Subestações (Cefet-MG) (1a10,11,14,15)

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA

AULA 1 Objetivo, Terminologia, Normalização, Legislação e Simbologia


OBJETIVO As aulas aulas desig designad nadas as como como “prátic “práticas” as” na disciplina Subestações Elétricas, caracterizam uma complementação ao texto teórico e têm como objetivo fornecer ao aluno uma visão mais próxima da realidade em termos das instalações elétricas, realimentando os conhecimentos adquiridos nas aulas teóricas.


TERMINOLOGIA Alguns Alguns termos termos relacionad relacionados os à eletricidade eletricidade em geral e às Subestações Elétricas em particular, devem ser de fácil entendimento e conceituação por parte dos alunos. Para isso, recomenda-se consultar o Glossário de Termos Técnicos respectivo.


NORMALIZAÇÃO E LEGISLAÇÃO 

NORMA TÉCNICA -

DOCUMENTO APROVADO POR UMA

INSTITUIÇÃO RECONHECIDA, QUE PREVÊ, PARA UM USO COMUM

E

REPETITIVO,

REGRAS,

DIRETRIZES

OU

CARACTERÍSTICAS PARA OS PRODUTOS OU PROCESSOS E MÉTODOS DE PRODUÇÃO CONEXOS, E CUJA OBSERVÂNCIA NÃO NÃ O É OB OBRI RIGA GATÓ TÓRI RIA A.




REGULAMENTO TÉCNICO - DOCU DOCUME MENT NTO O AP APRO ROVA VADO DO POR POR

ÓRGÃOS GOVERNAMENTAIS EM QUE SE ESTABELECEM AS CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS DE UM PRODUTO OU DOS PROCESSOS E MÉTODOS DE PRODUÇÃO COM ELES RELACIONADOS, COM INCLUSÃO DAS DISPOSIÇÕES ADMINISTRATIVAS ADMINISTRATIVAS APLICÁVEIS E CUJA OBSE OBSERVÂNC RVÂNCIA IA É OBRI OBRIGATÓ GATÓRIA. RIA.



PRINCIPAIS ÓRGÃOS PÚBLICOS RELACIONADOS À LEGISLAÇÃO • ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica • ONS – Operador Nacional do Sistema Elétrico • MTE – Ministério do Trabalho e Emprego


PRINCIPAIS ENTIDADES RELACIONADAS À NORMALIZAÇÃO • ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas • CONCESSIONÁRIAS e DISTRIBUIDORAS (CEMIG, AMPLA, BANDEIRANTES, CEEE, etc)


PRINCIPAIS ENTIDADES INTERNACIONAIS RELACIONADAS À NORMALIZAÇÃO • IEC – International Electrotechnical Comission • ANSI – American National Standards Institute • NEMA – National Electrical Manufacturers Association • IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers


PRINCIPAIS NORMAS TÉCNICAS E REGULAMENTOS RELACIONADOS ÀS SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS • ABNT NBR-5410 – Instalações Elétricas em B.T. • ABNT NBR-14039 – Instalações Elétricas em M.T. • ABNT NBR-5434 – Rede de Distribuição Aérea Urbana


• ABNT NBR-5419 – Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas • ABNT NBR-10019 – SE Blindada Isolada a Gás para Tensões Nominais Iguais ou Superiores a 72,5kV • ABNT NBR-13231 – Proteção contra Incêndio em Subestações Elétricas


• ANSI/IEEE STD 80-1986 – IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding • ANSI/IEEE STD 32-1972 – IEEE Guide for Neutral Grounding • NR-10 MTE – Segurança em Instalações Elétricas • NR-23 MTE – Proteção contra Incêndios


• Resolução 456/2000 ANEEL – Condições Gerais de Fornecimento de Energia Elétrica • Dec. Lei n°73080 de 05/11/73 – Tensões Nominais Normalizadas


SIMBOLOGIA As Normas Técnicas fixam símbolos a serem utilizados tanto para os diagramas elétricos quanto para os desenhos de instalação. Exemplos das simbologias usuais (ABNT e Internacionais) em diagramas elétricos estão apresentados na apostila a ser disponibilizada para os alunos.


AULA 2 Conceituação e Classificação das Subestações Elétricas


CONCEITUAÇÃO O conceito de “Subestação “Subestação Elétrica” Elétrica” pode ser entendido como sendo “o conjunto de instalações elétricas que compreendem equipamentos instalados em ambiente abrigado ou ao tempo, destinado à transformação da tensão, distribuição de energia, secciona seccionamento mento de linhas linhas de transmi transmissão ssão e, em alguns alguns casos, casos, à conversã conversãoo de freqüência freqüência ou conv conver ersã sãoo de Vca Vca em Vcc Vcc”. ”.


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


NÍVEIS NÍVEIS DE TENSÃO TENSÃO Vca DO PONTO PONTO DE VISTA VISTA DA LEGISLAÇÃO LEGISLAÇÃO 13,8kV DISTRIBUIÇÃO 23kV PRIMÁRIA 34,5kV CONCESSIONÁRIAS SUBTRANSMISSÃO

TRANSMISSÃO

(EM ESTUDO)

69kV 138kV 230kV 345kV 460kV 500kV 750kV 1050kV

(*) (*)

REDE BÁSICA ONS

(*)

Obs.: São comuns também as expressões EAT (Extra Alta Tensão) para os níveis de 230kV a 500kV e UAT (Ultra Alta Tensão) para os níveis acima de 500kV. (*) Níveis Níveis de tensão não normali normalizados zados pelo pelo Dec. N° 73.080, 73.080, de 05.11.73 05.11.73


TIPOS USUAIS DE SUBESTAÇÕES: SUBESTAÇÕES: SUBESTAÇÕES DE CONCESSIONÁRIAS DE SERVIÇO DE ENERGIA ELÉTRICA e SUBESTAÇÕES INDUSTRIAIS


CLASSIFICAÇÃO DAS SUBESTAÇÕES

Podemos classificar as subestações elétricas atendendo aos seguintes itens: Quanto à relação relação entre os níveis de tensão tensão de entrad entradaa e de saída Quanto ao fluxo de potência (se direcional) Quanto à sua função função no sistema sistema elétric elétricoo Quanto ao fluxo de potência entre a subestação e o sist. de transmissão Quanto ao tipo de instalação Quanto ao tipo construtivo Quanto à natureza natureza dos dos parâmetros parâmetros elétric elétricos os


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

Subestação de Manobra

Subestação Transformadora

Mantém o mesmo nível de tensão

Muda o nível de tensão


QUANTO AO FLUXO DE POTÊNCIA (SE DIRECIONAL):

Elevadora

A tensão de saída é superior à de entrada

Abaixadora

A tensão de saída é inferior à de entrada

Subestação Transformadora


QUANTO À SUA FUNÇÃO NO SISTEMA ELÉTRICO: Subestação de Transmissão

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

Subestação de Sub Transmissão

Ligada a Linhas de Sub Transmissão (destinada a transporte de energia elétrica das subestações de transmissão para as subestações de ramificações, anéis)

Subestação de Distribuição

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


QUANTO AO FLUXO DE POTÊNCIA ENTRE A SUBESTAÇÃO E O SISTEMA DE TRANSMISSÃO: Subestação Transmissora

O sentido do fluxo de potência sempre parte da subestação

Subestação Seccionadora

Subestação de manobra inserida numa LT do sistema de potência

Subestação Receptora

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


QUANTO AO TIPO DE INSTALAÇÃO: Subestação Externa

Instalada ao tempo

Subestação Abrigada

Protegida das intempéries por um teto

Subestação Interna

Instalada no interior de uma edificação

Subestação Móvel

Montada sobre um veículo


QUANTO AO TIPO CONSTRUTIVO: Subestação Convencional

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

Subestação em Cabine Metálica

Com todos equipamentos e interligações executados em fábrica

Subestação Blindada

Barramentos e equipamentos principais dotados de invólucro e isolamento específico

Subestação Subterrânea

Equipamentos e conexões instaladas sob o nível do piso


QUANTO À NATUREZA OS PARÂMETROS ELÉTRICOS: Subestação de Corrente Alternada

Sem alteração de freqüência e do número de fases

Subestação Conversora de Freqüência

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

Subestação Conversora de Fases

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


QUANTO À NATUREZA DOS PARÂMETROS ELÉTRICOS (cont.): Subestação Alternadora

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

Subestação Retificadora

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

Subestação Mutadora

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


CONSIDERAÇÕES SOBRE AS SUBESTAÇÕES DE CONCESSIONÁRIAS DE SERVIÇO DE ENERGIA ELÉTRICA


SUBESTAÇÕES NO NÍVEL DE DISTRIBUIÇÃO (1 a 34,5kV) • São planejadas, projetadas e construídas segundo as normas ABNT NBR-14039, relatórios da ABRADEE e Resoluções do ANEEL; • Além dessas recomendações, devem obedecer às exigências específicas das distribuidoras de energia (concessionárias) através das ND’s (Normas de Distribuição); • Caracterizam-se pelo fornecimento aos consumidores com demandas na faixa de 75 a 2500 kW, tipos residenciais (condomínios), hospitais, pequenos estabelecimentos industriais e setor público (hospitais, escolas, etc)


SUBESTAÇÕES NO NÍVEL DE SUB-TRANSMISSÃO (acima de 34,5kV até 138kV) • São planejadas, projetadas e construídas segundo as Resoluções do ANEEL e das distribuidoras de energia (concessionárias) através de manuais de instruções específicos para grandes consumidores; • Em alguns casos, o nível de 138 kV pode ser atendido pelo ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico), dependendo da localização e topologia da subestação;


SUBESTAÇÕES NO NÍVEL DE TRANSMISSÃO (acima de 138kV) • Estes níveis de tensão (230, 500 e 750 kV) compõem a chamada “Rede Básica”; • A rede básica é administrada pelo ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico); • Além das exigências do ONS essas subestações se subordinam às Resoluções da ANEEL.


CONSIDERAÇÕES SOBRE AS SUBESTAÇÕES INDUSTRIAIS


A – SE RECEPTORA • A SE Receptora (ou SE Principal) tem a sua tensão definida pelo fornecedor da energia (Concessionária ou ONS) em função da topologia do sistema elétrico - rede básica ou não, da demanda contratada e do local onde será instalada; • Eventualmente, o consumidor industrial pode ser auto-produtor (dispor de geração própria). Ainda nesse caso, deve-se subordinar às exigências da ANEEL ou ONS onde aplicável;


B – SE’s DE DISTRIBUIÇÃO • Tratam-se de Subestações internas à planta industrial, com a finalidade de fornecer alimentação às cargas em nível de tensão adequado; • Usualmente, esses níveis de tensão situam-se entre 2,4 e 34,5 kV;


EXEMPLOS DE SUBESTAÇÕES DE CONCESSIONÁRIAS DE ENERGIA










EXEMPLOS DE SUBESTAÇÕES INDUSTRIAIS













AULA 3 Subestações Elétricas Blindadas a Gás SF6, de Compensação Reativa, Subterrâneas, Unitárias e Móveis

A – SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS BLINDADAS A GÁS SF6


ENTENDENDO MELHOR O GÁS SF6 COMO ISOLANTE ELÉTRICO E SUAS APLICAÇÕES NAS SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS BLINDADAS


PROPRIEDADES DO GÁS SF6 •O

Hexafluoreto de Enxofre (SF6) é um material sintético, criado

intencionalmente graças à Engenharia Química; • Em condições normais de temperatura e pressão, é um gás

• A técnica do

SF6 desenvolveu-se muito rapidamente como agente

de corte e isolante elétrico nos circuitos de alta tensão com disjuntores, seccionadoras, TP`s, TC`s, etc.; • Para melhor entender o sucesso deste gás em relação às

não

inflamável, incolor, inodoro e não venenoso; • É quimicamente estável e

possui exelentes propriedades como

isolante e como supressor do arco elétrico; suas

aplicações na eletricidade, vamos analisar as suas propriedades:

• Nas mesmas CNTP, apresenta uma

resistividade elétrica 2,5 vezes

superior à do azoto e uma rigidez dielétrica também 2,5 vezes maior do que a do ar atmosférico, ou seja, equivalente a dos melhores óleos isolantes.



CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DAS SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS BLINDADAS A GÁS SF6

CARACTERÍSTICAS FISICO-QUÍMICAS DO SF6 Massa Molecular Temperatura de Sublimação Temperatura de Liquefação Densidade como Sólido Densidade como Líquido Densidade como Gás Pressão de Vapor Constante Dielétrica

146,06 a 3,84 Mpa

•

São regidas pela ABNT através da NBR-10019;

•

São comercialmente produzidas na faixa de 72,5 kV a 800 kV;

- 63,8°C - 50,8°C 2510 kg/m³ 1,91 kg/L 6,162 kg/m³ a 20°C e a 0,101 Mpa 22,8 atm a 21°C 1,002026 a 20°C e a 0,101 Mpa

Devido às suas características particulares de encapsulamento e suas dimensões reduzidas (arranjos compactos), são especialmente indicadas para instalação em regiões com custo do terreno elevado ou onde o espaço disponível é determinante. •


CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DAS SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS BLINDADAS A GÁS SF6 (cont.) • Um sistema eficiente de vedação garante

taxas baixíssimas de vazamento do gás SF6 inferiores a 1%/compartimento de gás/ano; • Sua estrutura modular permite atender a diversos arranjos de layout, o que facilita, inclusive, futuras ampliações; • São também recomendadas para operar em regiões ambientalmente severas (poluição, salinidade, etc.) e onde o aspecto “urbanização” exerce influência na definição da escolha.


VANTAGENS NA UTILIZAÇÃO DO SF6 NAS SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS BLINDADAS •

Economia de espaço nas instalações de A.T., principalmente em subestações; •

Permite uma grande variedade de opções na escolha da localização da subestação (tanto urbana quanto industrial);

•

Provoca pouco ou quase nenhum impacto ambiental e estético nas áreas urbanizadas;



VANTAGENS NA UTILIZAÇÃO DO SF6 NAS SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS BLINDADAS (cont.) •

•

•

Não sofre influência das condições climáticas uma vez que sua instalação ocorre normalmente no interior de edificações; Garante maior segurança operacional e, consequentemente, menor probabilidade de ocorrerem defeitos, fator de evidente importância na economia e na qualidade do serviço; O gás SF6 pode ser considerado como um material que não envelhece.


ASPECTOS / DIMENSÕES DE ALGUNS ARRANJOS MODULARES DE SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS BLINDADAS A GÁS SF6

DESVANTAGENS NA UTILIZAÇÃO DO SF6 NAS SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS BLINDADAS •

Maior custo global da instalação, se comparada às subestações convencionais de igual porte;

•

Exige uma mão de obra especializada para sua manutenção de rotina;

•

Exige ferramental e mão de obra específica para manuseio do gás.




COMO É CONSTITUÍDA UMA SUBESTAÇÃO ELÉTRICA BLINDADA A GÁS SF6

• Os componentes principais

COMO É CONSTITUÍDA UMA SUBESTAÇÃO ELÉTRICA BLINDADA A GÁS SF6 (cont.)

(barramentos, disjuntores, seccionadoras,

TC`s, TP`s, etc.) são montados nos blocos das estruturas modulares, formando os “bays” conforme os diagramas unifilares específicos; •


Todo conjunto é montado no interior de um galpão com o pé direito e demais dimensões adequadas ao acesso e transporte de pessoas, materiais e veículos.


COMO É CONSTITUÍDA UMA SUBESTAÇÃO ELÉTRICA BLINDADA A GÁS SF6 (cont.) •

Apenas o transformador principal (que pode ter, ou não, o seu isolamento a gás SF6) fica externo ao conjunto dos blocos modulares;

B – SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS DESTINADAS A COMPENSAÇÃO REATIVA


CONSIDERAÇÕES GERAIS

• Para se suprir às necessidades de reativos em um

sistema elétrico,

podem ser adotadas várias soluções; • As mais comuns são:  compensadores ou geradores síncronos capazes de fornecer reativos capacitivos (em avanço) ou reativos indutivos (em atraso);  capacitores em derivação nos barramentos das subestações compensam o fator de potência em atraso de motores e transformadores;  capacitores em série nas linhas reduzem a regulação de tensão da linha e aumentam a estabilidade da mesma;  reatores em derivação instalados nos barramentos das subestações ou no terciário dos bancos de transformadores em condições de cargas leves compensam a elevação de tensão na extremidade das linhas longas.


EXEMPLOS DE SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS DE COMPENSAÇÃO REATIVA


EQUIPAMENTOS USUALMENTE INSTALADOS EM UMA SUBESTAÇÃO ELÉTRICA DE COMPENSAÇÃO REATIVA • Motores ou geradores síncronos; • Bancos de capacitores (em série ou em derivação); • Reatores; • Pára-raios; • Chaves seccionadoras tripolares (na entrada do circuito); • Chaves seccionadoras tetrapolares (aterramento); • Transformadores de

corrente de medição e proteção;

• Oscilógrafos.






C – SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS SUBTERRÂNEAS


POR QUE CONSTRUIR SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS SUBTERRÂNEAS? A necessidade de se construir subestações elétricas sob o nível do piso pode decorrer de exigências de várias origens. Por exemplo: •

Técnicas;

•

Paisagísticas / Arquitetônicas;

•

Operacionais;


NECESSIDADES DE ORIGEM TÉCNICA Nas instalações industriais, devido a questões de poluição, tráfego de pessoas e veículos, etc.; •

Nas instalações das distribuidoras de energia elétrica em função de uma maior segurança pessoal, quando a subestação se localizar em centros urbanos de grande densidade demográfica; •



NECESSIDADES DE ORIGENS PAISAGÍSTICAS / ARQUITETÔNICAS

NECESSIDADES DE ORIGEM TÉCNICA (cont.) Em função de indisponibilidade de área para implantação da subestação no nível da superfície; • Em função de uma melhor localização para a distribuição a centros de cargas com um mínimo de queda de tensão; •

•

Quando se tratar de locais tombados pelo patrimônio histórico;

•

Em áreas de lazer da população (parques, jardins, etc.);

•

Em áreas urbanas com o objetivo de se evitar impactos ambientais;


NECESSIDADES DE ORIGENS OPERACIONAIS •

Em instalações de processos industriais subterrâneos (minerações);

•

Em instalações com espaços confinados em geral;

•

Em instalações próximas a depósitos de explosivos e combustíveis;


EXEMPLOS DE CONSTRUÇÃO DE SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS SUBTERRÂNEAS



CONCEITUAÇÃO O conceito de “Subestação Elétrica Unitária” pode ser entendido como sendo um

D – SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS UNITÁRIAS


COMPOSIÇÃO BÁSICA DE UMA SUBESTAÇÃO ELÉTRICA UNITÁRIA As Subestações Elétricas Unitárias são testadas e montadas em fábrica. Em seguida, são desmontadas para transporte e novamente acopladas e montadas no campo. PAINEL DE ENTRADA


FORMAS CONSTRUTIVAS USUAIS DAS SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS UNITÁRIAS EXECUÇÃO INTERNA

EXECUÇÃO EXTERNA

SALAS ELÉTRICAS

LOCAIS ONDE NÃO EXISTEM EDIFICAÇÕES

CIRCUITO PRIMÁRIO NA TENSÃO DE ALIMENTAÇÃO DA FONTE

TRANSFORMADOR DE POTÊNCIA PAINEL DE SAÍDA

“conjunto de equipamentos projetados e montados de forma ordenada, acoplados uns aos outros, servindo-se como alimentação de cargas a partir de uma fonte de suprimento primária de energia elétrica, após passar por uma transformação de tensão”.

