GERMANO – PLANTA III

CAPTAÇÃO E ADUÇÃO DE ÁGUA SANTA BÁRBARA

SE 69-4,16 kV – G03-40SE052 – BOOSTER 1

MEMÓRIA DE CÁLCULO – PÁTIO –BLINDAGEM E SPDA

Nº DO CONTRATO: 4500111124

REVISÕES

02 APROVADO PELA SAMARCO E 20/06/12 EDC EJAL LBA RL

01 Aprovado pela SAMARCO B 30/05/12 EDC EJAL LBA RL

00 Emissão Inicial B 04/05/12 EDC EJAL LBA RL

Nº DESCRIÇÃO T.E. DATA PREP. VERIF APROV LIBER.

T.E – TIPOS DE EMISSÃO

A – PreliminarB – P/ Aprovação

C – P/ ConhecimentoD – P/ Cotação

E – P/ ConstruçãoF – Conforme comprado

G – Conforme construídoH – Cancelado

L – Aprovado

PreparadoEDC

VerificadoEJAL

AprovadoLBA

LiberadoRL

Data04/05/12

O.S.XXX

PROJETO QUARTA PELOTIZAÇÃONº ARTECHE:

S52-EL-01-MC-001

Rev.:

02

PÁGINA:

1

SAMARCO MINERAÇÃO S.A.Nº SAMARCO:

G0340SE-E-6MC200

Nº SAMARCO

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SUMÁRIO

1 OBJETIVO 3

2 METODOLOGIA 3

3 BLINDAGEM - SE G03-40SE052 – BOOSTER 1 6

4 CONCLUSÃO 9

5 REFERÊNCIA 9

6 ANEXOS 10

Nº SAMARCO

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1 OBJETIVO

A presente memória de cálculo tem como objetivo apresentar a metodologia utilizada para o

dimensionamento da blindagem contra descargas atmosféricas diretas que será implementada na

Subestação SE-69-4,16 kV – G03-40SE052 do sistema de Captação e Adução de Água do Rio Santa

Bárbara, no município de Santa Bárbara, estado de Minas Gerais, área de concessão de energia

elétrica da CEMIG – Centrais Elétricas de Minas Gerais S.A.

2 METODOLOGIA

2.1 MODELO ELETROGEOMÉTRICO

O método básico utilizado no presente trabalho é o da “esfera rolante” com base no modelo

eletrogeométrico, conforme descrito, em linhas gerais, nas refs. [2], [3] e [4].

A presente memória de cálculo utilizou Nível de Proteção I da NBR 5419 [2] que corresponde a

uma corrente de descarga de 3 kA (valor de crista) e uma distância de impacto (R) de 20m.

2.2 CONFIGURAÇÕES BÁSICAS

2.2.1 CABO PÁRA-RAIOS OU HASTE – FIGURA 1

H → Altura da haste ou do cabo em relação ao solo;

R → Distância de impacto;

Xp → Distância lateral (cabos pára-raios) ou raio de proteção (hastes) no plano de altura Yp do

solo.

Para R = 20 m (item 2.1):

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2.2.2 DOIS CABOS PÁRA-RAIOS (NO PLANO CORTANDO OS DOIS CABOS) – FIGURA 2

Yp → Altura de proteção (em relação ao solo);

H → Altura até o solo dos cabos pára-raios;

D → Distância entre os cabos pára-raios.

Para R = 20 m (item 2.1):

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2.2.3 TRÊS CABOS PÁRA-RAIOS FORMANDO UM TRIÂNGULO – FIGURA 3

A menor altura de proteção é obtida quando a esfera está apoiada nos três lados, em equilíbrio

estável. No plano dos cabos pára-raios, a esfera é representada pela circunferência de raio r

inscrita no triângulo. A expressão do cálculo da altura de proteção é semelhante à utilizada no

item anterior, substituindo-se D/2 por r, ou seja:

r - raio da circunferência inscrita ao triângulo ABC.

Para R = 20 m (item 2.1)

2.3 OBSERVAÇÕES SOBRE A APLICAÇÃO DA METODOLOGIA

O procedimento básico para a análise será dividir a Subestação em várias regiões em função do

raio de ação dos elementos de proteção (cabos pára-raios e hastes) e partir sempre da seleção

mais simples e conservativa dos dados de entrada. Havendo necessidade (ou seja, detecção de

objeto não protegido com os dados utilizados), a análise será, paulatinamente, refinada. O

objetivo final será demonstrar que, em cada região, as distâncias de proteção Yp e/ou Xp são

maiores do que as dimensões verticais e/ou horizontais dos objetos protegidos, em determinado

plano.

Assim, os seguintes critérios simplificadores serão utilizados como ponto de partida:

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Havendo numa região vários objetos de alturas diferentes a serem protegidos, a maior altura será

atribuída a todos os objetos da região.

