˘ˇ ˆ - daelt - departamento acadêmico de...
TRANSCRIPT
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 1
������������������ ���������������������
��������������������������������
�������������������������
������������� �������������� ���
�� ��������������������������� � ���
�������� � ������!"�#��$�%!&'�
�!(��&���� ��)��*�++�
,"!� �-��## ���(�'��
�"!#(���.(�%(!�
���! -���(!( !"�."!/��"�
0 #%�!��� 1��(!� ��
�
�������� ��������� ������� �� ��!���� �
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 2
ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................................9
1.1 O CRESCIMENTO ECONÔMICO E O DESENVOLVIMENTO INDUSTRIAL .........9
1.2 A CONSTRUÇÃO E AMPLIAÇÃO DE SUBESTAÇÕES INDUSTRIAIS.....................9
1.2.1 POR QUE SUBESTAÇÕES INDUSTRIAIS? ............................................................................10
1.2.2 INSTALAÇÃO DE NOVAS INDÚSTRIAS ..............................................................................10
1.2.3 AMPLIAÇÃO DE INDÚSTRIAS JÁ INSTALADAS...................................................................11
1.3 COMPONENTES DA CONSTRUÇÃO UMA SUBESTAÇÃO INDUSTRIAL ............11
1.3.1 OBRAS CIVIS ...................................................................................................................11
1.3.1.1 Serviços Preliminares e Finais ...............................................................................11
1.3.1.2 Terraplanagem........................................................................................................12
1.3.1.3 Urbanização............................................................................................................12
1.3.1.4 Drenagem................................................................................................................12
1.3.1.5 Bases de Equipamentos Dutos e Canaletas ............................................................12
1.3.1.6 Edificações..............................................................................................................13
1.3.2 MONTAGEM ELETROMECÂNICA E ESTRUTURAS ..............................................................13
1.3.2.1 Serviços Preliminares e finais.................................................................................13
1.3.2.2 Montagem dos Equipamentos Externos ..................................................................14
1.3.2.3 Montagem dos Equipamentos Internos...................................................................14
1.3.2.4 Estruturas de Concreto ...........................................................................................14
1.3.2.5 Barramentos e Acessórios.......................................................................................14
1.3.2.6 Malha de Aterramento e Acessórios .......................................................................15
1.3.2.7 Iluminação Externa e Tomadas ..............................................................................15
1.3.2.8 Eletrodutos e Acessórios.........................................................................................15
1.3.2.9 Cabos Isolados........................................................................................................15
1.3.3 EQUIPAMENTOS ...............................................................................................................15
1.3.3.1 Transformador ........................................................................................................16
1.3.3.2 Disjuntor .................................................................................................................16
1.3.3.3 Chaves Seccionadoras ............................................................................................16
1.3.3.4 Transformadores de Potencial................................................................................16
1.3.3.5 Transformadores de Corrente.................................................................................16
1.3.3.6 Pára-Raios ..............................................................................................................17
1.4 CUSTOS RELACIONADOS À SUBESTAÇÕES INDUSTRIAIS..................................17
1.5 NOVAS TENDÊNCIAS.......................................................................................................18
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 3
1.5.1 - NOVAS TENDÊNCIAS NO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA. ..................................18
1.5.2 NOVAS TENDÊNCIAS NOS PROJETOS DE SUBESTAÇÕES. ...................................................20
1.5.3 NOVAS TENDÊNCIAS EM EQUIPAMENTOS. ........................................................................22
1.6 O GUIA PARA TECNOLOGIAS UTILIZADAS EM SUBESTAÇÕES
INDUSTRIAIS..........................................................................................................................................22
1.7 OBJETIVO DO GUIA .........................................................................................................24
2 EQUIPAMENTOS:................................................................................................................25
2.1 TRANSFORMADOR DE FORÇA:....................................................................................25
2.1.1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................25
2.1.2. ESPECIFICAÇÕES DAS CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS .....................................................25
2.1.3 PRINCIPAIS FABRICANTES: ..............................................................................................26
2.1.3.1 Weg .........................................................................................................................26
2.1.3.2 Romagnole: .............................................................................................................28
2.1.3.3 Toshiba: ..................................................................................................................28
2.1.3.4 Soltran: ...................................................................................................................29
2.1.3.5 Waltec: ....................................................................................................................29
2.1.3.6 Siemens ...................................................................................................................30
2.1.3.7 Cemec: ....................................................................................................................30
2.1.3.8 Efacec: ....................................................................................................................32
2.1.3.9 Comtrafo:................................................................................................................32
2.1.3.10 ABB:......................................................................................................................33
2.1.3.11 Adelco: ..................................................................................................................34
2.1.3.12 Alstom: ..................................................................................................................34
2.1.3.13 Solano Transcav....................................................................................................34
2.1.3.14 Trafo .....................................................................................................................34
2.2 TRANSFORMADORES DE POTENCIAL: .....................................................................35
2.2.1 INTRODUÇÃO: ..................................................................................................................35
2.2.1.1 Características Para a Especificação de um Transformador de Potencial:...........35
2.2.2 PRINCIPAIS FABRICANTES:..............................................................................................36
2.2.2.1 Soltran: ...................................................................................................................36
2.2.2.2 Soltran / Pfiffner: ....................................................................................................37
2.2.2.3 Arteche:...................................................................................................................37
2.2.2.4 Serta:.......................................................................................................................37
2.2.2.5 Solano Trasncav: ....................................................................................................37
2.2.2.6 Alstom: ....................................................................................................................38
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 4
2.2.2.7 ABB .........................................................................................................................38
2.3 TRANSFORMADORES DE CORRENTE: ......................................................................38
2.3.1 INTRODUÇÃO: ..................................................................................................................38
2.3.1.1 Características Para a Especificação de um Transformador de Corrente: ...........38
2.3.2 PRINCIPAIS FABRICANTES:..............................................................................................39
2.3.2.1 Soltran: ...................................................................................................................39
2.3.2.2 Soltran / Pfiffner: ....................................................................................................39
2.3.2.3 Arteche:...................................................................................................................40
2.3.2.4 Serta:.......................................................................................................................40
2.3.2.5 Alstom: ....................................................................................................................40
2.3.2.6 Solano Transcav .....................................................................................................40
2.3.2.7 ABB .........................................................................................................................41
2.4 PÁRA-RAIOS:......................................................................................................................41
2.4.1 INTRODUÇÃO: ..................................................................................................................41
2.4.2 PRINCIPAIS FABRICANTES:..............................................................................................42
2.4.2.1 Alstom .....................................................................................................................42
2.4.2.2 Bowthorpe:..............................................................................................................42
2.4.2.3 Delmar:...................................................................................................................43
2.4.2.4 Intemel ....................................................................................................................43
2.5 DISJUNTORES....................................................................................................................43
2.5.1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................43
2.5.2 PRINCIPAIS FABRICANTES: ..............................................................................................44
2.5.2.1 Siemens ...................................................................................................................44
2.5.2.2 ABB .........................................................................................................................45
2.5.2.3 Alstom .....................................................................................................................45
2.5.2.4 Schneider Electric ...................................................................................................46
2.5.2.5 Inepar......................................................................................................................46
2.5.2.6 Beghim ....................................................................................................................46
2.5.2.7 S&C Electric Company...........................................................................................46
72.5.2.8 Cutler-Hammer .....................................................................................................47
2.5.2.9 General Electric (GE).............................................................................................47
2.6 CHAVES SECCIONADORAS ...........................................................................................48
2.6.1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................48
2.6.2 PRINCIPAIS FABRICANTES: ..............................................................................................49
2.6.2.1 Inepar......................................................................................................................49
2.6.2.2 Camargo Corrêa Equipamentos Elétricos-CCEE ..................................................49
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 5
2.6.2.3 Beghim ....................................................................................................................49
2.6.2.4 Alstom .....................................................................................................................50
2.6.2.5 S&C Electric Company...........................................................................................50
2.6.2.6 Schak Equipamentos Elétricos................................................................................50
2.2.6.7 Felten & Guilleaume...............................................................................................51
2.2.6.8 ABB .........................................................................................................................51
2.2.6.9 Stieletrônica ............................................................................................................51
2.2.6.10 Solano Transcav....................................................................................................51
2.2.6.11 Laelc .....................................................................................................................51
2.2.6.12 Spig .......................................................................................................................52
2.7 CUBÍCULOS / PAINÉIS:....................................................................................................52
2.7.1 INTRODUÇÃO: ..................................................................................................................52
2.7.2 PRINCIPAIS FABRICANTES: ..............................................................................................52
2.7.2.1 Waltec: ....................................................................................................................53
2.7.2.2 Siemens: ..................................................................................................................53
2.7.2.3 Inepar: ....................................................................................................................54
2.7.2.4 S&C Electric Company: .........................................................................................55
2.7.2.5 Cutler-Hammer .......................................................................................................56
2.2.7.6 Alstom .....................................................................................................................56
2.2.7.7. MPE .......................................................................................................................56
2.2.7.8 Toshiba ...................................................................................................................56
2.2.7.9 Schneider ................................................................................................................57
2.2.7.10 Fujinor ..................................................................................................................57
2.2.7.11 Rockwell................................................................................................................57
2.2.7.12 Lemag ...................................................................................................................57
2.2.7.13 Orteng ...................................................................................................................58
2.2.7.14 Weg .......................................................................................................................58
2.2.7.15 General Electric....................................................................................................58
2.2.7.16 Beghim ..................................................................................................................58
2.8 SISTEMA DE ATERRAMENTO: .....................................................................................58
2.8.1 INTRODUÇÃO: ..................................................................................................................59
2.9 MUFLA TERMINAL PRIMÁRIA OU TERMINAÇÃO: ...............................................60
2.9.1 INTRODUÇÃO: ..................................................................................................................60
2.10 CONDUTORES..................................................................................................................61
2.10.1 BARRAMENTOS..............................................................................................................61
2.10.2 CABOS ...........................................................................................................................61
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 6
2.11 EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO DE SUBESTAÇÕES...........................................62
2.11.1 FUSÍVEIS ........................................................................................................................63
2.11.1.1 Introdução.............................................................................................................63
2.11.1.2 Fusíveis Limitadores:............................................................................................63
2.11.1.3 Fusíveis de potência: ............................................................................................64
2.11.2 RELÉS DE PROTEÇÃO .....................................................................................................65
2.11.2.1 Principais Fabricantes..........................................................................................65
3. TECNOLOGIAS DE INTERRUPÇÃO DE ARCO ELÉTRICO ......................................66
3.1 ÓLEO MINERAL:...............................................................................................................66
3.1.1 GENERALIDADES: ............................................................................................................66
3.2 VÁCUO .................................................................................................................................67
3.2.1 GENERALIDADES: ............................................................................................................67
3.3 SF6 .........................................................................................................................................68
3.3.1 GENERALIDADES: ............................................................................................................68
3.4 APLICAÇÃO MUNDIAL EM PAINÉIS DE MÉDIA TENSÃO ....................................69
3.4.1 HISTÓRICO DO VÁCUO.....................................................................................................69
3.4.2 HISTÓRICO DO SF6 ..........................................................................................................69
3.5 CARACTERÍSTICAS DO SF6...........................................................................................70
3.5.1 PROBLEMAS DO SF6. .......................................................................................................70
3.5.2 DISCUSSÃO ......................................................................................................................70
3.5.3 QUESTÕES AMBIENTAIS NA EMISSÃO DE SF6.................................................................70
3.6 CARACTERÍSTICAS DO VÁCUO...................................................................................71
3.6.1 IMPACTO AMBIENTAL......................................................................................................71
3.6.2 SEGURANÇA ....................................................................................................................71
3.6.3 ALTA CONFIABILIDADE ...................................................................................................71
3.6.4 MANUTENÇÃO .................................................................................................................72
3.7 COMPARAÇÃO ENTRE PARTES DOS DISJUNTORES.............................................72
3.8 MERCADO MUNDIAL DE DISJ. MT EFEITO SUBSTITUÇÃO.................................73
4. ESTUDO DE LAY-OUTS DE SUBESTAÇÕES INDUSTRIAIS ......................................73
4.1 EXEMPLO 1 – SUBESTAÇÃO DE 13,8KV – 3Ø - 60HZ – ENTRADA ÚNICA........74
4.1.1 ALTERNATIVA .................................................................................................................75
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 7
4.2 EXEMPLO 2 – SUBESTAÇÃO DE 13,8KV – 3Ø - 60HZ – 2 ENTRADAS.................78
4.2.1 ALTERNATIVA .................................................................................................................80
4.3 EXEMPLO 3 – SUBESTAÇÃO 34,5KV / 2X 3 MVA......................................................83
4.3.1 ENTRADA ÚNICA EM 34,5KV...........................................................................................83
4.3.2 DERIVAÇÃO DO CIRCUITO PARA 2 TRANSFORMADORES. .................................................85
4.3.3 PRINCIPAIS VANTAGENS E DESVANTAGENS ....................................................................85
4.3.4 - PRIMEIRA ALTERNATIVA: ..............................................................................................86
4.3.5 PRINCIPAIS VANTAGENS E DESVANTAGENS ....................................................................88
4.3.6 - SEGUNDA ALTERNATIVA: ..............................................................................................89
4.4 - EXEMPLO 4 – SUBESTAÇÃO 69KV / 2X 5 MVA .......................................................93
4.4.1 DUAS ENTRADAS EM 69KV .............................................................................................96
4.4.2 DERIVAÇÃO DO CIRCUITO PARA 2 TRANSFORMADORES. .................................................96
4.4.3 PRINCIPAIS VANTAGENS E DESVANTAGENS ....................................................................97
4.4.4 - PRIMEIRA ALTERNATIVA: ..............................................................................................98
4.4.5 PRINCIPAIS VANTAGENS E DESVANTAGENS .................................................................. 100
5. ESTUDO COMPARATIVO DE VIABILIDADE APLICADO AS SUBESTAÇÕES
INDUSTRIAIS DE ATÉ 69KV, 10MVA.............................................................................................. 101
5.1 VARIÁVEIS FINANCEIRAS E GLOBAIS DO EMPREENDIMENTO. ........................................... 102
5.1.1 Inicio da obra........................................................................................................... 102
5.1.2 Entrada em Operação.............................................................................................. 102
5.1.3 Taxa de Juros Mensais Considerada ....................................................................... 102
5.2 EQUIPAMENTOS ................................................................................................................ 102
5.2.1 Custo total dos equipamentos com os impostos ....................................................... 102
5.2.2 Vida útil real do equipamento.................................................................................. 103
5.2.3 Vida útil contábil do equipamento ........................................................................... 103
5.2.4 Garantia do equipamento para peça de reposição.................................................. 103
5.2.5 Custo estimado mensal da manutenção ................................................................... 103
5.2.6 Custo estimado mensal das peças de reposição....................................................... 103
5.2.7 Custo mensal de espaço físico utilizado................................................................... 103
5.2.8 Taxa anual de seguro do equipamento agregado ao Sistema.................................. 104
5.3 SERVIÇO DE INSTALAÇÃO ................................................................................................. 104
5.4 TARIFAÇÃO DA ENERGIA: ................................................................................................. 104
5.5 RESULTADOS E CONCLUSÕES DO ESTUDO. ....................................................................... 106
APÊNDICE I – TECNOLOGIAS DE INTERRUPÇÃO DE ARCO ELÉTRICO............. 143
AI.1 ÓLEO ISOLANTE .......................................................................................................... 143
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 8
AI.1.1 CONCEITOS:................................................................................................................. 143
AI.1.2 DISPOSIÇÕES GERAIS: ................................................................................................. 148
AI.1.2.1 Identificação Dos Óleos Base Naftênica Ou Parafínica:.................................... 148
AI.1.3 FUNÇÕES BÁSICAS DO ÓLEO ISOLANTE: ..................................................................... 148
AI.1.4 RECONDICIONAMENTO DO ÓLEO ISOLANTE:............................................................... 149
4.1.5 REGENERAÇÃO DE ÓLEO ISOLANTE : ............................................................................ 150
AI.2 VÁCUO............................................................................................................................. 151
AI.2.1 PROCEDIMENTOS FABRICAÇÃO.................................................................................... 151
AI.2.2 CHAVEAMENTO PREVISÍVEL, ESTÁVEL E SEGURO ........................................................ 151
AI.2.3 TAXA DE RESTABELECIMENTO DE TENSÃO APÓS PASSAGEM POR ZERO ....................... 152
AI.2.4 EQUIPAMENTOS INOFENSIVOS AO MEIO AMBIENTE...................................................... 153
AI.2.5 CAPACITORES E TRANSIÇÃO DE CORRENTE.................................................................. 154
AI.3 SF6..................................................................................................................................... 155
AI.3.1 CARACTERÍSTICAS....................................................................................................... 155
AI.3.2 PERIGOS E PRECAUÇÕES.............................................................................................. 156
AII. PRINCIPAIS NORMAS APLICÁVEIS......................................................................... 157
AII.1 TRANSFORMADORES DE FORÇA .......................................................................... 157
AII.2 CUBICULOS / PAINÉIS:.............................................................................................. 157
AII.3 TRANSFORMADORES DE POTENCIAL: ............................................................... 157
AII.4 TRANSFORMADORES DE CORRENTE: ................................................................ 158
AII.5 PÁRA-RAIOS:................................................................................................................ 158
AII.6 DISJUNTORES:............................................................................................................. 159
AII.7 SISTEMA DE ATERRAMENTO: ............................................................................... 159
AII.8 CAPACITORES E REATORES DE POTÊNCIA:..................................................... 159
AII.9 CABOS E CONDUTORES: .......................................................................................... 160
AII.10 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO: ........................................................................... 160
AII.11 ISOLADORES: ............................................................................................................ 160
AII.12 NORMAS GERAIS APLICADAS À SUBESTAÇÕES:........................................... 161
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 9
1. INTRODUÇÃO
1.1 O Crescimento Econômico e o Desenvolvimento
Industrial
Nos últimos anos, nota-se a nível nacional um elevado crescimento industrial
principalmente nas proximidades dos grandes centros econômicos, crescimento este
devido a instalação de grandes empresas visando atingir o mercado brasileiro e sul
americano. Juntamente com as grandes indústrias, entram também inúmeras indústrias
de menor porte cuja capacidade de produção não pode ser desprezada.
A expansão no mercado industrial brasileiro é também analisada pelos
especialistas da área econômica que prevêem um crescimento do PIB de 4% para 2001,
crescimento este que será refletido diretamente no consumo da energia elétrica.
Prevendo aumento no consumo de energia elétrica a Aneel (Agência Nacional de
Energia Elétrica) já lançou grandes investimentos da ordem de bilhões de dólares nos
últimos anos para área de transmissão e geração de energia, investimentos estes que têm
grande tendência a se elevar pelo menos até 2004 com a instalação e ampliação
unidades geradoras e linhas de transmissão.
De fato, todos os indicadores apontam para uma grande expansão na produção
nacional o que nos leva a crer ser um momento ideal para o investimento na instalação
de novas indústrias e na ampliação de indústrias já instaladas e com possibilidades de
aumentar sua produção a fim de atender novos mercados consumidores.
Tanto a ampliação quanto a instalação de uma indústria, independente de seu
porte, requer investimentos por parte dos empresários ou grupos empresariais em
máquinas, material de construção, mão de obra para a instalação e diversos outros
custos com materiais e pessoal.
1.2 A Construção e Ampliação de Subestações Industriais
Todos os indicadores nos levam a crer que deveremos ter nos próximos anos
grandes investimentos na área industrial, onde não se pode deixar de lado os
investimentos feitos na área elétrica principalmente quanto ao fornecimento de energia.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 10
Em nosso estudo iremos abordar a construção e ampliação de subestações
industriais, indicando desde conceitos sobre os equipamentos, as tecnologias utilizadas,
os principais fabricantes presentes hoje no mercado nacional, o que se espera dos
avanços tecnológicos para os próximos anos, abordando também esclarecimentos sobre
as obras civis e eletromecânicas que envolvem toda a instalação de uma subestação.
1.2.1 Por que Subestações Industriais?
Os objetivos deste estudo enfocam principalmente a iniciativa privada que cada
vez mais tende a investir em tecnologia e qualidade, não pretendemos enfocar neste
estudo as Subestações de Concessionárias que de uma maneira geral já tem hoje o
mercado dominado pelas grandes construtoras, pois estas subestações normalmente são
de grande porte (em geral acima de 69kV e 10MVA) e envolvem um conhecimento
técnico muito mais específico e principalmente um grande capital, o que não permite
que pequenas e médias empresas da área de engenharia consigam atingir este mercado.
Pensar em subestações industriais de uma maneira geral é tentar atingir um
nicho de mercado pouco explorado no momento e por se tratar de subestações que
dificilmente superam os 69kV e 2MVA (na grande maioria 15kV e 1MVA), onde o
custo é indiscutivelmente menor quando comparado com as Subestações de
Concessionárias.
O cliente industrial tem mudado muito nos últimos anos sempre atendendo aos
novos conceitos de qualidade e gestão empresarial, hoje em dia é muito mais acessível a
discussão sobre investimentos em tecnologia analisando-se sempre o custo benefício do
empreendimento. Investir hoje em uma instalação segura e que atenda as necessidades
da empresa e que haja o retorno do investimento no menor tempo possível é a grande
meta.
1.2.2 Instalação de Novas Indústrias
A Construção de novas industrias, logicamente requer grandes investimentos
para a obra civil, projetos, materiais de construção e também para a parte elétrica e
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 11
montagens envolvendo toda a instalação elétrica de baixa tensão, a montagem dos
equipamentos industriais e da parte de média ou alta tensão tratando-se principalmente
da construção, e dos equipamentos das subestações industriais.
1.2.3 Ampliação de Indústrias já Instaladas
Quanto a ampliação de indústrias os investimentos em obras civis e instalações
elétricas de baixa tensão tornam-se minimizados visto que normalmente já se faz
previsões de ampliação. Porém quando se trata de um aumento relativamente grande no
consumo de energia, é normal se fazer a ampliação da subestação ou a substituição de
vários de seus equipamentos tornando-se o seu custo mais significativo do que em
relação a instalação de uma indústria completa.
1.3 Componentes da Construção uma Subestação Industrial
A construção de Subestações Industriais pode ser dividida em geral em 3
parâmetros os quais serão abordados a seguir.
1.3.1 Obras Civis
Envolve toda a parte de terraplanagem, urbanização, drenagem, bases de
equipamentos, dutos, canaletas e edificações propriamente ditas, representando
normalmente um custo que varia de 5 a 25% do custo da subestação, deve compreender
as etapas a seguir:
1.3.1.1 Serviços Preliminares e Finais
Mobilização de pessoal e equipamento e construção do canteiro de obra.
Administração local e manutenção do canteiro de obras.
Sondagem.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 12
Projeto executivo civil.
Desmobilização do canteiro de obras, pessoal e equipamentos
1.3.1.2 Terraplanagem
Limpeza superficial com raspagem do terreno
Corte mecanizado.
Aterro mecanizado.
1.3.1.3 Urbanização
Muro de Alvenaria, estruturas
Cerca com murões de concreto e alambrado (limite de área energizada).