CIRCUITO SECUNDÁRIO NA TENSÃO DE ALIMENTAÇÃO DAS CARGAS



CONCEITUAÇÃO Uma “Subestação Elétrica Móvel” é, basicamente, um conjunto de equipamentos interligados entre si em fábrica, montados sobre um semi-reboque, formando um “bay” de alimentação e transformação em

E – SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS MÓVEIS


POR QUE ULTILIZAR SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS MÓVEIS?

As Subestações Elétricas Móveis constituem a solução de emergência para as concessionárias e consumidores de energia elétrica, proporcionando um rápido restabelecimento da energia no caso da ocorrência de faltas no sistema elétrico e ainda flexibilidade para manutenção programada das subestações convencionais.

níveis de tensão pré-determinados.


CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS GERAIS DAS SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS MÓVEIS POTÊNCIAS ATÉ 12,5 MVA E TENSÕES ATÉ 138 kV

POTÊNCIAS ACIMA DE 12,5 MVA

Construídas de acordo com a legislação do trânsito, de forma a permitir uma circulação livre, sem qualquer restrição Mesmo sendo construídas em atendimento à legislação do trânsito, algumas de suas características técnicas (p. ex.: peso por eixo, peso total, largura, comprimento ou altura) podem ultrapassar os limites legais, exigindo, portanto, uma licença especial do trânsito para circulação


CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS GERAIS DAS SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS MÓVEIS (cont.) MONTAGEM


PRINCIPAIS APLICAÇÕES DAS SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS MÓVEIS

Devido às suas características próprias, este tipo de subestação é utilizado em atendimento principalmente às seguintes aplicações: • Fornecimento de energia durante a etapa de construção das

Sào montadas sobre um semi-reboque, com características apropriadas para transitar também em estradas de terra, podendo chegar até locais distantes, ainda que servidos por uma malha viária deficiente


EXIGÊNCIAS PARA O CORRETO FUNCIONAMENTO DE UMA SUBESTAÇÃO ELÉTRICA MÓVEL • Posicioná-la de forma que o veículo que tracione a carreta tenha:

Facilidade de acesso Facilidade de manobras nas chegadas e saídas • Posicioná-la da forma mais adequada junto ao ponto de conexão • Promover um sistema de aterramento eficiente (aterrar todas as partes metálicas não condutoras de energia) • Delimitar a área e sinalizar o perigo potencial que representa o equipamento (risco elétrico) • Prever uma proteção contra a incidência de descargas atmosféricas sobre o equipamento • Impedir o acesso ou aproximação de pessoas não autorizadas  

subestações convencionais • Reforço provisório de carga de

subestações existentes • Atendimentos a eventos (shows, feiras, exposições, etc) • Na manutenção preventiva das subestações convencionais • Start-up de instalações de maior porte, ainda não operacionais • Back-up em caso de falhas em transformadores ou equipamentos de subestações existentes • Alimentação de cargas sazonais ou temporárias • Atendimento emergencial no caso de paradas intempestivas de subestações convencionais


EXEMPLO DA CONEXÃO DE UMA SUBESTAÇÃO ELÉTRICA MÓVEL À REDE DE ALIMENTAÇÃO



SUBESTAÇÃO ELÉTRICA MÓVEL JÁ CONECTADA À REDE DE ALIMENTAÇÃO

OUTRAS FORMAS CONSTRUTIVAS DE SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS MÓVEIS SUBESTAÇÕES CONSTRUÍDAS SOBRE “SKID” • Este

tipo construtivo é montado

sobre perfis de aço, com configuração apropriada para arraste do conjunto móvel através de outro veículo;


OUTRAS FORMAS CONSTRUTIVAS DE SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS MÓVEIS (cont.) •


OUTRAS FORMAS CONSTRUTIVAS DE SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS MÓVEIS (cont.)

Sua aplicação é intensa em instalações onde a alimentação elétrica necessita ter alterado o seu posicionamento (necessidade de se dispor de energia elétrica em locais diferentes, onde o deslocamento periódico é uma exigência). Ex.: processos de extração mineral.

SUBESTAÇÕES CONSTRUÍDAS SOBRE RODAS • Este

tipo construtivo é montado

sobre rodas, com configuração apropriada para movimentação do conjunto móvel através de outro veículo;



ASPECTOS FUNDAMENTAIS

AULA 4 Planejamento e Qualidades Operativas das Subestações Elétricas

• Toda subestação faz parte integrante de um sistema elétrico, seja qual for o seu porte; • Para atendimento às necessidades deste sistema, é necessário que se definam previamente as exigências operacionais da subestação (p. ex.: segurança, confiabilidade, etc.); • Essas necessidades são atendidas a partir da correta escolha do chamado “Diagrama Unifilar Básico” da subestação, o qual responde, de maneira simples e imediata, a todos os quesitos operacionais que se deseje da mesma.


FATORES A SEREM CONSIDERADOS NO MATERIAIS PLANEJAMENTO DE FILTRANTES UMA SUBESTAÇÃO • O planejamento de uma subestação deve ser definido tendo como função básica o fator custo, embora outros fatores também sejam


OUTROS FATORES

MATERIAIS DRENANTES

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

CONFIABILIDADE

• AREIA levados em conta. • AGREGADOS BRITADOS • A par de todas as outras considerações que serão feitas a seguir, o

• GEOTÉXTIL (SINTÉTICOS)

custo da instalação será sempre o elemento que definirá a solução

ETC. a•ser adotada para a subestação.

“EXPECTATIVA DE UM BOM FUNCIONAMENTO DAS INSTALAÇÕES, DE FORMA A SE ATINGIR O OBJETIVO DE MANTER O FORNECIMENTO DA ENERGIA AOS CONSUMIDORES”


OUTROS FATORES (cont.)

SEGURANÇA DO SISTEMA • Fator que se confunde com a própria confiabilidade, em sua concepção mais ampla;

Segurança do Sistema Continuidade de Operação


Reportam-se diretamente à operação do sistema ao qual a subestação se vincula

Flexibilidade Operativa

• Podemos entender “segurança” como sendo a capacidade do esquema em eliminar defeitos, sem, no entanto, comprometer a operação do sistema de potência; • Assim, a segurança está intimamente relacionada com a seletividade (coordenação) do sistema de proteção elétrica;

Facilidade de Manutenção Simplicidade da Proteção

Relacionam-se com a subestação em si mesma

• Somente poderemos ter um sistema de proteção efetivamente seletivo se o esquema elétrico da subestação permitir que todos os circuitos possam operar, mesmo que o disjuntor esteja em processo de manutenção.



SEGURANÇA DO SISTEMA (cont.) • Considerando-se que, como foi visto, o custo da instalação é um fator predominante no planejamento, é provável e comum que, em um mesmo sistema elétrico, existam subestações com diferentes

CONTINUIDADE DE OPERAÇÃO • O próprio nome já diz o que essa qualidade significa para o sistema elétrico; • Se partimos da premissa de que a continuidade de operação da

graus de segurança, conforme sua importância relativa na operação

subestação está ligada ao seu funcionamento em qualquer

do sistema;

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

• No entanto, um conceito deve ficar bem claro:

• No entanto, sabe-se que determinados esquemas tiram a subestação de serviço, qualquer que seja o defeito e outros

NENHUMA INSTALAÇÃO SERÁ 100% SEGURA!!

permitem parte do seu funcionamento, ainda que na presença de um ou mais defeitos simultâneos.


CONTINUIDADE DE OPERAÇÃO (cont.) • Uma condição básica no planejamento da subestação é a definição do grau de continuidade operativa desejado, ou seja, qual ou quais circuitos pré-determinados devem se manter em serviço durante os defeitos; • Outra situação em que a continuidade na operação da subestação deve ser mantida é aquela em que grandes blocos de energia são transmitidos. As subestações que interligarem esses sistemas de transmissão, deverão ter a sua continuidade preservada, ainda que em condições de defeitos.


FLEXIBILIDADE OPERATIVA (cont.) • A flexibilidade operativa, pela sua própria conceituação, é uma qualidade muito importante quando a subestação pertence a um sistema de transmissão fortemente interligado e com alternativas de suprimento de potências ativa e reativa; • Nas subestações com esquemas radiais, a importância do duplo barramento não se refere propriamente à flexibilidade operativa, mas sim na possibilidade de se dar manutenção em cada um dos barramentos, principalmente se a mesma estiver localizada em regiões de grande poluição ambiental.


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

• Isso significa que o esquema deve permitir um agrupamento de circuitos de várias maneiras; • Um exemplo que pode indicar uma boa flexibilidade operativa é o que utiliza dois barramentos conforme será visto adiante. Essa concepção permite que inúmeras combinações de circuitos sejam feitas e ainda a subestação pode se repartir em duas outras, operando inclusive com tensões diferentes em seus barramentos.


QUALIDADE NA MANUTENÇÃO • Como foi visto, trata-se de uma qualidade operativa que se relaciona com a subestação em si mesma; • Isso quer dizer que, na concepção da subestação, devem ser tomados cuidados especiais quanto à facilidade de se promover a sua manutenção. Senão vejamos:


QUALIDADE NA MANUTENÇÃO (cont.)


SIMPLICIDADE DA PROTEÇÃO

• Acesso de veículos transportando os equipamentos e materiais; • A exemplo da manutenção facilitada, a proteção concebida com • Acesso dos equipamentos até o local de sua instalação (montagem

simplicidade é uma qualidade operativa de uma subestação;

e retirada do material após os trabalhos); • É importante ressaltar, no entanto, que “simplicidade” não significa • Espaço suficiente para uma manutenção segura do ponto de vista

“economia” do ponto de vista das necessidades de ordem técnica.

de mão de obra; • Não se deve, por exemplo, suprimir uma determinada proteção sob • Possibilidade de manutenção de determinado circuito com os

uma justificativa qualquer que não tenha uma sóli da base técnica.

demais energizados (inclusive os circuitos vizinhos).


SIMPLICIDADE DA PROTEÇÃO (cont.) • A proteção deve, portanto, ser simples, porém 

Seletiva / Coordenada



de rápida atuação



incluir todas as funções operacionais requeridas

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


FATORES ADICIONAIS QUE MERECEM DESTAQUE • Além dos aspectos de qualidade operativa já mencionados, o planejamento de uma subestação deve considerar ainda, os seguintes fatores:

Facilidade das ampliações / expansões e Limitação dos níveis de curto-circuito



FACILIDADE DAS AMPLIAÇÕES / EXPANSÕES

LIMITAÇÃO DOS NÍVEIS DE CURTO CIRCUITO

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

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

• O planejamento deve incluir, neste caso, a previsão de áreas físicas adicionais, a exigência de desligamento dos circuitos em operação

• Isso se explica pelo fato de que a limitação desses níveis, quando necessária, requer a obrigatoriedade de um conveniente

durante as obras de ampliação, etc;

seccionamento no esquema elétrico a ser definido. • A definição do esquema a ser adotado é importante pois, às vezes um esquema é excelente para operação da subestação em sua primeira etapa, porém não oferece facilidades para as ampliações;



CONCLUSÕES

CONCLUSÕES (cont.)

• As qualidades operativas em um esquema elétrico guardam entre si as seguintes relações principais:

Confiabilidade

Segurança

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

Confunde-se com 

relevante é a sua SEGURANÇA (embora um defeito no

Relaciona-se com

Continuidade

Quando se tratar de um defeito externo à subestação, o aspecto barramento possa comprometer a segurança do sistema);



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



CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES

AULA 5 Critérios Básicos para Escolha do Local das Subestações Elétricas

Embora possa parecer uma atividade simples, a escolha e definição do local para se edificar uma subestação é uma tarefa que se reveste de inúmeros requisitos, sem os quais o empreendimento estará fadado ao insucesso, pois não se conseguirá cumprir as exigências para uma futura operação satisfatória.



CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES (cont.) Neste particular, podemos dividir a escolha em duas partes distintas, considerando-se as características específicas da subestação: A – SUBESTAÇÕES DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA (CONCESSIONÁRIAS / ONS) e B – SUBESTAÇÕES DO SISTEMA ELÉTRICO INDUSTRIAL

A – ESCOLHA DO LOCAL DA SUBESTAÇÃO DESTINADA A OPERAR NO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA



1 – DADOS OBTIDOS INICIALMENTE NO SETOR DE ENGENHARIA Estudos baseados na confiabilidade, qualidade do serviço e posicionamento das redes de distribuição Normalmente, parte-se dos esquemas elétricos preliminares de 1ª etapa e Dados Fornecidos expansões / ampliações pelo Planejamento Nestes esquemas, são contemplados:  

Determinação Aproximada da Área Necessária

Arranjo das barras Número de LD’s de chegada, RD’s de saída e interligações com outras SE’s

Com base nos esquemas elétricos preliminares, determina-se a área necessária, mediante a elaboração de ante-projetos


Observar na maquete desta subestação que a 1ª etapa da implantação já se encontra concluída, porém existe espaço previsto para possível expansão / ampliação futura


2 – LEVANTAMENTOS INICIAIS

Localização Preliminar da Área

Com base em levantamentos da localidade (aerofotogramétricos), mapas, cartas do IBGE e esquemas elétricos, iniciam-se os estudos para definição do local O ideal é que o centro de cargas elétricas se encontre na localidade considerada Este local deve ser designado no mapa da região, porém, pode muitas vezes não ser o mais econômico (custo do terreno, disponibilidade de abastecimento d’água, faixas de servidão de LT’s, etc), o que leva à escolha de uma nova área Na carta do IBGE, posiciona-se a subestação conforme exposto acima e traça-se a direção das LT’s e RD’s, tanto da 1ª etapa quanto das ampliações / expansões

Exemplo de um levantamento aerofotogramétrico para a escolha da área de uma subestação e respectivas LT’s e RD’s



2 – LEVANTAMENTOS INICIAIS (cont.) Nesta etapa, verifica-se a presença de obstáculos, interferências tais como: proximidade de rios; proximidade de ferrovias, rodovias e aeroportos; proximidade de hortos florestais e culturas; proximidade de árvores de grande porte. Se isso ocorrer, praticamente elimina-se a possibilidade de escolha A solução é verificar a topografia com base no levantamento aerofotogramétrico, avaliando-se as alternativas possíveis que atendam aos objetivos técnicos requeridos Finalmente, recomenda-se agendar uma visita de caráter técnico-administrativa ao local escolhido, com a participação de todos setores envolvidos (engenharia, operação, jurídico, financeiro, etc.) •

•

•

•

Localização Preliminar da Área

Exemplo de estudo para ampliação de uma subestação e direção das novas LT’s com base no levantamento aerofotogramétrico



3 – ELEMENTOS COLHIDOS NO LOCAL

Encontro da Equipe de Trabalho no Local

Na localização preliminar da área a ser escolhida, vários aspectos devem ser observados e atendidos

Análise das possíveis alternativas Análise e verificação das possíveis regiões de expansão demográfica no local Dessas análises deverão surgir outras alternativas e, caso positivo, as outras áreas deverão ser pesquisadas e também visitadas



4 – ASPECTOS A SEREM ANALISADOS E CONFIRMADOS DURANTE A VISITA AO LOCAL

Rodovias

Existem rodovias próximas ao local escolhido? Caso afirmativo, anotar o nome, registro, jurisdição, km local, etc. Faixas de servidão para obras ao lado das rodovias federais ou estaduais: 40m a partir do eixo da mesma, em ambos os lados; municipais: sem recomendações Se a solução recair ao longo de uma rodovia, deve-se estudar a posição que conduza a um impacto visual o menor possível É preferível selecionar um local numa rodovia secundária do que numa rodovia principal, pois poucas pessoas ficarão cientes da subestação •

•


Impacto ambiental de uma subestação edificada às margens de uma rodovia


4 – ASPECTOS A SEREM ANALISADOS E CONFIRMADOS DURANTE A VISITA AO LOCAL (cont.) Acesso ao Local Escolhido Para cada alternativa analisada, avaliar o acesso à área escolhida. Alguns aspectos são relevantes: é possível o tráfego de carretas? se a rodovia for pavimentada, é necessária a construção de um trevo com pista de desaceleração e respectivas obras de arte; se existirem acessos, verificar a necessidade de alargamento de pistas, retificação de curvas, largura e tonelagem das pontes, altura dos viadutos, etc. A rampa máxima para o acesso de carretas deve ser de 10% O custo do acesso é fator preponderante na definição da alternativa a ser escolhida •

•

•

Subestação escolhida em uma área onde o acesso de pessoas e veículos é extremamente adequado



4 – ASPECTOS A SEREM ANALISADOS E CONFIRMADOS DURANTE A VISITA AO LOCAL (cont.)

Por inspeção visual, observar os seguintes aspectos: afloramentos rochosos; pântanos; grandes mananciais na área; possibilidade de assoreamento (erosão) e desmoronamento. •

Aspectos Geológicos do Terreno

•

•

•

Áreas propícias a erosões devem ser descartadas...





Abastecimento e Tratamento d’Água

Caso o terreno se localize em área rural, a inspeção deve constatar a existência de água no mesmo (riachos, rios, etc.) Verificar a existência de redes de abastecimento na área e qual a distância destas ao terreno pesquisado De um modo geral, o abastecimento de água deve ser pesquisado e definido a partir das seguintes alternativas (escolha em ordem decrescente): área rural: captação de água superficial (após análise em laboratório); poço artesiano; caminhão pipa. área urbana: ligação à rede existente; poço artesiano; ligação à rede urbana planejada; caminhão pipa. A engenharia civil definirá a melhor e mais econômica alternativa de abastecimento

Proteção Contra Inundações

Evitar terrenos que necessitem proteção contra inundações (terrenos inundáveis), o que oneraria sobremaneira o custo da instalação

Distância Aproximada da Subestação ao Centro Urbano

Item importante em função da distribuição das RD’s e regulação de tensão requeridas

•

•




Chegadas e Saídas de LT’s

Posicionar a subestação no terreno em atendimento às direções de chegada e saída de LT’s (conforme carta do IBGE) Evitar LT’s que saiam formando ângulos próximos de 90° (estruturas mais robustas e pesadas, consequentemente mais caras). Mesmo em regiões urbanas, onde a área é delimitada por ruas, este fator deve ser observado

Verificar os obstáculos para o posicionamento das linhas (p. ex.: existência áreas de culturas agrícolas, reflorestamentos, edificações, loteamentos) Se a localização ocorrer às margens de rodovia ou próxima à rua, uma sugestão é projetar os barramentos ortogonais a estas pois isto facilitaria as saídas de linha, evitaria cruzamentos, além de minimizar o custo de implantação. Somente para reforçar: o traçado das LT’s é o fator que mais influencia na definição do local para edificação da subestação.


Exemplo de estudo para expansão de uma subestação e LT’s



Saídas de RD’s

Quanto ao posicionamento das RD’s, devem ser verificadas as mesmas exigências feitas para as LT’s, porém existe a vantagem de que as RD’s podem ser desviadas com uma maior facilidade sem onerar o seu projeto Se a subestação é urbana, devem ser observadas as posturas municipais (obedecer a lei de uso do solo), ainda que isto venha a impedir a escolha do local Respeitar o máximo de 8 saídas aéreas de RD’s por rua (ou 4 circuitos duplos). Os demais circuitos, se existentes, deverão sair através de cabos isolados O número ideal de saídas de RD’s por rua é de 4 saídas (circuitos simples), o que facilita a manutenção das mesmas. As demais saídas, se necessário, serão subterrâneas.

