nico material que
esse oramento no contempla o vinculado malha de terra. Sendo assim, excluindo-se a
malha de terra, o custo estimado para a SE UFC CAMPUS DO PICI de R$ 2.156.255,58.
3.3 - CONCLUSO
Neste captulo foi introduzido todo o processo de implantao de uma SE. Para isso,
foram identificados e analisados todos os subprocessos que formam o macroprocesso
Implantao de uma SE Nova. O conhecimento de cada um desses processos imprescindvel
pois eles no so independentes e, normalmente, se inter-relacionam de forma que as
definies em um processo afete diretamente o andamento de outro.
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Em seguida, foi dada nfase no projeto eletromecnico da SE UFC CAMPUS DO
PICI. O planejamento da SE, a escolha do terreno e as indicaes para o projeto da malha de
terra a partir dos estudos do solo, foram descritos em detalhes. Tambm foram descritas as
estruturas de suporte e fixao por bay da SE e, por fim, mencionou-se o oramento total da
SE a ser descrito no apndice B desta monografia.
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CAPTULO 4
CONCLUSO E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
4.1 - CONCLUSO
Nste trabalho foi apresentada uma alternativa de configurao para o projeto eletrome-
cnico da SE UFC CAMPUS DO PICI, seguindo, o mximo possvel, os padres e especifi-
caes tcnicas de equipamentos da concessionria local.
Inicialmente, estava prevista a construo da SE na rea da antiga SE Pici da Coelce
dentro no Campus da UFC. Porm, devido existncia de algumas rvores e um poo que
serve comunidade, optou-se por locar uma rea de 80x80 m adjacente a ela. Como no h
problema de falta de espao para a construo da SE, optou-se pela realizao do projeto de
uma SE area que, necessariamente, ocupa maior rea que uma SE semi-abrigada.
A configurao e locao de estruturas escolhida para a SE permitiu que ela ficasse to-
talmente acessada e, assim, no dever haver problema para a instalao de equipamentos e
expanso futura.
A expanso foi um fator bastante levado em considerao durante o projeto. Dessa for-
ma, a casa de comando foi posicionada de maneira a ficar mais prxima da maior concentra-
o de cabos de controle e no atrapalhar o barramento de 15 kV. Assim, ela foi posicionada
prxima ao ptio de 15 kV, mas livrando o lado onde, futuramente, poder ser instalado um
terceiro alimentador. A instalao desse terceiro alimentador, por sua vez um ponto interes-
sante do padro modular para barramentos que a COELCE possui. Dessa maneira, reduz-se
bastante o custo de expanso da instalao.
Sabendo que a operao e manuteno de uma SE totalmente area requer cuidados es-
peciais, podendo, at mesmo, ser mais cara, foi pensado na disposio dos transformadores de
fora de maneira que caso se queira fazer o barramento de 15 kV em um switchgear, o ptio
de 72,5 kV projetado poder ser aproveitado. Para isso, bastaria a instalao de muflas na sa-
da de baixa tenso do transformador de fora e os cabos poderiam seguir subterrneos para a
casa de comando. Assim, uma sugesto para trabalhos futuros a comparao do custo dessa
SE com o barramento de 15 kV em switchgear.
Por fim, foi feito um oramento do custo total das obras da SE UFC CAMPUS DO PI-
CI. Nele, foram includos todos os possveis gastos com materiais e servios. Sendo o valor
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estimado da obra completa de R$ 2.156.255,58. Outra sugesto para trabalhos futuros o es-
tudo da taxa de atratividade financeira para a realizao da obra pela reduo na tarifa de
energia eltrica que universidade ter devido a instalao de uma SE 69/13,8 kV.
4.2 - TRABALHOS FUTUROS
Devido ao estabelecimento de prazo para a entrega desta monografia e a falta de recur-
sos disponveis para a realizao dos estudos preliminares, no foi possvel a realizao da
terraplanagem e, assim, a medio da resistividade do solo. Dessa forma, apesar de definida a
rea e indicada a metodologia para a medio da resistividade do solo, o projeto da malha de
terra dever ser realizado aps o estudo do solo e a terraplanagem.