Portões
Lastro de brita
1.3.1.4 Drenagem
Caixa de passagem
Escavação
Tubo
Dreno
1.3.1.5 Bases de Equipamentos Dutos e Canaletas
Base para trafo
Base para disjuntor
Base para cubículo blindado
Fundação para poste
Base para banco capacitores 13,8 kV (2 cj)
Escavação
Formas
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 13
Reaterro compactado
Base para projetor (7 un)
Fundação para poste de iluminação (8 cj)
Canaletas de cabos e caixa de passagem
Envelope de dutos
Fundação para ancoragem dos trafos
Caixa separadora de água / óleo dos trafos
Respiro em tubo e curvas de ferro galvanizado
1.3.1.6 Edificações
Casa do GMG
Instalação elétrica e de telefone
Casa de Comando
Exaustor
1.3.2 Montagem Eletromecânica e Estruturas
Envolve toda a parte de serviços preliminares, montagem de equipamentos
externos e internos, montagem de estruturas, barramentos, da parte de iluminação
tomadas, eletrodutos e acessórios, representado de 5 a 20% do custo da subestação, deve
compreender as etapas a seguir:
1.3.2.1 Serviços Preliminares e finais
Projeto executivo eletromecânico e elétrico
Medição de resistividade do solo
Comissionamento
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 14
1.3.2.2 Montagem dos Equipamentos Externos
Transformador de força
Disjuntor
Chaves seccionadoras
Transformador de potencial
Transformador de corrente
Pára-raios
Chave fusível
Pára-raios
1.3.2.3 Montagem dos Equipamentos Internos
Painel de comando, medição e proteção digital,
Painel de serviços auxiliares
Grupo motor gerador
1.3.2.4 Estruturas de Concreto
Conjunto de estruturas de concreto armado
1.3.2.5 Barramentos e Acessórios
Cabo CAA, inclusive conectores
Tubos de alumínio
Cadeia de isoladores
Isoladores de pedestal
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 15
1.3.2.6 Malha de Aterramento e Acessórios
Escavação e reaterro para lançamento da malha
Cabo de cobre nu
Haste de aterramento diâmetro 19 mm x 3 mm
1.3.2.7 Iluminação Externa e Tomadas
Cabos isolados de cobre
Eletroduto de PVC
Luminárias de emergências a prova de tempo
Tomada a prova de tempo
1.3.2.8 Eletrodutos e Acessórios
Eletrodutos rígidos de PVC
Tubos metálicos flexíveis
Caixa de ligação a prova de tempo
1.3.2.9 Cabos Isolados
Cabos de força de cobre
Cabos de controle de cobre
1.3.3 Equipamentos
Pára-Raios, Transformadores de Potencial, Transformadores de Corrente,
Seccionadoras, Disjuntores, Transformador de Força, Transformador de Serviços
auxiliares, Painéis
65 a 85% do custo da subestação
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 16
1.3.3.1 Transformador
O transformador de força é o principal equipamento de uma subestação e
também o mais caro e o que normalmente leva mais tempo para ser fabricado. Deve-se
sempre estar atento a todas as características técnicas dos transformadores de força, pois
são equipamentos que não são fabricados em série e suas características principais não
podem ser mudadas após a fabricação do mesmo.
1.3.3.2 Disjuntor
Um dos principais equipamentos de uma subestação e certamente um dos mais
caros, principalmente levando-se em consideração que cada subestação comporta vários
desses equipamentos.
1.3.3.3 Chaves Seccionadoras
Equipamento fundamental de qualquer subestação, as chaves seccionadoras
normalmente são os equipamentos que mais estão sujeitos a adequação de suas
características técnicas principalmente quanto a suas dimensões.
1.3.3.4 Transformadores de Potencial
Equipamento fundamental de qualquer subestação, os transformadores de
potencial são usados na medição e na proteção de subestações, assim como os
transformadores de força, os de potencial não são produzidos em série para tensões
elevadas, principalmente porque são projetados para atender características de cada
subestação.
1.3.3.5 Transformadores de Corrente
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 17
Assim como os transformadores de potencial os transformadores de corrente são
encontrados em qualquer subestação, os transformadores de corrente são usados na
medição e na proteção de subestações, também não são produzidos em série para
tensões elevadas.
1.3.3.6 Pára-Raios
O pára-raios também encontra-se entre os principais equipamentos utilizados em
subestações, este é um dos poucos equipamentos que não oferece muitas dificuldades
quando se deseja confeccionar uma proposta técnica pois não há muitas variações nas
suas especificações.
1.4 Custos relacionados à subestações industriais.
Os componentes abaixo listados são os fatores que mais influem para o custo de
uma subestação e são influenciados devido a diversos fatores como a localização, o tipo
da atividade industrial a ser realizada, a potência da carga demandada e os próprios
equipamentos a serem instalados na subestação.
Ao se fazer uma nova instalação e também uma ampliação em subestações
existentes é necessário ter em mente todo o processo que irá ser realizado para que a
subestação fique pronta.
Não é somente a compra de equipamentos que influi no custo, mas também as
obras civis e a montagem eletromecânica, pois muitos equipamentos necessitam de
estruturas auxiliares para o seu correto funcionamento.
Porém as indústrias, em sua busca constante para o aprimoramento da
produtividade com custos reduzidos, têm levado em consideração também a questão de
manutenção da instalação e tomado mais cuidado em seus projetos para o
custo/benefício da instalação.
Em uma instalação industrial sabe-se bem o tamanho da carga e geralmente têm
se conhecimento da taxa de crescimento da carga ao longo do tempo. Logo, na
instalação de uma subestação industrial, o custo do empreendimento é calculado
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 18
sabendo-se quais serão os níveis de investimento necessário para a execução de um
projeto.
Porém há diferenciação no tratamento do custo de longo prazo de uma
subestação industrial. Nem sempre uma subestação que é de menor custo na instalação
será realmente de menor custo ao longo do tempo. Isso se dá pois equipamentos que
necessitam de manutenção constante ou de cuidados especiais irão falhar ou apresentar
os mais diversos problemas se cuidados não forem tomados.
Então tudo o que se espera economizar na instalação é perdido na operação da
própria subestação. Isto tudo, sem falar nos casos em que há perda de produção ou o
aparecimento de lucro cessante causado pela falta de energia conseqüente de um
equipamento fora de operação.
1.5 Novas Tendências
1.5.1 - Novas tendências no fornecimento de energia elétrica.
Para vários países em todo o mundo, em algum ponto da história recente, a
geração, transmissão, distribuição e a conservação de energia de um país estiveram em
mãos do governo deste mesmo país. É claro que em alguns países, como o Brasil, o
controle estatal foi bem maior do que em outros, como é o caso os Estados Unidos e
Canadá. Mas mesmo nestes dois últimos, concessionárias estatais e órgãos do governo
ditaram as regras referentes ao uso de energia elétrica durante todo o século passado.
Isto não é de se estranhar, a energia elétrica é um dos fatores mais importantes para o
desenvolvimento.
Uma indústria ao se instalar, deveria seguir as regras impostas pela
concessionária local e comprava energia exclusivamente da mesma. Isto pode ser mais
fortemente observado no Brasil. Mesmo que os padrões de instalação fossem diferentes
de concessionária para concessionária, localmente um cliente não tinha liberdade de
escolha.
Começando na Inglaterra, e então espalhando-se por todo o mundo, uma nova
tendência surgiu em vários países. Os governos começaram a perceber que o inchaço de
grandes órgão estatais de controle de energia não permitiam o dinamismo necessário
para um desenvolvimento maior e que era necessário uma competição para que os
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 19
parques industriais fossem melhores atendidos. Houve então a quebra de um todo,
aonde mesmo dentro de um estado ou região haveria várias concessionárias controladas
pela iniciativa privada, dedicadas a atender regiões menores ou até mesmo cidades
individualmente. O que mais causou impacto neste processo era a separação entre a
geração de energia, a transmissão e a distribuição.
Todo este processo é conhecido como deregulamentação. A divisão em várias
partes tem por objetivo aumentar a competitividade no fornecimento de energia, dando
a oportunidade do cliente escolher o fornecedor de energia elétrica. A idéia por trás
deste sistema é fazer com que a compra de energia seja feita de maneira similar à
compra de um bem no comércio, aonde o cliente procurará um fornecedor que atenda da
melhor maneira seus critérios de custo/benefício.
Como isto influi nas subestações industriais?
A influência é substancial pois ao contrário do que acontecia antes, aonde um
cliente insatisfeito estaria sujeito sempre a concessionária local para tentar que um
problema fosse resolvido, este poderá escolher outra que forneça um melhor
atendimento. Por sua vez, a concessionária não deseja perder seu cliente e tentará
resolver o problema de forma rápida e que não onere o seu usuário.
É claro que nem tudo é tão simples. O próprio processo de deregulamentação é
planejado a longo prazo, pois envolve inúmeros fatores, sendo quase sempre lento e
muito complexo.
Para permitir que seja dado andamento ao processo de deregulamentação é
necessário que as concessionárias, agora privatizadas venham a atender da melhor
forma possível o usuário de energia elétrica, o governo do país cria órgãos de controle e
fiscalização das concessionárias.
Vale notar aqui que há uma grande diferença entre o antigo controle estatal e o
novo. No sistema antigo havia regras e padrões específicos que eram aplicados
independentemente do tipo da indústria a ser instalada e os padrões eram impostos,
senão para um país como todo, pelo menos regionalmente. Com a deregulamentação a
tendência é que as concessionárias sejam mais flexíveis às necessidades e exigências
dos clientes, procurando atende-los de forma diferenciada. Não que padrões e regras
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 20
sejam abandonados, porém as fornecedoras estarão mais dispostas a ouvir a um cliente
que deseje fugir aos padrões já estabelecidos.
A flexibilidade acarretará em horas de engenharia dedicadas a resolução de um
problema particular de um cliente em especial. Porém, isto poderá a vir a ser um bom
negócio para ambas as partes, aonde o cliente recebe um tratamento especial e a
concessionária passa do papel de mera fornecedora para também o de consultora.
Assim sendo, a concessionária de energia pode explorar um nicho de mercado a mais,
aproveitando a suas experiências como fornecedora.
No mercado há também muitas indústrias que geram energia em horários de
ponta, seja para aproveitar sobras de produção ou para não sofrerem sobretaxas por uso
de energia no horário de ponta. Porém, o excedente de energia que era gerado, muitas
vezes não era aproveitado. Com a nova tendência no fornecimento de energia estas
indústrias vêem-se em posição singular: a de se tornarem concessionárias locais.
Aproveitando o excedente de energia gerada, poderão vender esta a outras indústrias,
entrando também no mercado aberto e aumentando a competitividade do mesmo.
No futuro, clientes industriais terão mais opções para o fornecimento de energia,
e encontrarão fornecedores mais dispostos a ouvir o que o cliente têm a dizer.
1.5.2 Novas tendências nos projetos de subestações.
As indústrias há muito tempo têm procurado a melhor produtividade com a
redução de custos. Este têm sido a principal máquina motriz do desenvolvimento
industrial nos últimos anos.
A procura pelo aumento de produtividade com o aumento de qualidade levou à
aplicação em plantas industriais de um grande número de equipamentos e máquinas
automatizados, tendo como conseqüência, novos e melhores processos de produção.
Porém, recentemente nota-se que somente a automatização não é fator decisivo
para a melhora do sistema industrial, alias o seu extensivo uso até mesmo criou novos
problemas.
A maior sensibilidade de equipamentos de automação à variações de tensão,
manobras de equipamentos e descargas atmosféricas têm levado as empresas a exigir
ações das concessionárias e também a tomarem decisões próprias para resolver este
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 21
problema, que causa perdas na produção e o surgimento de lucro cessante, ou seja, a não
produção.
Além da questão da qualidade de energia, a manutenção de subestações
industriais têm tomado maior espaço na concepção dos projetos. Hoje para muitas
indústrias já não é mais aceitável a parada para manutenções freqüentes, e também é
necessário que os equipamentos adaptem-se às necessidades da instalação, e não que
ocorra o contrário.
As indústrias já têm muitos problemas causados pela má qualidade de energia e
se é necessário maior número de paradas para manutenção, a situação do ponto de vista
produtivo não é satisfatória.
Logo, a nova tendência em projetos é olhar não somente para o que é de menor
custo mas também para o que exige menos manutenção ou o que tenha maior
flexibilidade na operação. Hoje é aceitável investir mais em um equipamento mais caro
que não exige manutenção que por aquele tradicionalmente de menor custo, o qual
sempre necessita de cuidados especiais. Esta nova tendência da busca de ótima relação
custo/benefício leva a visualização da subestação não somente como ponto de
fornecimento de energia, mas sim de peça vital para a continuidade da produção .
Tudo depende do tipo do processo, se é sazonal ou não, se a indústria produz em
regime contínuo ou intermitente, se há pessoal disponível para manutenção, etc.
O papel da engenharia e consultoria na concepção do projeto é muito importante.
É aonde será definido a instalação e como a mesma será usada no futuro. Também
define-se quais e quais equipamentos serão instalados e porque. A própria
concessionária que antes só olhava até a entrada de energia, começará a enxergar além,
de modo a ver o que o cliente estará usando na indústria. Desta forma, poderá sugerir,
através de consultoria pela fornecedora, novas concepções no projeto da indústria, de
forma a evitar problemas para ambos, usuário e fornecedor, no futuro.
Sendo assim, o que observa-se é que somente o menor custo na instalação não
será fator decisivo para a compra ou não de um projeto, mas o seu estudo de viabilidade
para um período de X anos também será levado em consideração. A nova situação no
fornecimento e as novas opções em equipamentos disponíveis no mercado permitem
que várias soluções possam ser estudadas antes de um novo projeto.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 22
1.5.3 Novas tendências em equipamentos.
Por exigência de uma indústria cada vez mais preocupada com qualidade, os
equipamentos elétricos hoje já apresentam características destinadas a resolver
problemas que antes eram comuns.
Com as inovações em materiais para isolação, em redução de tamanho, em
melhor comportamento frente à temperaturas, em segurança do operador, em facilidade
de operação e outras tantas características, os equipamentos têm se tornado cada vez
mais flexíveis, para atender a várias gamas de instalações.
Devido ao avanço tecnológico, um equipamento hoje pode apresentar vida útil
mais longa, ou ser instalado em locais aonde um similar seu não podia antes. Um
exemplo: hoje se vê em painéis imersíveis e submersíveis, algo difícil de imaginar para
os painéis comuns. Assim como os painéis elétricos, em quase todos os equipamentos
de subestações industriais houve uma nova aplicação para uma velha idéia e assim
aumentou-se a sua possibilidade de aplicação.
A questão de manutenção têm sido um ponto importante para os fabricantes e há
a tendência cada vez maior dos equipamentos que operam durante a sua vida útil sem a
necessidade de manutenção. Outro ponto que têm sido observado é a popularização de
termos que antes eram somente importantes para concessionárias, como por exemplo,
Tempo Médio entre Falhas, que têm sido cada vez mais utilizados no marketing dos
produtos. Desta forma tenta-se chamar a atenção do usuário para investir um pouco
mais para um produto com características melhores.
A aplicação de novos conceitos na concepção dos produtos levará os usuários a
procurarem equipamentos que se adaptem melhor à sua instalação. O aumento do
número de opções no mercado, tanto de equipamentos como de fabricantes, contribui
em muito para que isto ocorra.
1.6 O Guia para Tecnologias Utilizadas em Subestações
Industriais.
Em muitas instalações industriais pode-se observar que, apesar de esforços no
projeto e execução da instalação, as soluções ali aplicadas não são as melhores. Devido
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 23
à vários fatores, muitas vezes atendem bem à instalação, porém não atendem da melhor
forma.
Em um mercado que evolui muito rapidamente, aonde vários fabricantes lançam
novos produtos a cada ano, fica muito difícil para acompanhar todas os lançamentos,
mesmo para consultorias e empresas de engenharia. Pela falta de conhecimento de
novas opções de produtos no mercado, uma solução aplicada em uma empresa chega a
ser aplicada em outra, e nem sempre é a melhor para aquela instalação em particular, o
que deixa o cliente insatisfeito. Muitas vezes um outro fabricante poderia ter um
produto que fosse melhor adaptado à instalação.
Mas nem sempre a escolha de um produto por si só resolveria os problemas com
questão à operação e manutenção de uma subestação industrial. Geralmente engenheiros
industriais ou encarregados de manutenção em indústrias estão preocupados com a
produção e não têm o tempo necessário para dedicar-se à instalação de equipamentos
elétricos. Então contratam-se empresas de engenharia/consultoria para a execução de
um projeto da instalação industrial. Apesar de serem feitos estudos antes do projeto, as
engenharias/consultorias se vêem obrigadas a trabalhar com informações muitas vezes
insuficientes, pois quem irá operar o sistema futuramente não está envolvido totalmente
no projeto.
Somando-se a isso também a busca excessiva do menor custo. Ao receberem as
sugestões e propostas de projetos de engenharias/consultorias, seja por desconhecimento
dos produtos ou pela falta de envolvimento no projeto, a tendência das indústrias é de
comprar o que é aparentemente mais barato. Aparentemente, pois não se pensa em
custos relacionados à manutenção e operação da subestação e vê-se somente o custo na
instalação.
Destacam-se os três fatores acima citados, mas há ainda vários outros que levam
à subestações industriais que ficam aquém das expectativas com relação a desempenho
e confiabilidade.
A economia na instalação é importante, porém somente nos últimos anos é que
as industrias de modo geral, sejam grandes, médias ou pequenas, começaram a procurar
melhores relações custo/benefício também a longo prazo.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 24
1.7 Objetivo do guia
O guia a seguir têm por objetivo a ser uma fonte de informação para o usuário
final sobre os vários tipos de tecnologias existentes usados em subestações industriais.
Assim, sem a necessidade de despender muito tempo e de uma forma fácil, o usuário
final poderá indicar para a engenharia/consultoria responsável pelo projeto qual o
melhor caminho a ser tomado para atender às suas exigências. Para a engenharia
/consultoria o guia poderá ser utilizado como fonte de referência rápida sobre
equipamentos e seus fabricantes.
Assim sendo, o guia ajudaria o usuário a entender os vários tipos de
equipamentos e suas funções, as tecnologias utilizadas e as vantagens e desvantagens de
cada uma delas, para que antes de consultar terceiros para a concepção do projeto já
tivesse em mente o que seria o ideal para a sua instalação. Ao chegar para a
consultoria/engenharia poderia guiar esta para ajudá-la a encontrar o caminho ideal para
o projeto. Dessa forma, cria-se um modo de referência entre usuário e projetista para
que sejam tomadas decisões que afetem positivamente o desenrolar do projeto e/ou
instalação desde o início.
Ao final, esta é a abrangência pretendida para o trabalho a seguir apresentado.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 25
2 EQUIPAMENTOS:
2.1 Transformador de Força:
2.1.1 Introdução
Um sistema elétrico, de corrente alternada opera com uma tensão mais
conveniente, tanto no ponto de vista econômico quanto técnico. Toda essa flexibilidade
é obtida através dos transformadores, equipamentos estáticos, de alta eficiência e grande
confiabilidade.
2.1.2. Especificações das Características Elétricas
O transformador de força é o principal equipamento de uma subestação e
também o mais caro e o que normalmente leva mais tempo para ser fabricado. Deve-se
sempre estar atento a todas as características técnicas dos transformadores de força, pois
são equipamentos que não são fabricados em série e suas características principais não
podem ser mudadas após a fabricação do mesmo, por isso devemos estar atentos
principalmente à:
� Níveis de tensão da transformação;
� Potência a ser transferida;
� Faixas de variação das tensões;
� Faixas aceitáveis de impedâncias;
� Existência de compensação reativa no terciário;
� Proteção por pára-raios;
� Sobretensões;
� Níveis de curto-circuito;
� Características especiais do sistema;
� Características ambientais.
Os Transformadores de Força são encontrados comercialmente em três
diferentes tecnologias: óleo isolante, a seco (resina isolante) e utlimamente a nível
experimental com isolamento à SF6.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 26
2.1.3 Principais Fabricantes:
- Weg,
- Romagnole,
- Toshiba,
- Soltran,
- Waltec,
- Siemens,
- Cemec,
- Efacec,
- Comtrafo,
- ABB,
- Adelco,
- Alstom,
- Solano Transkave,
- Trafo.
2.1.3.1 Weg
Um dos maiores fabricantes latino americano de transformadores, a Weg vem
continuamente ampliando sua capacidade de produção para atender à demanda
crescente de energia elétrica. Com tecnologia de ponta e possibilidade de serem
utilizados em uma infinidade de aplicações, os transformadores Weg têm uma grande
confiabilidade, o que garantiu uma forte presença no mercado de geração, distribuição e
transmissão de energia.
Transformadores Industriais:
� Potências: 750 a 3000 kVA;
� Alta Tensão: 15; 24,2 ou 36,2 kV;
� Baixa Tensão: 4160/2402; 440/254; 380/220; 220/127 V ou conforme
especificações do cliente.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 27
Aplicáveis a subestações de empresas, para redução da tensão primária (máximo
36,2 kV), para as tensões secundárias usuais industrialmente. Podendo ainda ser
providos de caixas de acoplamento para proteção das linhas do primário e/ou
secundário.
Transformadores de Força:
� Potências: 5000 a 100.000 kVA;
� Alta Tensão: 15; 24,2; 36,2; 72,5; 145 kV e 230 kV;
� Baixa Tensão: 24,2 - 36,2 - 480 - 4160 - 13800 V ou conforme
especificações dos clientes.
Aplicáveis em concessionárias de energia elétrica, subestações de empresas do
setor têxtil, papel e celulose, cimento, petroquímico, siderurgia, mineração, alimentício,
etc...
Transformadores a Seco
� Potências: 500 a 3000 kVA;
� Alta Tensão: 15; 24,2 ou 36,2 kV;
� Baixa Tensão: 440/254; 380/220; 220/127 V.
Os transformadores a Seco WEG podem substituir com vantagens os
transformadores a óleo, principalmente nas aplicações onde a segurança é fator
preponderante, tais como subestações internas ou externas, plantas industriais, plantas
químicas e petroquímicas, prédios comerciais, hospitais, embarcações marítimas,
shopping centers, unidades de tratamentos de água, sistemas de controle de tráfego
aéreo e terrestre, subestações auxiliares, redes em anel, radiais ou reticuladas,
aeroportos, rodoviários, centros de entretenimento.
Transformadores Autoprotegidos
� Potências: 45 a 150 kVA;
� Alta Tensão: 15 ou 24,2 kV;
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 28
� Baixa Tensão: 380/220; 220/127 V.
O transformador incorpora componentes para proteção do sistema de
distribuição contra sobrecargas e curto circuitos na rede secundária e falha internas no
transformador, possuindo para tanto, montados internamente ao tanque, fusíveis de Alta
Tensão e disjuntor de Baixa Tensão. Para proteção contra sobretensões o transformador
é provido de dispositivo para fixação de pára-raios externos ao tanque.