A escolha do local da subestação urbana deve analisar um possível crescimento demográfico da região (novos loteamentos) e obedecer as posturas municipais



Proximidade de Aeroportos

Consultar o Decreto Lei nº 60.304, de 06.03.1967 Neste documento encontram-se as distâncias a serem respeitadas As autoridades competentes (INFRAERO e DAC) deverão tomar conhecinento e aprovar o projeto de instalação da subestação



Linhas Telefônicas

Deverão ser evitados locais onde existam linhas telefônicas, tudo isto em função de possíveis interferências com as mesmas Como solução, nestes casos recomenda-se elaborar um orçamento para se avaliar a viabilidade econômica da manutenção ou remoção das referidas linhas e, ao mesmo tempo, da mudança na escolha do local da subestação


4 – ASPECTOS A SEREM ANALISADOS E CONFIRMADOS DURANTE A VISITA AO LOCAL (cont.) Evitar escolha de área destinada à subestação em locais próximos de LT’s existentes. Isto evitará problemas com cruzamentos desnecessários Estas situações somente são adequadas e convenientes para subestações de sangria ou seccionamento de linhas para derivação ou manobras Caso a subestação seja de seccionamento de LT, escolher uma área que se localize o mais próximo possível de uma estrutura de ancoragem de linha As RD’s são facilmente removíveis e deslocadas. Portanto, não causam maiores transtornos durante a etapa de escolha da área da subestação

LT’s e RD’s Existentes


5 – OUTRAS OBSERVAÇÕES DE CARÁTER GERAL

Áreas de Paisagismo

Áreas de reconhecida beleza paisagística devem ser evitadas Quando for absolutamente necessário (área paisagística, turística ou próxima a imóveis tombados pelo patrimônio histórico) estudar um local ou um projeto que conduza a um menor impacto ambiental possível



EXEMPLOS DE SUBESTAÇÕES ONDE O IMPACTO AMBIENTAL FOI ESTUDADO E O PAISAGISMO PRESERVADO





5 – OUTRAS OBSERVAÇÕES DE CARÁTER GERAL (cont.)

Áreas Residenciais



Locais de Fácil Visualização

Sempre que possível, evitar a localização de uma subestação em locais de campo aberto, uma vez que o impacto visual fica altamente destacado LT’s convergentes também contribuem para deteriorar o impacto visual em áreas muito abertas

Evitar a seleção de áreas urbanas próximas a edificações altas, uma vez que, além dos riscos elétricos, desses locais pode-se acessar a subestação de forma inconveniente (atirar objetos, detritos, etc.) Sempre que for possível, deve-se escolher um local preferencialmente distante das moradias, a fim de não causar nenhum sério desconforto aos seus habitantes Ruídos e radio-interferência são exemplos destes inconvenientes Disjuntores a ar comprimido também devem merecer uma análise especial face ao elevado ruído que é gerado durante a sua operação



Áreas de Lazer da População

Assegurar que o local escolhido não se situe próximo a áreas de lazer da população (p. ex.: clubes esportivos, clubes sociais, parques, etc.) Se possível, avaliar os hábitos culturais da população local, do ponto de vista de lazer (p. ex.: costumes em soltar pipas, balões, etc. são problemas que devem ter sua solução analisada)




Conflitos com Autoridades Municipais e Ambientais

Evitar conflitos de interesses com autoridades municipais (sejam eles por questões de estética ambiental ou relacionados com o planejamento urbano do município) Os locais mais elevados trazem com eles a vantagem de se reduzirem possíveis reclamações da população contra ruídos uma vez que a eficiência das barreiras de som (quando previstas e instaladas) nestas condições é aumentada Evitar locais com a possibilidade de ocorrerem cortes de árvores. A legislação competente nesse caso é severa e deve ser consultada (IBAMA)


Locais com Elevada Valorização Imobiliária



6 – NEGOCIAÇÕES COM O PROPRIETÁRIO DO TERRENO

7 – LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO •

•

Após a escolha das alternativas possíveis, pesquisar no cadastro do Cartório de Registro de Imóveis do município qual é o

proprietário do terreno; •

Promover um contato com o referido proprietário, após sondar o preço de mercado do imóvel, bem como das faixas de servidão necessárias para construção das LT’s e RD’s;

•

Em locais onde a valorização imobiliária é predominante, o custo do terreno certamente irá inviabilizar o investimento Neste caso a solução será estudar, p. ex, uma subestação blindada, isolada a gás SF6

É necessário se promover um levantamento topográfico das áreas

incluídas nas duas melhores alternativas; •

A área do levantamento topográfico deve ser duas vezes maior do

que a área plana necessária caso o local não seja urbanizado e dentro dos limites do quarteirão, caso contrário; •

No levantamento, o topógrafo deve ser instruído para incluir o

nome do proprietário, todos os acidentes físicos (benfeitorias, limites de propriedades, arruamento existente ou planejado,

Avançar nas negociações, uma vez escolhida a alternativa mais

número do quarteirão e dos lotes) bem como os acidentes

favorável.

geológicos (rios, riachos, mosaicos rochosos, vegetação, etc.).


Exemplos de plantas topográficas onde as curvas de nível principais estão representadas em traços mais fortes e as curvas de nível intermediárias em traços mais fracos


8 – ESTUDO DA TERRAPLENAGEM •

Com base nos desenhos topográficos, são estudados os


Exemplos de interpretação de uma planta topográfica considerando as curvas de nível (planta e elevação)


9 – ESTUDO COMPARATIVO ECONÔMICO DAS ALTERNATIVAS ESCOLHIDAS

problemas encontrados que dificultem a regularização do terreno; •

A partir das seções da área plana e das curvas de nível,

determina-se a cota base (nível do piso). Em seguida, é verificado

A partir dos dados levantados, deve-se promover um estudo

se esta cota é realmente exeqüível, dos pontos de vista técnico (p.

comparativo do custo das duas melhores alternativas

ex.: necessidade de grandes muros de arrimo, taludes de difícil

selecionadas, o que finaliza o processo de escolha da área da

estabilização, etc.) e econômico (p. ex.: custo das obras de

subestação.

nivelamento do piso, aterros, contenção de taludes, etc.); •

Finalmente calcula-se os volumes de corte e aterro e prepara-se

um orçamento preliminar da terraplenagem



10 – ELABORAÇÃO DE UM PROJETO PRELIMINAR •

Uma vez escolhida definitivamente a área onde será construída a subestação, é recomendável que seja elaborado um projeto preliminar (também conhecido como ante-projeto), no qual se incluem: •

desenho da planta topográfica definitiva, delimitando-se a área a ser adquirida;

•

•

10 – ELABORAÇÃO DE UM PROJETO PRELIMINAR (cont.) inicia-se o processo de aquisição do terreno executa-se uma sondagem do solo, lembrando-se que os pontos de

perfuração devem ser previamente estudados. O projetista civil deve ser previamente informado quais os locais onde serão instalados os equipamentos de maior peso •

a sondagem informa eventuais problemas de drenagem superficial

desenho da planta de situação e localização da subestação em

(lençóis d’água) e resistência do solo a grandes cargas

relação aos pontos notáveis em suas proximidades (estradas, rios,

•

arruamentos, etc.)

mede-se a resistividade do solo ( Ω.m) em pelo menos 4 locais (duas

direções) •

solicita-se a remoção das RD’s, linhas telefônicas e demais

edificações, se necessário for.



ALGUMAS CONSIDERAÇÕES NECESSÁRIAS •

B – ESCOLHA DO LOCAL DA SUBESTAÇÃO DESTINADA A OPERAR EM SISTEMAS ELÉTRICOS INDUSTRIAIS

As subestações industriais aqui mencionadas devem ser

entendidas como aquelas de A.T. receptoras (subestações principais) que alimentam unidades fabris; •

A escolha do terreno, nesse caso, fica delimitada pela área

destinada ao complexo industrial conforme seu Plano Diretor, uma vez que a subestação é parte integrante do empreendimento; •

Sua definição se dará, portanto, no layout geral da fábrica.



QUESITOS A SEREM ATENDIDOS NA ESCOLHA DA ÁREA DESTINADA A SUBESTAÇÕES INDUSTRIAIS •

Posicionamento favorável das chegadas de LT’s e saídas de RD’s

para as subestações de área (aéreas ou subterrâneas); •

•

•

Facilidade de acesso de carretas, veículos e pessoas; Proximidade dos centros de cargas elétricas; Definição da filosofia do aterramento da subestação com relação à

malha de terra industrial (p. ex. malhas interligadas ou isoladas); Exemplo de uma subestação de energia elétrica fazendo parte integrante do um layout de um sistema de geração termoelétrica

•

Possibilidade de expansão futura.



CONSIDERAÇÕES INICIAIS

AULA 6 Esquemas Elétricos Básicos das Subestações Elétricas

Quando planejamos construir uma subestação, o aspecto de maior importância está na escolha (e, conseqüentemente, da definição) do chamado “ esquema elétrico ”. Este, nada mais é do que um diagrama unifilar simplificado da subestação que inclui, basicamente, os dispositivos de chaveamento (manobras) e de proteção principais.


FATORES CONSIDERADOS NA ESCOLHA DO ESQUEMA ELÉTRICO DA SUBESTAÇÃO


FATORES Técnicos

Uma escolha criteriosa leva em conta vários fatores, muitos deles inter-relacionados e nem sempre separáveis. São eles:

Econômicos Locais Políticos e Sociais Ampliações

ASPECTOS RELEVANTES Continuidade de suprimento, requisitos operacionais e de manutenção Disponibilidade financeira, custos de implantação e de manutenção, custo das perdas, custos das interrupções de serviço Área necessária, condições climáticas e ambientais, implicações ecológicas e estéticas Predominantes em empreendimentos pioneiros ou de interesse público Previsão para uma expansão futura da subestação


FATORES TÉCNICOS •

FATORES TÉCNICOS (Cont.)

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

• A continuidade no fornecimento a uma determinada carga é afetada pelo número de interrupções em um determinado período, bem como a sua duração. • A continuidade no fornecimento não depende apenas da subestação em si, mas também dos circuitos, LT’s etc. a ela conectados.


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

Equipamentos principais de AT Sistemas de proteção, controle e medição Obras civis, estruturas e conexões de AT Montagens eletromecânicas


48 a 55% 15 a 25% 20 a 30% Aprox. 10%

Custo das Perdas

Desprezível nas subestações de manobra, sem transformação Considerável onde haja potências de transformação de valores significativos

Algumas questões de ordem técnica são importantes: • Os circuitos ligados à subestação permitem desligamento para manutenção do disjuntor respectivo na periodicidade desejada? • No caso de uma falta em um equipamento do circuito, este pode permanecer desligado até que seja consertado ou substituído? Em caso negativo, é possível uma interrupção momentânea para manobra de um equipamento reserva?


FATORES ECONÔMICOS (cont.) Custo das interrupções

• Redução de receita • Penalidades • Mau relacionamento com os consumidores • Perda de produção Para consumidores industriais • Deterioramento dos insumos da produção • Danos nos equipamentos fabris Para concessionárias


FATORES LOCAIS Esquema elétrico mais complexo


FATORES POLÍTICOS E SOCIAIS

Área Necessária Necessidade de maior área Políticos

Subordinam-se aos interesses do governo

Sociais

Necessidades decorrentes do crescimento demográfico associadas à economia

Regiões com poluição Condições Climáticas e Ambientais

Desligamento periódico para limpeza (ex.: fábricas de cimento) Zonas urbanas

Implicações Ecológicas / Estéticas

Requisitos arquitetônicos / paisagísticos



FATORES ASSOCIADOS ÀS AMPLIAÇÕES / EXPANSÕES DA SUBESTAÇÃO

Ampliações / Expansões Futuras

O conhecimento prévio das possíveis expansões / ampliações facilita a implantação dos esquemas elétricos em todas as etapas, sem obras complexas e sem interrupção no fornecimento de energia. Um bom planejamento deve permitir a evolução desde um esquema elétrico simples até um estágio complexo, de forma satisfatória e confiável. Se a expansão / ampliação não tiverem sido previstas, pelo menos deve haver disponibilidade de área para efetivá-las.

ESQUEMAS ELÉTRICOS USUAIS PARA SUBESTAÇÕES DE ALTA TENSÃO


REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DOS ESQUEMAS ELÉTRICOS


ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA SIMPLES

• Usualmente os esquemas elétricos contemplam apenas: 

Entradas e saídas de linhas (fontes e alimentações)



Chaves seccionadoras (manobras)



Disjuntores (manobras e proteção)



Barramentos (interligações)

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


CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA SIMPLES Baixo investimento inicial Máxima simplicidade Boa facilidade de identificação dos circuitos Baixa confiabilidade Permite ser ampliada para um esquema mais complexo Baixa flexibilidade Requer desligamento total na barra para manutenção ou ampliação O uso de by pass só é admissível e vantajoso em casos particulares (específicos), onde não complique demasiado os circuitos de proteção Permite saídas de linha em qualquer direção, sem cruzamentos (desde que as expansões / ampliações tenham sido previstas) Requer área mínima de pátio para arranjo físico


EXEMPLO DE BARRA SIMPLES EM SUBESTAÇÕES


ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA SIMPLES SECCIONADA


CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA SIMPLES SECCIONADA Investimento maior em relação ao esquema elétrico com barra simples O seccionamento aumenta área de pátio Permite manter a metade da subestação em operação por ocasião de uma falha (ou manutenção) na barra Permite ampliação da barra (desde que operando apenas com a metade da subestação) Permite a distribuição a partir de duas fontes de suprimento e um bom número de saídas Quando ocorre uma falha, o número de consumidores atendidos que sofre com a interrupção é reduzido


ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA DUPLA E DISJUNTOR SIMPLES


CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA DUPLA E DISJUNTOR SIMPLES Permite manter toda subestação em operação durante a manutenção de uma barra (A) ou (B) Permite manter toda subestação em operação durante a manutenção da interligação Permite manter toda subestação em operação durante as ampliações Se as conexões à barra não forem todas elas do mesmo lado, a área de pátio aumenta em relação ao esquema elétrico com barra simples É uma solução vantajosa caso haja previsão de serviço em separado das barras O custo em relação ao esquema elétrico com barra simples é maior em função da maior área de pátio requerida


EXEMPLO DE BARRA DUPLA EM SUBESTAÇÕES


CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA DUPLA, DISJUNTOR SIMPLES E BY PASS O by pass permite efetuar a manutenção do disjuntor (utilizando-se o disjuntor de interligação) sem desligar o circuito de saída O custo é superior ao do esquema barra dupla com disjuntor simples (mais equipamentos, mais conexões, etc.) Requer um complicado sistema de proteção e intertravamento Embora esse esquema tenha sido utilizado não só no Brasil mas também no exterior, não é de todo recomendável pelas características acima mencionadas


ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA DUPLA, DISJUNTOR SIMPLES E BY PASS


ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRAS PRINCIPAL E DE TRANSFERÊNCIA


CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRAS PRINCIPAL E DE TRANSFERÊNCIA


ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA DUPLA E DISJUNTOR DUPLO

Facilidade em permitir que o disjuntor (um de cada vez) seja substituído ou dada manutenção sem desligamento da carga Facilidade de by pass dos disjuntores Requer um quantitativo menor de seccionadoras em relação ao esquema anterior


CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA DUPLA E DISJUNTOR DUPLO Não requer disjuntor de interligação entre barras Permite a manutenção do disjuntor sem desligamento na saída respectiva Custo mais elevado em relação aos esquemas anteriores, uma vez que o número de disjuntores é maior (fator negativo para a escolha) Do ponto de vista de defeitos ou manutenção nas barras o desempenho é satisfatório pois as saídas podem ser mantidas ligadas a ambas barras, nada se perdendo ao desligar uma delas


ESQUEMA ELÉTRICO DISJUNTOR E MEIO



CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO DISJUNTOR E MEIO

CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO DISJUNTOR E MEIO (cont.)

Cada par de circuitos está em uma seção de barra separada e há três conjuntos de disjuntor + chaves para cada dois circuitos Costuma dar boa confiabilidade. Tem sido muito empregado no Brasil e nos Estados Unidos para subestações de EAT Aplicável a um mínimo de 4 saídas (melhor seriam 6), podendo se planejar um esquema inicialmente em anel para posteriormente transformá-lo em disjuntor e meio nas ampliações Os equipamentos devem suportar a corrente de carga de duas saídas (disjuntor + chaves)

Opera com qualquer um dos pares de circuito separados do restante do esquema Do ponto de vista de visualização é bastante complexo, uma vez que cada disjuntor não está associado a apenas uma saída Recomendado para subestações que manipulem grandes blocos de energia, devido à alta segurança contra perda de carga O esquema como um todo é válido somente para disjuntores com TC’s em ambos os lados. Caso seja utilizado apenas um TC por disjuntor, perde-se as vantagens do esquema, pois pode ser desligado individualmente um elemento a mais para certos tipos de defeito.



CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO DISJUNTOR E UM TERÇO ESQUEMA ELÉTRICO DISJUNTOR E UM TERÇO

Apresenta uma maior complexidade no seu arranjo físico Exige uma maior área de pátio Maior flexibilidade em relação ao esquema elétrico disjuntor e meio Pouco usado e pouco recomendável


ESQUEMA ELÉTRICO BARRA DUPLA – 4 CHAVES


CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO BARRA DUPLA – 4 CHAVES Mais apropriado para sistemas de suprimento altamente interconectados Cada circuito tem a capacidade de se conectar a uma ou outra barra A seleção de barra pode ser feita sob carga A ocorrência de uma falha na barra leva à perda de todos os circuitos conectados à barra sob falha Os circuitos com defeito podem ser transferidos para a barra sã e restabelecidos Neste esquema elétrico, apenas a barra B pode ser utilizada como barra de transferência


ESQUEMA ELÉTRICO BARRA DUPLA – 5 CHAVES


CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO BARRA DUPLA – 5 CHAVES Mais apropriado para sistemas de suprimento altamente interconectados Cada circuito tem a capacidade de se conectar a uma ou outra barra A seleção de barra pode ser feita sob carga A ocorrência de uma falha na barra leva à perda de todos os circuitos conectados à barra sob falha Os circuitos com defeito podem ser transferidos para a barra sã e restabelecidos Neste esquema elétrico, ambas as barras (A e B) podem ser utilizadas


ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA EM ANEL SIMPLES


CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO COM BARRA EM ANEL SIMPLES Aplicável somente para um pequeno número de saídas pois, quando um disjuntor estiver em manutenção, a abertura do outro disjuntor não adjacente irá dividir o anel, podendo causar sérias perturbações no sistema Requer seccionador de isolamento em todas as saídas, de modo a permitir a recomposição do anel caso seja necessário deixar uma saída desligada provisoriamente Assim como em qualquer circuito em anel, todos os elementos desse circuito deverão ser dimensionados para suportar a corrente total da instalação e não apenas para cada saída em particular Requer o uso de apenas um disjuntor por circuito Cada circuito de saída permite dois caminhos de alimentação, tornando-o mais flexível Requer maior área de pátio em relação ao esquema de barra simples equivalente


ESQUEMA ELÉTRICO ANEL MÚLTIPLO OU MODIFICADO


CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO ESQUEMA ELÉTRICO ANEL MÚLTIPLO OU MODIFICADO Melhora a confiabilidade em relação ao anel simples, porém, em alguns casos de desligamento de um disjuntor como o outro fora de serviço, pode também dividir o anel em duas partes Valem as mesmas características apontadas para o anel simples quanto às saídas e o dimensionamento do anel Do ponto de vista operacional, sua visualização é mais complexa, estando cada disjuntor associado a duas saídas, havendo certas saídas ligadas a até 3 disjuntores Permite arranjos mais compactos e de maior flexibilidade na disposição do equipamento em relação aos esquemas com barras principais.



PROCEDIMENTOS DE REDE - ONS

ARRANJO HÍBRIDO

• Configurações de barras para novas subestações: 

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



Geralmente possui alto custo;

A multiplicidade de procedimentos de operação e manutenção pode conduzir a uma má operação e redução da segurança; 



Normalmente não recomendado.


