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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

ii

JOO VICTOR DA COSTA VALE


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

iii

JOO VICTOR DA COSTA VALE


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

iv

Tudo posso nAquele que me fortalece

(Filipenses 4.13)

v

A Deus,

Aos meus pais, Joo Bosco e Maria Lcia.

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.

vii

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.

viii

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.

.

Keywords: substation, equipments, power systems.

ix

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

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

xi

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

xii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1.1: Tenso de conexo conforme a caracterstica da carga ...................................... 2

Tabela 3.1: Nmero de hastes de aterramento ..................................................................... 34

1

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].

2

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

3

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.

4

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].

5

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

6

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

7

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.

8

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

9

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

10

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]

11

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

12

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.

13

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].

14

Figura 2.9 Barramento duplo com disjuntor duplo [9]

Figura 2.10 Barramento com disjuntor e meio [9]

15

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

36

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

37

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

38

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

39

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.

40

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.

41

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

42

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.

41

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

[1] Presidncia da Repblica Federativa do Brasil. Retomada do crescimento econmico foi

responsvel pelo consumo recorde de energia em 2010 [on-line]. Disponvel em:

. (acessado em

21/03/2011).

[2] Operador Nacional do Sistema Eltrico. Boletim de Carga Anual: Avaliao da Evoluo

da Carga x PIB Ano de 2008 [on-line]. Disponvel em:

.

(acessado em 21/03/2011).

[3] Agncia Nacional de Energia Eltrica. Procedimentos de Distribuio de Energia Eltrica

no Sistema Eltrico Nacional PRODIST [on-line]. Disponvel em:

. (acessado em 28/03/2011).


no Sistema Eltrico Nacional PRODIST. Mdulo 1 Introduo [on-line]. Disponvel

em: < http://www.aneel.gov.br/arquivos/PDF/M%C3%B3dulo1_Revisao_2.pdf >.



no Sistema Eltrico Nacional PRODIST. Mdulo 3 Acesso ao Sistema de Distribuio

[on-line]. Disponvel em:

.


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:

43

.


[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>.


[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.

APNDICE A (MEMORIAL DESCRITIVO DO PROJETO

ELETROMECNICO DA SE 69/13,8 KV UFC CAMPUS DO PICI)

SE UFC CAMPUS

DO PICI

Memorial Descritivo

SE Nova 72,5/15kV

Data: Maio/2011

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


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.


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.


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


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 terreno da Subestao e ao longo do acesso. Alm desta iluminao a subestao ser dotada ainda de iluminao de emergncia e tomadas trifsicas 380 V, 30 A e monofsicas 220 V, 15 A, instaladas no interior dos ptios de 72,5 kV e 15 kV da SE. Os circuitos de alimentao e tomadas dos ptios sero comandados a partir de disjuntores termo-magnticos moldados a seco, instalados no quadro de servios auxiliares da subestao.

TTULO: SE UFC CAMPUS DO PICI SE Nova 72,5/15kV DATA: 27/06/2011 ELABORAO: Joo V

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