2.1.3.2 Romagnole:
Atendendo às normas ABNT e às exigências específicas de seus clientes, a
Unidade de Transformadores é responsável pela produção de peças de 5 kVA a 10.000
kVA, classes de tensão 1,2; 15; 24,2 e 36,2kV, destinadas a aplicações industriais e
prediais e a linhas de distribuições urbanas e rurais, com garantia e assistência técnica.
Além do cuidado com os aspectos construtivos, é aplicado um rígido controle de
qualidade às matérias-primas, que são analisadas em laboratórios próprios, estendendo-
se os testes a 100% das peças produzidas.
Os Transformadores de Força e Distribuição são fornecidos a todas as
concessionárias de energia elétrica do Brasil e a vários países da América do Sul, à
Petrobrás, à Companhia Vale do Rio Doce e a outros importantes clientes, dados esses
que traduz o nível de aperfeiçoamento tecnológico e grau de confiabilidade dos
produtos. A alta qualidade e a confiabilidade são conseqüência da adoção da mais
moderna tecnologia empregada na fabricação de transformadores e do Sistema de
Qualidade, já totalmente implantado na empresa.
2.1.3.3 Toshiba:
A Toshiba projeta, produz e testa transformadores de potência de acordo com as
especificações técnicas de seus clientes atendendo as normas ABNT, ANSI e IEC.
Neste mesmo segmento a Toshiba comercializa transformadores especiais, tais como:
� Transformadores para Retificador;
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 29
� Transformadores para Forno;
� Transformadores para Ciclo Conversor;
� Capacidade de 2.0 MVA a 600 MVA;
� Tensão máxima do equipamento: 550 kV.
Os transformadores de Distribuição com enrolamento de cobre ou alumínio do
tipo Poste são fabricados com capacidade de 5 a 300 kVA, do tipo Plataforma 150 a
2500 kVA, com tensão máxima de 36,2 kV. Os transformadores de Distribuição auto
protegidos são encontrados com capacidade de 15 a 300 kVA e tensão máxima de 36,2
kV e os transformadores subterrâneos com capacidade de até 2000 kVA e tensão
máxima de 36,2 kV.
O Transformador Subterrâneo pode também ser comercializado com líquido
isolante de alto ponto de fulgor, permitindo em sua aplicação maior segurança na
distribuição subterrânea de energia.
Para mais informações técnicas consulte o Catálogo técnico da Toshiba ou
www.toshiba.com.br .
2.1.3.4 Soltran:
Fabricante de transformadores usado em instrumentação e potência na área de
energia elétrica de alta, média e baixa tensão para indústrias e concessionárias de
energia, com potência de 15 a 1000 kVA. A experiência de 25 anos na fabricação de
transformadores credencia a Soltran a atender as solicitações de transformadores
específicos a clientes especializados no desenvolvimento de equipamentos que utilizam
a eletrônica na aquisição de dados para medição e controle de energia.
Para mais informações técnicas consulte o Catálogo técnico da Soltran ou
www.soltran.com.br .
2.1.3.5 Waltec:
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 30
A Unidade de Transformadores Elétricos tem como principal linha de produtos
os transformadores e auto transformadores trifásicos e monofásicos de baixa e média
tensão.
O isolamento é do tipo seco, por impregnação em verniz para trafos de baixa
tensão e encapsulamento em resina epóxi para trafos de media tensão.
Características:
� Classe temperatura B / F / H.
� Classe de isolamento, 0,6 / 1,2 / 7,2 / 15 / 24,2 / 36.
� Grau de proteção, IP-00 (aberto) ou blindado nos mais diferentes graus
de proteção.
� Regime de trabalho, Contínuo, intermitente ou com ciclos de sobre carga,
(conf. especificado).
� Fabricação especial sob consulta.
Para mais informações técnicas consulte o Catálogo técnico da Waltec ou
www.Waltec.com.br .
2.1.3.6 Siemens
Um dos grandes nomes mundiais no fornecimento de equipamentos e sistemas
elétricos, a Siemens fabrica transformadores a seco em resina, recomendado para
instalações com alto índice de segurança, possuindo enrolamento em alumínio devido à
proximidade com o coeficiente de dilatação térmica estar muito próximo ao da resina,
evitando assim o surgimento de fissuras.
Produz hoje transformadores para tensões de até 40kV e potências de até
20MVA.
2.1.3.7 Cemec:
A Cemec tem uma capacidade anual de fabricação de 2000 MVA. Com
transformadores na faixa de 5 a 40.000 kVA, até CL 145 kV.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 31
Os transformadores Cemec são aplicáveis em subestações industriais, nas
tensões primárias de até 36,2 kV e nas tensões secundárias usuais, com enrolamento de
cobre, imersos em líquido isolante (óleo mineral parafínico ou naftalênico, fluido de
silicone ou Rtemp) com resfriamento natural ou forçado, construção selada ou com
conservador de óleo.
Os transformadores de força CL 145 kV são aplicáveis em subestações
abaixadoras, nas tensões primárias até 145 kV e nas tensões secundárias usuais, com
enrolamento de cobre imersos em líquido isolante com resfriamento natural ou forçado,
conservador de óleo (com ou sem membrana), com comutação sob carga ou em vazio.
Os transformadores de distribuição Aéreos, Trifásicos e Monofásicos Cemec são
aplicáveis em redes aéreas de distribuição, nas tensões primárias até 36,2 kV e nas
tensões secundárias usuais, para postes, monofásicos, e trifásicos, com enrolamentos de
cobre imersos em óleo mineral isolante com resfriamento natural. Os Subterrâneos são
aplicáveis em redes subterrâneas de distribuição, submersíveis ou não, nas tensões
primárias até 36,2 kV e nas tensões secundárias usuais, com enrolamento de cobre
imersos em líquido isolante com resfriamento natural.
Os transformadores com tanque em alumínio foram desenvolvidos pela Cemec
para serem instalados em atmosferas salinas ou industriais altamente corrosivas. São
aplicáveis em redes aéreas de distribuição, nas tensões primárias até 36,2 kV e nas
tensões secundárias usuais, para postes monofásicos e trifásicos, com enrolamento de
cobre, imersos em óleo mineral isolante com resfriamento natural.
Os transformadores Autoprotegidos (CSP) são equipados com proteções contra
curto-circuito e sobrecargas. Possuem proteção através de fusíveis internos tipo
expulsão na AT e disjuntor termomagnético com lâmpada de sinalização na BT. Podem
ser instalados opcionalmente pára-raios internos ou externos. São aplicáveis em redes
aéreas de distribuição, nas tensões primárias até 24,2 KV e nas tensões secundárias
usuais, para postes monofásicos e trifásicos, com enrolamento de cobre, imersos em
óleo mineral isolante com resfriamento natural. Tem como principal vantagem o baixo
custo de instalação.
Os transformadores a seco (1,2 kV) são transformadores encapsulados em epóxi
que são indicados para empresas localizadas em áreas de grandes concentrações urbanas
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 32
que precisam distribuir energia com segurança e baixos custos sem agredir o meio
ambiente. São encontrados de 100 a 3150 kVA e sob consulta até 15 MVA.
2.1.3.8 Efacec:
O Grupo Efacec tem centralizado numa sociedade "holding", EFACEC capital
SGPS, tem participações em empresas abertas a diversas áreas de negócio quer na
fabricação de uma vasta gama de equipamentos elétricos e eletromecânicos, de
automação, de logística e de telecomunicações.
Características:
� Transformadores e Autotransformadores, tipo Core, até 150 MVA e 245
kV ( BIL 1050 kV).
� Transformadores e Autotransformadores, tipo Shell, até 600 MVA e 525
kV ( BIL 1675 kV).
� Transformadores especiais.
Os transformadores Efacec são aplicados em centrais, subestações, sistemas de
tração elétrica e sistemas industriais, incluindo os transformadores especiais para
retificadores e fornos elétricos.
Para mais informações técnicas consulte o Catálogo técnico da Efacec ou
www.efacec.pt .
2.1.3.9 Comtrafo:
A Comtrafo fabrica transformadores de distribuição em óleo, a partir de 30 até
2500 kVA, sendo que podem ser fabricados para atender as mais variadas
especificações inclusive montagens ou dimensões especiais.
Os transformadores a seco encapsulados em resina residry, fabricados pela
comtrafo , são recomendados para instalações que exigem segurança e confiabilidade
.Os transformadores imersos em líquidos isolantes estão sujeitos a vazamento, explosão,
contaminação, além de serem maiores e mais pesados, também apresentam um custo
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 33
alto de manutenção e valores de perdas elevados. Entretanto os transformadores residry
apresentam muitas vantagens:
� Não existe risco de explosão, vazamento ou contaminação .
� Não propagam chamas.
� Ocupam menor espaço.
� São isentos de manutenção.
� Insensíveis à umidade.
� Valor das perdas totais reduzido;
� Fácil instalação e operação.
Por estas características, a aplicação de transformadores residry resulta em
grande economia. Pois, podem ser instalados próximos ao centro de carga reduzindo os
gastos com cabos de baixa tensão e aumentando o rendimento da instalação, também
eliminam gastos com outros itens como: paredes à prova de explosão, portas contra
fogo, drenos para recolhimento do líquido isolante, etc.
Características:
� Potência: até 1000 kVA
� Alta tensão: 13800 / 13200 / 12600 V
� Baixa tensão: 480 ou 460 ou 440 ou 380 ou 220 V
� cl. temperatura BT: f (105°C) - AT : b ( 80°C )
2.1.3.10 ABB:
A ABB fabrica transformadores de potência de acordo com as especificações
técnicas de seus clientes atendendo as normas ABNT, ANSI e IEC.
Especializada em transformadores para subestações, principalmente os de alta
tensão e grande potências, a ABB também fabrica transformadores para distribuição.
Para mais informações técnicas consulte site www.abb.com.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 34
2.1.3.11 Adelco:
A Adelco é mais conhecida pela fabricação de no-breaks de se sistemas de
retificadores e bancos de baterias para os sistemas auxiliares de subestações.
Entrou no mercado de transformadores há pouco tempo, sendo que se concentra
mais na parte de força e distribuição de energia. São conhecidos também por fazerem
transformadores com tecnologias não comumente utilizadas, como enrolamentos de
alumínio.
2.1.3.12 Alstom:
Mais conhecida por equipamentos de proteção para subestações, a Alstom
também entrou no mercado de transformadores.
Fabrica principalmente transformadores de força e alguns tipos de projetos
especiais.
Maiores informações no site www.tde.alstom.com.
2.1.3.13 Solano Transcav
Fabricante conhecido por sua linha de transformadores para distribuição, que
abrange desde 15 a 34,5 kV.
Também fabrica transformadores de força para os mais diversos usos e de
pequenas e médias potências, até 34,5 kV.
2.1.3.14 Trafo
Como o próprio nome da empresa lembra, a Trafo é conhecida por sua extensa
linha de fabricação de transformadores, sendo um dos maiores e mais tradicionais
fabricantes no Brasil.
Abrangendo de transformadores para distribuição, força e utilizações especiais, a
Trafo também fabrica grandes transformadores para uso em subestações.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 35
Maiores informações sobre toda a linha da Trafo podem ser verificadas no site
www.trafo.com.br
2.2 Transformadores de Potencial:
2.2.1 Introdução:
Normalmente em sistemas acima de 600 V, as medições de tensão são feitas
através dos Transformadores de Potencial, e não são feitas diretamente à rede primária.
Os transformadores de potencial têm por finalidade isolar o circuito de baixa
tensão do circuito de alta tensão, reproduzir os efeitos transitórios e regime permanente
aplicados ao circuito de alta tensão o mais fielmente possível no circuito de baixa
tensão.
É um equipamento capaz de reduzir a tensão do circuito para níveis compatíveis
com a máxima suportável pelos aparelhos de medição.
Os transformadores de potencial podem ser: indutivos, capacitivos, divisores
capacitivos, divisores resistivos, divisores mistos, sendo que estes três últimos,
normalmente não são utilizados em sistemas de potência, sendo mais utilizados em
circuitos de ensaio e testes em laboratórios.
Os transformadores indutivos dominam a faixa de tensão entre 600 V e 69 kV.
Para a faixa de tensão que vai de 69 kV até 138 kV, não existe preferência na utilização,
sendo que em sistemas que utilizam PLC torna-se necessária a utilização do
transformador capacitivo.
2.2.1.1 Características Para a Especificação de um Transformador de Potencial:
Para a especificação dos principais requisitos elétricos de um TP deverão ser
mencionadas, no mínimo, as seguintes características:
- Tensão Máxima do Equipamento e Níveis de Isolamento;
- Freqüência Nominal;
- Carga Nominal;
- Classe de Exatidão;
- Número de Enrolamentos Secundários;
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 36
- Relação de Transformação Nominal;
- Conexão dos Enrolamentos Secundários;
- Desvios de Tensão Nominal Permitidos para os Enrolamentos Secundários
Mantendo a Classe de Exatidão;
- Carregamento Máximo dos Enrolamentos Secundários;
- Potência Térmica Nominal de Cada Enrolamento;
- Capacitância Mínima (somente para TPC's);
- Faixa de Freqüência para "Carrier" (somente para TPC's);
- Variação de Freqüência Nominal (somente para TPC's);
- Uso Interno ou Externo.
2.2.2 Principais Fabricantes:
- Soltran,
- Soltran / Pfiffner,
- Arteche,
- Alstom,
- Serta,
- Solano Transcav,
- ABB.
2.2.2.1 Soltran:
Possui várias configurações de transformadores de potencial, entre estas
configurações encontra-se um modelo que possui uma classe de tensão que varia de 15
até 25 kV, meio de isolação é resina, a freqüência nominal de 50 e 60 Hz, e atende as
normas: ABNT / ANSI / IEC.
Possui também um outro modelo que possui uma classe de tensão que atinge até
72 kV, meio de isolação é óleo, a freqüência nominal de 50 e 60 Hz, e atende as
normas: ABNT / ANSI / IEC, e este tem uma característica principal, que é indicado
para alto nível de poluição e altas altitudes.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 37
2.2.2.2 Soltran / Pfiffner:
Entre as configurações de transformadores de potencial, encontra-se um modelo
que possui uma classe de tensão que varia até 170 kV, meio de isolação é óleo, a
freqüência nominal de 50 e 60 Hz, e atende as normas: ANSI / IEC. Importado.
2.2.2.3 Arteche:
Entre as configurações de transformadores de potencial, encontra-se um modelo
que possui uma classe de tensão que varia até 36 kV, é um transformador com isolação
a seco, a freqüência nominal de 50 e 60 Hz, e atende as normas: ANSI / IEC.
Importado.
Possui também outro modelo com uma classe de tensão que varia até 420 kV,
meio de isolação é óleo, a freqüência nominal de 50 e 60 Hz, e atende as normas: ANSI
/ IEC. Importado.
2.2.2.4 Serta:
Possui várias configurações de transformadores de potencial, entre estas
configurações encontra-se o modelo MPE 1532 para uso externo que possui uma classe
de tensão que varia até 24,2 kV, meio de isolação é a resina cicloalifática, a freqüência
nominal é de 60 Hz, e atende as normas: ABNT NBR 6856/92, ABNT NBR 6821/92,
ABNT NBR 10021/87.
Possui também um outro modelo, o MPE 2450 para uso interno, que possui uma
classe de tensão que atinge até 24,2 kV, meio de isolação é resina epóxi, a freqüência
nominal de 60 Hz, e atende as normas: ABNT NBR 6856/92, ABNT NBR 6821/92,
ABNT NBR 10021/87.
Para maiores informações visite o site: www.sertatransformadores.com.br.
2.2.2.5 Solano Trasncav:
Entre as configurações de transformadores de potencial, encontra-se um modelo
que possui uma classe de potência que varia de 500 a 2000 VA, meio de isolação é a
seco ou a óleo, a classe de isolação é de 15/25 kV, a freqüência nominal de 50 e 60 Hz,
e atende as normas: ABNT NBR 6820 / 6855 / 5356 / 5380.
Para maiores informações visite o site: www.solanotranskav.com.br.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 38
2.2.2.6 Alstom:
Possui uma classe de tensão que varia de 12 até 36 kV, meio de isolação é resina,
a freqüência nominal de 50 e 60 Hz. Importado.
2.2.2.7 ABB
Como sendo um dos grandes fabricantes mundiais, a ABB fabrica uma extensa
linha de produtos, o qual inclui também Transformadores de Potencial.
A linha de produtos da ABB abrange TP`s para uso em distribuição e também em
subestações de pequeno, médio e grande porte.
2.3 Transformadores de Corrente:
2.3.1 Introdução:
Eles são chamados de transformadores de instrumentos e suprem os relés e
medidores com quantidades proporcionais aos circuitos de potência, mas
suficientemente reduzidas, de forma que estes instrumentos podem ser fabricados
relativamente pequenos, do ponto de vista de isolamento.
Os transformadores de corrente têm o seu enrolamento primário ligado em série
com o circuito de alta-tensão. A impediência do transformador de corrente vista do lado
do enrolamento primário, é desprezível, comparada com a do sistema ao qual estará
instalado, mesmo que se leve em conta a "carga" que se coloca no seu secundário.
Desta forma, a corrente que circulará no primário dos transformadores de corrente é
ditada pelo circuito de potência, chamado de circuito primário.
Os transformadores de corrente estão divididos em dois tipos fundamentais:
transformadores de corrente para serviço de medição e transformadores de corrente para
serviço de proteção.
2.3.1.1 Características Para a Especificação de um Transformador de Corrente:
Segundo a Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT, na especificação de
um transformador de corrente, ou para consulta ao fabricante, devem, no mínimo, ser
indicadas as seguintes características:
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 39
- Corrente(s) Nominal(is) e Relação(ões) Nominal(is);
- Tensão Máxima do Equipamento e Níveis de Isolamento;
- Freqüência Nominal;
- Carga(s) Nominal(is);
- Exatidão;
- Número de Núcleos para Medição e Proteção;
- Fator Térmico Nominal;
- Corrente Térmica Nominal;
- Corrente Dinâmica Nominal;
- Uso Interno ou Externo.
2.3.2 Principais Fabricantes:
- Soltran,
- Soltran / Pfiffner,
- Arteche,
- Alstom,
- Serta,
- Solano Transcav,
- ABB.
2.3.2.1 Soltran:
Possui várias configurações de transformadores de corrente, entre estas
configurações encontra-se um modelo que possui uma classe de tensão que varia de 15
até 25 kV, meio de isolação é resina, a freqüência nominal de 50 e 60 Hz, e atende as
normas: ABNT / ANSI / IEC.
Possui também um outro modelo que possui uma classe de tensão que atinge até
72 kV, meio de isolação é óleo, a freqüência nominal de 50 e 60 Hz, e atende as
normas: ABNT / ANSI / IEC, e este tem uma característica principal, que é indicado
para alto nível de poluição e altas altitudes.
2.3.2.2 Soltran / Pfiffner:
Entre as configurações de transformadores de corrente, encontra-se um modelo
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 40
que possui uma classe de tensão que varia até 170 kV, meio de isolação é óleo, a
freqüência nominal de 50 e 60 Hz, e atende as normas: ANSI / IEC. Importado.
2.3.2.3 Arteche:
Entre as configurações de transformadores de corrente, encontra-se um modelo
que possui uma classe de tensão que varia até 72 kV, é um transformador com isolação
a seco, a freqüência nominal de 50 e 60 Hz, e atende as normas: ANSI / IEC / NBR.
Importado.
Possui também outro modelo com uma classe de tensão que varia de 36 até 525
kV, meio de isolação é óleo, a freqüência nominal de 50 e 60 Hz, e atende as normas:
ANSI / IEC / NBR. Importado.
2.3.2.4 Serta:
Possui várias configurações de transformadores de corrente, entre estas
configurações encontra-se o modelo MCE 2520S, que possui uma classe de tensão que
varia até 24,2 kV, meio de isolação é a resina epóxi, a freqüência nominal é de 60 Hz, e
atende as normas: ABNT NBR 6856/92, ABNT NBR 6821/92, ABNT NBR 10021/87.
Para maiores informações visite o site: www.sertatransformadores.com.br.
2.3.2.5 Alstom:
Possui uma classe de tensão que varia de 12 até 36 kV, meio de isolação é resina,
a freqüência nominal de 50 e 60 Hz. Importado.
2.3.2.6 Solano Transcav
A Solano Transcav possui diversas configurações de transformadores de corrente
em sua linha de produtos, incluindo TC`s de 15/25 kV em resina para uso interno.
Para maiores informações visite o site: www.solanotranskav.com.br.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 41
2.3.2.7 ABB
A ABB produz também TC`s para distribuição de energia, interna ou externa, bem
como grandes equipamentos para uso em subestações.
2.4 Pára-Raios:
2.4.1 Introdução:
Os pára-raios são equipamentos responsáveis por funções de grande importância
nos sistemas elétricos de potência, contribuindo decisivamente para a sua
confiabilidade, economia e continuidade de operação.
Os equipamentos de uma subestação podem ser solicitados por sobretensões
provenientes de ocorrências no sistema ou de descargas atmosféricas. Com o objetivo
de impedir que estes equipamentos sejam danificados, é necessário a instalação de
dispositivos de proteção contra sobretensões, sendo os pára-raios os equipamentos mais
adequados para esta finalidade. Atuam como limitadores de tensão, impedindo que
valores acima de um determinado nível pré-estabelecido possam alcançar os
equipamentos para os quais fornecem proteção.
Apesar de sua importante missão, os pára-raios são equipamentos de reduzido
custo e de pequenas dimensões, quando comparados aos equipamentos que protegem.
A sua correta seleção pode redundar em diminuição de custos para os demais
equipamentos, uma vez que o isolamento se constitui em importante parcela no custo de
um equipamento.
De uma forma geral, pode-se afirmar que se trata de um equipamento bastante
simples do ponto de vista construtivo. Um pára-raios é constituído de um elemento
resistivo não-linear associado ou não a um centelhador em série. Em operação normal,
o pára-raios é semelhante a um circuito aberto. Quando ocorre uma sobretensão, o
centelhador dispara e uma corrente circula pelo resistor não-linear, impedindo que a
tensão nos seus terminais ultrapasse um determinado valor. É possível a eliminação do
centelhador, utilizando-se somente o resistor não linear, se o material não linear
apresenta uma característica suficientemente adequada para esta finalidade.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 42
Atualmente, os principais fabricantes de pára-raios estão fabricando somente
pára-raios de ZnO na área de transmissão de energia elétrica. Para os sistemas de
distribuição, ainda estão sendo utilizados pára-raios construídos com outros materiais.
Os pára-raios de óxido de zinco podem ser construídos com "gaps" em série ou
paralelo, de acordo com a linha de projeto de cada fabricante, ou para atender a alguma
necessidade especial requerida pelo sistema elétrico. A tendência atual está na
fabricação de pára-raios de óxido de zinco desprovidos de centelhadores de qualquer
espécie. Os pára-raios de ZnO apresentam uma simplicidade construtiva muito grande
porque se constituem somente de pastilhas de elementos não-lineares, montados dentro
de um invólucro de porcelana. Apesar dos fabricantes estarem voltados para a
construção de pára-raios ZnO, os sistemas já desenvolvidos utilizam pára-raios
convencionais, que são pára-raios construídos com resistor não linear à base de
carbonato de silício (SiC) e. que necessitam de um "gap" série para o seu correto
funcionamento.