EXEMPLO DE UM ESQUEMA ELÉTRICO COMPLETO (DIAGRAMA UNIFILAR OPERACIONAL)

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

• São permitidas variantes destas configurações, desde que: Possa evoluir para os padrões citados anteriormente; Atenda aos requisitos mínimos do sistema de proteção, supervisão/controle e de telecomunicações do módulo 2.5 do Procedimento de Rede do ONS;  Tenha desempenho, comprovado, igual ou superior aos padrões estabelecidos.  




QUAL O SIGNIFICADO DO TERMO “UNIFILAR”?

AULA 7

“UNIFILAR” SIGNIFICA DIZER QUE, EMBORA O

Interpretação dos Diagramas Unifilares das Subestações Elétricas

SISTEMA ELÉTRICO POSSA INCORPORAR CIRCUITOS A DOIS OU MAIS CONDUTORES, O DIAGRAMA DEVE REPRESENTÁ-LO SEMPRE EM APENAS UMA LINHA.



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

DIAGRAMA UNIFILAR




REPRESENTAR, COM FIDELIDADE, TODAS FUNÇÕES OPERACIONAIS DO SISTEMA ELÉTRICO (MANOBRAS, INTERLIGAÇÕES, INTERTRAVAMENTOS ETC...)

APRESENTAR OS PARÂMETROS ELÉTRICOS BÁSICOS DOS DISPOSITIVOS (RELAÇÃO DE TRANSFORMAÇÃO, EXATIDÃO, CORRENTE NOMINAL, CAPACIDADE DE RUPTURA DOS DISJUNTORES, ETC...)



INDICAR AS BITOLAS E CLASSES DE TENSÃO NOMINAL DOS CONDUTORES ELÉTRICOS DOS CIRCUITOS PRINCIPAIS.

REPRESENTAR TODOS OS EQUIPAMENTOS PRINCIPAIS DO CIRCUITO, DISPOSITIVOS DE MEDIÇÃO, PROTEÇÃO, COMANDO E ALARME.



INDICAR, EM FORMA DE NOTAS, TODAS AS PARTICULARIDADES QUE MELHOR IDENTIFIQUEM O FUNCIONAMENTO DO SISTEMA ELÉTRICO.



REPRESENTAR, DE FORMA ESQUEMÁTICA, TODAS AS CONEXÕES (LINHAS, BARRAMENTOS, CABOS ETC...)








INDICAR AS LINHAS DE ATUAÇÃO DOS DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO, COMANDO E ALARME.



LINHAS GRÁFICAS INSERIDAS EM UM DIAGRAMA UNIFILAR Circuitos Principais de Força e Barramentos Secundário de Transformadores para Instrumentos (TP´s e TC´s)

Linhas de Atuação da Proteção, comando ou Alarme

PRINCIPAIS ETAPAS NA ELABORAÇÃO DO DIAGRAMA UNIFILAR



a) DEFINIR A SIMBOLOGIA A SER UTILIZADA NA REPRESENTAÇÃO DOS COMPONENTES, O QUE DEVE SEGUIR UMA DETERMINADA NORMA.

NA ELABORAÇÃO DE UM DIAGRAMA

EXEMPLOS:

UNIFILAR, PODEMOS CONSIDERAR AS SEGUINTES ETAPAS:


b) DEFINIR A FILOSOFIA BÁSICA DE OPERAÇÃO DO SISTEMA ELÉTRICO QUE SE QUER REPRESENTAR.


EXEMPLO 2:

EXEMPLO 1: QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO DE SERVIÇOS AUXILIARES Vca, COM UM CIRCUITO GERAL DE ENTRADA E 5 CIRCUITOS DE SAÍDA.

QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO DE FORÇA ALIMENTANDO TRÊS CCM`s.


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


EXEMPLO 3 (Cont.): INCLUSÃO DOS CIRCUITOS DE PROTEÇÃO, MEDIÇÃO E ALARME,

EXEMPLO 3:

ONDE NECESSÁRIO,

“bay ” DE TRANSFORMAÇÃO EM UMA

INDICANDO O

SUBESTAÇÃO, REPRESENTANDO O

QUANTITATIVO DE CADA

CIRCUITO PRIMÁRIO, O

UM DELES, QUANDO FOR

TRANSFORMADOR ABAIXADOR E O

DIFERENTE DE UMA

CIRCUITO DE SAÍDA NO SECUNDÁRIO.

UNIDADE.



EXEMPLO 3 (Cont.): INCLUSÃO DAS LINHAS

EXEMPLO 3 (Cont.):

DE ATUAÇÃO DA PROTEÇÃO, BEM COMO

REGISTRO DOS

DAQUELAS RELATIVAS À

PRINCIPAIS DADOS

SINALIZAÇÃO DE

TÉCNICOS NOMINAIS DOS

ALARME.

COMPONENTES.



EXEMPLO 3 (Cont.):

OUTRAS FORMAS DE SE ELABORAR UM DIAGRAMA UNIFILAR

DIAGRAMA UNIFILAR

CONCLUÍDO!


NA DISTRIBUIÇÃO DE FORÇA, É COMUM APRESENTAR PARTE DO DIAGRAMA UNIFILAR EM FORMA DE SAÍDAS TÍPICAS. EXEMPLO:


NOS PAINÉIS DE SERVIÇOS AUXILIRES Vca, É COMUM APRESENTAR PARTE DO DIAGRAMA EM FORMA DE LISTA DE CARGAS. P. EX.:





UM DIAGRAMA UNIFILAR DEVE ESPELHAR SEMPRE A SITUAÇÃO ATUALIZADA DO SISTEMA ELÉTRICO QUE ELE REPRESENTA.

CONSIDERAÇÕES FINAIS 

DESTA FORMA, TODAS AMPLIAÇÕES, REVISÕES ETC... QUE OCORREREM NO SISTEMA ELÉTRICO DEVERÃO SER INCORPORADAS DE IMEDIATO AO DIAGRAMA UNIFILAR RESPECTIVO (AS BUILT).



QUE SIGNIFICA “ARRANJO FÍSICO” DE UMA SUBESTAÇÃO? Arranjo físico de uma subestação nada mais é do que a

AULA 8

representação em desenhos (plantas, elevações e cortes)

Diretrizes para Elaboração de Arranjos Físicos de Subestações

segundo as diretrizes impostas pelas normas e pelas boas práticas

devidamente cotados, de todos os equipamentos montados das instalações para: •

•

•

•

•

ancoragem nos pórticos de LT’s e saídas de RD’s; estrutura suporte para barramentos e equipamentos; barramentos e conexões entre equipamentos; montagem dos equipamentos diversos (Chaves, TC’s, TP’s, etc.); disposição das circulações, passagens de veículos, pedestres etc.


QUE PRINCIPAIS PRÉ-REQUISITOS DEVEM ESTAR DEFINIDOS PARA SE PROJETAR O ARRANJO FÍSICO DE UMA SUBESTAÇÃO? Área do terreno já escolhida Diagrama Unifilar já consolidado Acesso à subestação já definido Posicionamento das chegadas de e saídas de LT’s ou RD’s já definido


Para se dar início à concepção do ” arranjo físico da subestação ”, é imprescindível que sejam do conhecimento do projetista civil os seguintes elementos:

•

•

•

•

•

•

Marcos topográficos Mx, My, Mz e Mw (*) Nível da elevação do terreno já terraplenado Indicação da direção dos nortes de projeto e magnético

•

(*) Todas as cotas da subestação devem ser referidas aos eixos formados pelas retas Mx – My e Mz – Mw.


DISTANCIAMENTO ELÉTRICO •

Em uma instalação onde os níveis de tensão já estejam definidos, é


DISTÂNCIAS ELÉTRICAS A RESPEITAR PARA PROJETOS DE SUBESTAÇÕES EXTERNAS (mm)

importante se avaliar as distâncias (mínimas e recomendadas) para os afastamentos entre condutores sob tensão (fase-fase e fase-terra,

Condutores Rígidos sob Tensão

Condutores Flexíveis sob Tensão

Altura Mínima Passagem Pedestres

Altura Mínima Passagem Veículos

3000

6800

3000

6800

3000

6800

740+fmax

3600

7000

2500+fmax

1350+fmax

4000

8000

1930

3350+fmax

1930+fmax

2200

2300

3950+fmax

2300+fmax

5000

8600

2750

2900

4500+fmax

2900+fmax

6000

10000

Vnom. do sist. (kV)

TSI (kV) Mín.

Recom.

Mín.

Recom.

13,8

110

250

400

190

260

distâncias recomendadas; distâncias

23

150

360

600

280

310

mínimas somente devem ser aceitas

34,5

200

450

800

350

390

800+fmax

390+fmax

69

350

870

1500

680

740

1500+fmax

quando não existir outra alternativa.

138

650

1720

2500

1330

1350

900

2440

3350

1900

1050

2840

3950

1300

3100

4500

passagem de pedestres e de veículos); Obs: A preferência deve recair sobre as

230 •

Os valores usuais estão apresentados

345

Ø–Ø

Ø–T

Ø–Ø

Ø–T

Mín.

Recom.

na tabela a seguir.


OUTRAS RECOMENDAÇÕES REFERENTES À DISPOSIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS NO ARRANJO FÍSICO DA SUBESTAÇÃO Observar para a distância entre dois equipamentos adjacentes numa mesma fase: o vão máximo (flecha máxima admissível do condutor de interligação, seja ele rígido ou flexível); o espaçamento mínimo em torno de cada equipamento destinado à sua manutenção; o espaçamento mínimo para acesso de veículos que transportem equipamentos e materiais destinados às montagens/manutenção  Estudar a melhor solução para o acesso de pessoas e veículos;  Estudar os raios de curvatura para manobras de caminhões e carretas nas vias de circulação no interior da subestação;  Estudar criteriosamente os meios de retirada dos transformadores principais (principalmente quando se tratar de mais de uma unidade) 

•

•

•


OUTRAS RECOMENDAÇÕES REFERENTES À DISPOSIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS NO ARRANJO FÍSICO DA SUBESTAÇÃO (cont.) 

Todo pátio de equipamentos deve ser coberto com uma camada de 100 mm de pedra britada;


OUTRAS RECOMENDAÇÕES REFERENTES À DISPOSIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS NO ARRANJO FÍSICO DA SUBESTAÇÃO (cont.) A distância elétrica fase-terra nas condições de chave de manobra aberta e fechada pode variar, dependendo do tipo construtivo da chave. Veja o exemplo abaixo para uma subestação classe 138 kV:


CARREGAMENTO MÁXIMO NOS PÓRTICOS DE ANCORAGEM DE LT’s NAS SE’s DE A.T. Condutor Fase Cabo Para-raios

Esforço de Tração por Condutor (kgf) 13,8 kV 23 kV 34,5 kV 69 kV 138 kV 200 200 200 1000 1000 150 600 600

230 kV 345 kV 2000 2000 1000 1000

kgf kgf

kgf

Obs.: neste caso, confirmar se a menor distância verificada atende à “distância elétrica” mínima exigida.


DISTÂNCIA MÍNIMA ENTRE VIGAS DE ANCORAGEM E CABOS PARA-RAIOS NAS SUBESTAÇÕES DE A.T. 13,8 kV

23 kV

Distância Mínima A (mm) 34,5 kV 69 kV 138 kV 2000 3000 3500

A

230 kV 5000

345 kV 7000

Condutor Fase

Cabo Para-raios


ALTURA MÍNIMA DAS VIGAS DE ANCORAGEM DE LT’s NAS SUBESTAÇÕES DE A.T. 13,8 kV 6300

23 kV 6300

Altura Mínima A (mm) 34,5 kV 69 kV 138 kV 8000 9500 12000

A

230 kV 18000

345 kV 20000


DISTÂNCIAS ENTRE CONDUTORES E PÓRTICO DE CHEGADA DE LT’s A B

13,8 kV 700 550

23 kV

Distâncias Mínimas (mm) 34,5 kV 69 kV 138 kV 1520 2400 3250 1180 2100 2250

B

A B

A A

230 kV 5600 4400

345 kV 6000 5000


ALTURAS MÍNIMAS ENTRE A BASE DO EQUIP. / SOLO (A) E CONDUTOR VIVO / SOLO (B) A B

13,8 kV 2500 3100

23 kV 2500 3100

Alturas Mínimas (mm) 34,5 kV 69 kV 2500 2500 3100 3600

138 kV 2500 4100

230 kV 2500 5100

345 kV 2500 6100

B



DISTÂNCIAS MÍNIMAS EM ESTRUTURAS DE BARRAMENTOS RÍGIDOS

DISTÂNCIAS MÍNIMAS EM ESTRUTURAS DE BARRAMENTOS FLEXÍVEIS

13,8 kV 400 4000

23 kV 600 4000


A

230 kV 4000 9000

345 kV 4500 11000

A B

13,8 kV 450 5100

23 kV 800 5100


A A

B B

A

230 kV 5600 12100

345 kV 6000 13100


ASPECTOS RELEVANTES DO ARRANJO FÍSICO RELACIONADOS ÀS OBRAS CIVIS DAS SUBESTAÇÕES


EQUIPAMENTOS DA CASA DE CONTROLE Inicialmente deve se dispor das dimensões e quantitativos dos equipamentos que serão instalados na casa de controle, p. ex.: painéis de comando, medição cubículos do sistema de e sinótico; comunicação (carrier); painéis de serviços auxiliares sistema de rádio comunicação; (Vca e Vcc); painel retificador de tensão. 

•

•

•

•

Localização da casa de controle no layout da subestação Localização das bases suporte de equipamentos e estruturas Sistema de abastecimento de água e rede de esgoto Sistema de drenagem pluvial

•


EQUIPAMENTOS DA CASA DE CONTROLE(cont.) Inicialmente deve se dispor das dimensões e quantitativos dos equipamentos que serão instalados na casa de controle, p. ex.: sistema supervisório; medição digitalizada; baterias acumuladoras. 


COMPARTIMENTOS DA CASA DE CONTROLE

• • •

Com base nesses dados, projeta-se a disposição dos mesmos, sendo usual: 01 sala de painéis; 01 sala para o conjunto de baterias acumuladoras; 01 instalação sanitária completa; 01 depósito de pequenos materiais (relés, instrumentos de teste, etc.) 

•

•

•

•


LOCALIZAÇÃO DA CASA DE CONTROLE NO LAYOUT DA SUBESTAÇÃO


EXEMPLO DE PROJETO DE CASA DE CONTROLE DE SUBESTAÇÕES

Prever canaletas sob os painéis, de modo a receber com facilidade de montagem e manutenção os cabos de B.T. provenientes do pátio de equipamentos (secundário de TC’s, TP’s, comando de disjuntores, chaves seccionadoras, transformadores, etc.); Posicionar a casa de controle em local onde a fiação de B.T. seja a mais centralizada possível em relação aos equipamentos de origem no pátio externo; Estudar um fácil acesso para os veículos que transportem os equipamentos a serem instalados no interior da casa de controle; Sempre que possível, posicionar a casa de controle próxima do portão de acesso à subestação; Fornecer ao projetista de civil / arquitetura o padrão desejado de acabamento;


EXEMPLO DE PROJETO DE CASA DE CONTROLE DE SUBESTAÇÕES (cont.)


OBRAS CIVIS (BASES SUPORTES)

Após consolidado o arranjo dos equipamentos em conformidade com as distâncias definidas, deve-se preparar uma planta com a localização de todas as bases de estruturas suportes, equipamentos, casa de controle, cerca externa, portões, circulações e acesso;


OBRAS CIVIS (BASES SUPORTES) cont. As bases (fundações) civis normalmente são niveladas a 200 mm acima da cota de nível de referência do solo terraplenado;

m m 0 0 2


OBRAS CIVIS (BASES SUPORTES) cont. Da mesma forma, devem ser locadas todas as outras bases, cercas, portões, canaletas para cabos, paredes corta-fogo, etc.


OBRAS CIVIS (BASES SUPORTES) cont. As cotas de locação são lançadas entre os eixos principais de cada base e devem ser rigorosamente conferidas antes do início das obras. Um erro, por menor que seja, pode causar prejuízos irreparáveis na etapa de montagem dos equipamentos e estruturas.

Distância entr e eix os das base s


OBRAS CIVIS (BASES SUPORTES) cont.

As bases dos transformadores principais deverão ser projetadas para escoar, além das águas da drenagem pluvial, eventuais descargas de óleo em compartimentos específicos;


SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA E REDE DE ESGOTO Trata-se de uma necessidade básica em qualquer instalação a existência do abastecimento de água e o seu conseqüente escoamento após o uso, o que é feito via esgoto sanitário; Para cada subestação, a solução adotada é específica. O conveniente é que já exista uma infra-estrutura de saneamento básico na área de abrangência da subestação; Inexistindo redes de água e esgoto, a solução é a construção de uma cisterna. Nesse caso, corre-se o risco de não encontrar água no subsolo ou localizá-la muito profunda; Outra alternativa é a construção de um poço artesiano. Nesse caso, os custos decorrentes são maiores (tubulação, bombeamento);


SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA E REDE DE ESGOTO (cont.) Da mesma forma, a solução para o esgoto sanitário passa pela existência de uma infra-estrutura no local ou na construção de uma fossa séptica devidamente dimensionada e em local previamente escolhido.


SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA E REDE DE ESGOTO (cont.) A solução de última hipótese é a construção de uma caixa d’água (em geral 20.000 litros) em um local mais elevado possível, com a água descendo por gravidade e dispensando o bombeamento. Esta caixa é abastecida por caminhão pipa;


DICAS PARA UMA CORRETA ELABORAÇÃO DE ARRANJO FÍSICO DE SUBESTAÇÕES 1 – Analise o diagrama unifilar definitivo. Uma vez definidas as direções das linhas aéreas de chegada e saída, inicie por um “bay” mais extenso (p. ex.: o bay de entrada de linha até o barramento principal);


DICAS PARA UMA CORRETA ELABORAÇÃO DE ARRANJO FÍSICO DE SUBESTAÇÕES (cont.) 2 – Faça esboços do arranjo desse bay em cortes longitudinais e transversais (sempre se lembrando que as conexões são normalmente trifásicas e a visão espacial nesse caso é fundamental);



DICAS PARA UMA CORRETA ELABORAÇÃO DE ARRANJO FÍSICO DE SUBESTAÇÕES (cont.) 3 – Utilize as distâncias elétricas recomendadas (fase-fase, fase-terra, passagem de pedestres, passagem de veículos, etc.); 4 – Projetar sempre lembrando-se dos espaços destinados a uma eventual manutenção dos equipamentos (entrada e saída de veículos e materiais); 5 – As vias de circulação de veículos devem possuir raios de curvatura adequados, de modo a se evitar manobras indesejáveis; 6 – Nas conexões trifásicas, não se esquecer de conferir o correto faseamento (fase A com fase A, fase B com fase B e fase C com fase C); 7 – Utilizar as estruturas mais elevadas (p. ex.: pórticos de entrada de linha) para conexão dos cabos de blindagem contra raios. Se esta hipótese não existir, projetar postes de altura adequada para efetuar a blindagem;


DICAS PARA UMA CORRETA ELABORAÇÃO DE ARRANJO FÍSICO DE SUBESTAÇÕES (cont.)

DICAS PARA UMA CORRETA ELABORAÇÃO DE ARRANJO FÍSICO DE SUBESTAÇÕES (cont.)

8 – Ficar atento para possíveis interferências (p. ex.: malhas de terra com sistemas de drenagem, passagem de canaletas entre bases de equipamentos, etc.); 9 – Não se esquecer de prever, na área, espaço para futuras ampliações / expansões. Esta área, deve ser contemplada por ocasião da elaboração de um arranjo planta que inclua todas as instalações até a etapa final da subestação; 10 – Caso o vão a ser vencido nas conexões entre equipamentos for extenso, utilizar cadeias de isoladores de pedestal como suporte intermediário;

11 – A partir do esboço dos desenhos em corte, fazer o esboço da planta de arranjo físico.