Esta monografia tratou essencialmente do projeto eletromecnico da SE UFC - CAM-
PUS DO PICI, e, conforme exposto no Captulo 3, devem ser realizados outros projetos a par-
tir deste, para que se tenha um projeto completo da SE. So eles: projeto civil, projetos eltri-
cos e de automao e estudo da rede de distribuio.
Uma sugesto para trabalhos futuros e que deve balizar qualquer trabalho de engenharia
a realizao de um estudo de viabilidade econmica da obra. Dessa forma, devem ser reali-
zados estudos para a verificao da atratividade financeira sob as condies de consumidor
livre e consumidor cativo.
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REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS
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responsvel pelo consumo recorde de energia em 2010 [on-line]. Disponvel em:
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da Carga x PIB Ano de 2008 [on-line]. Disponvel em:
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(acessado em 21/03/2011).
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no Sistema Eltrico Nacional PRODIST [on-line]. Disponvel em:
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no Sistema Eltrico Nacional PRODIST. Mdulo 1 Introduo [on-line]. Disponvel
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(acessado em 28/03/2011).
[5] Agncia Nacional de Energia Eltrica. Procedimentos de Distribuio de Energia Eltrica
no Sistema Eltrico Nacional PRODIST. Mdulo 3 Acesso ao Sistema de Distribuio
[on-line]. Disponvel em:
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42
[6] Barros, J. V. C. Estudo de viabilidade econmica e das protees da subestao de 69-
13,8 kV do Campus do Pici da Universidade Federal do Cear, Universidade Federal do
Cear UFC, 2010, 94p.
[7] Filho, Joo Mamede. Manual de Equipamentos Eltricos. 3a Ed. Rio de Janeiro: LTC
Livros Tcnicos e Cientficos, 2005, 778 p.
[8] Rao, S. Electrical Substation: engineering & practice. 3a Ed. New Delhi: Khanna
Publishers, 2009, 568 p.
[9] Leo, R. P. S. Captulo 4 - Distribuio de Energia [on-line]. Disponvel em:
. (acessado em 01/10/2010).
[10] COELCE. NT-004: Fornecimento de Energia Eltrica em Alta Tenso 69 kV [on-line].
R-05. Fortaleza: rea de Normas e Procedimentos, 2011. Disponvel em:
https://www.coelce.com.br/sobrecoelce/normastecnicas/normas-tecnicas.aspx>. (acessado
em 22/05/2011).
[11] COELCE. CP-011: Critrio de Projeto Subestao de Distribuio Area e Semi-
abrigada 72,5-15 kV [on-line]. Fortaleza: rea de Normas e Procedimentos, 2003.
Disponvel em: < https://www.coelce.com.br/sobrecoelce/normastecnicas/criterios-de-
projetos.aspx>. (acessado em 22/05/2011).
[12] COELCE. PS-051: Padro de Subestao Subestao de Distribuio Area e Semi-
abrigada 72,5-15 kV [on-line]. R-02. Fortaleza: rea de Normas e Procedimentos, 2005.
Disponvel em: < https://www.coelce.com.br/sobrecoelce/normastecnicas/padroes-de-
subestacao.aspx>. (acessado em 22/05/2011).
[13] COELCE. PS-052: Padro de Subestao Detalhes de Instalao e Montagem de
Equipamentos e Materiais 72,5 15 kV [on-line]. R-00. Fortaleza: rea de Normas e
Procedimentos, 2003. Disponvel em:
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43
.
(acessado em 22/05/2011).
[14] COELCE. ET-300: Especificao Tcnica Postes de Concreto Armado [on-line]. R-04.
Fortaleza: rea de Normas e Procedimentos, 2009. Disponvel em: <
https://www.coelce.com.br/sobrecoelce/normastecnicas/especificacoes-tecnicas.aspx>.
(acessado em 22/05/2011).
[15] Kindermann, Geraldo. Curto-circuito. 2 Ed. Porto Alegre: Sagra Luzzatto, 1997, 221 p.
[16] Grainger, John J., Stevenson, William D. Power System Analysis. USA: McGraw-Hill,
2004, 787 p.