2.4.2 Principais Fabricantes:
- Alstom;
- Bowthorpe;
- Delmar,
- Intemel,
- ABB
2.4.2.1 Alstom
A linha de fabricação da Alstom em pára-raios é voltada principalmente para
equipamentos de grande porte para uso em subestações.
Para maiores informações visite o site www.tde.alstom.com.
2.4.2.2 Bowthorpe:
Possui uma grande quantidade de modelos entre eles o HSR, que tem sua classe
tensão variando de 6 até 45 kV, com uma corrente nominal de descarga de 100 kA, e
MCVO de 4,8 até 36 kV, sua capacidade de absorção de energia é de 4,5 kJ/kV (2s),
tem a isolação polimérica e atende as seguintes normas: IEC 99-4 1991, ANSI / IEEE
C62.11 – 1993.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 43
Possui um outro modelo, o 2HSR, que tem sua classe tensão variando de 30 até
84 kV, com uma corrente nominal de descarga de 100 kA, e MCVO de 24 até 77 kV,
sua capacidade de absorção de energia é de 4,5 kJ/kV (2s), tem a isolação polimérica e
atende as seguintes normas: IEC 99-4 1991, ANSI / IEEE C62.11 – 1993.
2.4.2.3 Delmar:
Possui uma grande quantidade de modelos entre eles o DZ, que é utilizado em
baixa tensão e tem sua classe tensão variando de 175 até 280 V, com uma corrente
nominal de descarga de 1500 A, tem alta capacidade de absorção de energia, tem a
isolação polimérica e atende as seguintes normas: ABNT / ANSI / IEC.
Um outro modelo que podemos citar é o NLZ-G, que é utilizado em alta tensão e
tem sua classe tensão variando de 3 até 33 kV, com uma corrente nominal de descarga
de 5 kA, tem alta capacidade de absorção de energia, tem a isolação de porcelana e
atende as seguintes normas: ABNT / ANSI / IEC.
2.4.2.4 Intemel
Possui uma grande quantidade de modelos em alta tensão com a classe tensão
variando de 9 até 30 kV, com uma corrente nominal de descarga de 5 kA, é um para raio
de carboneto de silício.
Para a baixa tensão eles possuem outros modelos, com a classe tensão variando
de 500 até 800 V, com uma corrente nominal de descarga de 1500 A, é um para raio de
carboneto de silício. Para maiores informações visite o site: www.intemel.com.br.
2.4.2.5 ABB
Fabrica pára-raios poliméricos para uso em painéis de distribuição interna.
Para maiores informações técnicas visite o site www.abb.com.
2.5 Disjuntores
2.5.1 Introdução
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 44
Um dos principais componentes de uma subestação industrial. Pela sua
complexidade de fabricação e pelo alto nível de tecnologia empregado, torna-se também
um dos equipamentos mais caros da subestação e um dos que exige manutenção mais
cuidadosa.
Tem como principal função a proteção do sistema, normalmente é comandado por relés que monitoram as condições do circuito e comandam a atuação do equipamento.
O disjuntor normalmente opera sob condições adversas (temperatura, poeira, umidade, etc...), por isso pode também trabalhar instalado ao tempo, mas deve estar sempre em boas condições para interromper o circuito no caso de uma falha.
Ao se especificar um disjuntor de uma subestação devemos sempre estar atentos a características técnicas tais como:
- Classe de Tensão
- Correntes Nominais
- Correntes de Interrupção Simétrica
- NBI
- Meio de Interrupção (SF6, óleo, vácuo...)
- Normas Específicas a serem atendidas
2.5.2 Principais Fabricantes:
- Siemens,
- ABB,
- Alstom,
- Schneider Electric,
- Inepar,
- Beghin,
- S&C,
- Cutler-Hammer,
- General Electric,
- Toshiba.
2.5.2.1 Siemens
Na condição de um dos três maiores fabricantes mundiais de disjuntores a vácuo
em média tensão e havendo produzido sua milionésima câmara de vácuo no início de
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 45
1999, a Siemens disponibiliza uma completa linha de equipamentos de manobra em
média tensão a vácuo, que primam pela reduzidíssima necessidade de manutenção,
robustez, confiabilidade e elevado número de manobras.
Com sua extensa linha de produtos e sistemas em alta e extra-alta-tensão, larga experiência em projetos, montagens, assistência técnica e serviços de manutenção, fornece Subestações de Alta Tensão, Compensadores de Reativos / FACTS, Disjuntores e Pára Raios.
A linha de produtos envolve desde disjuntores de 7,2 kV a 34,5 kV a
vácuo, e de 15 a 800 kV à SF6.
2.5.2.2 ABB
Sendo um dos três grandes fabricantes mundiais, a ABB possui uma
extensa linha de disjuntores abrangendo uma grande classe de tensões.
A ABB possui equipamentos instalados ao redor do mundo, tendo-os
produzidos em sua matriz na Suécia ou em fábricas espalhadas pelo mundo, como a que
mantém no Brasil.
Como é um fabricante a nível mundial, a ABB possui vasta experiência na
fabricação de equipamentos de média, alta e extra-alta-tensão, projeto e execução de
obras, compensação de reativos, fabricação de equipamentos de controle e proteção, tais
como relés, pára-raios e disjuntores.
A linha de disjuntores da ABB vai desde pequenos disjuntores à SF6 de 15 kV
aos disjuntores de extra-alta-tensão de 800 kV ou além. Possui também disjuntores
combinados com chaves seccionadoras motorizadas.
2.5.2.3 Alstom
Fabricante com grande tradição no mercado internacional, a Alstom fabrica no
Brasil e no mundo uma elevada gama de equipamentos para subestações.
Detentora de alta tecnologia em tensões entre 36 e 800kV, a Alstom tem grande
tradição no mercado internacional no fornecimento de disjuntores a SF6 onde produz
linhas de equipamentos capazes de suportar corrente de interrupção simétrica de até
63kA.
A Alstom fabrica também disjuntores a vácuo e a pequeno volume de óleo:
- a vácuo para tensões entre 12 e 36kV atendendo correntes de interrupção de
até 31,5kA em 17,5kV e 25kA em 36kV.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 46
- A pequeno volume de óleo atendendo a tensões de 17,5kV e 24kV para
interrupção até 19kA em 17,5kV e 12,5kA em 24kV
A Alstom também fabrica os chamados "Circuit-Switchers", os quais são
equipamentos de alta tensão (de 69 a 230 kV) dedicados somente para a proteção de
transformadores.
2.5.2.4 Schneider Electric
Fabricante de diversos equipamentos de alta tecnologia, produz atualmente
disjuntores a vácuo para tensões de 15 a 34,5 kV podendo ser aplicado para correntes de
interrupção simétrica de até 31,5kA também adequado para a manobra de banco de
capacitores. Possui também disjuntores com interrupção em SF6 para tensões até 36 kV
e interrupção até 31,5kA e disjuntores acoplados à chaves seccionadoras.
A Schneider também possui vasta experiência no projeto e execução de obras de
subestações.
2.5.2.5 Inepar
Atua no mercado como um centro de parcerias estratégicas para fabricação e
fornecimento de Equipamentos para Subestações.
Oferece ao mercado uma linha de disjuntores a vácuo atendendo a tensões de até
24kV e interrupção até 25kA, contando com diversas parcerias tecnológicas como LG,
Hyundai, Controls, Nortroll entre outras.
2.5.2.6 Beghim
Grande tradição no mercado nacional, principalmente na fabricação de
disjuntores a pequeno volume de óleo atendendo à tensões de até 24kV, fabricando
também um modelo de disjuntor a vácuo na tensão de 15kV.
2.5.2.7 S&C Electric Company
Empresa norte-americana instalada há pouco tempo no Brasil, é muito
conhecida nos Estados Unidos e Canadá por sua variada linha de produtos para
distribuição de energia.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 47
A S&C oferece disjuntores à vácuo de 15 a 34,5 kV para uso em
subestações, similares aos de outros fabricantes.
Na área de alta tensão e equipamentos à SF6, é responsável pela
invenção de um novo conceito em equipamentos de proteção, o chamado "Circuit-
Switcher". Esses equipamentos (de 69 a 230 kV) são disjuntores sem capacidade de
relaxamento e que geralmente estão ligados à uma chave seccionadora motorizada em
conjunto com a câmara interruptora, para proporcionar a abertura visível do circuito.
São projetados para serem dedicados para a proteção de transformadores, baseados na
tecnologia à gás SF6 .
A S&C também lançou no mercado o qual é um novo tipo de equipamento,
chamado "Protetor de Transformadores". Opera como um "fusível resetável", aonde a
abertura é tripolar mas o fechamento é manual e unipolar. Tal equipamento opera em
meio SF6 e também é dedicado somente para a proteção de transformadores.
2.5.2.8 Cutler-Hammer
A Cutler-Hammer é mais comumente conhecida por sua vasta linha de
equipamentos de baixa tensão, atuando fortemente na área de automação industrial e
instalações industriais.
De origem norte-americana é um dos grandes fabricante de ampolas à
vácuo para uso em disjuntores, sendo que muitos de seus concorrentes utilizam as
ampolas por ela produzidas.
A sua linha de disjuntores abrange desde 15 à 34,5 kV, todos à vácuo.
São mais utilizados em painéis do tipo "Metal-Clad" para uso interno, mas também
possui equipamentos para uso ao tempo.
2.5.2.9 General Electric (GE)
A General Electric é mais conhecida por sua linha de produtos para residências,
mas também fabrica geradores, medidores de energia e disjuntores.
A linha de disjuntores da GE é focada principalmente em equipamentos para uso
externo em subestações, desde 15 a 34,5 kV.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 48
2.6 Chaves Seccionadoras
2.6.1 Introdução
Dispositivo utilizado em subestações industriais, à montante e à jusante de
disjuntores, proporcionando visualmente a interrupção do circuito e distância de
isolamento segura para o nível de tensão do mesmo.
Além de mostrar visualmente que o circuito foi interrompido, serve para isolar
alguns ramos do circuito, sendo que geralmente as seccionadoras podem operar sob
carga. As seccionadoras não possuem a mesma função de um disjuntor, mas atuam sob
comando remoto ou de operador quando se desejam desligamentos e/ou manobras em
equipamentos.
São dimensionadas para condução de corrente em condições normais do circuito
e suportar características associadas à condições adversas (curtos-circuitos ou
sobretensões) durante um determinado tempo especificado.
As chaves seccionadoras normalmente são os equipamentos que mais estão
sujeitos a adequação de suas características técnicas principalmente quanto a suas
dimensões, porém sempre deve-se ater as características técnicas como:
- Classe de Tensão
- Corrente Nominal
- NBI
- Corrente Térmica Suportável de Curto Circuito
- Corrente Dinâmica Suportável de Curto Circuito
- Montagem (vertical / horizontal)
- Abertura (central, lateral, etc.)
- Lâmina de Terra
- Acionamento (manual, motorizado, etc.)
- Acessórios
- Normas Específicas a serem atendidas:
As chaves seccionadoras podem ser do tipo unipolar e tripolar. O seu uso dependo
das características de projeto desejadas pelo cliente.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 49
2.6.2 Principais Fabricantes:
- Inepar,
- Camargo Corrêa,
- Beghim,
- Alstom,
- S&C,
- Schack,
- Feletn & Guilleaume,
- ABB,
- Stieletrônica,
- Solano Trasncav,
- Laelc,
- Spig.
2.6.2.1 Inepar
Atua no mercado como um centro de parcerias estratégicas para fabricação e
fornecimento de Equipamentos para Subestações. Possuindo certificação internacional
ISO 9001, conta com parcerias tecnológicas para o fornecimento de chaves
seccionadoras para tensões de até 25kV.
2.6.2.2 Camargo Corrêa Equipamentos Elétricos-CCEE
Detentora de tecnologia avançada e grande experiência em desenvolvimento de
produtos, possui atestado de qualidade certificado ISO 9001, a é uma das empresas
líderes no segmento de equipamentos de alta e média tensão. Grande tradição no
fornecimento de chaves seccionadoras para uso externo e uma das poucas empresas do
mercado brasileiro de instalação de sistemas que também produzem equipamentos.
Fabrica seccionadoras até 500 kV, possui planos para futuramente até 880 kV.
2.6.2.3 Beghim
Assim como na fabricação de disjuntores, a Beghim possui grande experiência
no mercado nacional para o fornecimento de chaves seccionadoras para abertura com e
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 50
sem carga, com ou sem base para fusíveis acoplada a chave para tensões de até 36kV e
correntes de até 800A.
2.6.2.4 Alstom
Fabricante com grande tradição no mercado internacional, a Alstom fabrica no
Brasil uma elevada gama de equipamentos para subestações. Fornece seccionadoras até
24kV com dispositivo de abertura trifásica sob carga por queima de fusível (evitando
assim problemas por falta de fase), e seccionadoras até 36kV para manobras sem carga.
2.6.2.5 S&C Electric Company
A S&C é hoje uma das empresas com grande tradição em fabricação de chaves
seccionadoras sob carga, sendo uma que mais pesquisam novas tecnologias para este
tipo de produto. Estas chaves são usadas em linhas de distribuição e em subestações de
média tensão.
A linha de produtos envolve chaves seccionadoras sob carga com abertura
visível de 15 a 46 kV, para uso externo, com capacidades de condução e interrupção de
correntes de 600, 900, 1200 e 1600 A. Possuem também capacidade de estabelecimento
em falta de até 40 kA.
A S&C também fabrica chaves seccionadoras sob carga para uso em painéis de
4,16 a 34,5 kV, de 600 e 1200 A.
2.6.2.6 Schak Equipamentos Elétricos
Com grande experiência na fabricação de equipamentos e no atendimento a
mercado à nível nacional, a Schak possui vasta linha de chaves seccionadoras.
Produz chaves seccionadoras de baixa tensão, para uso em painéis e em outros
equipamentos e também chaves seccionadoras de média tensão com ou sem carga,
acopladas ou não à fusíveis.
A sua linha abrange chaves sob carga e sem carga de média tensão, para uso em
subestações abrigadas (cabines de alvenaria) e painéis. As tensões variam de 15 a 25 kV
e as de correntes 400 e 800 A.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 51
2.2.6.7 Felten & Guilleaume
Mais conhecida por seu primeiro nome, a Felten é uma das divisões da gigante
mundial de origem alemã Möeler. A Möeller é especializada mais na área de baixa
tensão, deixando a Felten para abranger os sistemas industriais de grande porte.
A linha de produtos inclui principalmente chaves seccionadoras para colocação
em painéis.
2.2.6.8 ABB
A linha de produtos da ABB abrange chaves seccionadoras do mais diversos
tipos, desde chaves para painéis sem carga ou sob carga, até chaves seccionadoras de
grande porte, desde média a alta tensão.
Abrange também chaves sem carga para distribuição externa e a utilização em
subestações.
Para maiores informações técnicas visite o site www.abb.com.
2.2.6.9 Stieletrônica
Esta empresa é uma das mais conhecidas no mercado para chaves sem carga
para uso em distribuição e em subestações.
A linha de produtos é enfocada em chaves de 15 a 34,5 kV para uso em
instalações externas.
2.2.6.10 Solano Transcav.
Fabrica principalmente chaves de distribuição de 15 e 25 kV, sem carga.
Também é fabricante de chaves monopolares para distribuição.
2.2.6.11 Laelc
Já foi um dos maiores fabricantes de chaves seccionadoras de todos os tipos para
distribuição externa e para subestações.
A Laelc é um nome tradicional no mercado, tendo chaves sendo utilizadas em
várias subestações no Brasil. Abrange desde chaves seccionadoras monopolares até
chaves de alta tensão para subestações.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 52
2.2.6.12 Spig
Também é um dos grandes fabricante nacionais, aonde a sua linha de produtos
abrange várias classes de tensão e de tipos de abertura.
Fabrica chaves seccionadoras de 15 a 34,5 Kv para distribuição externa e de 69 a
230 kV para subestações.
2.7 Cubículos / Painéis:
2.7.1 Introdução:
Os cubículos são compartimentos elétricos que são destinados a desempenhar
diversas funções (Ex.: Cubículo de medição, Cubículo de proteção, Cubículo de
transformação, etc...).
Por acumular várias funções, pode-se dizer que os painéis são subestações
montadas em estruturas de aço, aonde os setores e equipamentos estão bem definidos e
organizados. Desta forma economiza-se espaço e também organiza-se a instalação,
prevendo-se a entrada de energia e saída dos alimentadores em cubículos próprios.
Com a evolução tecnológica envolvida na construção de painéis, obteve-se
painéis cada vez mais versáteis, com execuções variadas e dimensões padronizadas.
2.7.2 Principais Fabricantes:
- Waltec;
- Siemens;
- Efacec;
- ABB,
- Inepar,
- S&C,
- Cutler-Hammer,
- Alstom,
- MPE,
- Toshiba,
- Schneider,
- Fujinor (Mitsubishi),
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 53
- Rockwell,
- Lemag,
- Orteng,
- Weg,
- General Electric,
- Beghim.
2.7.2.1 Waltec:
A Unidade de Painéis Elétricos da Waltec tem vários produtos, tais como:
Quadros elétricos aplicados em implantações e ampliações de estações
telefônicas;
Subestações compactas, abrigadas ou ao tempo, até 24kV;
Quadros de proteção, controle e comando;
Subestações unitárias blindadas, uso abrigado ou ao tempo, até 24kV;
Cubículos blindados de média tensão, uso abrigado ou ao tempo, até 36kV;
Centros de controle de motores, gavetas fixas ou extraíveis, corrente alternada
ou contínua, baixa ou média tensão;
Quadros de distribuição de energia em baixa e média tensão;
Painéis de controle de processos;
Barramentos blindados especiais;
Bancos automáticos para correção do fator de potência;
Capacitores trifásicos baixa tensão;
Reguladores de energia reativa;
Painéis especiais conforme projeto do cliente.
2.7.2.2 Siemens:
A Siemens já instalou, ao redor do mundo, mais de 50.000 cubículos, equipados
com disjuntores e operando nas tensões de 2 a 40,5 kV. Os painéis blindados de Média
Tensão com isolação em ar são fabricados para as mais diversas aplicações e tensões
(tipo 8BK20 de até 24kV, tipo 8BK30 de até 12kV e tipo 8BD1 de até 36kV). Os
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 54
painéis blindados de Média Tensão com isolação a SF6 estão cada vez mais solicitados
e exigidos devido ao aumento das necessidades de se ter média tensão em lugares
pequenos, esses painéis são encontrados em até 40.5kV.
No Brasil, fabricando cubículos há mais de 30 anos, a Siemens é responsável por
cerca de 1000 colunas de média tensão entregues ao mercado anualmente, primando
pela inovação e qualidade.
2.7.2.3 Inepar:
A Inepar projeta, fabrica e instala painéis tipo Metal-Clad para distribuição e
controle de energia. A divisão trabalha com uma linha de equipamentos, mas os adapta
às necessidades específicas de cada cliente. Tanto para o segmento elétrico, quanto para
o industrial.
Média tensão:
INECLAD
Tensão Nominal: 7,2 – 17,5 – 24KV;
Tensão de Impulso 1,2/50 us: 60/75 – 95/110 – 125/150KVcr;
Corrente Nominal: 400 a 3150A;
Corrente de Curta Duração: 12,5 a 50KArms;
Freqüência 50/60 Hz.
As principais vantagens encontradas neste equipamento são: dimensões
reduzidas, baixo custo, longa vida útil, segurança de operação, segurança para todos os
ambientes, mecanismo de operação preciso e compacto, baixos níveis de ruído e
vibração, bom desempenho na interrupção e baixa necessidade de manutenção.
INEBLOCK
Tensão Nominal: 17,5kV;
Tensão de impulso: 95/110kV;
Corrente de Curta Duração: 20kA;
Corrente Nominal: 630/1250kA.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 55
As principais vantagens encontradas neste equipamento são: linhas arrojadas,
maior espaço interno, modulação padronizada, facilidade de manutenção e segurança de
operação.
2.7.2.4 S&C Electric Company:
A S&C Electric Company é uma companhia americana que fabrica tanto painéis
padrão (System II) como também painéis para se adequar às necessidades do cliente
(custom Gear).
Diferente de outros fabricantes a S&C fabrica o que gosta de chamar Metal
Enclosed gear, ao invés de Painel do tipo Metal-Clad.
Os painéis S&C são montados em chapa 11 (espessura de 3 mm) tanto interna,
como externamente. No seu interior é instalado chave sob carga e fusíveis, duas
especialidades da S&C Electric Company. A S&C por tradição não utiliza fusíveis
limitadores e sim fusíveis de potência (mais detalhes em Fusíveis) para proteção dos
circuitos.
Devido à construção robusta, e à não necessidade de serviço auxiliares, como é o
caso dos painéis do tipo Metal-Clad, os painéis da S&C podem ser também instalados
ao tempo, diminuindo os custos com obras civis e montagem eletromecânica.
Os painéis S&C apresentam as seguintes características:
Tensões de 4,16 kV a 34, 5 kV
Corrente Nominal: 600 e 1200 A;
Corrente curto-circuito: até 40 kA;
Freqüência nominal: 50/60 Hz;
Grau de proteção: IP 42.
Abertura visível com o uso de chaves sob carga
As principais vantagens são a construção robusta, a possibilidade da instalação
também poder ser feita ao tempo, pode aceitar a colocação de disjuntores, TP`s, TC`s e
outros equipamentos, maior número de curvas disponíveis para a coordenação dos
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 56
fusíveis de potência com outros dispositivos de proteção, facilidade de manutenção e
segurança na operação.
2.7.2.5 Cutler-Hammer
A linha da Cutler-Hammer abrange mais sistemas de baixa tensão, sendo uma
das principais empresas de automação industrial do mercado.
É fabricante de painéis do tipo Metal-Clad, com disjuntores extraíves e vários
equipamentos auxiliares.
Os tipos de cubículos são bastante variados, para atender várias configurações,
mas sempre seguindo a mesma linha de 15 a 25 kV. Também fabrica painéis para
controle de motores e instalação de inversores de freqüência.
2.2.7.6 Alstom
Seguindo a linha de painéis Metal-Clad para distribuição interna em fábricas
para média tensão. A Alstom se tornou proprietária da antiga A&G assumindo a parte
de painéis de média tensão de 15 kV.
2.2.7.7. MPE
Fazendo parte do grupo MPE, está a divisão de painéis, a qual fabrica painéis do
tipo Metal-Clad e metal enclosed em média tensão.
Utilizando equipamentos de outros fabricantes, a MPE é capaz de produzir
painéis em vários tipos de configurações, visando a atender as especificações dos mais
variados clientes. A linha de painéis é visado à média tensão, de 15 a 34,5 kV.
2.2.7.8 Toshiba
A linha de painéis da Toshiba abrange painéis de média tensão, do tipo Metal-
Clad, de 15 a 34,5 kV.