SUBESTAÇÃO 13,8 – 0,22 kV – 3Ø – 60 Hz MONTADA EM POSTE Fonte CH FU PR

AULA 9

TR

TR

Arranjos Físicos de Subestações Elétricas de Média Tensão e Cabines Primárias

PR TRANSFORMADOR ATÉ 75 kVA

TR

PLANTA

Carga DIAGRAMA UNIFILAR ELEVAÇÃO


SUBESTAÇÃO 13,8 – 0,22 kV – 3Ø – 60 Hz MONTADA EM POSTE


SUBESTAÇÃO 13,8 – 0,22 kV – 3Ø – 60 Hz MONTADA EM PLATAFORMA

Fonte CH FU

2 NÍVEIS DE CRUZETA CH FU

CH FU

CH FU

PR TR

PR

CH FU

Fonte

PR

PR TR

TR TR

75 A 225 kVA TR Carga DIAGRAMA UNIFILAR

300 A 500 kVA

TR A

B PLANTA A Carga DIAGRAMA UNIFILAR Ã

Ã


SUBESTAÇÃO 13,8 – 0,22 kV – 3Ø – 60 Hz MONTADA EM PLATAFORMA - EXEMPLO -


SUBESTAÇÃO 34,5 – 0,22 kV – 3Ø – 60 Hz MEDIÇÃO 2 TP’s E 2 TC’s 500 kVA

PR CH FU

CH FU

PR

Fonte

DJ Carga

TR

TC TP 500 kVA

PR CH FU

DJ Carga

TR

DIAGRAMA UNIFILAR


SUBESTAÇÃO 34,5 – 0,22 kV – 3Ø – 60 Hz MEDIÇÃO 2 TP’s E 2 TC’s B

C


SUBESTAÇÃO 34,5 – 0,22 kV – 3Ø – 60 Hz MEDIÇÃO 2 TP’s E 2 TC’s

D PR

CH FU

PR

PR

TC TP TR TR

TR

A

A B

C

D

PLANTA CORTE A - A

TR

CH FU





PR

PR

CH FU

TC TP

TP TC

TR

CORTE B - B

CORTE C - C


CORTE D - D


SUBESTAÇÃO ABRIGADA 13,8 (34,5) – 0,22 kV – 3Ø – 60 Hz


Fonte CH FU PR PR CH SOB CARGA

CH SOB CARGA

FU TR

ATÉ 300 kVA

FU

DJ TR

Carga

FU


SUBESTAÇÃO ABRIGADA 13,8 (34,5) – 0,22 kV – 3Ø – 60 Hz Fonte

≥

500 kVA



≥

500 kVA

CH FU

PR PR CH TC DJ TR

CH

500 kVA OU MAIOR

TC DJ

DJ

TR

Carga DIAGRAMA UNIFILAR

PLANTA

CORTE A - A


SUBESTAÇÃO ABRIGADA 13,8 (34,5) – 0,22 kV – 3Ø – 60 Hz > 500 kVA (MEDIÇÃO NO PRIMÁRIO)

Fonte

TP

TC

CH

TC


SUBESTAÇÃO ABRIGADA 13,8 (34,5) – 0,22 kV – 3Ø – 60 Hz > 500 kVA

> 500 kVA Carga DJ

TR

PR

DIAGRAMA UNIFILAR

PLANTA


SUBESTAÇÃO ABRIGADA 13,8 (34,5) – 0,22 kV – 3Ø – 60 Hz > 500 kVA


SUBESTAÇÃO ABRIGADA 13,8 (34,5) – 0,22 kV – 3Ø – 60 Hz ≤ 300 kVA CH + FU NO PRIMÁRIO E MEDIÇÃO NO SECUNDÁRIO

PR

Fonte

CH

CH FU

CH

TR

Carga

FU TC

PR

TR

TC TP

DIAGRAMA UNIFILAR

DJ

CORTE A - A





CH PR

FU TR

PLANTA CORTE A - A





CH FU

PR

TR

CORTE B - B

CORTE C - C


SUBESTAÇÃO ABRIGADA 13,8 (34,5) – 0,22 kV – 3Ø – 60 Hz ≤ 500 kVA DISJUNTOR NO PRIMÁRIO E MEDIÇÃO NO SECUNDÁRIO

Fonte

CH



Carga TC

DJ

TR

TC

DJ

PR

DIAGRAMA UNIFILAR

PLANTA





PR CH TR

CH

DJ

CORTE B - B

CORTE A - A




SUBESTAÇÃO ABRIGADA 13,8 (34,5) – 0,22 kV – 3Ø – 60 Hz > 500 kVA DISJUNTOR E MEDIÇÃO NO PRIMÁRIO E DOIS TRANSFORMADORES

CH CH Fonte FU

Carga

TP TC

TC CH

PR

DJ

TR CH

DIAGRAMA UNIFILAR

CORTE C - C

TR

Carga





PR

CH

DJ TR

TR

CORTE A - A PLANTA





CORTE B - B

CORTE C - C




SUBESTAÇÃO AO TEMPO 13,8 (34,5) – 0,22 kV – 3Ø – 60 Hz > 500 kVA DISJUNTOR, MEDIÇÃO E CHAVEAMENTO EM CUBÍCULO METÁLICO CUBÍCULO METÁLICO

Fonte

CH FU

TP

TR

TC

Carga

TC DJ PR TP

DIAGRAMA UNIFILAR CORTE D - D



SUBESTAÇÃO AO TEMPO 13,8 (34,5) – 0,22 kV – 3Ø – 60 Hz > 500 kVA DISJUNTOR, MEDIÇÃO E CHAVEAMENTO EM CUBÍCULO METÁLICO

SUBESTAÇÃO AO TEMPO 13,8 (34,5) – 0,22 kV – 3Ø – 60 Hz > 500 kVA DISJUNTOR, MEDIÇÃO E CHAVEAMENTO EM CUBÍCULO METÁLICO

TR

CORTE A - A PLANTA



EXEMPLO DE SUBESTAÇÃO AO TEMPO COM CUBÍCULO METÁLICO

CABINE DE MEDIÇÃO PRIMÁRIA AO TEMPO 13,8 (34,5) kV

Fonte

CH FU TP

CH FU

TC

PR

Carga

PR

DIAGRAMA UNIFILAR


CABINE DE MEDIÇÃO PRIMÁRIA AO TEMPO 13,8 (34,5) kV


CABINE DE MEDIÇÃO PRIMÁRIA AO TEMPO 13,8 (34,5) kV A PR

PR

TP TC

A

B PLANTA

B CORTE A - A

CORTE B - B


CABINE DE MEDIÇÃO PRIMÁRIA, INSTALAÇÃO ABRIGADA 13,8 (34,5) kV

Fonte


CH

TC

TP


Carga

DJ PR

PR

DIAGRAMA UNIFILAR

PLANTA



PR

PR

CH

TC

TC

TP

CORTE A - A

DJ


AULA 10 Arranjos Físicos de Subestações Elétricas de Alta Tensão


PRESSUPOSTOS BÁSICOS 1 – Incorporar no aprendizado a melhor visão espacial possível, uma vez que os desenhos dos circuitos trifásicos são representados em um único plano nos cortes e elevações; 2 – Identificar, com segurança, as partes condutoras e as partes isoladas (∅ - ∅ e ∅ - T); 3 – Respeitar sempre as distâncias de isolamento elétrico recomendadas (∅ - ∅ e ∅ - T); 4 – Respeitar sempre as alturas mínimas de passagem para veículos e pedestres; 5 – Dispensar especial atenção aos espaços necessários à manutenção junto aos equipamentos, onde requerido (p. ex.: disjuntores, transformadores, etc.).


REVISANDO CONCEITOS... SÃO LIGADOS EM SÉRIE:

TC’s

DISJUNTORES


REVISANDO CONCEITOS... SÃO LIGADOS EM SÉRIE:

CHAVES SECCIONADORAS

TRANSFORMADORES DE FORÇA


REVISANDO CONCEITOS... SÃO LIGADOS EM PARALELO:

TP’s

PÁRA-RAIOS


REVISANDO CONCEITOS... SÃO LIGADOS EM PARALELO: P/ LINHA

CHAVE DE ATERRAMENTO RÁPIDO

P/ LINHA

CAPACITOR SHUNT


VISTA AÉREA DE UMA SUBESTAÇÃO DE ALTA TENSÃO, ONDE SE PODE OBSERVAR SEU ARRANJO GERAL


SUBESTAÇÃO 34,5 – 13,8 kV, BARRA SIMPLES COM DISJUNTOR E BY-PASS

DIAGRAMA UNIFILAR SIMPLIFICADO


SUBESTAÇÃO 34,5 – 13,8 kV, BARRA SIMPLES COM DISJUNTOR E BY-PASS Cotas em metro

PLANTA s/ esc.



Cotas em metro

CORTE A - A s/ esc.



CORTE B - B s/ esc.

CORTE C - C s/ esc.



CORTE D - D s/ esc.

CORTE E - E Cotas em metro s/ esc.



CORTE F - F s/ esc.

CORTE G - G s/ esc.



Cotas em metro

CORTE H - H s/ esc.


SUBESTAÇ O ABAIXADORA COM DISJUNTOR SIMPLES, BARRA DUPLA E BY-PASS




Cotas em metro PLANTA s/ esc.



Cotas em metro

ELEVAÇÃO s/ esc.

EXERCÍCIO: CONSIDERANDO-SE ESTA SUBESTAÇÃO CLASSE 138 kV, APRESENTAR:

• ARRANJO PLANTA E ELEVAÇÃO DO BAY DE TRANSFERÊNCIA.


SUBESTAÇÃO DE A.T.: ARRANJOS 1, 2 E 3

DIAGRAMA UNIFILAR SIMPLIFICADO 1 – DISJUNTOR SIMPLES, BARRAS PRINCIPAL E AUXILIAR; 2 – DISJUNTOR SIMPLES C/ BY-PASS, BARRAS PRINCIPAL E DE TRANSFERÊNCIA; 3 – DISJUNTOR E MEIO.


SUBESTAÇÃO DE A.T.: ARRANJOS 1, 2 E 3 PLANTA s/ esc.


SUBESTAÇÃO DE A.T.: ARRANJO 1

CORTE A - A s/ esc. DIAGRAMA UNIFILAR SIMPLIFICADO 1 – DISJUNTOR SIMPLES, BARRAS PRINCIPAL E AUXILIAR;



CORTE B - B s/ esc. DIAGRAMA UNIFILAR SIMPLIFICADO 2 – DISJUNTOR SIMPLES C/ BY-PASS, BARRAS PRINCIPAL E DE TRANSFERÊNCIA;



CORTE C - C s/ esc.

DIAGRAMA UNIFILAR SIMPLIFICADO 3 – DISJUNTOR E MEIO;


SUBESTAÇÃO BARRA DUPLA COM 4 CHAVES




ELEVAÇÃO s/ esc. EXERCÍCIO: A PARTIR DO DIAGRAMA UNIFILAR E DA ELEVAÇÃO ACIMA, ELABORAR: 

ARRANJO PLANTA;



ELEVAÇÃO PARA O BAY DE TRANSFERÊNCIA;






PLANTA s/ esc. EXERCÍCIO: CONSIDERANDO-SE ESTA SUBESTAÇÃO CLASSE 138 kV, APRESENTAR AS COTAS INDICADAS ACIMA.



ELEVAÇÃO s/ esc. EXERCÍCIO: CONSIDERANDO-SE ESTA SUBESTAÇÃO CLASSE 138 kV, APRESENTAR:

• AS COTAS INDICADAS ACIMA; • ARRANJO PLANTA E ELEVAÇÃO DO BAY DE TRANSFERÊNCIA; • ESFORÇOS (kgf) NOS CONDUTORES DE LT E CABOS PARA-RAIOS; • IDENTIFICAR OS EQUIPAMENTOS.


COLETÂNEA DE ARRANJOS DIVERSOS DE SUBESTAÇÕES EM ALTA TENSÃO


BARRAMENTOS RÍGIDOS PRINCIPAL E DE TRANSFERÊNCIA

PLANTA s/ esc.


ELEVAÇÃO s/ esc.


BARRAMENTOS FLEXÍVEIS PRINCIPAL E DE TRANSFERÊNCIA

PLANTA s/ esc.

DIAGRAMA UNIFILAR SIMPLIFICADO ELEVAÇÃO s/ esc.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA BARRAMENTOS FLEXÍVEIS PRINCIPAL E DE TRANSFERÊNCIA T RANSFERÊNCIA SUPERPOSTOS NA VERTICAL

PLANTA s/ esc. DIAGRAMA UNIFILAR SIMPLIFICADO

ELEVAÇÃO s/ esc.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA BARRAMENTOS FLEXÍVEIS PRINCIPAL E DE TRANSFERÊNC TR ANSFERÊNCIA IA NO MESMO NÍVEL PLANTA s/ esc.


ELEVAÇÃO s/ esc.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA BARRAMENTOS FLEXÍVEIS PRINCIPAL E DE TRANSFERÊNCIA, 2 CIRCUITOS NO MESMO BAY

PLANTA s/ esc.


ELEVAÇÃO s/ esc.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA BARRAMENTOS RÍGIDOS PRINCIPAL E DE TRANSFERÊNCIA, C/ CHAVES INVERTIDAS


PLANTA s/ esc.

CORTE A - A s/ esc.

CORTE B - B s/ esc.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA BARRAMENTOS RÍGIDOS B1, B2 E BT, C/ CHAVES INVERTIDAS, 2 CIRCUITOS POR BAY

PLANTA s/ esc.


ELEVAÇÃO s/ esc.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA BARRAMENTOS FLEXÍVEIS BP E BT, CH. PANTOGRÁFICAS, 2 CIRCUITOS POR BAY

PLANTA s/ esc.


ELEVAÇÃO s/ esc.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA BARRAMENTOS FLEXÍVEIS BP, BT E BARRAMENTO DE INTERLIGAÇÃO

PLANTA s/ esc.


CORTE A - A s/ esc.

CORTE B - B s/ esc.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA BARRAMENTOS RÍGIDOS B1, B2 E DISJUNTOR DE INTERLIGAÇÃO

PLANTA s/ esc.


ELEVAÇÃO s/ esc.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA BARRAMENTOS FLEXÍVEIS B1, B2 E DISJUNTOR SIMPLES

PLANTA s/ esc.


ELEVAÇÃO s/ esc.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA BARRAMENTOS RÍGIDOS B1, B2 E 2 DISJUNTORES POR CIRCUITO

PLANTA s/ esc.


ELEVAÇÃO s/ esc.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA BARRAMENTOS FLEXÍVEIS B1, B2 E 2 DISJUNTORES POR CIRCUITO

PLANTA s/ esc.


ELEVAÇÃO s/ esc.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA BARRAMENTOS RÍGIDOS B1, B2, DISJUNTOR E MEIO

PLANTA s/ esc.


ELEVAÇÃO s/ esc.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA BARRAMENTOS FLEXÍVEIS B1, B2, DISJUNTOR E MEIO

PLANTA s/ esc.


ELEVAÇÃO s/ esc.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA BARRAMENTOS FLEXÍVEIS B1, B2, DISJUNTOR E MEIO, CHAVES VERTICAIS

PLANTA s/ esc.


ELEVAÇÃO s/ esc.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA BARRAMENTOS RÍGIDOS B1, B2, DISJUNTOR E MEIO PARA 345 kV

PLANTA s/ esc.


ELEVAÇÃO s/ esc.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA BARRAMENTO FLEXÍVEL EM ANEL SUPERPOSTO

PLANTA s/ esc.


CORTE A - A s/ esc.

CORTE B - B s/ esc.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA BARRAMENTO FLEXÍVEL EM ANEL 2 CIRCUITOS POR BAY

PLANTA s/ esc.


CORTE A - A s/ esc.

CORTE B - B s/ esc.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA BARRAMENTO RÍGIDO EM ANEL 1 CIRCUITO POR BAY

DIAGRAMA UNIFILAR SIMPLIFICADO PLANTA s/ esc. CORTE A - A s/ esc.

CORTE B - B s/ esc.


AULA 11 Malhas de Aterramento e SPDA em Subestações Elétricas


A - Malhas de Aterramento em Subestações Elétricas


OBJETIVOS DO ATERRAMENTO ELÉTRICO • Proteger pessoas e equipamentos contra potenciais perigosos que possam se desenvolver na área da subestação; • Fornecer um caminho de baixa impedância para a terra das correntes de neutro dos circuitos e equipamentos (sistemas conectados com o neutro fortemente aterrado); • Possibilitar um caminho de baixa impedância para a terra das correntes de falta, das quais depende a operação dos relés de proteção respectivos; • Descarregar para o potencial de terra as partes que possam ser portadoras de corrente, devido a induções ou falta para terra possíveis de serem tocadas por pessoas; • Possibilitar o escoamento para a terra das correntes de descargas através dos equipamentos pára-raios e centelhadores; • Possibilitar o escoamento para a terra das correntes devidas às descargas atmosféricas captadas por pontas e cabos pára-raios.


PARÂMETROS A SEREM DIMENSIONADOS NO CÁLCULO DA MALHA DE ATERRAMENTO • Como será visto em outra parte do curso, a malha de aterramento da subestação deverá ser dimensionada a partir da medição da resistividade do solo no local da implantação, além de outros dados do sistema elétrico (p. ex.: tempo de eliminação da falta para terra, etc.) e calculados os seguintes parâmetros: • Resistência de aterramento da malha; • Tensão de passo; • Tensão de toque; • Tensão de mesh • Tensão transferida • Corrente de choque de curta duração; • Corrente de choque por tempo indeterminado.


PARÂMETROS A SEREM DIMENSIONADOS NO CÁLCULO DA MALHA DE ATERRAMENTO (cont.)


SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DA TENSÃO DE PASSO NA MALHA CONFORME NORMA IEEE 80


SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DA TENSÃO DE TOQUE NA MALHA CONFORME NORMA IEEE 80


SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DOS POTENCIAIS DESENVOLVIDOS NO SOLO CONFORME NORMA IEEE 80


PRINCIPAIS COMPONENTES DE UMA MALHA DE ATERRAMENTO Hastes de Aterramento

Tratam-se de eletrodos cravados no solo, constituídos de hastes cilindricas com alma de aço revestidas de uma camada de cobre (copperweld), cantoneiras de aço galvanizadas, etc.


EXEMPLOS DE HASTES DE ATERRAMENTO


EXEMPLOS DE HASTES DE ATERRAMENTO


PRINCIPAIS COMPONENTES DE UMA MALHA DE ATERRAMENTO (cont.) Conectores de Aterramento

Tratam-se de condutores metálicos, destinados a executar conexões entre os diversos componentes da malha (p. ex.: cabo-haste, cabo-cabo, cabo-estrutura, etc.). Podem ser de cobre eletrolítico ou bronze.


EXEMPLOS DE CONECTORES DE ATERRAMENTO


PRINCIPAIS COMPONENTES DE UMA MALHA DE ATERRAMENTO (cont.) Cordoalhas de Aterramento

Tratam-se de conexões flexíveis constituídas de fios finos de cobre trançados e estanhados. Aplicam-se ao aterramento de cercas, portões, alavancas de mecanismos de manobra, etc.


EXEMPLOS DE CORDOALHAS DE ATERRAMENTO


PRINCIPAIS COMPONENTES DE UMA MALHA DE ATERRAMENTO (cont.) Conexões Exotérmicas

Tratam-se de conexões efetuadas a partir de uma reação química exotérmica, onde uma mistura de pó de cobre e pólvora é detonada no interior de um cadinho (molde) de grafite.