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APNDICE A (MEMORIAL DESCRITIVO DO PROJETO
ELETROMECNICO DA SE 69/13,8 KV UFC CAMPUS DO PICI)
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SE UFC CAMPUS
DO PICI
Memorial Descritivo
SE Nova 72,5/15kV
Data: Maio/2011
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TTULO: SE UFC CAMPUS DO PICI SE Nova 72,5/15kV DATA: 27/06/2011 ELABORAO: Joo Victor da Costa Vale PGINA: 2/19
Contedo
1. OBJETIVO ..................................................................................................... 3
2. LOCALIZAO DA SUBESTAO ..................................................................... 3
3. CONDIES DE SERVIO .............................................................................. 3
4. CRITRIOS DE PROJETO ............................................................................... 3
5. DESCRIO DOS EQUIPAMENTOS .................................................................. 7
6. DOCUMENTOS DE REFERNCIA DO PROJETO ............................................... 18
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TTULO: SE UFC CAMPUS DO PICI SE Nova 72,5/15kV DATA: 27/06/2011 ELABORAO: Joo Victor da Costa Vale PGINA: 3/19
1. OBJETIVO
Este memorial descritivo descreve o projeto eletromecnico referente construo da SE UFC CAMPUS DO PICI, nova, 72,5/15 kV, capacidade inicial instalada de 6,25MVA com previso de expanso para 12,5 MVA. Para isso, foi seguido o padro de SE Pequeno Porte COELCE. Esta obra visa atender o crescimento da demanda da universidade, melhorar a qualidade da energia fornecida para suas cargas e possibilitar a economia com a reduo na tarifa de energia.
2. LOCALIZAO DA SUBESTAO
A Subestao ser localizada dentro do terreno do Campus do Pici da UFC, no municpio de Fortaleza, no estado do Cear.
3. CONDIES DE SERVIO
Os equipamentos a serem instalados na subestao UFC CAMPUS DO PICI, estaro submetidos s seguintes condies de servio:
Altitude .............................................................. abaixo de 1000m Temperatura ambiente mxima ......................... 40C Temperatura mdia diria ................................. 30C Umidade relativa do ar ...................................... at 100%
4. CRITRIOS DE PROJETO
A SE foi concebida e projetada respeitando o estabelecido na NT-004 e seguindo os padres COELCE para SEs 72,5/15kV. PS-051(PADRO DE SUBESTAO DA COELCE) e PS-052(PADRO DE DETALHES DE INSTALAO E MONTAGEM DE EQUIPAMENTOS E MATERIAIS) apresentando as seguintes caractersticas:
4.1 Suprimento A Subestao UFC CAMPUS DO PICI ser suprida na tenso 72,5kV, atravs de uma SE Derivadora conectada LDAT Pici II-Bom Sucesso (02L5) em condutor 315mm CAL Elgin.
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TTULO: SE UFC CAMPUS DO PICI SE Nova 72,5/15kV DATA: 27/06/2011 ELABORAO: Joo Victor da Costa Vale PGINA: 4/19
4.2 Circuitos Alimentadores de 15 kV
O barramento de 15 kV ter capacidade para suprir trs alimentadores areos de distribuio. Os circuitos alimentadores de distribuio sero construdos com cabo de cobre, bitola 120 mm, at a primeira estrutura de sada.
4.3 Estrutura Suportes de Barramento As estruturas suporte dos barramentos de 72,5 kV e 15 kV sero construdas com peas pr-moldadas em concreto, constituda por postes, anis, suportes e vigas, formando um conjunto padro COELCE. Compem o conjunto de estruturas auxiliares suportes dos secionadores, transformadores de corrente e de potencial e transformador de servios auxiliares.
4.4 Barramentos Os barramentos, de 72,5 kV e de 15 kV, sero do tipo barra simples. A barra de 72,5 kV ser construda com condutor 315 mm CAL Elgin, com espaamento entre fases de 2.130 mm e entre fase-terra 1.100 mm. A barra de 15 kV ser composta de um condutor de cobre nu por fase, formao 37 fios, bitola 240 mm, cujos espaamentos fase-fase e fase-terra sero de 800 e 540 mm, respectivamente.
4.5 Bay de Transformao Ser instalado um transformador de potncia, classe de tenso 72,5 kV-15 kV e potncia 5,0/6,25 MVA, equipado com ventilao forada em dois.