Para maiores informações visitar o site www.toshiba.com.br.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 57
2.2.7.9 Schneider
Sendo um dos grandes fabricantes mundiais, a Schneider fabrica uma extensa
linha de produtos, incluindo painéis e os equipamento utilizados nos mesmos.
Os painéis da Schneider são do tipo Metal-Clad, utilizando principalmente
disjuntores à vácuo extraíveis, em tensão de 15 kV e correntes nominais de até 2500 A.
2.2.7.10 Fujinor
Fabricante de painéis do tipo Metal-Clad, sendo uma das empresas do grupo
Mistsubishi, produz principalmente painéis de 15 kV.
Como todos os tipos de painéis Metal-Clad, atende à vários tipos de
configurações, utilizando principalmente disjuntores a vácuo extraíveis para proteção.
2.2.7.11 Rockwell
Empresa mais conhecida por sua atuação na área de automação industrial, a
Rockwell fabrica painéis para colocação de equipamentos especiais ou quando entra em
parceria com outras empresas em alguns empreendimentos.
Seus painéis são mais destinados à aplicações especiais, como a instalação de
inversores de freqüência e equipamentos auxiliares.
2.2.7.12 Lemag
Fabricante de painéis do tipo metal-enclosed, para média tensão.
Os painéis da Lemag são destinados para a colocação dos equipamentos
internamente os quais fornecem sinais de tensão e corrente para medidores e outros
equipamentos, como é o caso de Tp`s e Tc`s. Também abriga equipamentos para serem
utilizados como fonte para serviços auxiliares, como no caso de transformadores de
força de pequeno porte.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 58
2.2.7.13 Orteng
Um dos grandes fabricantes nacionais na área de painéis, a ORTENG possui
equipamentos instalados em várias subestações industriais e de concessionárias no
Brasil.
Utiliza equipamentos de outros fabricantes, visando sempre atender as diversas
exigências dos mais variados clientes. A sua linha de produtos atende painéis de 15 a
34,5 kV, para distribuição interna e externa.
2.2.7.14 Weg
Os painéis da Weg são destinados a instalação de equipamentos de controle e
proteção de motores principalmente.
Desta forma, a linha de produtos da Weg é mais destinada a centros de controle
de motores.
2.2.7.15 General Electric
A sua linha de produtos abrange painéis de 15 kV para distribuição interna. Na
área de painéis não atua fortemente no mercado brasileiro, sendo mais conhecida nesta
área nos Estados Unidos.
2.2.7.16 Beghim
A Beghim é um dos grandes fabricantes nacionais de painéis do tipo Metal-Clad,
atuando no mercado brasileiro há muitos anos.
Fabrica painéis com disjuntores a óleo e à vácuo de fabricação própria, e
também em várias configurações e modelos. A linha de produtos abrange várias tensões,
atuando mais na área de instalações comerciais.
2.8 Sistema de Aterramento:
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 59
2.8.1 Introdução:
O aterramento em instalações elétricas tem por finalidade a proteção das pessoas
em contato com as instalações elétricas e a proteção dos equipamentos elétricos. Esta
proteção pode ser identificada nos aspectos de:
- Dar segurança as pessoas, evitando que as mesmas fiquem expostas a
potenciais considerados perigosos;
- Dar condições para que as correntes resultantes de um rompimento da isolação,
devido a curto circuitos, descargas atmosféricas ou sobre-tensões de manobra, possam
escoar para a terra sem causar danos para pessoas ou equipamentos;
- Permitir que o sistema de proteção instalado na SE tenha um funcionamento
perfeito.
O sistema de aterramento é uma das partes mais importantes do
dimensionamento de uma SE ou de uma indústria, porque além de proteger a vida das
pessoas, ele dá uma grande segurança para os equipamentos eletrônicos que muitas
vezes não podem parar e são os equipamentos de maior custo em uma SE ou indústria.
Existem dois aspectos importantes, a saber, no estudo de aterramento:
� O comportamento do sistema: quando da ocorrência de uma falta para a
terra na SE, a corrente, inicialmente injetada na malha de aterramento, se
divide por todo este sistema interligado, cabendo então a cada um dos seus
componentes, a função de dissipar uma fração da corrente de falta para o
solo;
� A interligação malha / solo é função, basicamente, da geometria da malha,
de estruturas metálicas eventualmente enterradas no solo dentro de sua
área de influência, e da estratificação do solo na região onde a mesma se
encontra. Esta interação se reflete na resistência de aterramento da malha
e nos gradientes de potencial no solo, decorrentes do processo de
dissipação de uma dada injeção de corrente.
O estudo de aterramento de subestações normalmente engloba quatro grupos de
informações:
- O dimensionamento da malha para o projeto, aí incluído a bitola do condutor, a
configuração e a profundidade da malha;
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 60
- Os critérios de segurança estabelecidos e os resultados das simulações, onde se
destacam a resistência de aterramento da malha, a fração da corrente de falta dissipada
pela malha para o solo, os perfis de potencial na superfície do solo, e os potenciais de
passo e toque obtidos em direções previamente selecionadas;
- De cabos pára-raios e de blindagens de cabos de energia, o aterramento de
equipamentos, cercas, etc...;
- Recomendações específicas para as instalações especiais (centros de
processamentos de dados ou de controle, estações de comunicações, etc...).
2.9 Mufla Terminal Primária ou terminação:
2.9.1 Introdução:
É um dispositivo destinado a restabelecer as condições de isolação da extremidade
de um condutor isolado quando este for conectado a um condutor nu.
As muflas e terminações têm a finalidade de garantir a deflexão do campo elétrico,
obrigando a que os gradientes de tensão radial e longitudinal se mantenham dentro de
determinados limites.
Há uma grande variedade de muflas e terminações. As mais conhecidas, porém,
são as muflas de corpo de porcelana com enchimento de composto elastomérico e as
terminações constituídas de material termocontrátil. As primeiras podem ser
fabricadas para condutores unipolares (muflas terminais unipolares) ou para
condutores tripolares (muflas terminais trifásicas). O segundo tipo é sempre fabricado
na versão unipolar.
As normas de instalações elétricas, tanto de alta quanto de baixa tensão, não
traçam uma orientação precisa quanto ao emprego de muflas. O uso corrente nas
instalações, entretanto, não prescinde das mesmas, havendo linhas de fabricação
definidas de tais elementos usadas conjuntamente com os cabos, sobretudo no setor das
altas tensões. Destacam-se assim, dois casos bem distintos: as muflas terminais,
empregadas nas extremidades de um cabo e efetuando a sua ligação a um elemento
diferente do cabo primitivo, tal como barramento, dispositivo de comando, terminal de
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 61
transformador ou outro semelhante, e, ainda, as muflas intermediárias, que interligam
extremidades de cabos entre si ou são montadas quando de um cabo principal derivam
um ou mais cabos.
Construtivamente, quanto à técnica de sua execução, encontramos três tipos: as
muflas de plástico, as de ferro, as de chumbo, devendo-se observar que nem todos os
cabos podem ser ligados a qualquer tipo de mufla. Em cada caso, é preciso verificar o
tipo de mufla para o cabo em questão.
2.10 Condutores
2.10.1 Barramentos
Para o transporte de altas correntes que cobrem distâncias razoavelmente
grandes num ambiente industrial, é muitas vezes econômico utilizar barramentos de
cobre apoiados sobre isoladores apropriados ou no interior de calhas ventiladas ou
fechadas, denominadas comumente de busway
2.10.2 Cabos
Os cabos condutores podem ser considerados como “veias” de um sistema
elétrico. São eles que conduzem a energia elétrica pelo sistema.
No dimensionamento de um condutor deve ser procedido uma análise detalhada
das condições de sua instalação e da carga a ser suprida. Os fatores básicos que
envolvem o dimensionamento de um cabo são:
- Tensão nominal;
- Freqüência nominal;
- Potência ou corrente da carga a ser suprida;
- Fator de potência da carga;
- Tipo de sistema;
- Maneira de instalação;
- Condições atmosféricas;
- Comprimento da linha;
- Corrente de curto-circuito.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 62
Um condutor mal dimensionado, além de implicar a operação inadequada da
carga, representa um elevado risco de incêndio para o patrimônio.
Atualmente existem inúmeros fabricantes de cabos elétricos no mercado
nacional entre os quais podemos citar:
- Pirelli
- Alcoa
- Furukawa
- Fulgor
2.11 Equipamentos de Proteção de Subestações
Por mais bem projetado, por melhor que seja feita a construção e montagem de
uma subestação, ela estará sujeita a defeitos, sejam eles permanentes ou de curto
período de duração.
Toda subestação, tanto as consideradas pequenas ( 15kV 300kVA, por exemplo)
até as de mais elevada potência devem ter um sistema de proteção que atenda requisitos
básicos tais como:
- Confiabilidade
- Sensibilidade
- Rapidez
- Seletividade
Todo o sistema de proteção é projetado para proteger os equipamentos, daí vem
a maior preocupação com o equipamento que normalmente é o mais caro da instalação:
o transformador.
As instalações de média e alta tensão tem por base a correta seletividade entre os
fusíveis e os relés que devem estar necessariamente ligados a um disjuntor que é quem
efetivamente desliga sistema ou parte dele.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 63
2.11.1 Fusíveis
2.11.1.1 Introdução
Os fusíveis são os equipamentos elétricos de origem mais antiga para a proteção
de sistemas elétricos, mas isto não significa que sejam ultrapassados ou não tenham
tecnologia.
Baseando-se no princípio de fusão de um elemento metálico para a interrupção
da corrente em um circuito (daí o nome fusível), estes equipamentos são largamente
utilizados para a proteção de sistemas elétricos de baixa, média e alta tensão por sua
praticidade, pelo baixo custo e por não necessitarem de manutenção para o seu
funcionamento.
Há dois tipos de tecnologias para fusíveis:
2.11.1.2 Fusíveis Limitadores:
Os fusíveis limitadores (current limiting fuses) são construídos em invólucros
aonde há uma fita de material metálico imersa em um meio fusível, normalmente um pó
cristalino (conhecido no meio comercial por "areia"). A fita metálica é perfurada em
certos pontos, permitindo que a corrente elétrica circule somente por pequenos espaços,
criando assim pontos fracos.
Quando ocorre um curto-circuito, a corrente elétrica eleva-se a valores muito
grandes, fazendo com que o material condutor se aqueça rapidamente a temperaturas
muito altas. O efeito das altas temperaturas faz com que nos pontos perfurados a fita
metálica derreta, fundindo-se, e o pó cristalino vire um tipo de vidro. Desta forma
corta-se o caminho da corrente elétrica pela destruição da fita metálica (fusão nos
pontos mais fracos) e pelo aumento da isolação, através da transformação da "areia" em
vidro, que é isolante.
Recebe o nome de fusível limitador porque nos limita a energia de um curto-
circuito ao diminuir gradativamente a corrente elétrica até o corte total.
Características:
Tensão nominal: pode ser encontrado desde 127 a 660 V, e de 1 kV a 34, 5 kV.
Corrente nominal: de 1 a 300 A (estes valores são os mais utilizados em alta
tensão).
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 64
Capacidade de interrupção de curto-circuito: 12, 5 kA, 25 kA, 40 kA, 63 kA e
também de 100 kA.
Freqüência 50/60 Hz;
Principais fabricantes:
- SIBA (www.siba.de)
- Cooper Power Systems (www.cooperpower.com)
- GE (www.geindustrial.com)
2.11.1.3 Fusíveis de potência:
Os fusíveis de potência (power fuses)são construídos em invólucro aonde haja
um elo fusível e, dependendo das características elétricas do fusível, partes auxiliares
como mancais, molas, revestimentos especiais, etc.
O elo fusível é o elemento principal de um fusível de potência, sendo feito de
um material metálico com espessura menor do que os condutores utilizados no circuito.
O elo fusível também é construído de forma a derreter rapidamente quando atingir altas
temperaturas.
Ao ocorrer um curto-circuito, surgirão correntes com valores muito altos, bem
acima do valor nominal do circuito, desta forma todos os cabos e condutores da
instalação irão atingir altas temperaturas. O elo fusível, por ser de espessura bem menor
do que os cabos, esquenta muito mais rápido do que os condutores e acaba derretendo.
O derretimento do elo faz com que uma mola puxe uma parte do elo criando um arco
elétrico. O arco elétrico é então extinguido com a ajuda da mola, que puxa o arco, e pelo
revestimento interno do fusível, o qual abafa e esfria o arco, fazendo com que o mesmo
se apague.
Recebem o nome de fusível de potência por que funcionam baseados no
princípio que um elemento metálico derrete rapidamente (ou seja, sofre uma fusão) e
porque são usados em circuitos de potência elétrica elevada, como os normalmente
encontrados em média e alta tensão.
Características:
Tensão nominal: desde 4,16 kV a 138 kV.
Corrente nominal: de 1 a 400 A.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 65
Capacidade de interrupção de curto-circuito: 7,5 kA, 12,5 kA, 25 kA, 31,5 kA.
Freqüência 50/60 Hz;
Principais fabricantes:
- S&C Electric Company (www.sandc.com ou www.sandc.com.br)
- Cutler-Hammer (www.ch.cutler-hammer.com)
- Hitachi (www.hitachi.com ou www.hitachi.com.br)
2.11.2 Relés de Proteção
Com os avanços da eletrônica hoje, praticamente não mais são usados os relés
fluidodinâmicos, eletromagnéticos, eletrodinâmicos ou os de indução devido a sua
tecnologia ultrapassada e principalmente devido ao fato da sua construção ter se tornado
inviável ao longo do tempo.
Os relés microprocessados tem hoje um domínio muito grande no mercado pois
além da proteção permitem o monitoramento e a manobras serem feitas de locais
remotos.
2.11.2.1 Principais Fabricantes
Presentes no mercado nacional hoje contamos na área de proteção de sistemas
com os fornecedores que detêm uma grande tecnologia dos quais podemos citar:
- Siemens
- G.E.
- ABB
- Team Arteche
- SEG
- Schweitzer
- ZIV
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 66
3. TECNOLOGIAS DE INTERRUPÇÃO DE ARCO
ELÉTRICO
3.1 Óleo Mineral:
O óleo é utilizado com o objetivo de atender a duas finalidades: garantir um
perfeito isolamento entre os componentes do equipamento, e dissipar para o exterior o
calor. Ou seja o óleo serve como isolante e refrigerante.
Para que o óleo possa cumprir satisfatoriamente às duas condições acima, ele deve
ser testado e apresentar boas condições de trabalho.
O óleo mineral isolante é utilizado em aparelhos elétricos como: transformadores,
reatores, disjuntores, religadores, e outros equipamentos que serão analisados neste
guia.
3.1.1 Generalidades:
São encontrados óleos de quatro tipos: animal, vegetal, mineral e sintético.
Os animais e vegetais, por exemplo, não servem para uso em transformadores,
pois mudam facilmente suas composições químicas e alteram suas propriedades físicas.
Os sintéticos também não são usados devido a sua tendência em se polimerizar,
alterando suas propriedades físicas.
Assim, os óleos usados em transformadores (por exemplo) correspondem aos
minerais, que são obtidos da refinação do petróleo. Esses óleos podem ser conseguidos
com uma grande gama de variação em suas propriedades físicas.
Torna-se, então, necessário fazer uma série de testes para se escolher os tipos
convenientes para uso em transformadores.
O óleo deve ser testado quanto aos seguintes aspectos:
a) Comportamento químico;
b) Ponto de inflamação e ponto de combustão;
c) Viscosidade;
d) Perdas por evaporação;
e) Rigidez dielétrica.
Cada conceito destes será discutido no apêndice referente a óleo isolante.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 67
3.2 Vácuo
3.2.1 Generalidades:
O campo de utilização do princípio de chaveamento a vácuo está se expandindo.
A transmissão e distribuição de energia elétrica baseia-se em diferentes níveis de
tensão. Adequados a estes estão os diferentes disjuntores: em áreas de alta tensão hoje
são utilizados em sua maior parte disjuntores a SF6.
No campo da média tensão o usuário da técnica de chaveamento de potência
pode optar entre disjuntores a vácuo, a SF6 e disjuntores a pequeno volume de óleo; na
técnica de manobra sob carga, em sistemas blindados, as chaves a SF6 já começam a ser
maioria. No nível de baixa tensão são oferecidos, dependendo do objetivo de utilização,
disjuntores a vácuo ou de sopro magnético. Propriedades e requisitos especiais
caracterizam cada um dos níveis de tensão e cada caso de aplicação. No mais, a física da
aplicabilidade de um produto impõe limites.
O princípio de chaveamento a vácuo está se expandindo para áreas, onde são
requeridos a operação segura e altos ciclos de chaveamento. Também na técnica de
manobra sob carga (onde predominam as chaves seccionadoras) o vácuo tem sido
aplicado com sucesso. Especialmente em conexão com fusíveis de alta capacidade, as
chaves de manobra sob carga a vácuo oferecem um sistema seguro, já que satisfazem
melhor do que outros aparelhos de distribuição aos requisitos da instrução sobre
combinações de fusíveis e chaves seccionadoras de manobra sob carga (IEC420).
Em média tensão, atualmente, mais de 65% dos disjuntores usados no mundo
são disjuntores a vácuo. Na Europa ainda é grande a participação no mercado dos
disjuntores a SF6 , que é intensamente determinada pela estreita cooperação dos
fabricantes de disjuntores e algumas concessionárias de energia. A atual opinião
mundial, no entanto, é de que, na média tensão, a técnica de chaveamento a vácuo será o
princípio preponderante de chaveamento para a próxima década. Diversos fabricantes
japoneses oferecem há algum tempo a técnica de chaveamento a vácuo também para a
área de alta tensão. Inicialmente eram produzidos disjuntores a vácuo de 84KV; hoje já
é possível produzir esses disjuntores com uma tensão de até 145KV.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 68
3.3 SF6
3.3.1 Generalidades:
O SF6, um elemento químico no estado gasoso chamado Hexafluoreto de
Enxofre, grupo 1080 de classificação da ONU. Desde a década de 70 o composto
hexafluoreto de enxofre - SF6 tem sido objeto de muitos estudos associados à sua
capacidade de isolar altas voltagens.
Graças à sua apreciável secção de choque de captura eletrônica o SF6 possui
excelentes propriedades dielétricas e ótimas propriedades de interrupção de arco
elétrico. Além disso, a sua atoxicidade e facilidade à manipulação tornam-o adequado
ao uso industrial.
A aplicação do SF6 comprimido como meio isolante em equipamentos de alta
tensão, quer em disjuntores de uso convencional, quer como isolamento de subestações
inteiras (então denominadas blindadas a SF6), ou ainda em cabos de transmissão de
altas potências ou transformadores é uma tecnologia recente, cuja demanda vem
crescendo exponencialmente.
Devido a sua capacidade de isolação 2,5 vezes maior do que o ar à pressão
atmosférica, foi possível compactar espaços (em até três vezes) antes necessários para o
afastamento mínimo de barramentos e contatos elétricos diversos. Por exemplo, uma
cabine primária de 24 kV, com cinco bays, pode ser entregue ao usuário totalmente
montado de fábrica. O tempo de duração da acomodação na obra e do comissionamento
pode ser inferior a 16 horas.
Principais equipamentos onde é usado o SF6:
� Disjuntores de extra alta tensão;
� Subestações de extra alta tensão blindadas;
� Contatores de alta tensão;
� Transformadores isolados a SF6.
O gás SF6 está sendo de enorme eficiência para o isolamento de sistemas
elétricos e construção de dispositivos, e vê-se um bom futuro para esta tecnologia que
vem a melhorar o desempenho dos sistemas elétricos e trazer benefícios quanto à
facilidade, operacionalidade, economia de espaço, custos, garantia de qualidade e menos
manutenções que outros equipamentos hoje em dia utilizado.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 69
3.4 APLICAÇÃO MUNDIAL EM PAINÉIS DE MÉDIA TENSÃO
* Vácuo USA, Japão, Europa, India
SE, Ásia, China
* SF6 Europa ( França, Itália )
* Air Magnetic USA
* Óleo Todo o mundo exceto USA
3.4.1 Histórico do Vácuo
Grande crescimento: Crescimento constante:
Grande decrescimento: Decrescimento constante:
- Progresso demorado devido a falta de:
• Tecnologia no processo de Alto Vácuo
• Disponibilidade de materiais livres de gases
- Disjuntores de Média Tensão a Vácuo
- Disponíveis desde o início da década de 1960
- Atualmente a tendência mundial para Média Tensão é o Vácuo
3.4.2 Histórico do SF6
- Início do trabalho após a 2a Guerra Mundial
- Primeira patente em interrupção em SF6 nos EUA
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 70
• T.C. Browne da Westinghouse
• A.P. Strom da Westinghouse
- Propriedades físicas, químicas e elétricas muito favoráveis
3.5 CARACTERÍSTICAS DO SF6
Físicas
- Cinco vezes mais isolante que o ar
- Se mantém no estado gasoso a baixas temperaturas e altas pressões.
Químicas
- Inerte, não-tóxico
- Produto resultante da decomposição após um arco pode ser tóxico.
- É um dos gases mais agressivos ao meio ambiente (Efeito Estufa)
Elétricas
- Alta resistência dielétrica
- Alta taxa de tensão restabelecimento transitória
3.5.1 Problemas do SF6.
- É um potente gás agressivo a atmosfera
- Sistema SF6 sempre “vaza”
- Disposição do gás é de custo elevado
- Potencial p/ lei anti uso do SF6 é grande
- Produto tóxico após sujeito a arco necessita de proteção quando em serviço e
disposição com custo elevado
- Preço aumentando rapidamente
3.5.2 Discussão
- Efeito Estufa Natural
- Efeito Estufa Aumentando
- Mudança Climática
3.5.3 Questões Ambientais na Emissão de “Sf6”
- Potencial de aquecimento global
- Longa duração na atmosfera
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 71
- Emissões aparentemente irão acumular, equipamento elétrico contendo SF6 “ vaza”
- Efeitos das emissões persistirão por muitos anos
3.6 CARACTERÍSTICAS DO VÁCUO
3.6.1 Impacto Ambiental
- Não agressivo a atmosfera
- Não tóxico
- Não possui problemas de disposição
- Baixo custo total se comparado a vida útil
3.6.2 Segurança
- Não violento
- Não explode ou implode com mal funcionamento
- Não causa danos a equipamentos vizinhos
- Não oferece risco de danos pessoais
- Não produz gases tóxicos em caso de falhas
3.6.3 Alta Confiabilidade
- Alta resistência a interrupções
• Baixa tensão de arco
• Tempo de arco reduzido
• Baixa energia de arco
• Junções elétricas não-deslizantes
- Alta resistência mecânica
• Poucas partes
• Curta pancada
• Mecanismos com baixa energia
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 72
Confiabilidade
• Taxa de falhas proporcional ao número de partes
- Menos partes significa menos falhas
• Mecanismo de baixa energia com menos stress
- Menos falhas
• Habilidade maior número de interrupções cumulativas
- Maior durabilidade
3.6.4 Manutenção
• Totalmente encapsulado
- Não há necessidade de checagem/medições das condições do contato.