Para definição da altura efetiva dos cabos pára raios serão consideradas as seguintes flechas [6].

VÃO (m) FLECHA (m)

24,0 0,33

9,0 0,13

7,5 0,10

No caso do cabo pára-raios estar ancorado em estruturas de alturas diferentes (Hp1 > Hp2) será

atribuída a menor altura entre os cabos envolvidos.

Estando uma região protegida por dois ou mais cabos pára-raios de alturas efetivas diferentes,

será atribuída a menor altura entre os cabos envolvidos.

3 BLINDAGEM - SE G03-40SE052 – BOOSTER 1

Para definição das regiões de proteção ver anexo 6.1.

3.1 PÁTIO DA SE 69 kV – REGIÃO ABCE

Para esta região da subestação se aplica a configuração básica (2.2.2), ou seja, dois cabos pára-

raios no plano cortando os dois cabos.

Altura máxima a ser protegida para esta região é a chave seccionadora G03-40SW001T

instalada a h=11,2m de altura em relação ao solo e o vão máximo é de 24m.

Os seguintes equipamentos com as respectivas alturas máximas devem estar protegidos:

Para raios (G03-40LA001/2/3) = 3,5m

Chave seccionadora 69 kV (G03-40SW001T) = 11,2m

Chave seccionadora 69 kV (G03-40SW002/3) = 3,5m

Transformador de corrente (G03-40TC001/2/3 e TC concessionária)= 4,1m.

Transformador de potencial (G03-40PT001/2/3 e TP concessionária) =3,5m.

Disjuntor 69 kV (G03-40SCB001) = 4,5m

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Isolador de pedestal = 3,5m

Barramentos 69 kV instalados a 10m.

Definição da altura máxima de proteção Yp.

Yp → Altura de proteção (em relação ao solo);

H → Altura até o solo dos cabos pára-raios;

D → Distância entre os cabos pára-raios.

Onde :

Ap = Altura do poste = 13,2 m

Af = Altura mínima de fixação dos cabos pára raios = 13 m

H = Af – flecha = 13 – 0,33 = 12,6 m

D = 7,5 m

Para R = 20m (item 2.1):

Altura do objeto mais alto a ser protegido é h= 11,2m e a altura mínima de proteção para a região

é Yp=12,24 m, logo o objeto está protegido.

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3.2 PÁTIO DA SE 69 Kv – REGIÃO CDE

Para esta região da subestação se aplica a configuração básica (2.2.3), ou seja, Três cabos pára-

raios formando um triângulo.

Altura máxima a ser protegida para esta região é o transformador de força G03-40XF001 com

altura máxima de instalação de h=4,4m.

Transformador de força (G03-40XF001)=4,4m.

Isolador de pedestal = 3,5m

Definição da altura máxima de proteção Yp.

Yp → Altura de proteção (em relação ao solo);

H → Altura até o solo dos cabos pára-raios;

r - raio da circunferência inscrita ao triângulo ABC.

Onde :

Ap = Altura do poste = 12 m

Af = Altura mínima de fixação dos cabos pára raios = 11,8 m

H = Af – flecha = 11,8 – 0,33 = 11,4 m

r = 3,62 m (ver anexo 6.2)

Para R = 20m (item 2.1):

Altura do objeto mais alto a ser protegido é h= 4,4m e a altura mínima de proteção para a região

é Yp=11,06 m, logo o objeto está protegido.

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4 CONCLUSÃO

Conforme análise da blindagem contra descargas atmosféricas diretas, item 3, todos os equipamentos e

barramentos instalados na subestação [1] estão protegidos.

5 REFERÊNCIA

[1] - G0340SE-E-600216- SE. 69-4,16kV - G03-40SE052 - BOOSTER 1- PÁTIO - ARRANJO DOS

EQUIPAMENTOS - PLANTA

[2] - ABNT - NBR 5419 - Proteção de Estruturas contra Descargas Atmosféricas (29.08.2005)

[3] - Descargas Atmosféricas - Geraldo Kindermann

[4] - The Protection of HV Substations Against Lightning - CIGRE - 1988 Session - Paper 33-02

[5] - G0340SE-E-600217- SE. 69-4,16kV - G03-40SE052 - BOOSTER 1- PÁTIO - ARRANJO DOS

EQUIPAMENTOS - CORTES

[6] - G0340SE-E-6MC201- SE 69-4,16 kV – G03-40SE052 – BOOSTER 1 MEMÓRIA DE

CÁLCULO - TRAÇÕES E FLECHAS

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6 ANEXOS

6.1 LAYOUT GERAL DOS PÓRTICOS E BLINDAGEM DA SE G03-40SE052 – BOOSTER 1

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6.2 DEFINIÇÃO DO RAIO DO CIRCULO INSCRITO NA ÁREA CDE