EXEMPLOS DE CONEXÕES EXOTÉRMICAS


COMO É EXECUTADA NA PRÁTICA UMA CONEXÃO EXOTÉRMICA



REGRAS BÁSICAS PARA ELABORAÇÃO DA MALHA DE ATERRAMENTO • Todos os componentes metálicos da subestação (estruturas, equipamentos, cercas e portões, etc.), inclusive aqueles localizados na sala de controle, devem ser solidamente conectados à malha de aterramento;


REGRAS BÁSICAS PARA ELABORAÇÃO DA MALHA DE ATERRAMENTO (cont.) • Toda estrutura que possa fazer parte integrante do caminho da corrente de falta deverá possuir, no mínimo, 2 pontos de conexão à malha;


REGRAS BÁSICAS PARA ELABORAÇÃO DA MALHA DE ATERRAMENTO (cont.) • As tubulações metálicas instaladas na área da subestação devem ser conectadas à malha em um único ponto para se evitar que através das mesmas circulem correntes de falta;


REGRAS BÁSICAS PARA ELABORAÇÃO DA MALHA DE ATERRAMENTO (cont.) • Se algum algum tubo tubo metáli metálico co (p. ex.: tubo de água, eletroduto, tubo de gás, etc.) se estender para fora da área da subestação, o mesmo mesmo deverá deverá ser interr interrom ompid pidoo com um trecho de peça isolante, de modo a se evitar que potenciais perigosos sejam transferidos para fora da área da malha e, consequentemente, vitimando pessoas por choque elétrico;

Trecho de Tubulação Isolada

Trecho de Tubulação Metálica


REGRAS BÁSICAS PARA ELABORAÇÃO DA MALHA DE ATERRAMENTO (cont.) • Toda Toda malha malha deve deve ser cober coberta ta com uma camada de 100 mm de espessura de brita. A área da malha deve ser circundada por um meio fio, de modo a delimitar a superfície britada. Em geral, o meio meio fio fio é inst instal alad adoo a 1 m de distância externamente ao último condutor da malha; Obs.: a camada de brita, além de funcionar como dreno das águas pluviais, atua como um isolante, haja visto que sua resistividade, quan qu ando do enc encha harc rcad ada a é da orde ordem m de 3000 Ω.m;


REGRAS BÁSICAS PARA ELABORAÇÃO DA MALHA DE ATERRAMENTO (cont.) • Cravar eletrodos eletrodos (hastes) (hastes) de aterramento, preferencialmente do tipo “copperweld ” de dim dimen ensõ sões es ∅ ¾” x 3000 3000 mm mm de de comp compririme ment nto. o. Os locais prioritários são:  cantos da malha;  aterramento de cada para-raios;  neutros transformadores;  neutros dos reguladores de tensão. Obs.: quando a haste se destinar a ponto de medição, protegê-la com uma manilha.


REGRAS BÁSICAS PARA ELABORAÇÃO DA MALHA DE ATERRAMENTO (cont.) • Cercas e portões devem ser aterrados utilizando-se cordoalhas flexíveis de cobre estanhado. Instalar eletrodos de aterramento ao longo da cerca, distanciando-os de 50 m entre si. A malha deve ser executada em torno de 1 m para fora da área varrida pelo portão quando de sua abertura. Da mesma forma, o aterramento de dispositivos dispositivos de manob manobra ra das das chaves chaves seccionadora seccionadorass deverá ser efetua efetuado do atravé atravéss de cordoalhas flexíveis;


REGRAS BÁSICAS PARA ELABORAÇÃO DA MALHA DE ATERRAMENTO (cont.) • Nos locais locais onde LT’s LT’s e RD’s cruzarem cruzarem a cerca, cerca, lançar lançar um cabo de cobre enterrado no piso e ligado a eletrodos (hastes), de modo a facilitar o eventual escoamento de uma corrente de falta para a terra, caso um condutor venha a cair sobre a cerca; Aterramento da cerca

Cabo da malha enterrado no piso Haste de aterramento


REGRAS BÁSICAS PARA ELABORAÇÃO DA MALHA DE ATERRAMENTO (cont.)

• Se a cerca for de fios de arame farpado, cada fileira deverá ser aterrada utilizando-se fios de cobre nu, os quais deverão ser levados através de um cabo de cobre nu até a haste de aterramento;


REGRAS BÁSICAS PARA ELABORAÇÃO DA MALHA DE ATERRAMENTO (cont.)

• Junto aos mecanismos de manobra das chaves seccionadoras, deverá ser instalada uma chapa xadrez no piso, a qual deverá ser devidamente conectada à malha para equalizar o potencial nos pés do operador;


EXEMPLO DE PARTE DE UM PROJETO DE UMA MALHA DE ATERRAMENTO DE SUBESTAÇÃO


TÉCNICAS DE CONSTRUÇÃO DA MALHA DE UMA SUBESTAÇÃO • Uma vez concluído o dimensionamento e o projeto da malha de aterramento, a etapa seguinte concentra-se na sua construção. Nessa etapa, é importante a observação dos seguintes elementos: 

arranjo físico da subestação;



locação civil das bases;



bitola do condutor da malha principal;



possíveis interferências no lançamento dos condutores com outras instalações da subestação (p. ex.: sistemas de iluminação, drenagem pluvial, lançamento de eletrodutos, bases, canaletas, etc.)


TÉCNICAS DE CONSTRUÇÃO DA MALHA DE UMA SUBESTAÇÃO (cont.)

Cavar as valas, com o cuidado de não romper outras instalações (tubulações de iluminação, drenagem, etc.), se existentes.


TÉCNICAS DE CONSTRUÇÃO DA MALHA DE UMA SUBESTAÇÃO A malha de aterramento é instalada a uma profundidade média de 600 mm em relação ao nível do solo terraplenado.


TÉCNICAS DE CONSTRUÇÃO DA MALHA DE UMA SUBESTAÇÃO (cont.) Lançar os condutores principais da malha em forma de “meshes ”, deixando os rabichos para a conexão das partes necessárias (estruturas, cercas, equipamentos, etc.).



Cravar as hastes de aterramento.


TÉCNICAS DE CONSTRUÇÃO DA MALHA DE UMA SUBESTAÇÃO (cont.) Recompactar o solo e lançar a camada de brita.



Aterrar os equipamentos principais (transformadores, para-raios, disjuntores, TP’s, TC’s, chaves, etc.) e estruturas, utilizando-se os rabichos previamente expostos.


TÉCNICAS DE CONSTRUÇÃO DA MALHA DE UMA SUBESTAÇÃO (cont.) Aterrar as cercas e portões.


TÉCNICAS DE CONSTRUÇÃO DA MALHA DE UMA SUBESTAÇÃO (cont.) Aterrar os painéis e demais componentes instalados na sala de controle.


B - Sistemas de Proteção Contra Descargas Atmosféricas em Subestações Elétricas - SPDA -


NECESSIDADE DO SPDA A proteção contra descargas atmosféricas em geral e, particularmente, nas subestações elétricas, assume uma grande importância na continuidade da operação do sistema elétrico. Isto quer dizer que, qualquer interrupção no fornecimento da energia elétrica em decorrência de sobretensões, irá causar sérios inconvenientes de naturezas técnica, social e econômica.


FORMAS DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS NAS SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS • Basicamente, dispomos das seguintes tecnologias para proteção contra descargas atmosféricas nas subestações elétricas: pontas Franklin (hastes e cabos) → ângulos fixos  modelo eletrogeométrico → esfera rolante  gaiola de Faraday → blindagem eletromagnética  equipamento “para-raios” → proteção contra descargas diretas 

• As recomendações para se projetar os SPDA’s encontram-se nas normas: ABNT NBR-5419; IEEE Std. 998 – 1996; NFPA 780 – 1995.


PONTAS FRANKLIN (HASTES E CABOS)

→

ÂNGULOS FIXOS

• Esta tecnologia é atendida através da aplicação do chamado “efeito das pontas” . Na prática, são utilizados os mastros com pontas nos planos mais elevados da subestação, os quais, associados a cabos de aço (também conhecidos como “cabos para-raios ou cabos guarda” ) formam uma rede compondo uma “blindagem” sob o volume de um cone onde se encontram os equipamentos e instalações que se deseja proteger; • Como mastros, pode-se utilizar as estruturas de chegada e saída de LT’s e RD’s da subestação; caso necessário, a rede de proteção poderá ser complementada pela instalação de mastros adicionais especificamente para esta finalidade; • Esta proteção é a mais adequada onde existirem instalações de grande altura a serem protegidas, como é o caso das subestações e LT’s. • Técnica recomendável apenas para subestações até o nível de 69 kV


EXEMPLOS DA APLICAÇÃO DAS PONTAS FRANKLIN 1 - MASTROS

Obs.: as cotas, tais como x, y, s, d e h são definidas por norma; Ângulos: α = 45° β=

ELEVAÇÃO

PLANTA

30°ou 45°


EXEMPLOS DA APLICAÇÃO DAS PONTAS FRANKLIN 2 – CABOS PARA-RAIOS

Obs.: as cotas, tais como x, y, s, d e h são definidas por norma; Ângulos: α = 45° β=

ELEVAÇÃO

PLANTA

30°ou 45°


EXEMPLOS DA APLICAÇÃO DAS PONTAS FRANKLIN 3 – APLICAÇÃO DOS MASTROS NAS SUBESTAÇÕES

CORTE A - A

PLANTA

CABO PARA-RAIOS


EXEMPLOS DA APLICAÇÃO DAS PONTAS E CABOS PARA-RAIOS PONTA FRANKLIN

CABO PARA-RAIOS


MODELO ELETROGEOMÉTRICO

→

ESFERAS ROLANTES

• O modelo eletrogeométrico parte da expectativa de que as descargas atmosféricas penetram na subestação em queda vertical; • Em tal modelo, considera-se a proteção para diferentes alturas de mastros protegendo o volume desejado; • A teoria baseia-se em uma esfera com raio “d” chamada “distância de escorvamento” que gira até tocar no(s) mastro(s). A partir daí, o volume

gerado será considerado como a região protegida contra as descargas atmosféricas. • O raio “d” da esfera é função da corrente de descarga Is (KA); • Essa proteção é recomendada para subestação em níveis > 69 kV


EXEMPLOS DA APLICAÇÃO DO MODELO ELETROGEOMÉTRICO

ELEVAÇÃO


EXEMPLOS DA APLICAÇÃO DO MODELO ELETROGEOMÉTRICO

PLANTA

ELEVAÇÃO


EXEMPLOS DA APLICAÇÃO DO MODELO ELETROGEOMÉTRICO (COMPOSIÇÃO DE MAIS DE UM MASTRO)

PLANTA


EXEMPLOS DA APLICAÇÃO DO MODELO ELETROGEOMÉTRICO (COMPOSIÇÃO DE MAIS DE UM MASTRO)

ELEVAÇÃO


EXEMPLOS DA APLICAÇÃO DO MODELO ELETROGEOMÉTRICO (SOLUÇÃO PARA PROTEÇÃO EM UMA SUBESTAÇÃO)

PLANTA


EXEMPLOS DA APLICAÇÃO DO MODELO ELETROGEOMÉTRICO (SOLUÇÃO PARA PROTEÇÃO EM UMA SUBESTAÇÃO)

ELEVAÇÃO


GAIOLA DE FARADAY

→

BLINDAGEM ELETROMAGNÉTICA

• Esta tecnologia é atendida através da aplicação da chamada “blindagem eletromagnética” pesquisada e desenvolvida por Michael Faraday. Na prática, são utilizados pequenos condutores com pontas, associados a uma malha de cabos condutores no topo da edificação. Esses cabos são conduzidos ao sistema de aterramento; • Esta proteção é a mais adequada onde existirem edificações de baixa altura a serem protegidas, como é o caso das salas de controle nas subestações elétricas; • As distâncias da rede de proteção, bem como as descidas e o sistema de aterramento são encontrados na Norma ABNT NBR-5419;


EXEMPLO DA APLICAÇÃO DA GAIOLA DE FARADAY


EQUIPAMENTO “PARA-RAIOS” PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS DIRETAS →

• Tratam-se de componentes do sistema que elétrico que possuem a característica de captar e escoar para o potencial de terra as sobretensões (impulsos gerados por descargas atmosféricas) e surtos de tensão (sobretensões impostas ao sistema elétrico por ele próprio), p. ex.: operação de disjuntores, etc.; • A tecnologia atual dos para-raios utiliza blocos de óxido de zinco (ZnO) encapsulados em suportes isolantes; • A instalação dos para-raios pode ser sobre suporte no piso ou presos aos condutores das linhas de transmissão.


EXEMPLOS DA APLICAÇÃO DO EQUIPAMENTO PARA-RAIOS CONTADOR DE DESCARGAS

PARA-RAIOS



CONSIDERAÇÕES INICIAIS

AULA 14 Drenagem Superficial em Subestações Elétricas


CONCEITOS BÁSICOS APLICÁVEIS ÀS DRENAGENS

OS PROJETOS DE DRENAGEM SÃO ESPECIALIDADES NO ÂMBITO DA ENGENHARIA CIVIL; ENTRETANTO, NO CASO ESPECÍFICO DAS SE’s ELÉTRICAS, CABE AO ENGENHEIRO ELETRICISTA FORNECER SUBSÍDIOS TÉCNICOS AO PROJETISTA CIVIL. PORTANTO O ENG. ELETRICISTA DEVE, ELE PRÓPRIO, TER CONHECIMENTO DOS CONCEITOS E TÉCNICAS A UTILIZAR.


AS ÁGUAS PROVENIENTES DAS CHUVAS TOMAM CAMINHOS DIFERENTES AO ATINGIR A SUPERFÍCIE DA TERRA: PARTE DELAS SE INFILTRAM NO SOLO PODENDO FORMAR LENÇÓIS SUBTERRÂNEOS (CONHECIDOS COMO LENÇÓIS FREÁTICOS) E OUTRA PARTE PODE PERMANECER EMPOÇADA NA SUPERFÍCIE, SENDO QUE UM PERCENTUAL DESTA SE EVAPORA.



TIPOS USUAIS DE DRENAGEM PLUVIAL

PARA SE EVITAR ALAGADIÇOS (EMPOÇAMENTOS) E O CONSEQÜENTE AFUNDAMENTO OU EROSÃO DO SOLO, É NECESSÁRIO PORTANTO QUE SEJA EFETUADO UM PROJETO E A CORRETA INSTALAÇÃO DE UM SISTEMA DE DRENAGEM. ESTA DEVE ESCOAR RAPIDAMENTE AS ÁGUAS INDESEJÁVEIS NAS ÁREAS E ELIMINAR OS PROBLEMAS APONTADOS.



DRENAGEM SUPERFICIAL

TÉCNICAS DE DRENAGEM SUPERFICIAL

OBJETIVO: ESCOAR AS ÁGUAS SUPERFICIAIS EVITANDO-SE EMPOÇAMENTOS. 

SISTEMAS DE DRENO CARREANDO A ÁGUA PARA CALHAS, CAIXAS E TUBOS COLETORES



SISTEMAS UTILIZANDO-SE BOCAS-DE-LOBO (SUMIDOUROS), SARJETAS E VALETAS LONGITUDINALMENTE ÀS VIAS DE CIRCULAÇÃO



SISTEMAS DE DRENO DE TALUDES E ENCOSTAS


SISTEMA DE DRENOS CARREANDO A ÁGUA PARA CALHAS, CAIXAS E TUBOS COLETORES


DRENOS COLETORES SOLUÇÃO 1

OS TUBOS COM FUROS VOLTADOS PARA CIMA SÃO MAIS COMUNS PARA INTERCEPTAÇÃO DO FLUXO DE ÁGUA. A VALA DEVE SER PREENCHIDA COM MATERIAL IMPERMEÁVEL ATÉ A ALTURA DOS FUROS.


DRENOS COLETORES


CAIXAS E TUBOS COLETORES

SOLUÇÃO 2 AS CAIXAS PODEM SER DE ALVENARIA, CONCRETO ARMADO OU PRÉ-FABRICADAS (QUADRADAS OU CIRCULARES).

OS TUBOS COM FUROS VOLTADOS PARA BAIXO DEVEM SER ASSENTADOS 5 cm SOBRE O MATERIAL FILTRANTE.

OS TUBOS PODEM SER DE BARRO VIDRADO, CIMENTO AMIANTO OU PVC.


SISTEMAS UTILIZANDO-SE BOCAS-DE-LOBO (SUMIDOUROS)


SARJETAS SÃO INTERCEPTADORES DE ÁGUA COM O OBJETIVO DE SE PROMOVER UM RÁPIDO SISTEMA DE ESCOAMENTO DAS ÁGUAS

A ÁGUA É CARREADA ATÉ A EXTREMIDADE DA VIA DE CIRCULAÇÃO, PENETRANDRO EM UMA CAIXA ATRAVÉS DE GRELHAS E ESGOTADANDO-SE EM SEGUIDA ATRAVÉS DE TUBOS COLETORES


VALETAS E CANALETAS SÃO ABERTURAS NO TERRENO, NAS QUAIS COLOCAM-SE CALHAS DE BARRO OU PRÉ-MOLDADAS EM CONCRETO, COM A FINALIDADE DE ATUAR COMO UM DISPOSITIVO DE DRENAGEM SUPERFICIAL



CANALETAS ABERTAS


SISTEMAS DE DRENO DE TALUDES E ENCOSTAS

SÃO OBRAS-DE-ARTE CONSTITUÍDAS POR BASE E PAREDES LATERAIS, TENDO POR FINALIDADE CARREAR A ÁGUA SUPERFICIAL EM TRECHOS LONGOS A DRENAGEM DOS TALUDES E ENCOSTAS É NECESSÁRIA POIS, ALÉM DE SE ATINGIR GRANDES VELOCIDADES NO ESCOAMENTO, AS ÁGUAS PLUVIAIS PROVOCAM ASSOREAMENTO E EROSÕES DE GRANDE PORTE.


EXEMPLOS DE ASSOREAMENTO E EROSÕES


DRENAGEM DE TALUDES E ENCOSTAS A – DRENO JUNTO AO TALUDE

A PROFUNDIDADE MÉDIA DO DRENO VARIA GERALMENTE ENTRE 1,5 E 2,0 m


DRENAGEM DE TALUDES E ENCOSTAS B – ESCADAS D’ÁGUA


DRENAGEM SUBTERRÂNEA OBJETIVO: REBAIXAR (E/OU INTERCEPTAR) O LENÇOL FREÁTICO, IMPEDINDO QUE ESTE ATINJA O CORPO DA SUPERFÍCIE.

SÃO CANALETAS EM GERAL ABERTAS, COM FUNDO DE CONCRETO E CONSTRUÍDAS EM FORMA DE DEGRAUS VISANDO REDUZIR A VELOCIDADE DA ÁGUA. TÉCNICAS USUAIS:  SISTEMA DE DRENOS PROFUNDOS  SISTEMA DE CAIXAS COLETORAS PROFUNDAS


SISTEMA DE DRENOS PROFUNDOS

OS DRENOS PROFUNDOS SE CARACTERIZAM PELA SUA MAIOR PROFUNDIDADE EM RELAÇÃO AO NÍVEL DO SOLO.


SISTEMA DE CAIXAS COLETORAS PROFUNDAS


ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO (BARBACÃS) SÃO TUBOS DE PVC COLOCADOS EM POSIÇÃO SUB-HORIZONTAL (INCLINAÇÃO DE 5º) COM NO MÁXIMO 1,5m NAS ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO, COM O FIM DE COLETAR ÁGUAS SUBTERRÂNEAS A MONTANTE, DIMINUINDO A PRESSÃO DA ÁGUA SOBRE A ESTRUTURA.



ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO (ARRIMOS) SÃO TUBOS COLOCADOS NA POSIÇÃO HORIZONTAL QUE CARREIAM AS ÁGUAS DRENADAS NA SUPERFÍCIE DO MURO DE ARRIMO.


OS MATERIAIS UTLIZADOS NOS SISTEMAS DE DRENAGEM SÃO DIVIDIDOS EM TRÊS CLASSES DE ACORDO COM SUAS RESPECTIVAS FUNÇÕES:

MATERIAIS UTILIZADOS NOS SISTEMAS DE DRENAGEM



FILTRANTES



DRENANTES



CONDUTORES



MATERIAIS CONDUTORES

MATERIAIS FILTRANTES •

AREIA

•

AGREGADOS BRITADOS

•

GEOTÉXTIL (SINTÉTICOS), ETC.

MATERIAIS DRENANTES

•

TUBOS DE CONCRETO (POROSOS OU PERFURADOS)

•

TUBOS CERÂMICOS (PERFURADOS)

•

TUBOS DE FIBROCIMENTO

•

MATERIAIS PLÁSTICOS (CORRUGADOS, FLEXÍVEIS, PERFURADOS OU RANHURADOS)

•

•

BRITAS

•

CASCALHO GROSSO LAVADO, ETC.


TUBOS DE CONCRETO

TUBOS METÁLICOS



TUBOS CERÂMICOS




DIMENSÕES DOS TUBOS CERÂMICOS (mm)




TUBOS DE PVC LISOS


TUBOS DE PVC CORRUGADOS - DIMENSÕES


TUBOS DE PVC CORRUGADOS


TUBOS DE PVC CORRUGADOS VAZÕES E VELOCIDADES DE FLUXO



TUBOS DE AÇO

TUBOS DE AÇO – DIMENSÕES (mm)



ALGUMAS RECOMENDAÇÕES •

DO PONTO DE VISTA DE SUA CONSTRUÇÃO, UMA SUBESTAÇÃO ELÉTRICA É UMA INSTALAÇÃO CUJA VIDA ÚTIL PREVISTA PODE VARIAR ENTRE 25 E 50 ANOS.

TÉCNICAS DE DRENAGEM EM SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS

•

PARA SE EVITAR QUE A SUPERFÍCIE DOS PÁTIOS EXTERNOS DE UMA SUBESTAÇÃO ELÉTRICA FIQUEM INUNDADOS, DEVE-SE ASSEGURAR O RÁPIDO ESCOAMENTO DAS ÁGUAS PLUVIAIS.

•

NA DRENAGEM DOS PÁTIOS DAS SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS, TEM-SE ALGUNS ASPECTOS PECULIARES: 

ÁREA PLANA DE DIMENSÕES DA ORDEM DE 50 A 100 m



DIFICULDADES DECORRENTES DA INTERFERÊNCIA COM BASES, CANALETAS, ETC.


PRINCIPAIS SISTEMÁTICAS PARA A EXECUÇÃO DA DRENAGEM EM SUBESTAÇÕES COLETA DE TODAS AS ÁGUAS DE CONTRIBUIÇÃO DAS ÁREAS VIZINHAS NA PERIFERIA DA SUBESTAÇÃO E SEU ENCAMINHAMENTO DIRETO PARA OS PONTOS DE DESAGUE UTILIZAÇÃO DE UMA CAMADA DE REVESTIMENTO (BRITA) COMO LENÇOL DRENANTE, ESCOANDO AS ÁGUAS PARA VALETAS, COM DRENOS FURADOS E JUNTA FECHADA, ENVOLVIDOS DE MATERIAL FILTRANTE, QUE CONDUZEM A ÁGUA PARA UMA REDE DE MANILHAS, ESGOTANDO-A PARA FORA DA ÁREA


DADOS PLUVIOMÉTRICOS UTILIZADOS COMO REFERÊNCIA PARA O DIMENSIONAMENTO DA DRENAGEM É PRÁTICA CORRENTE A CONSIDERAÇÃO DA PRECIPITAÇÃO MÁXIMA HORÁRIA COM UM TEMPO DE RECORRÊNCIA DE 10 ANOS PARA A MAIOR PARTE DO BRASIL, A PRECIPITAÇÃO DE 100 mm/h ATENDE A ESTA CONDIÇÃO COM SEGURANÇA TAMBÉM, É COMUM SE CONSIDERA QUE ESTA PRECIPITAÇÃO DEVE SER ESCOADA EM 3 HORAS

CONSTRUÇÃO DE VALETAS NO PÉ DOS TALUDES DE CORTE E, ÀS VEZES, NA ORISTA DOS TALUDES DE CORTE OU ATERRO, PARA PROTEGÊ-LOS DE EROSÃO


DIMENSIONAMENTO DOS SISTEMAS DE DRENAGEM DAS SUBESTAÇÕES


DIMENSIONAMENTO DOS SISTEMAS DE DRENAGEM DAS SUBESTAÇÕES (cont.) ESCOLHER UM MATERIAL PARA O FILTRO, DE FORMA QUE O MESMO EXECUTE O ESCOAMENTO DENTRO DAS CONDIÇÕES PLUVIOMÉTRICAS

UTILIZA-SE UMA CAMADA DE BRITA DE ESPESSURA DE 100 mm SOBRE O PISO DO SOLO TERRAPLENADO CAMADA DE REVESTIMENTO

PARA ESTA CAMADA, PODE-SE UTILIZAR BRITA N°1 (∅ ENTRE 4,8 E 19 mm) COM ESTA BRITA, TEM-SE UMA PERMEABILIDADE DE 250 mm/h COM ESTE RECURSO, PODE-SE ESPAÇAR OS COLETORES EM ATÉ 10 m

DRENOS

EXEMPLO: • CONDIÇÕES PLUVIOMÉTRICAS: PARA 100 mm/h, ESCOANDO EM UM TEMPO MÁXIMO DE 3 HORAS, É NECESSÁRIO O ESPAÇAMENTO DE 10 m ENTRE DRENOS • NESSAS CONDIÇÕES, PODE-SE ADMITIR A CONSTRUÇÃO DE DRENOS ATÉ 30 m DE COMPRIMENTO • SE O MATERIAL DO FILTRO UTILIZADO FOR DE BAIXA PERMEABILIDADE, O COMPRIMENTO DE 30 m DEVE SER REDUZIDO


DIMENSIONAMENTO DOS SISTEMAS DE DRENAGEM DAS SUBESTAÇÕES (cont.)


DIMENSIONAMENTO DOS SISTEMAS DE DRENAGEM DAS SUBESTAÇÕES (cont.) EM TERRENOS ONDE HÁ LENÇOL D’ÁGUA ELEVADO, EM QUE A DRENAGEM FUNCIONARÁ TAMBÉM COMO DRENAGEM SUBTERRÂNEA, HÁ NECESSIDADE DE GRADUAR A BRITA PARA EVITAR SUA COLMATAÇÃO COM O MATERIAL DO SOLO

OS COLETORES DEVEM SER DIMENSIONADOS EM FUNÇÃO DA ÁREA QUE ESCOAM O LIMITE DE INCLINAÇÃO RECOMENDADO É DE 0,5%

COLETORES

OS SEGUINTES TUBOS COLETORES SÃO UTILIZADOS ∅

(mm) 150 200 250 300 500 600

ÁREA ESCOAMENTO (m²) 1100 2100 4300 6800 30000 40000



GRANULOMETRIA DA CAMADA DE REVESTIMENTO

UMA MEDIDA CONVENIENTE SERIA A UTILIZAÇÃO DE CAMADA FINA (5 cm) DE AREIA GROSSA SOBRE O TERRENO, ANTES DA BRITA. ISTO DIMINUIRIA, TAMBÉM, O APARECIMENTO DE GRAMÍNEAS ENTRE A BRITA. SOBRE A AREIA SERIAM COLOCADOS 10 cm DE BRITA BEM GRADUADA. NORMALMENTE CONVÉM USAR BRITA N°1 COM ∅ ENTRE 4,8 E 19 mm



POR ECONOMIA (A MÃO DE OBRA É CARA), CONVÉM PROJETAR A DRENAGEM COM A MENOR PROFUNDIDADE POSSÍVEL

PROFUNDIDADE DA CAMADA DRENANTE

OS DRENOS DEVEM POSSUIR UMA PROFUNDIDADE MÍNIMA COMPATÍVEL COM A CARGA MECÂNICA QUE PODERÁ ATINGIR OS TUBOS A DRENAGEM ESTÁ RELACIONADA COM O ESPAÇAMENTO ENTRE DRENOS, NATUREZA E PROFUNDIDADE DO LENÇOL FREÁTICO O FUNDO DO TUBO DEVE ESTAR NO MÍNIMO ENTRE 400 E 600 mm PARA TERRENOS ARENOSOS E ARGILOSOS, RESPECTIVAMENTE. O CAIMENTO DOS COLETORES DEVE TER DECLIVIDADE ACIMA DE 0,5%. ISSO ASSEGURA UMA VELOCIDADE DA ÁGUA PARA NÃO HAVER DEPÓSITO DE MATERIAL

CUIDADO SEMELHANTE DEVE SER TOMADO EM TERRENO CONSTITUÍDO DE MATERIAL POUCO ADENSADO OU COMPACTADO E FORMADO DE PARTÍCULAS FINAS (ARGILAS, ARGILAS SILTOZAS OU AREIA FINA)

CAIXAS DE PASSAGEM, DRENOS E COLETORES

AS JUNÇÕES DE DRENOS E DE TUBOS DEVEM SER SEMPRE FEITAS EM CAIXAS PARA PERMITIR UM FÁCIL ACESSO AS CAIXAS PODEM SER DE CONCRETO, ALVENARIA OU TIJOLOS MACIÇOS, SEMPRE COM TAMPAS DE CONCRETO AS DIMENSÕES DEVEM SER CONFORME PROFUNDIDADE E O DIÂMETRO DOS TUBOS

A

OS DRENOS COLETORES PODEM SER DE CERÂMICA VIDRADA, CONCRETO OU TUBOS PLÁSTICOS PERFURADOS



DIMENSIONAMENTO DOS SISTEMAS DE DRENAGEM DAS SUBESTAÇÕES (cont.) O FLUENTE DA DRENAGEM DEVE SER CONDUZIDO (PELO TRAJETO MAIS CURTO POSSÍVEL) PARA OS PONTOS DE DESPEJO FORA DA ÁREA DRENADA

ESGOTAMENTO DO SISTEMA

CUIDADO ESPECIAL DEVE SER TOMADO NA ESCOLHA DOS PONTOS DE DESPEJO, LEVANDO-SE EM CONTA A POSSIBLIDADE DE:  UMA PROFUNDIDADE CONVENIENTE PARA A DRENAGEM  INTERFERÊNCIA COM PROPRIEDADES VIZINHAS UM MAIOR NÚMERO DE PONTOS DE DESPEJO, GERALMENTE CONDUZ A SOLUÇÕES MAIS ECONÔMICAS E AINDA LIMITA OS EFEITOS DE UMA POSSÍVEL OBSTRUÇÃO OU DANIFICAÇÃO A APENAS UMA PARCELA DA ÁREA DRENADA


TÉCNICAS DE DRENAGEM DE PÁTIOS EXTERNOS DE EQUIPAMENTOS 



PÁTIOS EXTERNOS DE EQUIPAMENTOS



PÁTIOS EXTERNOS DE ESTACIONAMENTOS



VIAS DE CIRCULAÇÃO



CANALETAS PARA CABOS ISOLADOS



REDES DE DUTOS, CAIXAS DE PASSAGEM, MANHOLES E GALERIAS DE CABOS



POÇOS DE CONTENÇÃO DE ÓLEO DE TRANSFORMADORES E GERADORES


TÉCNICAS DE DRENAGEM DE PÁTIOS EXTERNOS DE EQUIPAMENTOS (cont.)

O PÁTIO EXTERNO DE EQUIPAMENTOS DE UMA SUBESTAÇÃO ELÉTRICA DEVE SER TERRAPLENADO COM UMA PEQUENA DECLIVIDADE (DA ORDEM DE 0,5%);



PRINCIPAIS LOCAIS DAS SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS A SEREM DRENADOS

O SISTEMA MAIS CONSAGRADO É AQUELE QUE UTILIZA DRENOS + CAIXAS COLETORAS + TUBOS COLETORES

AS ETAPAS DE CONSTRUÇÃO DO DRENO ESTÃO MOSTRADAS NA FIGURA AO LADO



TÉCNICAS DE DRENAGEM DE PÁTIOS EXTERNOS DE EQUIPAMENTOS (cont.) 



PÁTIOS MUITO EXTENSOS REQUEREM VÁRIOS SUB-SISTEMAS,


É COMUM O ACABAMENTO COM UMA CAMADA DE 10 cm DE

DE MODO A TORNAR AS CAIXAS COLETORAS MENOS

PEDRA BRITADA OU TERRA ORGÂNICA PERMEÁVEL PLANTADA

PROFUNDAS;

COM GRAMA

NA FASE DE PROJETO, DEVE-SE EVITAR, AO MÁXIMO, AS



CASO A TOPOGRAFIA DA SUBESTAÇÃO RESULTE EM VÁRIOS NÍVEIS (PATAMARES) COM TALUDES, DEVEM SER PREVISTAS

POSSÍVEIS INTERFERÊNCIAS COM AS BASES DOS

CANALETAS, BUEIROS E BOCAS-DE-LOBO, DE MODO A SE

EQUIPAMENTOS, CAIXAS DE PASSAGEM, POÇOS DE INSPEÇÃO

EVITAR EROSÕES E DESLIZAMENTOS DO TERRENO

DO SISTEMA DE ATERRAMENTO, ETC;



TÉCNICAS DE DRENAGEM DE VIAS DE CIRCULAÇÃO EM SUBESTAÇÕES


SÃO COMUNS AS VALETAS CARREANDO A ÁGUA PARA AS BOCAS-DE-LOBO E SARJETAS





EM PÁTIOS DE ESTACIONAMENTO,



EM TRAVESSIAS, É RECOMENDÁVEL COLOCAR GRELHAS

A SOLUÇÃO MAIS CORRETA É O

PARA SE EVITAR O ARRASTE E A PENETRAÇÃO DE SÓLIDOS,

SISTEMA “ESPINHA DE PEIXE”

COM O CONSEQÜENTE ENTUPIMENTO DO DRENO

INCLUEM-SE NESTE ITEM, AS ÁREAS TERRAPLENADAS QUE FAZEM PARTE DE AMPLIAÇÕES FUTURAS DA SUBESTAÇÃO


TÉCNICAS DE DRENAGEM DE CANALETAS PARA CABOS ISOLADOS


TÉCNICAS DE DRENAGEM DE CANALETAS PARA CABOS ISOLADOS (cont.)

AS CANALETAS PARA CABOS PODERÃO ESGOTAR NA REDE DE DRENAGEM SEMPRE QUE ISSO NÃO IMPLICAR EM UM EXCESSIVO AUMENTO DA PROFUNDIDADE DO SISTEMA. ÀS VEZES, UM ESCOAMENTO INDEPENDENTE PODE CONDUZIR À SOLUÇÃO MAIS ECONÔMICA 

AS CANALETAS TAMBÉM INTERCEPTAM O LENÇOL DE BRITA E, PORTANTO, SEPARAM AS ÁREAS DE DRENAGEM EM SISTEMAS DISTINTOS 

O ESGOTAMENTO DOS POÇOS DE TRANSFORMADOR OU TANQUES DE ÓLEO DE GERADORES DEVE SER INDEPENDENTE DO SISTEMA DE DRENAGEM, POIS EXISTE A POSSIBILIDADE DE SE DESPEJAR ÓLEO 


TÉCNICAS DE DRENAGEM DE CAIXAS DE PASSAGEM, REDES DE DUTOS, MANHOLES E GALERIAS DE CABOS 

UTILIZA-SE UMA TUBULAÇÃO INTERLIGANDO AS CAIXAS COLETORAS DO SISTEMA GERAL DE DRENAGEM



QUANDO ESTAS CAIXAS OU GALERIAS FOREM PROFUNDAS, UMA ALTERNATIVA É A EXAUSTÃO DAS ÁGUAS ACUMULADAS VIA SISTEMAS DE BOMBEAMENTO


TÉCNICAS DE DRENAGEM DE CAIXAS DE PASSAGEM, REDES DE DUTOS, MANHOLES E GALERIAS DE CABOS (cont.)


DRENAGEM DE ÓLEO DE TRANSFORMADORES E GERADORES AS NORMAS DE MEIO AMBIENTE SÃO BASTANTE RIGOROSAS QUANTO A CONTENÇÃO DE EVENTUAIS VAZAMENTOS DE ÓLEO DOS TANQUES DOS TRANSFORMADORES OU GERADORES • SOB A BASE DOS TRANSFORMADORES DEVE EXISTIR UM POÇO (BACIA DE CONTENÇÃO) PARA CONTER QUAISQUER VAZAMENTOS DE ÓLEO. • ESTE POÇO DEVERÁ SER PROJETADO PARA RECOLHER TODO ÓLEO POSSÍVEL, INCLUSIVE AQUELE ORIGINADO PELO DISPOSITIVO DE ALÍVIO DE PRESSÃO. • A PARTE INFERIOR DO POÇO DEVE POSSUIR INCLINAÇÕES DE MODO A CONDUZIR A ÁGUA PLUVIAL E OS EVENTUAIS VAZAMENTOS ÓLEO PARA UMA CAIXA, E DESTA PARA OUTRA CAIXA SEPARADOURA DE ÓLEO/ÁGUA LOCALIZADA EXTERNAMENTE À SUBESTAÇÃO.


DRENAGEM DE ÓLEO DE TRANSFORMADORES E GERADORES •

•

PARA TRANSFORMADORES DE MENOR PORTE:



DRENAGEM DE ÓLEO DE TRANSFORMADORES E GERADORES (cont.) •

DRENAGEM DE ÓLEO DE TRANSFORMADORES E GERADORES (cont.)

PARA TRANSFORMADORES DE MENOR PORTE:

• 

PARA TRANSFORMADORES DE MAIOR PORTE:

ENCHER O POÇO SOB O TRANSFORMADOR COM BRITA Nº 3, COM COEFICIENTE DE VAZIOS EM TORNO DE 40% DO VOLUME TOTAL DE BRITA

CORTE A – A



O VOLUME DE VAZIOS DEVE SER DE, PELO MENOS, 1/3 DO VOLUME TOTAL DE ÓLEO DO TRANSFORMADOR



AFASTAR RAPIDAMENTE O ÓLEO DAS VIZINHANÇAS DO TRANSFORMADOR

PLANTA



EVITAR QUE O ÓLEO CONTAMINE A REDE DE DRENAGEM PLUVIAL



DRENAGEM DE ÓLEO DE TRANSFORMADORES E GERADORES (cont.) •


PARA TANQUES DE ÓLEO DE GERADORES: •

CAIXA SEPARADORA DE ÓLEO / ÁGUA: DEVE SER CONSTRUÍDA EXTERNAMENTE À ÁREA DA SUBESTAÇÃO  DEVE TER CAPACIDADE PARA ARMAZENAR O VOLUME DE, NO MÍNIMO, O MAIOR TRANSFORMADOR DA SUBESTAÇÃO OU O MAIOR TANQUE DE ÓLEO DOS GERADORES 




CUIDADOS NA EXECUÇÃO DO PROJETO •

O ÓLEO ARMAZENADO NA CAIXA SEPARADORA ÓLEO / ÁGUA É RETIRADO ATRAVÉS DE BOMBAS E NÃO PODE SER ESCOADO NO MESMO CAMINHAMENTO DAQUELE DESTINADO ÀS ÁGUAS PLUVIAIS.