• Não há contaminação dos contatos
• Não há deterioração do meio de extinção
• Junções elétricas não deslizantes
• Mecanismos de menor energia
- Menos stress
• Se tornará livre de manutenção
3.7 COMPARAÇÃO ENTRE PARTES DOS DISJUNTORES
(MANUTENÇÃO)
N úm ero de: SF 6 Pu ffer Vacuum
Partes no Pólo 52 22
Partes M óveis no Pó lo 24 9
Partes M óveis na C âm ara de Arco 24 2
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 73
3.8 MERCADO MUNDIAL DE DISJ. MT EFEITO SUBSTITUÇÃO
4. ESTUDO DE LAY-OUTs DE SUBESTAÇÕES INDUSTRIAIS
Em subestações industriais encontramos os mais diferentes tipos de lay-outs que
variam principalmente de acordo com a demanda envolvida, a confiabilidade desejada e
os critérios dos projetistas.
A seguir faremos uma análise de alguns modelos cujos quais
consideramos interessantes para efeito ilustrativo, mostrando um padrão e algumas
alternativas possíveis.
Lembramos que o objetivo é demonstrar que com algumas mudanças no
lay-out de uma subestação pela a adição ou mudança de um equipamento normalmente
utilizado por um equipamento similar ou alternativo. Com essas mudanças pode-se
atingir o efeito desejado com relação a custo, manutenção e confiabilidade.
Devido ao número de lay-outs e alternativas possíveis ser muito grande,
estaremos apresentando somente algumas alternativas possíveis. Acreditamos que para
um estudo mais completo e extenso dos vários lay-outs possíveis de uso em
subestações, com suas vantagens e desvantagens, um trabalho dedicado somente a esta
questão necessitaria ser executado.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
1980 1990 2000
Ar
Óleo
Gás (SF6)
Vácuo
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 74
4.1 Exemplo 1 – Subestação de 13,8kV – 3Ø - 60Hz –
Entrada Única
Este é um das mais freqüentes configurações de subestação podendo ser
encontrada em qualquer tipo de indústria, utilizada para alimentação de cargas em
geral:
- QDF’s ( quadros de distribuição de força)
- CCM’s ( centro de controle de motores)
- Motores
- Equipamentos específicos
Entrada:
Apenas uma entrada em 13,8kV protegida por disjuntor extraível (SF6 ou
Vácuo) e pára-raios sendo possível o uso do pára-raios dentro do cubículo da subestação
ou apenas na entrada do ramal aéreo, outra possibilidade é a troca do disjuntor por
chave seccionadora e fusíveis limitadores de correntes. A proteção e medição é
normalmente feita por um único equipamento microprocessado podendo ser utilizado a
medição em separado. Os sinais para este equipamento vêm de dois transformadores de
potencial ligação em V e 3 Tc’s de barra podendo também ser a utilizado TC do tipo
janela.
Saídas:
Podemos ter várias saídas disjuntores extraíveis porém, também há a
possibilidade de usarmos chaves seccionadoras com ou sem fusíveis limitadores de
corrente.
A medição e a proteção nas saídas não é obrigatória podendo ser feita
junto a carga (QDF’s , CCM’s, etc), mas as vezes é necessário uma proteção completa e
a instalação de transformadores de corrente nas saídas é recomendável. O sinal de
tensão é proveniente da entrada.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 75
Vantagens e Desvantagens
Vantagens:
- Simplicidade
- Baixo custo de instalação e manutenção
Desvantagens:
- Confiabilidade menor pelo fato de possuir apenas uma entrada
- Manutenção do ramal de entrada acarreta em desligamento total do sistema
4.1.1 Alternativa
No caso de querermos aumentar a confiabilidade do sistema podemos aumentar
o número de entradas da subestação, no caso se aumentarmos para duas entradas isto
vai implicar na utilização de um disjuntor de interligação que terá a função de isolar as
barras do sistema. Próximo a este disjuntor podemos ter ou não transformadores de
corrente para controle através de intertravamentos, para medição e/ou proteção.
Vantagens:
- Baixo custo de manutenção
- Facilidades de manutenção dos equipamentos
- Maior confiabilidade e segurança para o sistema
Desvantagens:
- Custo mais elevado que a alternativa anterior
- Necessidade de proteções e medições mais elaboradas
- Necessidade de intertravamentos e controles para o perfeito funcionamento
do sistema.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 76
SE 13,8kV –Entrada Única
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 77
Alternativa SE 13,8kV – 2 entradas
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 78
4.2 Exemplo 2 – Subestação de 13,8kV – 3Ø - 60Hz – 2
entradas
Este tipo de subestação normalmente encontrada em grandes industrias, tendo
como características duas entradas distintas e um arranjo especial para garantir várias
possibilidades de alimentação para as cargas, pois normalmente se precisa de uma boa
confiabilidade do sistema e facilidade para manutenção dos equipamentos.
Normalmente utilizada em industrias para alimentação de centro de
distribuição de cargas e centro de controle de motores de média tensão 2,4kV/4,16kV e
centro de controle de motores de baixa tensão 0,48kV/0,38kV, como por exemplo:
- Refinarias de petróleo
- Montadoras de automóveis
- Industrias navais
Desenho
O diagrama representado anteriormente tem por características relevantes:
- Duas entradas em 13,8kV
A característica desta subestação é a de alimentar cargas importantes para
o funcionamento da indústria por isso a necessidade de duas alimentações e como
conseqüência a utilização do disjuntor de interligação para seccionar o barramento
principal.
Neste caso normalmente é feita uma subestação abrigada e os painéis
utilizados são para uso interno com grau de proteção mínimo IP-21, sendo que nenhuma
parte condutora fica exposta, todos os barramentos, conexões a isoladores, buchas e
terminais são protegidos do ambiente externo.
A vantagem da utilização de cubículos é a diminuição do espaço
requerido para a instalação da subestação e facilidade para a ampliação dos painéis, sem
contar na facilidade de manutenção, pois cada cubículo contém um disjuntor do tipo
extraível, normalmente a vácuo ou a SF6.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 79
Todos os compartimentos dos painéis de 13.800 V são do tipo “Metal-Clad”,
sendo em conformidade com as normas ANSI e IEC.
Saídas
Esta configuração permite ótima confiabilidade dos sistema,
principalmente se tivermos cargas divididas igualmente pelo dois lados da subestação,
e podemos suprir ainda de modo especial cargas consideradas vitais para o sistema.
No caso dividimos a mesma carga um pouco para cada lado da
subestação diminuindo a corrente dos disjuntores e aliviando os transformadores de
saída. Se ocorrer uma falha de alimentação em uma das entradas da subestação, com
uma manobra nos disjuntores de interligação das cargas fazemos a chamada operação
em “L”, para isso é necessário considerar o uso do transformador com potência nominal
acrescida de 25% devido ao uso de ventilação forçada, e um dimensionamento
adequado dos barramentos.
E poderemos alimentar a saída de uma das nossas cargas principais
fechando o disjuntor de interligação.
Vantagens e Desvantagens
Vantagens:
- Alta confiabilidade
- Facilidades de manutenção dos equipamentos
- Bom desempenho do sistema
Desvantagens:
- Custo elevado devido a alta confiabilidade exigida
- Necessidade de proteção mais elaborada
- Utilização de maior número de equipamentos de medição, controle e
proteção.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 80
4.2.1 Alternativa
No caso de querermos diminuir o custo da subestação mantendo ainda a sua
função podemos diminuir o número de equipamentos envolvidos para interligação do
sistema e também diminuindo os equipamentos de proteção dos sistema, no caso com a
nova configuração podemos diminuir um disjuntor de interligação e diminuir o número
de transformadores de potencial e proteções envolvidas.
Esta configuração mantém o mesmo desempenho diminuindo um pouco
a confiabilidade do sistema, podendo ainda ser utilizada além da proteção de
motores de 13,8kV para diversos tipos de cargas
Vantagens:
- Facilidades de manutenção dos equipamentos
- Bom desempenho do sistema
- Custo inferior a alternativa anterior
Desvantagens:
- Confiabilidade menor do que na anterior
- Necessidade de proteção elaborada
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 81
SE 13,8kV – 2 Entradas
Cen
tro
Fed
eral
de
Edu
caçã
o Te
cnol
ógic
a do
Par
aná
Eng
enha
ria
Indu
stri
al E
létr
ica
– Ê
nfas
e em
Ele
trot
écni
ca
Pro
jeto
Fin
al -
Est
udo
de V
iabi
lidad
e da
s Te
cnol
ogia
s A
plic
adas
a S
ubes
taçõ
es In
dust
riai
s
pági
na 8
2
Alte
rnat
iva
SE 1
3,8k
V
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 83
4.3 Exemplo 3 – Subestação 34,5kV / 2x 3 MVA
Este tipo de subestação pode ser encontrada em indústrias de porte médio para grande onde
haja centros de carga distintos ou onde deseje-se uma confiabilidade garantida principalmente pela
manutenção dos equipamentos.
O Diagrama representado a seguir tem por características relevantes:
4.3.1 Entrada Única em 34,5kV
Esta faixa de tensão é usada por indústrias de médio porte localizadas em
áreas que sejam atendidas por linhas de 34,5kV que encontram-se normalmente em centros
industriais que visam um atendimento com um melhor aproveitamento da distribuição de
energia.
Normalmente as subestações atendidas nesta faixa de tensão possuem
somente uma entrada ficando mais sujeitas a serem prejudicadas devido a falhas no
fornecimento de energia.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 84
Subestação 34,5 / 2x 3 MVA
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 85
4.3.2 Derivação do Circuito para 2 transformadores.
Do disjuntor de entrada a energia é conduzida até um barramento de onde
saem duas derivações (uma para cada transformador)
O objetivo desta configuração é possibilitar uma maior confiabilidade do
sistema através da manutenção preventiva freqüente sem a necessidade de grandes períodos
sem energia.
Na operação normal mantêm-se um transformador ligado e o outro desligado
garantindo a alimentação para todas as cargas através da chave de interligação nos
cubículos de 15kV.
Quando houver necessidade de manutenção em algum dos transformadores
há a necessidade de se desligar o disjuntor geral (desenergizando toda a fábrica), então abre-
se a chave seccionadora do transformador onde será executada a manutenção e fecha-se a
chave do transformador a ser usado. Após isso religa-se o disjuntor tomando-se o cuidado
de antes abrir a chave seccionadora do cubículo de 15kV ligada ao secundário do
transformador em manutenção.
Em outra situação poder-se-á deixar os 2 transformadores ligados a fim de
atender uma demanda maior, podendo-se eventualmente fazer a manutenção em um dos
transformadores desde os devidos cuidados sejam tomados para evitar a sobrecarga em um
deles.
4.3.3 Principais Vantagens e Desvantagens
Vantagens:
Simplicidade: Não há grandes problemas para a instalação dos equipamentos,
pelo reduzido número de equipamentos auxiliares para o seu funcionamento. A casa de
comando e sala de baterias necessárias para o funcionamento do disjuntor neste caso pode
ser de pequenas dimensões.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 86
Manutenção: Possuindo somente um disjuntor para manutenção e dois
transformadores, a manutenção é relativamente simples se comparada à lay-outs mais
complexos.
Desvantagens:
Confiabilidade: reduzida devido ao fato da necessidade do desligamento do
disjuntor de entrada no caso de manutenção, seja de algum dos transformadores ou do
próprio disjuntor.
4.3.4 - Primeira alternativa:
A mudança no lay-out da subestação se dá pela adição de uma chave
seccionadora para bypass do disjuntor e a adição de chaves fusível de 34,5 kV para proteção
individual de cada transformador.
O bypass no disjuntor tem por finalidade aumentar a confiabilidade da
instalação, de forma que uma manutenção no disjuntor de entrada não venha a ocasionar a
parada da fábrica.
Se houver falha em algum dos transformadores, não corre-se o risco de desligar toda
a instalação, pois os fusíveis isolam o transformador com defeito, diminuindo a
probabilidade de atuação do disjuntor de entrada.
No caso de manutenção dos transformadores os mesmos estariam protegidos pelos
fusíveis.
Outra mudança significativa se dá no setor de 15 kV. Nos cubículos, a saída para os
alimentadores é feita através de chaves sob carga e fusíveis. Tais fusíveis podem ser
limitadores ou do tipo fusível de potência (quais utilizam elos fusíveis).
Tal alternativa também poderia ter sido aplicada na subestação anterior, como a
proteção totalmente por disjuntores poderia também ser aplicada neste caso.
Isto depende de que tipo de carga, a corrente nominal e o nível de curto-circuito para
cada circuito.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 87
Alternativa 01 - 34,5 / 2x 3 MVA
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 88
4.3.5 Principais Vantagens e Desvantagens
Vantagens:
Simplicidade: A instalação mantém-se relativamente simples, pois o
acréscimo de chaves seccionadoras e chaves fusíveis para proteção não requerem a
instalação de equipamentos auxiliares para seu funcionamento.
Manutenção: Quase não há grandes mudanças na manutenção da subestação,
pois as chaves fusível e seccionadoras instaladas são equipamentos não requerem tanta
atenção quanto o disjuntor.
Ao substituir-se nos alimentadores de 15 kV os disjuntores por chave sob carga com
fusíveis, diminuiu-se os pontos com necessidade de manutenção e também do número de
equipamentos auxiliares.
Confiabilidade e Operação: Aumento da confiabilidade no fornecimento de
energia, pois as chaves fusíveis isolam cada transformador separadamente. Assim, a
instalação não fica sujeita ao desligamento total quando de ocorrência de uma falta.
Desvantagens:
Proteção dos Transformadores: As chaves fusíveis de 34,5 kV atuam de
forma unipolar no caso de uma falha fase-terra em um transformador. Desta forma, as
outras duas fases estarão alimentando o transformador o que pode sobrecarregá-las
dependendo do tipo de ligação dos enrolamentos.
Eventualmente esta sobrecarga poderá ser sentida pelos fusíveis das fases
ainda em funcionamento levando-as à atuar. Porém, deve-se tomar cuidado especial para o
tempo de atuação dos fusíveis das fases agora sobrecarregadas não haja um
sobreaquecimento do transformador.
Do ponto de vista da confiabilidade, deve-se tomar cuidado de prever a
situação de sobrecarga das fases na curva de atuação do relé do disjuntor, de forma que este
não atue e toda a instalação seja desligada.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 89
Espaço e Estruturas: A adição de novos equipamentos levar a necessidade de
adição de mais estruturas para a sua instalação. Consequentemente, o espaço requerido vai
ser maior.
4.3.6 - Segunda alternativa:
Neste lay-out as chaves fusíveis foram substituídas por disjuntores. No setor
de 15 kV, pode-se manter as chaves fusíveis nos alimentadores como mostrado ou fazer a
proteção através de disjuntores.
Isto depende do nível das correntes de curto-circuito esperado e do tipo de
carga alimentada. Usualmente, chaves sob carga não são capazes de manobrar correntes
capacitivas, logo uma consideração especial deve ser tomada para a proteção de bancos de
capacitores ou se há cabos isolados muito longos a serem protegidos. Nestes casos,
geralmente são usados disjuntores a vácuo ou a óleo. (maiores detalhes nos capítulos sobre
tecnologias e equipamentos)
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 91
Alternativa 02 - 34,5 / 2x 3 MVA
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 92
Vantagens:
Confiabilidade: a confiabilidade é aumentada em relação ao padrão e a
primeira alternativa. Com disjuntor para proteção de cada transformador, o usuário pode
isolar e proteger cada transformador individualmente, sem a necessidade de desligamento
do disjuntor geral.
Proteção dos Transformadores: A atuação do disjuntor é tripolar e bem mais
rápida do que a do fusível. Desta forma não há necessidade de se tomar cuidados extras na
coordenação de equipamentos, como as fases sobrecarregadas pela atuação de chave-
fusível em uma das fases e o sobreaquecimento do transformador.
Desvantagens:
Complexidade: A subestação é mais complexa pois requer um maior número
de equipamentos auxiliares do que antes levando à necessidade de maiores cuidados na
manutenção e instalação.
Manutenção: além do disjuntor de entrada e dos transformadores, há mais
dois disjuntores que requerem cuidados especiais periódicos para garantir seu bom
funcionamento. Há também um aumento do número equipamentos auxiliares, muitos deles
necessitando de manutenção periódica.
O usuário também deverá dedicar mais tempo para a manutenção do banco
de baterias e retificador, necessários para manter os disjuntores prontos para o
funcionamento.
Neste tipo de lay-out o tempo de manutenção é maior e devem ser alocados
maiores recursos para a mesma durante a vida útil da subestação.
Espaço e Estruturas: há a necessidade de maior espaço para a instalação dos
disjuntores pois requerem estruturas especiais para a sua colocação.
As salas de comando e baterias também serão maiores por causa do aumento
do número de equipamentos. O acréscimo de disjuntores exige maiores obras civis para a
sua instalação.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 93
4.4 - Exemplo 4 – Subestação 69kV / 2x 5 MVA
Este tipo de subestação pode ser encontrada em indústrias de porte grande onde haja onde
deseje-se uma confiabilidade maior devido ao fornecimento através de duas linhas de transmissão
separadas.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 95
Subestação 69kV / 2x 5 MVA
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 96
O Diagrama representado anteriormente tem por características relevantes:
4.4.1 Duas Entradas em 69kV
Esta faixa de tensão é usada por indústrias de porte grande localizadas em
áreas que sejam atendidas por linhas de 69kV que encontram-se em centros industriais que
visam um atendimento com um melhor aproveitamento da transmissão de energia.
As subestações atendidas nesta faixa de tensão podem ter somente uma
entrada ficando mais sujeitas a falhas no fornecimento de energia ou por duas entradas
garantindo uma maior confiabilidade no fornecimento.
Escolhemos o modelo com duas entradas para melhor demonstrar as
alternativas aplicáveis em seu lay-out.
4.4.2 Derivação do Circuito para 2 transformadores.
Do disjuntor de entrada a energia é conduzida até um barramento de onde
saem duas derivações (uma para cada transformador). No uso normal, um disjuntor de
entrada pode estar fechado e outro pode estar aberto.
Como anteriormente, o objetivo desta configuração é possibilitar uma maior
confiabilidade do sistema através da manutenção preventiva freqüente sem a necessidade de
grandes períodos sem energia para a fábrica.
Na operação normal mantêm-se os dois transformadores ligados garantindo a
alimentação para todas as cargas. Quando da manutenção de um transformador a
alimentação é feita através da chave de interligação nos cubículos de 15kV.
Quando da necessidade de manutenção em algum dos transformadores há a
necessidade de se desligar o disjuntor geral (desenergizando toda a fábrica), então abrem-se
as chave seccionadoras de 69 e 15 kV do transformador onde será executada . Após isso
religa-se o disjuntor de entrada. Neste caso deve-se os tomar cuidado para evitar a
sobrecarga no transformador em funcionamento, geralmente pelo desligamento de cargas
não essenciais ao processo produtivo.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 97
4.4.3 Principais Vantagens e Desvantagens
Vantagens:
Confiabilidade: devido à duas entradas de energia separadas, quando há falha
no fornecimento de energia o usuário pode optar por usar a linha alternativa da
concessionária.
O uso de dois transformadores também permite que possa-se alimentar
cargas essenciais ao processo se houver falha ou se o transformador estiver em manutenção.
Proteção dos Transformadores: A atuação do disjuntor é tripolar e bem mais
rápida do que a de fusíveis.
Não há necessidade de se tomar cuidados extras na coordenação de equipamentos,
levando-se em consideração o sobrecarga das fases e a possibilidade de sobreaquecimento
do transformador.
Desvantagens:
Manutenção: Possuindo dois disjuntores para manutenção e dois
transformadores, a manutenção é complexa. O usuário deve sempre cuidar dos
equipamentos auxiliares e do banco de baterias/retificadores de forma a garantir que os
disjuntores sempre estejam prontos à atuar.
Relés e TC`s devem ser também monitorados para verificação de seu
funcionamento e exatidão.
Espaço e Estruturas: Os disjuntores e seus equipamentos auxiliares exigem
maior número de estruturas para a instalação dos mesmos. O espaço da subestação também
aumenta devido à necessidade de uma casa de comando e sala de baterias de maior porte
para acomodar os equipamentos auxiliares.
Também aumenta-se o número de eletrodutos e canaletas para acomodação
dos cabos de controle da subestação, bem como estruturas para instalação dos disjuntores.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 98
4.4.4 - Primeira alternativa:
Substituindo no lay-out da subestação os disjuntores por chaves fusível de
69 kV para proteção visa-se diminuir o custo de instalação e manutenção.
Como anteriormente falado, no caso de manutenção dos transformadores os mesmos
estariam protegidos pelos fusíveis.
Novamente para ilustrar uma mudança que pode ser feita, mudou-se no setor de 15
kV os disjuntores de saída por chaves sob carga e fusíveis
Cen
tro
Fed
eral
de
Edu
caçã
o Te
cnol
ógic
a do
Par
aná
Eng
enha
ria
Indu
stri
al E
létr
ica
– Ê
nfas
e em
Ele
trot
écni
ca
Pro
jeto
Fin
al -
Est
udo
de V
iabi
lidad
e da
s Te
cnol
ogia
s A
plic
adas
a S
ubes
taçõ
es In
dust
riai
s
pági
na 9
9
Alte
rnat
iva
01 -
69kV
/ 2x
5 M
VA
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 100
4.4.5 Principais Vantagens e Desvantagens
Vantagens:
Manutenção: Há grandes mudanças na manutenção da subestação, pois as
chaves fusível e seccionadoras instaladas são equipamentos que não requerem tanta
manutenção quanto os disjuntores. Não há sala de baterias, nem sala de comando para o
setor de 69 kV
Ao substituir-se nos alimentadores de 15 kV os disjuntores por chave sob carga com
fusíveis, diminuiu-se os pontos com necessidade de manutenção e também do número de
equipamentos auxiliares.
Espaço e Estruturas: A instalação de chaves fusível evita a necessidade da
instalação de equipamentos auxiliares como TC`s, relés e sala de baterias.
Logo, não há a necessidade de previsão de estruturas civis para tais
equipamentos. Também diminui-se o número de canaletas e eletrodutos necessários para
controle da subestação.
O espaço do terreno para a subestação é menor do que aquele requerido para
a subestação com disjuntores.
Desvantagens:
Proteção dos Transformadores: Como no caso das chaves fusíveis de 34,5
kV, as chaves fusíveis de 69 kV atuam de forma unipolar no caso de uma falha fase-terra
em um transformador. As fases sem problema estarão alimentando o transformador,
podendo sobrecarregá-las dependendo do tipo de ligação dos enrolamentos.
A sobrecarga poderá ser sentida pelos fusíveis das fases ainda em funcionamento
levando à atuação dos outros fusíveis. Porém isso pode levar tempo e prever a situação de
sobrecarga das fases de forma que o transformador não sofra um sobreaquecimento.
Confiabilidade: O retorno ao serviço é mais demorado pois é necessário uma
operação mais complexa do que aquela utilizada para os disjuntores. É necessário abrir os
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 101
disjuntores do secundário do transformador, para então abrir as chaves seccionadoras e só
então substituir o fusível que atuou.