4.6 Servios Auxiliares O sistema de servios auxiliares em corrente alternada (CA) ser o padro COELCE, na tenso 380/220 V, cujas cargas sero supridas por um transformador tipo distribuio, classe 15-1,2 kV e potncia de 75 kVA. O sistema de servios auxiliares em corrente contnua (CC) ser em 125 Vcc, sendo composto por um retificador/carregador esttico, trifsico 380 Vca/125 Vcc, e bateria estacionria, chumbo-cido, 60 elementos, 100 Ah. Este conjunto suprir as cargas de sinalizao, controle e proteo, alm das cargas de iluminao de emergncia da subestao.
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TTULO: SE UFC CAMPUS DO PICI SE Nova 72,5/15kV DATA: 27/06/2011 ELABORAO: Joo Victor da Costa Vale PGINA: 5/19
4.7 Sistema de Proteo
Entrada de Linha 72,5 kV
O bay de entrada de linha ser com disjuno automtica. A proteo contra sobretenses de origem atmosfrica ou surto de manobra ser exercida por pra-raios tipo estao 72 kV, 10 kA; instalados no primeiro ponto de conexo do bay de entrada de linha. Transformador de Potncia 72,5/15 kV A proteo contra falhas internas na unidade transformadora 72,5/15 kV ser exercida pelo conjunto de dispositivos de proteo que se segue: Rel de gs, Bucholz, funo 63. Vlvula de alivio de presso, funo 63A. Rel de temperatura do enrolamento, funo 49. Rel de temperatura do leo, funo 26.
Transformador de Servios Auxiliares A proteo contra sobrecorrente do transformador de servios auxiliares ser feita por meio de elos fusveis 5A, tipo rpido, os quais sero instalados em secionadores fusveis 24 kV, 100 A, 6,3 kA.
Circuitos de Sada de Alimentadores 15 kV Os circuitos areos de alimentadores 15 kV sero dotados de proteo conforme especificao tcnica da COELCE. Os rels sero sensibilizados por TCs de bucha do prprio religador e atuaro diretamente sobre a bobina de desligamento deste. A proteo contra sobretenses ser feita por meio de pra-raios tipo distribuio, 15 kV, 10 kA, instalados na primeira estrutura de sada do alimentador.
4.8 Sistema de Medio
Entrada de linha de 72,5 KV Na EL de 72,5 kV sero feitas as medies de corrente, tenso, potncia ativa e reativa e energia ativa e reativa e demanda, atravs um conjunto de medio formado por dois TCs e trs TPs fornecidos pela COELCE e de medidor multifuno instalado no painel de medio de faturamento
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TTULO: SE UFC CAMPUS DO PICI SE Nova 72,5/15kV DATA: 27/06/2011 ELABORAO: Joo Victor da Costa Vale PGINA: 6/19
Servios Auxiliares Na barra de 380/220Vca de servios auxiliares da subestao sero feitas s medies de tenso, corrente e energia ativa do consumo prprio da Subestao. Os medidores estaro instalados no quadro de servios auxiliares da subestao.
4.9 Aterramento
O sistema de aterramento da subestao ser composto por eletrodos horizontais (Malha de Terra) e eletrodos verticais (Hastes Cobreadas). A Malha ser em cabo de cobre nu, tmpera meio-dura, bitola 70 mm e eletrodos verticais com 3 m de comprimento, constitudos de uma haste cobreada com 20 mm (3/4 ) de dimetro e 3,0 metros de comprimento com espessura mnima de cobre 0,254 milmetros soldada exotermicamente a cabo de cobre nu, bitola 70 mm.
4.10 Blindagem
A blindagem das instalaes da subestao ser feita por pra-raios tipo hastes metlicas perfil L de comprimento 4,60 m, instalados nos postes das estruturas suportes dos barramentos. No setor de 72,5 kV ser instalado um (01) pra-raios em cada poste com espaamento de 7,5 m e no setor de 15 kV os pra-raios sero instalados em postes alternados com espaamento de 7,0 metros.
4.11 Iluminao e Tomadas dos Ptios
A iluminao dos ptios da subestao ser feita por lmpadas vapor de sdio, hbridas, 240 V, 150 Watts, instaladas em luminrias, uso externo. As luminrias para iluminao dos ptios 72,5 kV e 15 kV sero fixadas em postes tipo D, altura de 9 m alocados prximos ao ptio e tambm prximo ao muro limtrofe do te