CUIDADOS CONVENIENTES NA EXECUÇÃO DO SISTEMA DE DRENAGEM DEVEM SER EXIGIDOS PELO PROJETO, DETALHANDO ESPECIALMENTE: ASSENTAMENTO DOS DRENOS;  ASSENTAMENTO DOS COLETORES;  ESPESSURA DAS CAMADAS FILTRANTES;  MATERIAL DAS CAMADAS;  COMPACTAÇÃO DAS CAMADAS. 



PRINCIPAIS NORMAS TÉCNICAS E DE SEGURANÇA APLICÁVEIS

AULA 15 Proteção Contra Incêndios em Subestações Elétricas

ABNT NBR-13231 – Proteção Contra Incêndio em Subestações Elétricas de Geração, Transmissão e Distribuição NR-10 MTE – Segurança em Serviços e Instalações Elétricas NR-23 MTE – Proteção Contra Incêndio ANSI / IEEE 979/94 – Guide for Substation Fire Protection UL 555-2001 – Fire Dampers NFPA 12-2000 – Standard on Carbon Dioxide Extinguishing Systems IT-30 – Subestações Elétricas (Corpo de Bombeiros)


ALGUMAS DEFINIÇÕES IMPORTANTES Dispositivo de acionamento automático e Alarme de Incêndio desligamento manual, destinado a alertar a existência de um incêndio no risco protegido. Dispositivo constituído de grelha, duto de coleta e Bacia de Contenção dreno preenchido com pedra britada, com a de Óleo Isolante finalidade de coletar vazamentos de óleo isolante. Dispositivo destinado a evitar a passagem de Barreiras de gases, chamas ou calor de um local ou instalação Proteção para outro vizinho. Dispositivo que tem como objetivo armazenar o Caixa Separadora óleo e drenar a água proveniente da chuva e do de Óleo sistema de combate a incêndio. Controle de Significa prover os meios para controlar, durante um certo período de tempo, a intensidade do Propagação de Incêndio incêndio.


ALGUMAS DEFINIÇÕES IMPORTANTES (cont.)

a)

Edificação de Construção Superior

b) c) d) e) f) g)

Edificação que apresenta as seguintes características: estrutura de concreto armado ou de aço, protegido com alvenaria ou materiais refratários; teto e piso de concreto; paredes de alvenaria; cobertura de material incombustível; instalação elétrica protegida contra o risco de incêndio; forros e pisos falsos incombustíveis; acabamentos de materiais classe B conforme NBR-9442.



ELABORAÇÃO DE PROJETOS DE PROTEÇÃO CONTRA INCÊNDIO EM SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS A. GERAL • Atender aos aspectos de segurança recomendados pelo MTE (NR-10 e NR-23), regulamentação do Corpo de Bombeiros e Códigos de Obras Municipais; • para efeito de seguro, consultar a Circular SUSEP n°006/92; • antes de qualquer providência, efetuar uma análise de risco de incêndio da subestação, a fim de verificar sua adequação; • para os casos omissos, consultar a Norma ANSI / IEEE 979/94.


B. ARRANJO FÍSICO DA SUBESTAÇÃO • Prever separação física: 

entre edificações;



entre equipamentos e edificações;



entre equipamentos que apresentem considerável risco de incêndio e explosão;

• as edificações de apoio operacional (p. ex.: casa de bombas) devem ser separadas fisicamente do restante da subestação; • Prever vias livres para o acesso das viaturas de combate a incêndio; • Todas as edificações devem ser do tipo “construção superior”.


B. ARRANJO FÍSICO DA SUBESTAÇÃO (cont.) B. ARRANJO FÍSICO DA SUBESTAÇÃO (cont.)

• Todas as instalações elétricas nas edificações deverão atender às exigências aplicáveis das Normas ABNT e NR’s (MTE); • quando existirem janelas e portas de vidro, essas deverão ser posicionadas para abrir respectivamente para o exterior e no sentido de saída.

• as aberturas de passagem de cabos em pisos, paredes e tetos devem ser fechadas com barreiras de proteção incombustível, visando evitar a transferência de gases, calor e chamas de um ambiente para outro. O sistema empregado deve apresentar resistência de 2 h ao fogo, comprovada através de ensaios, ser compatível com o meio onde for instalado, ser moldável e de fácil remoção, isolante térmico e dielétrico e não deteriorar, quando em contato com material isolante dos cabos elétricos.

CABO INDIVIDUAL

MAIS DE UM CABO



C. CASA DE CONTROLE (cont.)

C. CASA DE CONTROLE

- SALA DE BATERIAS - GERAL -

• Caso se tratar de baterias ácidas, a concentração máxima permitida

• Na casa de controle só devem ser utilizados móveis e utensílios fabricados

com

materiais

incombustíveis

ou,

no

mínimo,

autoextingüíveis;

de H2 no ambiente, gerada em decorrência da recarga das baterias, não deve ser maior que 1% do volume do ar ambiente; • Se existir sistema de exaustão forçada, deve-se prever seu

• prever instalações de ar condicionado, ventilação, aquecimento e exaustão sob o ponto de vista de proteção contra incêndio.

funcionamento ininterrupto e intertravamento com o processo de carga e descarga das baterias. Recomenda-se que o acionamento possa ser feito através de um sistema detector de concentração de H 2 no ambiente e alarme indicando a ocorrência; • A instalação elétrica no ambiente da sala de baterias deve atender à NBR-5418.



C. CASA DE CONTROLE (cont.) - DEMAIS SALAS, GALERIAS, CANALETAS E TÚNEIS DE CABOS • Vedar a instalação dos cabos isolados, do ponto de vista de propagação de incêndio, de acordo com a NBR-5410;

C. CASA DE CONTROLE (cont.) - DEMAIS SALAS, GALERIAS, CANALETAS E TÚNEIS DE CABOS • o pé-direito das salas, galerias e túneis deve ser de, no mínimo, 2 m, considerado entre piso e teto. O arranjo físico deve permitir o acesso de um homem equipado com aparelho de respiração autônoma, a desocupação imediata e a extinção de incêndio via extintores portáteis; • prever ventilação natural complementada por ventilação forçada nos termos da NFPA-90A.



C. CASA DE CONTROLE (cont.) - ESCRITÓRIO, ALMOXARIFADO, OFICINA E COPA • As paredes limítrofes desses ambientes devem ser de alvenaria; • o mobiliário deve ser de material incombustível e na quantidade mínima necessária; • existindo materiais ou produtos inflamáveis, esses devem ser mantidos em locais específicos, isolados, protegidos e sinalizados com rotulação adequada;

D. EDIFICAÇÕES DE APOIO OPERACIONAL - CASA DO GRUPO GERADOR DE EMERGÊNCIA • Os painéis devem ser instalados de forma a “separar os riscos de incêndio”; • prever canaletas para coleta e drenagem do óleo combustível próximas ao gerador, as quais devem encaminhar os resíduos para uma caixa coletora; • prever ventilação natural do ambiente, podendo ser complementada por

• se for necessária a instalação de gás GLP, prever seu armazenamento

ventilação forçada (NFPA-90A), de modo a impedir que a temperatura

em local externo protegido e ventilado. As tubulações do gás devem ser

se eleve a valores altos e que haja o acúmulo de vapores combustíveis;

de metal e equipadas com dispositivo para isolamento.


D. EDIFICAÇÕES DE APOIO OPERACIONAL (cont.)


D. EDIFICAÇÕES DE APOIO OPERACIONAL (cont.)

- CASA DO GRUPO GERADOR DE EMERGÊNCIA (cont.) • na sala do gerador e nas casas de bombas com motores a óleo diesel, classificar a área conforme as normas aplicáveis; • a tubulação de descarga dos gases do motor do gerador deve possuir proteção térmica, sendo a descarga realizada para área externa à edificação; • para o banco de baterias da instalação deve ser previsto um local protegido e ventilado, podendo estar situado no próprio compartimento do gerador; • o tanque de óleo combustível do gerador deve ser instalado externamente à edificação, protegido contra intempéries, sinalizado, provido de drenagem, suspiro, aterramento e meios de coleta de resíduos de vazamentos (NBR-7821 e NFPA-37)

- CASA DE BOMBAS DE INCÊNDIO • As bombas de incêndio com motores de combustão interna deverão atender aos requisitos exigidos para a sala dos grupos geradores; • os painéis de controle e comando das bombas de incêndio devem ser independentes, situados em locais ventilados e de fácil acesso.


PROTEÇÃO CONTRA INCÊNDIO NOS EQUIPAMENTOS DA SUBESTAÇÃO A. GERAL • Os equipamentos que apresentarem risco potencial de incêndio devem atender às “condições de separação física” e “barreiras de proteção”.


B. CUBÍCULOS • Os cubículos devem atender aos requisitos de segurança contra explosão e incêndio (NR-10); • os cabos de energia isolados (A.T.) devem ser providos de terminações e emendas a seco por fita ou massa de A.T.; • o ambiente interno dos cubículos deve ser estanque (reter os vazamentos de óleo, se existirem); • as aberturas para passagem de cabos isolados devem ser vedadas.


C. CANALETAS DE CABOS • Prever meios de isolamento de modo a se evitar a penetração de óleo isolante ou detritos nas canaletas de cabos; • prever canaletas distintas para abrigar cabos e tubulações, sendo utilizados suportes de material e combustível. Admite-se a utilização de “barreiras de proteção”.


D. TRANSFORMADORES E REATORES DE POTÊNCIA (cont.) • Os transformadores e reatores de potência devem ser instalados, de preferência, externamente às edificação sobre “bacias de contenção de óleo” e “separados fisicamente de riscos de incêndio”, de modo a impedir que a queima de um equipamento cause risco de incêndio a outros equipamentos ou objetos; • as distâncias mínimas recomendadas para a separação física estão indicadas na tabela seguinte.


D. TRANSFORMADORES E REATORES DE POTÊNCIA (cont.) DISTÂNCIAS MÍNIMAS DE SEPARAÇÃO ENTRE TRANSFORMADORES E REATORES A EDIFICAÇÕES (*)


D. TRANSFORMADORES E REATORES DE POTÊNCIA (cont.) DISTÂNCIAS MÍNIMAS DE SEPARAÇÃO ENTRE TRANSFORMADORES E REATORES A EDIFICAÇÕES

Distância Horizontal (m) Volume de Distância Líquido Edificações Edificações Vertical Edificações Isolante Resist. ao Não (m) Combustíveis (litros) Fogo por 2 h Combustíveis H1 < 2.000 1,5 4,6 7,6 7,6 ≥ 2.000 e 4,6 7,6 15,2 15,2 H2 ≤ 20.000 > 20.000 7,6 15,2 30,5 30,5

Tipo do Líquido Isolante do Transformador Óleo Mineral

(*) REF.: TABELA 1

NBR-13231


D. TRANSFORMADORES E REATORES DE POTÊNCIA (cont.)

PLANTA s/ esc.

ELEVAÇÃO s/ esc.



• caso não seja possível atender às distâncias indicadas na tabela, deve ser providenciado o uso de “paredes tipo corta-fogo”

• As distâncias mínimas entre os transformadores ou reatores de potência a outros equipamentos devem atender aos valores apresentados na tabela 2 a seguir;





DISTÂNCIAS MÍNIMAS DE SEPARAÇÃO ENTRE TRANSFORMADORES E REATORES A OUTROS EQUIPAMENTOS (*)

• A passagem de estruturas sobre transformadores ou reatores de

Tipo do Líquido Isolante do Transformador

Óleo Mineral

• as paredes do tipo corta-fogo, de preferência não devem ser utilizadas

Volume de Líquido Isolante (litros)

Distância (m)

< 2.000

1,5

≥

2.000 e ≤ 20.000 > 20.000

potência deve ser restringida àquelas essencialmente necessárias;

7,6 15,2

como meio de suporte de dispositivos, tais como barramentos, isoladores, suportes de pára-raios, etc.; • para instalação dos dispositivos de comando e acionamento contra incêndio, devem ser previstas áreas específicas; • nos transformadores e reatores de potência, podem ser previstos ainda, após análise de cada caso em particular, sistemas fixos

(*) REF.: TABELA 2 NBR-13231



• Em 1955 a “electricitè de france” desenvolveu um sistema de extinção de fogo em transformadores e reatores de potência, pela introdução com nitrogênio no tanque após iniciado o incêndio. • Nas figuras a seguir está mostrado o princípio de funcionamento desse sistema.

automáticos para proteção contra incêndio.







O nitrogênio previne uma Quando o transformador explode, os

posterior combustão e assegura o

gases auto-inflamáveis dão início ao

resfriamento do óleo.

fogo.

A válvula de drenagem de óleo se

O nitrogênio é injetado no tanque pela

abre e impede que o óleo

sua parte inferior

derrame.




D. TRANSFORMADORES E REATORES DE POTÊNCIA (cont.) - PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DA VÁLVULA DE FECHAMENTO NA TUBULAÇÃO ENTRE O CONSERVADOR E O TANQUE -

Uma vez iniciada a drenagem, o fluxo de óleo entre o conservador e

Sem a válvula de fechamento o

o tanque tem a sua válvula fechada

volume de óleo do conservador é

imediatamente.

escoado para o tanque principal, alimentando o incêndio



Como conseqüência o fogo se estende para os equipamentos e instalações próximas ao transformador





Com a válvula, esta tubulação se fecha automaticamente durante o incêndio.


SISTEMAS DE PROTEÇÃO DAS EDIFICAÇÕES EM SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS CONTRA INCÊNDIO A. EDIFICAÇÕES EM GERAL

Como conseqüência, o óleo do conservador é impedido de escoar e alimentar ainda mais o incêndio.

• Ambientes como a casa de controle e as edificações de apoio devem ser protegidas contra o risco de incêndio através de extintores (NBR-12693) ou por sistema similar próprio, previsto na instalação; • Podem ser previstas ainda, após análise de cada caso em particular, sistemas de hidrantes para proteção das instalações do pátio ou das edificações da subestação.


A. EDIFICAÇÕES EM GERAL (cont.) • Em função da análise de risco de incêndio e da importância da subestação no sistema de transmissão, esta poderá vir a ser protegida através de sistemas complementares;


B. CASA DE CONTROLE (cont.) • devem ser previstos meios de comunicação entre a sala de controle e o pátio de equipamentos, bem como a outras subestações próximas, centrais do Corpo de Bombeiros ou outras entidades de atendimento, se disponíveis;

• deve ser previsto um sistema fixo de proteção por gases, quando o risco de incêndio na subestação orientar para a sua necessidade; • podem ser previstos ainda, após análise de cada caso em particular, sistema de detecção e alarme de incêndio específico para proteção da edificação.


B. CASA DE CONTROLE • O painel de supervisão e o comando dos sistemas fixos de proteção contra incêndio devem estar localizados na sala de controle ou em área de supervisão contínua. A sinalização luminosa e sonora de funcionamento do referido painel deve ser diferente das demais porventura existentes no local;


DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO CONTRA INCÊNDIO A. EXTINTORES DE INCÊNDIO PORTÁTEIS • As edificações de uma subestação devem ser protegidas, preferencialmente, por extintores de incêndio portáteis de gás carbônico (CO2) e pó químico seco à base de bicarbonato de sódio (faixa II de operação) de acordo com a NBR-12693.



B. EXTINTORES DE INCÊNDIO SOBRE RODAS

B. EXTINTORES DE INCÊNDIO SOBRE RODAS (cont.)

• Devem ser dimensionados de acordo com a NBR-12693; • transformadores e reatores de potência, reguladores de tensão (inclusive quando se tratarem de unidades individuais), devem ser protegidos através de extintores de incêndio de pó químico com capacidade de 50 kg;

• tais extintores devem ser equipados com rodas especiais (p. ex.: largura e diâmetro adequados) para se deslocar sobre superfícies irregulares, como por exemplo locais com brita; • a carga de pó químico seco deverá ser à base de bicarbonato de sódio (faixa II de operação) conforme a NBR-10721.


C. BARREIRAS DE PROTEÇÃO


•

D. PAREDES CORTA-FOGO As “paredes corta-fogo” devem apresentar as seguintes dimensões para separação entre transformadores e reatores de potência: a) para transformadores, a altura deve ser de 0,40 m acima do topo do tanque do conservador de óleo; b) para reatores de potência, a altura deve ser de 0,60 m acima do topo.

• As “barreiras de proteção” devem ser instaladas para separação de locais onde haja um maior risco de incêndio.



D. PAREDES CORTA-FOGO (cont.)

D. PAREDES CORTA-FOGO (cont.)

d) a distância livre mínima de separação física entre a parede e o equipamento protegido deve ser de 0,50 m;

c) o comprimento total da parede deve, no mínimo, ultrapassar o comprimento total do equipamento protegido em 0,60 m;

e) para edificações e equipamentos quando a distância livre de separação for inferior a 8,0 m, a “parede corta-fogo” deve atender à Norma IEC 61936



D. PAREDES CORTA-FOGO (cont.) •

quando a distância livre de separação física for inferior a 8,0 m, devem ser considerados, ainda, os seguintes critérios: a) A parede, sofrendo colapso estrutural e caindo, parcial ou totalmente, não deve atingir equipamentos, edificações ou vias de trânsito de pessoas; b) A parede não deve permitir a passagem de calor ou chamas para os locais próximos.

D. PAREDES CORTA-FOGO (cont.) •

Entre edificações e equipamentos, quando a distância livre de separação física for superior a 15 m, não há necessidade de separálos com “parede tipo corta-fogo”



E. BACIA DE CONTEÇÃO E DRENAGEM DE ÓLEO •

Instalar os transformadores e reatores de potência sobre “bacia de contenção de óleo isolante”, com a finalidade de receber o óleo de eventual vazamento do equipamento, bem como das águas pluviais, além das águas do sistema de proteção contra incêndio, se houver;

•

E. BACIA DE CONTEÇÃO E DRENAGEM DE ÓLEO (cont.) •

no seu ponto mais baixo, a bacia deve ter uma caixa de captação que permita a saída da mistura água + óleo para a tubulação de coleta da caixa separadora de óleo;

•

as caixas de captação devem ter em sua parte superior uma grelha que impeça a entrada da pedra britada;

•

o fluido drenado deve ser encaminhado para um sistema coletor específico, o qual deve permitir separar a água e o óleo isolante;

•

a bacia deve possuir dimensões que excedam em 0,5 m à projeção do equipamento e o seu volume deve ser igual ao volume do óleo contido no respectivo equipamento. Após a colocação da brita, o volume útil deve ser de, no mínimo, 40% do volume da bacia.

a bacia de contenção deve ser preenchida com brita nº. 3 (19 a 38 mm);



G. SISTEMAS FIXOS AUTOMÁTICOS PARA PROTEÇÃO CONTRA INCÊNDIOS

F. CAIXA SEPARADORA DE ÓLEO •

A caixa separadora de óleo objetiva armazenar o óleo e possibilitar a drenagem da água. Para isto, deve possuir as seguintes características construtivas: a) Permitir fácil entrada do óleo isolante drenado; b) permitir a drenagem da água; c) apresentar resistência à corrosão pela água e pelo óleo isolante; d) Possuir meios com proteção que possibilitem a inspeção interna; e) Apresentar capacidade mínima correspondente à vazão do óleo vertido a partir do maior transformador ou reator de potência.

•

a caixa separadora deve ser instalada em um local específico, independente das outras instalações e equipamentos.

•

Quando previstos para proteção de transformadores e reatores de potência, deverão atender à Norma ABNT NBR-13231, seção 1

Subestações (Cefet-MG) (1a10,11,14,15)

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