Porém em casos em que o motivo da falta persiste, isto não é muito relevante, pois
normalmente executa-se uma inspeção na instalação antes de se colocar o sistema de volta
em serviço, principalmente quando a falta é no transformador. Nestes casos, a inspeção
pode levar de minutos a algumas horas.
5. Estudo Comparativo de Viabilidade Aplicado as Subestações
Industriais de até 69kV, 10MVA
A finalidade deste estudo é a comparação econômica de sistemas genéricos para a
construção e ampliação de subestações com caraterísticas industriais, apresentando os devidos
resultados considerando-se as mais importantes variáveis presentes durante a construção e toda a
vida-útil estimada do sistema.
Com o aumento do número de fornecedores de equipamentos e as novas tecnologias que
surgiram nesses últimos anos, torna-se muito complicado definir qual fornecedor é melhor e como
conciliar o custo x qualidade. Usualmente as empresas já têm seus fornecedores tradicionais e não
percebem que podem obter um custo menor e a mesma (ou melhor) qualidade de fornecimento.
Esse estudo consiste em mostrar qual é o melhor sistema que pode ser implantado numa
subestação industrial tendo como fundamento principal a vida útil estimada deste sistema.
Nosso estudo foi elaborado tendo-se como base uma planilha de cálculo desenvolvida para
este mesmo fim. Com isso, foram tomadas algumas considerações para que o estudo ficasse
simples e eficaz.
Variáveis a ser consideradas no estudo comparativo de implantação de subestações:
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 102
5.1 Variáveis Financeiras e globais do Empreendimento.
5.1.1 Inicio da obra
A data de início do empreendimento consiste na data em que se determina o inícios dos serviços
desde a fase dos projetos e compra dos equipamentos.
5.1.2 Entrada em Operação
Data após o termino das obras e a energização da unidade fabril.
5.1.3 Taxa de Juros Mensais Considerada
Variável presente nas operações financeiras realizadas, em investimentos tais como
poupança ou fundos de renda fixa, afim de utilizarmos em nossos cálculos valores que possam ser
comparados com uma precisão maior tendo em vista pagamentos parcelados a médio e longo
prazo.
Esta variável torna-se necessário para conhecermos os custos em valor presente para
o caso de parcelamentos a longo prazo os pagamentos dos equipamentos e mão de obra tendo em
vista que o valor da compra integral do equipamento/serviço esteja disponível antes do pagamento
total afim de aproveitar-se esta capitalização em investimentos no mercado financeiro.
Para o caso de os eventos de quitação dos compromissos de pagamento dos
equipamentos / serviços ocorrerem ao passo em que se disponibiliza a verba, a taxa de juros pode
ser desconsiderada (igual a zero) pois não há ganho em operações financeiras desta forma.
5.2 Equipamentos
5.2.1 Custo total dos equipamentos com os impostos
Esse custo consiste do valor liquido do equipamento com os seus devidos impostos
agregados:
• IPI – Imposto Sobre Produto Industrializado;
• ICMS – Imposto sobre Circulação de Mercadoria e Serviço;
• PIS – Programa de Integração Social;
• COFINS – Contribuição para Fins Sociais.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 103
Obs: Em nossos estudos não consideramos o crédito de impostos tendo em vista o Art. 52
do código tributário:
Art. 52 É vedado, salvo determinação em contrário da legislação, o crédito relativo a
mercadoria ou bem entrados no estabelecimento ou a prestação de serviços a ele feita:
I - decorrentes de operações ou prestações isentas ou não tributadas, ou que se refiram a
bens, mercadorias, ou serviços alheios à atividade do estabelecimento
5.2.2 Vida útil real do equipamento
É o tempo de vida útil do equipamento que deve ser informado pelo fornecedor.
Em nossos estudos temos a vida útil dos equipamentos baseada em análises e dados de
concessionárias brasileiras.
5.2.3 Vida útil contábil do equipamento
É o tempo de vida do equipamento que é considerado no cálculo da depreciação,
normalmente considerado para 10 anos.
5.2.4 Garantia do equipamento para peça de reposição
Consiste no período de tempo em que o fornecedor garante o perfeito funcionamento do
equipamento isentando o cliente de qualquer ônus eventual em relação a peças de reposição
5.2.5 Custo estimado mensal da manutenção
Consiste no valor aproximado que a empresa gasta para manter um bom funcionamento de
seus equipamentos, tendo como base os custos de pessoal (mão de obra e encargos) e ferramentas
especiais.
5.2.6 Custo estimado mensal das peças de reposição
Consiste no valor aproximado que a empresa vai gastar para repor peças que apresentarem
algum defeito. Esse custo não é considerado durante o tempo de garantia.
5.2.7 Custo mensal de espaço físico utilizado
O desenvolvimento de novas tecnologias contribuiu enormemente na redução do espaço
físico utilizado por uma Subestação Industrial. Mas como essa tecnologias são mais caras que as
tradicionais, devemos considerar a relação equipamento x espaço.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 104
5.2.8 Taxa anual de seguro do equipamento agregado ao Sistema
As industrias fazem seguro de toda a empresa, foi considerado que uma parte desse valor
referencia a Subestação, ou seja, quanto mais cara for a Subestação mais caro fica o seguro da
industria.
5.3 Serviço de instalação
Uma subestação para ser construída requer um grande movimento de pessoas qualificadas
para execução de todas as etapas do processo (Gerenciamento, Projeto, Obra Civil, Montagem
Eletromecânica e Comissionamento). Essas etapas são bem distintas e seqüenciais, gerando um
grande custo dentro de todo o empreendimento.
5.4 Tarifação da energia:
Faz-se necessário contemplar o custo da energia nesse tipo de estudo, principalmente
quando tratar-se de sistemas com tensão diferente. Par isto é necessário:
Entender o seu custo de energia;
Comparar: Externamente – industriais similares / outras unidades;
Internamente – variações de custo mensal;
Entender quando a energia é utilizada;
Entender onde a energia é utilizada;
Combinar o uso da exigência;
Aumentar a Eficiência do sistema
Otimizar o fornecimento de energia.
A escolha da tarifação da sua industria depende basicamente da tensão de fornecimento e a
demanda contratada, sendo elas (para o sistema da Copel):
Horo-sazonal Azul.
A1 (230kV ou mais);
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 105
A2 (88 a 138kV);
A3 (69kV);
A3a (30 a 44kV);
A4 (2,3 a 25kV);
AS (subterrâneo).
Horo-sazonal Verde.
A3a (30 a 44 kV);
A4 (2,3 a 25 kV);
AS (subterrâneo).
Convencional.
A2 (88 a 138 kV);
A3 (69 kV);
A3a (30 a 44 kV);
A4 (2,3 kV a 25 kV);
AS (Subterrâneo).
Em nossos estudos consideramos a energia de entrada entregue na subestação, os custos
para levar essa energia até o local da subestação foram desconsiderados por tratar-se de
responsabilidade da concessionária ou de um comum acordo entre a empresa consumidora e a
concessionária.
Este gasto excedente, quando necessário pode ser incluído junto as variáveis decorrentes da
construção da subestação.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 106
5.5 Resultados e Conclusões do Estudo.
Aplicando-se estas variáveis em nossa planilha de cálculo da maneira correta,
poderemos ter uma simulação do comportamento do fluxo de desembolso aplicado a cada um dos
sistemas a serem comparados.
Poderemos contar com um diagrama de fluxo de desembolso para o empreendimento
compreendendo desde o início das obras (considerando todos os gastos devidos a compra dos
equipamentos e pagamento dos serviços) até a entrada em operação do sistema (compreendendo os
gastos estimados com manutenção, peças de reposição, gastos com seguro, etc.) para até 3 anos.
Apresentaremos também um comparativo do fluxo de desembolso mensal estimado desde a
aquisição do sistema até os gastos estimados agregados a ele após a entrada em operação inclusive
considerando a depreciação dos equipamentos e os gastos estimados com energia elétrica.
Este último comparativo nos dá realmente uma idéia de como se comportam o peso dos
investimentos durante a vida útil do sistema.
Em seguida esta mostrado o manual de utilização da planilha “Implantação de
Subestações.xls” que está disponível em http://www.subestacoes.cjb.net juntamente com 4
exemplos de conclusões e análise de resultados.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 107
������������ ����������������������������������
������������������������������������
�������������������� !����������!�"�!����
�"��"��(23� #"% 4��3"!"��% � 1"56���"���"� �*"��
7�83�"�%"56���(���/(�%"59(�:2��;�
�
�
<: �/=(% 4������"3� #"% 4�:�
�
��%(�"3� #"% 4���(�(�4��4 ���(8��2#(��%(8�3�!��/=(% 4�� �� #"!�"�����>! ��
?�"��"�"�%(!�"% 4"�3"!"�"�#���%!�56�����"83� "56���(���/(�%"59(���(!>�"�8" ��
4 >4(��%(���@�(�(8�4 �%"�%�������� �4(�% 8(�%���+( %���#�8�"� 83�"�%"56��(����
3! �# 3" ��-"�%����#�!! ����"3A��"�(�%!"�"�(8��3(!"56������ �%(8"�#�8��3�!�
(2(83������-"�%���#�8�8"��%(�56�B�3(5"���(�!(3�� 56�B��(-�!��(� �#��� 4(����
-"�%���#�8���#����8���(�(�(!- "�(�C%! #"�%(���@�(�(8�4 �%"�?�(�"�%"! +"56��C�
4"! >4(��3! �# 3"�8(�%(��(�"#�!���#�8�"�%(��6������ �%(8":��
��+ �"���"�(�%!"�"��(��"���������>! ��%(!>� �+�!8"59(��-!>+ #"����/!(���
+��2���(� �(�(8/������#�!! ������<D�"���"3A���� �E# ���"���/!"��(�(8��8"�
%"/(�"�����(�(8/�������#�!! ���������� ��"�����(-� �%(�:�
Também será fornecido ao usuário dados referentes ao custo mensal médio da subestação
no decorrer da sua vida útil relacionando-se de 10% a 100% da vida útil estimada do sistema todos
os gastos ocorridos com a implantação da subestação (ou ampliação de uma) somados aos gastos
mensais estimados com manutenção, peças de reposição, seguro, etc, inclusive considerando-se os
gastos com energia elétrica. Este gráfico tem a finalidade de apontar realmente qual será a
alternativa mais viável e em que momento ela se tornará mais viável financeiramente.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 108
�
Dados Necessários para a comparação
� �
� �"!"��� # "!����(�%�����#�83"!"% 4���(�%!(�"����/(�%"59(���(!6��
�(#(��>! ����
- F�"�% �"�(��(�4"��!(���(�#��%��3"!"����3! �# 3" ��(?� 3"8(�%����"�
��/(�%"56�G�
- 0"��!�����-"�%���#�8�86���(��/!"�(�8"%(! " ���(�
#���%!�56�H ��%"�"56�G�
- ��!8"���(�3"-"8(�%�G�
- �"�%���#�8�(�(!- "�(�% 3���(�%"! +"56��"�?�"����#� (�%(�(�%"!>���=( %��
I�3# ��"��3"!"����#"�������(�"��%"! +"59(��+�!(8� -�" �JG�
- "�"���(� �E# ���"��/!"�(�(�%!"�"�(8��3(!"56������ �%(8"G�
- �"�%��8(��"��#�8��(-�!��I#��� �(!"56���3# ��"�JG�
- �"�%��8(��"���(4 ���"��(�3"5��+E� #��I#��� �(!"56���3# ��"�JG�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 109
�
Dados Sugeridos pela planilha (que podem ser alterados de
acordo com a necessidade do usuário)
�
- 0 �"�K% �����(?� 3"8(�%��I�(!>���-(! �"��(�"#�!���#�8���
(?� 3"8(�%�J�
- 0 �"�K% ��#��%>/ ������(?� 3"8(�%���I(8�-(!"��<L�"���J�
- �"��%(�56��8(��"��I��-(! ���(8�!(�"56��"��#��%�����(?� 3"8(�%�J�
- �"�%��8(��"��#�8�3(5"���(�!(3�� 56��I��-(! ���(8�!(�"56��"��#��%��
���(?� 3"8(�%�J�
�
� �
�
���� ������������� ������������� �"���
�
� �
���"��"��(�%!"�"���(��"�����A�3��(8��(!�#���#"�"���"��#C���"��7�#� �;B�"��
#C���"�� "8"!(�"�� (� 4(!�(�� %!"%"@�(� �(� 4"��!(�� =>� �#��E���� ��� 4"��!(��
#"�#��"���B� 3�!%"�%�� �6�� 3��(8� �(!� "�%(!"���B� 3"!"� -"!"�% !� (�%"� � %�"56��
%��"��"��#C���"��?�(��6��#�839(��8"�(�%!"�"� �(� �"����(�%6��#�8�"#(����
�(-"��:�
�
�/��� ��%(� "!?� 4�� #��%C8� 8"#!��� ��+(�� 4"�� ?�(� %(8� �� �/=(% 4�� �(�
"�2 � "!�����#>�#����:��
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 110
�
M: ��"� �*"�7��E# �;�
�
��%"�3�"� �*"�%(8�3�!�+ �"� �"�(��! (�%"!����3"�����������>! ��3"!"�"�
(�%!"�"��(��"����(�3"!"�"�3��%(! �!�"�>� �(��(�!(���%"����
�
��%!"�"��(�"����
�
�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 111
�! (�%"56��3"!"����� 4(!����3��%����"�3�"� �*"���>� �(������(���%"����
�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 112
N:���"� �*"�7�(!"����83"!"% 4�;�
�
�(�%"�3�"� �*"��(4(!6���(!�#���#"�������3! 8( !����"�����(#(��>! ���
3"!"���#>�#�������#�83"!"% 4�:�
�
- �"2"��(���!����(��"������ �(!"�"�
�
- 0"��!������(�#��%���3"!"��(3!(# "56������(?� 3"8(�%���
�
- 0 �"�K% ��3"!"�"�#�83"!"56������� �%(8"��
�
(4(!>��(!��% � 1"����8�4"��!�(8�"����3"!"�#�83"!"!����� �%(8"���
!(#�8(��"@�(��% � 1"!@�(��8�4"��!�(�%!(�ML�(�NL�"���B�3�!C8�3��(@�(�
�% � 1"!�4"��!(���(�<L�"�ML�"����3"!"�#���(-� !�(�%�����8" ���(%"�*"����
3"!"��� �E# ���"�4 �"�K% �:�
�
- �����8���(���(!- "�
(4(!>��(!��% � 1"���4"��!(���(�#����8��(�% 3��"����(8�3!�=(%�:�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 113
�
�
�
�
�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 114
O:���"� �*"��?� 3"8(�%��:�
�
(�"#�!���#�8�"�3�"� �*"� �E# ��� -"�3"!"�"�3�"� �*"�(?� 3"8(�%������(�
�(!6��(�#��* �������3! �# 3" ��(?� 3"8(�%���3"!"���� �%(8":�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 115
�(�(# ��(�"?� ����3! �# 3" ��(?� 3"8(�%���?�(� !6��#�83�!�"�
��/(�%"56�:�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 116
3A���(�(# ��"�������(?� 3"8(�%���#� ?�(�(8�7��#�� !��?� 3:�
�(�(# ��"����(8�����356��P;��(�"#�!���#�8�"���/(�%"56��?�(�4�#Q�(�%(="�
�#�� ��������"���:�
�
�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 117
�
R:���"� �*"�7����356��<;�
�
3A�� �#��E�������(?� 3"8(�%���� -"�3"!"�"�3�"� �*"�7�(!"������356��<;�
?�(�C�"�3! �# 3"��3�"� �*"����(��(4(!6���(!�#���#"��������"����!(+(!(�%(��"�
�/!"�I8Q�H"����(� �E# ��(�+ 8��"���/!"�JSB�%"2"�8(��"���(��(-�!������ �%(8"�
I�3# ��"�JB�4"��!����(�3"5��+E� #���% � 1"���I�3# ��"�JB�4"��!�����-"�%���#�8�
8"��%(�56������ �%(8"�(�3(5"��!(3�� 56�:�
�
OBS 1: os valores de mês/ano de início e fim das obras deverão ser colocados da maneira
correta sempre considerando os meses e o ano em questão, qualquer erro aqui prejudicará muito o
restante dos cálculos.
�
�2(83�����
�
�"�( !���(�MLLM�T�� - %"!�@U="�HMLLM����="�HLM�
-��%���(�MLLN�T�� - %"!�@U"-�HMLLM����"-�HLM�
�
OBS 2: os valores dos gastos com manutenção não precisam ser colocados aqui nesta
planilha, caso não se conheça os valores estimados a planilhas que seguirão irão sugerir valores de
manutenção e peças de reposição de acordo com cada equipamento relacionando-se diretamente
com o seu custo.
� �
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 118
�
��%!"�"��(��"����(8�7�(!"������356��<;�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 119
�
�
�
�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 120
V:���"� �*"�7����356��<;�
3A�� �#��E�������(?� 3"8(�%���� -"�3"!"�"�3�"� �*"�7����356��<;�?�(�C�
"�3! �# 3"��3�"� �*"����(��(4(!6���(!�#���#"��������"����!(+(!(�%(��"���#��%���
�(�#"�"�(?� 3"8(�%�B�#��%��������(!4 5��B�#��%����(�8"��%(�56�B�3(5"���(�
!(3�� 56�B���% 3���"�%"! +"56��3"!"����#>�#��������#��%���"�(�(!- "�(��(8" ��
�"����!(+(!(�%(��"���/(�%"56�:�
�
�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 121
V:<���"� �*"�7����356��<;�T��"!%(�<�T��"�%�����% 8"����#�8���#����8��
�(�(�(!- ":�
�
�(�%"�3! 8( !"�3"!%(��"�3�"� �*"�C��(#(��>! ��#���#"!@�(����K8(!���"�
%"! +"��(�"#�!���#�8�"�3�"� �*"�7�"! +"56�;B�����"������/� �*"����(8�4(!8(�*��
!(+(!(8@�(�"����"����?�(��6��3�2"�����"��3�"� �*"��"�%(! �!(�:�
�
�/����"!"���#"����(����� �%(8"��!(#(/(!(8�"�8(�8"�%"! +"56�B��6��C�
�(#(��>! ��#��� �(!"!���#��%���"�(�(!- "�3"!"����#>�#�����#�83"!"% 4��:�
�
�/��M���>�(�%"�#��� �(!"�������#>�#�������4"��!���������W�MRX�3"!"���
-"�%��#�8�(�(!- ":�
�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 122
V:<:<���"� �*"�%"! +"56��
�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 123
�
V:M���"� �*"�7����356��<;@��! �# 3" ���?� 3"8(�%����"���/(�%"56�:�
�
���(?� 3"8(�%���=>�+�!"8�#���#"�����(�"#�!���#�8�"�3�"� �*"�
7�?� 3"8(�%��;B�"-�!"��(4(!6���(!�#���#"�"��"��?�"�% �"�(��(�#��%���
�� %>! ���=>�#�8� 83��%��� �#������(�#��%����(�+!(%(:�
�
�
�
�
���4"��!(���"��#����"��(8�"8"!(���74 �"�K% ����-(! �"�3"!"���
(?� 3"8(�%�;�(�4 �"�K% ��#��%>/ ��(�%>�4 �#��"�"�"�3�"� �*"�7�?� 3"8(�%��;�
3�!C8���8(�%(�"��#C���"��"1� ��74 �"�K% ���% � 1"�"�3"!"���(?� 3"8(�%�;�(�
74 �"�K% ��#��%>/ ���% � 1"�";��(!6��#��� �(!"�"��3"!"����#>�#�����(�3��(8�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 124
�/(�(#(!�����6�����4"��!(����-(! ���B�3��(����3�!%"�%���(!(8�"�%(!"����
8"��"�8(�%(�#"��������>! ���6��#��#�!�(�#�8����"�����-(! ��:�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 125
�
���/�%9(��74"��!(����-(! ���;�3��(8��(!��% � 1"����?�"���������>! ��
�(�(="!�?�(�%��������4"��!(����-(! �����(="8����4"��!(���% � 1"����3"!"����
#>�#�����
�8��(-� �"������>! ���(4(!>�%(!�(8�86�����%(83���(�-"!"�% "�(8�"����
3"!"�3(5"���(�!(3�� 56���(�#"�"�+"/! #"�%(�I(8�-(!"��4"! "��(�V�8(�(��"�M�
"���J:�
�
�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 126
�3�"� �*"� !>���-(! !�4"��!(���(�8"��%(�56�B�3(5"���(�!(3�� 56�B�(�3"5��
+E� #��(��(-�!���"��#C���"��"8"!(�"�:�
�
��#C���"��(8�"1��B�?�(��(!6��"��(+(% 4"8(�%(��% � 1"�"��3"!"����#>�#�����
!(#(/(!6�����4"��!(���(�8"��%(�56�B�3(5"���(�!(3�� 56�B�(�3"5��+E� #��(�
�(-�!��3!�3�!# ��"�8(�%(�"���4"��!(���(�#��%���(�#"�"�(?� 3"8(�%�B��(�
"#�!���#�8����4"��!(��(�% 3��"�����"�3�"� �*"�7�(!"������356��<;:�
�
���4"��!(����-(! �����(�8"��%(�56��(�3(5"���(�!(3�� 56��4(8��"�
3�"� �*"�7�?� 3"8(�%��;�(��6��3!�3�!# ��" ��"��#��%���(�#"�"�(?� 3"8(�%�B�
3�!C8��(�#��� �(!"8���4"��!�(�% 3��"����"�3�"� �*"�7�(!"������356��<;:�
�
��-�B�#"/(�"�����>! ���3%"!�3(���4"��!�?�(�=��-"!�#�!!(%��3"!"�
8"��%(�56��(�3(5"���(�!(3�� 56�B��(83!(�?�(�3���E4(�B�#�����%(���+�!�(#(��!�
���(?� 3"8(�%�:�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 127
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 128
�
��8(�%(����4"��!(���"��#C���"��"1� ���(!6��#��� �(!"��������#>�#�����
�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 129
��!8"���(�3"-"8(�%���
�
�Q�H"��S��(��(�% ����"�4(!/"���!"%"@�(��"��"%"��(�?�"�����(�%(!>�
� �3��E4(��"�4(!/"�3"!"�"�#�83!"����(?� 3"8(�%��I��!8"�8(�%(���3! 8( !��
8Q��(8�?�(��(��>��� �E# ���"���/!"�JB�3"!"���#"����(��6��%(!@�(�
� �3�� / � �"�(�%�%"���"�4(!/"�3"!"�"�#�83!"����(?� 3"8(�%�B����#>�#������6��
�(4(!6��!(#(/(!����/(�(+E# ���+ �"�#( !�����/����?�" ��(�%"! "8���=( %������
#"������3"!#(�"8(�%���"�#�83!"B���-���(4(!@�(@>�#��� �(!"!�"�%"2"�8(��"���(�
=�!��� -�"��"�1(!���"�3�"� �*"�7�(!"����83"!"% 4�;�
�
�Q�H"��S����3"-"8(�%���"�3"!#(�"��3��(!@�(@>�#���#"!�"��3"!#(�"��
!(+(!(�%(��"��3"-"8(�%�� ��(3(��(����������%!���(?� 3"8(�%��:�
�
0"��!�X��"�3"!#(�"�"��(!�3"-"��#���#"@�(���4"��!�X����%�%"��?�(��(!>�
3"-�����8Q��(8�?�(�%6�:�
�
OBS 1: os valores de mês/ano de início e fim das obras deverão ser colocados da maneira
correta sempre considerando os meses e o ano em questão, qualquer erro aqui prejudicará muito o
restante dos cálculos.
�
�2(83�����
�"�( !���(�MLLM�T�� - %"!�@U="�HMLLM����="�HLM�
-��%���(�MLLN�T�� - %"!�@U"-�HMLLM����"-�HLM�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 130
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 131
���(!>��(�#���#"!�"��3"!#(�"���(-� �%(��"�� 8�#�8��"�3! 8( !"�
#��� �(!"���@�(����3(!#(�%�" ��(�"���"%"��#�!!(%"��
�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 132
V:N���"� �*"�7����356��<;�T��6���(��/!"�(�8"%(! " ��3"!"�#���%!�56��(�
8��%"-(8:�
�
(�#(���@�(�"%C�"�� �*"�OR��(4(!6���(!�#���#"�������4"��!(���(�86���(�
�/!"�(�8"%(! " ��3"!"�#���%!�56��(�8��%"-(8B� �%��C�%����?�(��6��(�% 4(!�
#��%(83�"����"�3"!%(�����(?� 3"8(�%���3��(���@�(��(3"!"!�3�!�% 3���(�
�(!4 5���(�8"%(! " �:�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 133
"�8(�8"�+�!8"�?�(����(?� 3"8(�%��B��(4(!6���(!�#��%(83�"�"��"��
3"!#(�"���(�3"-"8(�%�������(!4 5���(�8"%(! " ��
�
�
�
�
��+ �"��� �%�B�!(3 %"�"���3(!"59(��3"!"�"I�J���%!"I�J���/(�%"59(��"�
�(!(8�#�83"!"�"��I7�(!"������356��M;�(�7����356��M;�7�(!"������356��N;�(�
7����356��N;J:�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 134
Y�T��>� �(��(��(���%"����
�
�!>+ #��<�T����2����(�(�(8/�������83"!"% 4���3"!"���<D�"��:�
�
�(!8 %(�"�����>! ��%(!��8"� �C "�4 ��"�������(�(8/������?�(�(2 �% !6��
��!"�%(�"� 83�"�%"56������ �%(8"�(����-"�%���#�8�(�(�I �#��� 4(�#�8�(�(!- "�
(�C%! #"J�"3A��"� 83�"�%"56�:�
�
� ���4"��!(�����-!>+ #��(�%6��(23��%����"�3�"� �*"��(���%"����
=��%"8(�%(�#�8���+��2���(��(�(8/���������3!A2 8���M�"���:�
�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 135
Y:M��!>+ #��M�@���83"!"% 4����(����%��8(��"��8C� ��
�
�(!8 %(�"�����>! ��%(!��8"� �C "�4 ��"���(�?�"��� �%(8"��(!>�
+ �"�#( !"8(�%(�8" ��4 >4(��(�(8�?�"�%��%(83���(�� �4(�% 8(�%��%(!>�!(%�!���
(8�!(�"56��"�����%!��:�
� ��%(�-!>+ #���% � 1"�#�8��/"�(�"�4 �"�K% ������� �%(8"��I3�"� �*"�
7�(!"����83"!"% 4�;J�(��% � 1"�%��������4"��!(��-"�%���"%C�#"�"�8�8(�%�����
� 4 �(�3(����K8(!���(�8(�(��"�?�(�(�% 4(!"8���=( %��:�
�
��!�(2(83������-!>+ #��"# 8"���%"8���?�(�"����VZ'0�I8"!!�8J�3"��"!>�
(8�MLX��"�4 �"�K% ��"�%(!��8�#��%��8(��"��8C� ��8(��!�?�"����#�83"!"���
"����"��3! 8( !"�� �#��� 4(�%(�����8"�-!"��(�?�(�"�3"!"����3!A2 8���"����
"%C�<LLX��"�4 �"�K% �B���-��C��(8��K4 �"�"�3!�3��%"�8" ��4 >4(��3"!"�"�
83�"�%"56��#"�����#����8 ��!�%(�*"�(�%"�%(��6��� �3��E4(�:�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 136
�
Y:N��3�"� �*"�7�(���%"��;�
�
��%"�3�"� �*"�!(3!(�(�%"����4"��!(��#���#"��������-!>+ #���"�%(! �!(��?�(�
3(!8 % !6��"�����>! ���8"�"�>� �(�8" ��#�!!(%"�����8��%"�%(���(�� �*( !��(8�
?�(�%6�:�
�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 137
�
��%"�3"!%(��"�3�"� �*"�!(3!(�(�%"���-!>+ #��M�(���-��"/" 2�����(���%"���
�"�#�83"!"56��(�%!(����� �%(8"�B� �%��C�?�"��� �%(8"�C�8" ��4 >4(��(�(8�?�(�
8�8(�%��(�(�%�!�"@�(�8" ��4 >4(�:�
�
�
�
�
�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 138
�>� �(�����!(���%"����T��2(83���<��
�
����(2(83���"/" 2��3��(8�����%"!�?�(�"�7���NOBR'0�<RLL'0�T��=�
0>#��;�I(8�"1��J�%�!�"@�(�8" ��4 >4(��"�3"!% !��(�OLX��"�4 �"�K% ��(8�?�(�%6��
�(�%(�� �%(8"B�4 �%���(�%(�#"���%(!8���#��� �(!"���"�4 �"�K% ��W�ML�"���B�"�
3"!% !����� %"4��"���(�%"���/(�%"56��%�!�"!@�(@E"�"�8(�*�!��356��(8�!(�"56��"�
(8�"8"!(��:�
�
�
�
�"� �"���@�(���+��2���(��(�(8/�������%"8���?�(�"� 83�"�%"56���"�
��/(�%"56��(8�"1���C�8" ��#"!"B�3�!C8����-"�%���#�8�(�"�3��(8��(!�
#��� �(!"����8(��!(�B���?�(�����%!"!>�/(�(+E# ���!(" ��"�3"!% !����� %"4��"���
#�8��8��%!"������-!>+ #��"�%(! �!:�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 139
�
�
�
�/�����%���6��%�!�"���+"%��"# 8"��8"�!(-!"�4 �%��?�(��(3(��(��(�4>! ���
+"%�!(��#�8��#�8(�%"������!"�%(�(��(�8"��"��
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 140
�>� �(�����!(���%"����T��2(83���M��
�
����(2(83���"/" 2��3��(8�����%"!�?�(�"�7���VZ'0�[LLL'0�T��=���V;�
I(8�"1��J�%�!�"@�(�8" ��4 >4(��=>�(8�<LX��"�4 �"�K% ��(8�?�(�%6���(�%(�
� �%(8"B�4 �%���(�%(�#"���%(!8���#��� �(!"���"�4 �"�K% ��W�ML�"���B�"�3"!% !����
�(-�����"���(�%"���/(�%"56��%�!�"!@�(@E"�"�8(�*�!��356��(8�!(�"56��"�(8�
"8"!(��:�
�
�
�
��%"8���"?� �?�(��6��*>�-!"��(�� +(!(�5"����+��2���(��(�(8/������"�
+"�(��(� 83�"�%"56��I"%C�=��HLMJ���-��3��(8���!(��"�%"!�?�(�!("�8(�%(���
�4(�% 8(�%���(��(�#"���(8��8"����#�8�� �=��%�!�(8���V��(!>��(�-!"��(�
4"� ":�
�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 141
�
�
�
�/�����%���6��%�!�"���+"%��"# 8"��8"�!(-!"�4 �%��?�(��(3(��(��(�4>! ���
+"%�!(��#�8��#�8(�%"������!"�%(�(��(�8"��"��
�>� �(�����!(���%"����T��2(83���N��
�
����(2(83���"/" 2��3��(8�����%"!�?�(�"�7���<R'0�YRL'0�T��=�"�A�(�;�
I(8�"1��J�C�8" ��4 >4(��=>�(8�<LX��"�4 �"�K% ��(8�?�(�%6���(�%(�� �%(8"B�
3�!C8�"�7���<R'0�YRL'0;�#�8��=�"�4>#���4" �"�����-�����%(83�� -�"�"���@
�(�(8�-"�%���"%C�(8�<LLX��"�4 �"�K% ��(�%"!(8�3!"% #"8(�%(����8(�8��
3"%"8"!:�
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 142
�
���(8���"?� �4(! + #"!�?�(���#��%���(� 83�"�%"56���"����(8�"8"!(���C�
/(8�8(��!����?�(�"�(8�"1��B���-��C�8� %��8" ��"%!"(�%(�"��#����8 ��!�
�(�%(�#"��B�3� �����-"�%���8(��" ��(8�!(�"56��"���%!"�C�/(8�8(��!�(��A��(�
-�"�"!>�"��+ �"���"�4 �"�K% �:�
�
�/�����%���6��%�!�"���+"%��"# 8"��8"�!(-!"�4 �%��?�(��(3(��(��(�4>! ���
+"%�!(��#�8��#�8(�%"������!"�%(�(��(�8"��"��
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 143
Apêndice I – Tecnologias de Interrupção de Arco Elétrico
AI.1 Óleo Isolante
AI.1.1 Conceitos:
Serão abordados aqui alguns conceitos básicos relacionados a óleos isolantes:
AI.1.1.1 Óleos Minerais Isolantes:
Produto obtido do petróleo bruto por destilação e formado por mistura de hidrocarbonetos
naftalênicos, aromáticos, parafínicos e pequenas concentrações de outros compostos como enxofre,
nitrogênio e oxigênio.
AI.1.1.2 Análise Cromatográfica De Gases Dissolvidos Em Óleo Isolante:
Análise que determina os teores de gases dissolvidos no óleo isolante utilizado em
equipamentos elétricos.
AI.1.1.3 Análise Físico-Química De Óleo Isolante:
Conjunto de ensaios que determinam as propriedades físicas, químicas e elétricas do óleo
isolante, utilizadas para definir suas características quanto a qualidade, desempenho e condições de
utilização.
AI.1.1.4 Comparador Pfvo (Power Factor Valuable Of Oxidation):
Ensaio que consiste na aceleração do processo de oxidação do óleo em laboratório, com a
medida simultânea do seu fator de potência.
AI.1.1.5 Cor:
Valor obtido através de ensaio físico utilizado para indicar o grau de refinação do líquido
isolante, presença de contaminantes ou deterioração provocada por produtos resultantes de
envelhecimento.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 144
AI.1.1.6 Densidade:
Valor obtido através de ensaio físico que serve para indicar o tipo de cru básico que
originou o líquido isolante ou mistura de volume significativo de produto de características
diferentes.
AI.1.1.7 Enxofre Total:
Valor obtido através de ensaio químico para determinação do teor total de enxofre presente
no óleo isolante, indicando performance, os processos de refinação e de manuseio.
AI.1.1.8 Fator De Potência:
Valor obtido através de ensaio elétrico que permite medir a potência dissipada para uma
potência aparente correspondente, indicando a alteração na qualidade, devido a presença de
contaminação ou produtos de deterioração e envelhecimento do óleo.
AI.1.1.9 Filtro Prensa:
Equipamento utilizado para retirar partículas sólidas não coloidais.
AI.1.1.10 Hidrocarbonetos:
Compostos químicos constituídos da mistura de carbono (C) e hidrogênio (H).
AI.1.1.11 Hidrocarbonetos Aromáticos:
Compostos químicos cíclicos insaturados.
AI.1.1.12 Hidrocarbonetos Naftalênicos:
Compostos químicos cíclicos saturados.
AI.1.1.13 Hidrocarbonetos Parafínicos:
Compostos químicos de cadeias abertas com ligações saturadas.
AI.1.1.14 Índice De Neutralização:
Valor obtido através de ensaio químico para determinar a quantidade necessária de uma
base para neutralizar compostos ácidos presentes no óleo isolante.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 145
AI.1.1.15 Índice De Refração:
Valor obtido através de ensaio físico que é utilizado em conjunto com outras propriedades
para caracterizar hidrocarbonetos puros e suas misturas.
AI.1.1.16 Inibidor Dbpc:
Composto químico que inibe a oxidação do óleo isolante.
DBPC = 2,6 Di-terc-butil-para-cresol.
AI.1.1.17 Óleo Isolante Inibido:
Óleo aditivado com inibidor de oxidação.
AI.1.1.18 Óleo Mineral Isolante Naftalênico:
Composição típica situada nas faixas:
hidrocarbonetos naftalênicos 40 a 50%
hidrocarbonetos parafínicos 40 a 50%
hidrocarbonetos aromáticos 8 a 12%
AI.1.1.19 Óleo Mineral Isolante Parafínico:
Composição típica situada nas faixas:
hidrocarbonetos naftalênicos 30 a 40%
hidrocarbonetos parafínicos 50 a 60%
hidrocarbonetos aromáticos 7 a 12%
AI.1.1.20 Óleo Pós-Contato:
Óleo isolante novo após tratamento, que se encontra no interior do equipamento, antes da
energização deste.
AI.1.1.21 Ponto De Anilina:
Valor obtido através de ensaio físico, indicativo indireto de teor de hidrocabonetos
aromáticos presentes no óleo isolante, permitindo em conjunto com outras propriedades a
caracterização quanto à origem naftalênica ou parafínica.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 146
AI.1.1.22 Ponto De Fulgor e Combustão:
Valor obtido através de ensaio físico que indica a presença de hidrocarbonetos leves e
inflamáveis próprios do óleo ou contaminações adquiridas durante seu manuseio, transporte ou
estocagem.
AI.1.1.23 Ponto De Fluidez:
Valor obtido através de ensaio físico indicativo da maior temperatura em que sob
determinadas condições, uma amostra de óleo deixa de fluir, reduzindo suas características de troca
térmica.
AI.1.1.24 Resistividade:
Valor obtido através de ensaio elétrico que mede a propriedade isolante elétrica do óleo,
sobre condições comparáveis, utilizado como ensaio complementar, que indica a presença de íons
livres, partículas ionizáveis e contaminantes condutivos.
AI.1.1.25 Rigidez Dielétrica:
Valor obtido através de ensaio elétrico que mede, sob determinadas condições, o máximo
valor de campo elétrico ao qual o óleo isolante pode resistir sem ruptura, indicando a presença de
contaminantes, tais como: sujeira, partículas condutoras e água.
AI.1.1.26 Tendência À Gaseificação:
Valor obtido através de ensaio elétrico que indica, sob determinadas condições, a
característica de um óleo isolante absorver ou emanar gases, quando submetido a um campo
elétrico, em função, principalmente, dos teores de hidrocarbonetos aromáticos.
AI.1.1.27 Tensão Interfacial:
Valor obtido através de ensaio físico que mede a força necessária para passar um anel de
arame de platina padronizado pela interface água - óleo, determinando a presença de pequenas
quantidades de contaminantes polares solúveis externos e/ou materiais utilizados na construção do
equipamento, ou ainda produtos formados pela oxidação do líquido isolante.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 147
AI.1.1.28 Teor De Água:
Valor obtido através de ensaio químico que determina o teor total de água existente em um
óleo isolante.
AI.1.1.29 Equipamento De Termo-Vácuo:
Equipamento empregado no recondicionamento de óleo isolante, utilizando-se de filtragem,
aquecimento e vácuo, para remoção de gases dissolvidos e água.
AI.1.1.30 Terra-Füller/Bauxita:
Produto utilizado na regeneração de óleo isolante para remoção de contaminantes ácidos e
coloidais, bem como de produtos resultantes da oxidação.
AI.1.1.31 Tratamento:
É o processo físico e/ou químico que visa devolver ao óleo isolante suas características
básicas dielétricas através do recondicionamento e/ou regeneração.
AI.1.1.31.1 Recondicionamento:
Consiste na remoção de contaminantes do óleo, (água, gases e sólidos em suspensão) por
processos exclusivamente físicos (filtração, purificação a vácuo etc.).
AI.1.1.31.2 Regeneração:
Consiste na remoção de contaminantes ácidos e coloidais, bem como de produtos
resultantes da oxidação do óleo, por meio de reações químicas de neutralização e posterior
processo físico.
AI.1.1.32 Viscosidade:
Valor obtido através de ensaio físico que mede a resistência de um óleo isolante a um fluxo
uniformemente contínuo, sem turbulência, inércia ou outras forças. Em conjunto com outras
propriedades é utilizado para caracterizar o tipo de óleo isolante.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 148
AI.1.2 Disposições Gerais:
AI.1.2.1 Identificação Dos Óleos Base Naftalênica Ou Parafínica:
São identificados através de ensaios físico-químicos específicos, tais como: densidade,
viscosidade, índice de refração, ponto de anilina, composição carbônica.
AI.1.3 Funções Básicas Do Óleo Isolante:
a) Isolamento: evita a formação de arco entre as partes submetidas a diferença de potencial
dentro de limites especificados.
b) Resfriamento: dissipa o calor originado da operação do equipamento.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 149
AI.1.4 Recondicionamento Do Óleo Isolante:
O óleo isolante deverá ser recondicionado quando os valores de características dielétricas
limites estiverem ultrapassados conforme tabela a seguir:
VALORES LIMITES PARA ÓLEO ISOLANTE EM USO
EQUIPAMENTOS Classe
de
Tensão
Kv
Rigidez
Dielétrica
Kv
Acidez
mgKoH/
g
Fator de
Potência
% (25 C)
Fator de
Potência
% (100 C)
Teor
de
água
ppm
Tensão
interfacial
mN/m
Teor de Gases
Combustíveis
ppm
TRANSFORMADOR
DE POTÊNCIA,
TRANSFORMADOR
PARA
INSTRUMENTOS
>230
60
0,15
0,5
10 0
22
2500
REGULADOR DE
TENSÃO TRIFÁSICO
69 Kv
230
35
0,20
1,0
15 5
20
2500
REATOR DE
ATERRAMENTO
REATOR
<
69
30
0,20
1,0
15 0
20
2500
REGULADOR DE
TENSÃO
MONOFÁSICO
69
30
-
-
- 0
-
-
COMUTADOR DE
DERIVAÇÃO EM
CARGA
< 69
30
-
-
- 0
-
-
DISJUNTOR,
RELIGADOR,
CHAVE A ÓLEO
230
20
-
1,5
-
-
-
RECOMENDAÇÕES
-
A1
A
A
A 1
A
B
-
NBR-
6869
MB-494
ASTM-
D 924
ASTM –
D 924 B-936
MB-320
-
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 150
4.1.5 Regeneração De Óleo Isolante :
O óleo isolante deverá ser regenerado quando os valores de características físico-químicas
limites estiverem ultrapassados, conforme tabela anterior.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 151
AI.2 Vácuo
AI.2.1 Procedimentos fabricação
A fabricação de câmaras a vácuo tem se aperfeiçoado continuamente nos últimos 30 anos:
no início, os aparelhos eram produzidos em várias etapas, como soldagem a vácuo, soldagem
subseqüente em salas descontaminadas e, posteriormente, evacuação das câmaras completas em
aquecimento simultâneo. Hoje, fabricantes como a Siemens utilizam a técnica de soldagem
estanque.
Aqui, a câmara a vácuo pode ser evacuada e soldada em uma etapa única no forno a vácuo,
possibilitando uma série de vantagens. Por um lado, esse processo possibilita a produção de
câmaras a vácuo compactas que, por sua vez, permitem dimensões menores para o disjuntor
completo.
Assim, por exemplo, o diâmetro das atuais câmaras a vácuo, em alguns tipos, foi reduzido
em 45% de seu valor de 1978. Por outro lado são necessários somente poucos pontos de conexão.
O processo de produção ocorre comandado por microprocessadores. Isso aumenta ainda mais a alta
confiabilidade das câmaras a vácuo.
AI.2.2 Chaveamento previsível, estável e seguro
Um critério decisivo é o comportamento de chaveamento previsível e estável. Isso requer
um princípio de chaveamento que não permita nem alterações do meio de extinção nem do sistema
de contato. Em disjuntores convencionais, como disjuntores a PVO ou a SF6, um movimento
relativo entre o arco elétrico e o meio de extinção deve ser produzido para a extinção do arco
elétrico. Dependendo do modo de chaveamento podem ocorrer falhas na capacidade de
chaveamento de alguns disjuntores. Em disjuntores a vácuo, essas falhas no comportamento de
extinção não ocorrem, pois aqui não é esperada nenhuma influência do arco elétrico.
Uma qualidade uniforme do vácuo, um material de contato apropriado, assim como um
sistema de contato suficientemente dimensionado, garantem um comportamento de chaveamento
seguro em toda faixa de corrente.
O vapor metálico gerado em uma câmara de vácuo (Figura 5) no processo de desconexão
tem uma tensão de manutenção tão baixa que a energia ali liberada quase não desgasta o material
de contato, que simplesmente se recombina com a superfície após a extinção do arco. As
propriedades necessárias do material de contato para um comportamento de chaveamento seguro
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 152
são mantidas. Além disso, o disjuntor a vácuo ainda demonstra uma particularidade que é única nos
aparelhos de chaveamento: devido à ação de chaveamento em si melhora-se a pressão interna em
uma câmara a vácuo. Isso significa um vácuo perfeito mesmo no fim da vida útil mecânica de uma
câmara a vácuo.
Essas duas propriedades contribuem para que a capacidade de chaveamento não piorem
durante sua vida útil total. Em disjuntores convencionais, no entanto, deve-se contar com uma
alteração das propriedades de chaveamento em paralelo com o crescente ciclo do mesmo, pois o
arco elétrico do chaveamento influencia negativamente tanto o material de contato como também o
gás ou o óleo.
AI.2.3 Taxa de restabelecimento de tensão após passagem por zero
Os modernos disjuntores a vácuo podem ser aplicados para todas as tarefas de chaveamento
nas redes de média tensão. Tanto nas redes de distribuição como também na indústria, esses
disjuntores prestam bons serviços
Afirmações de que os disjuntores a vácuo no chaveamento de transformadores em vazio
causam sobretensões e que seu desempenho é inferior aos disjuntores a SF6 no chaveamento
capacitivo são infundadas.
Ao contrário, o aperfeiçoamento das câmaras a vácuo nos últimos 20 anos leva a afirmar
que os disjuntores a vácuo dominam justamente esses casos de chaveamento sem problemas.
Materiais de contato especialmente desenvolvidos em base de cobrecromo (CuCr) asseguram que
as correntes de corte situem-se em média e, com isso, não originem sobretensões.
Desde 1986, sabemos que o disjuntor a vácuo apresenta valores de corrente de corte
comparáveis aos disjuntores a SF6. Entretanto, ensaios demonstram que, em disjuntores a SF6, a
corrente de corte depende mais intensamente da capacitância do trecho a ser chaveado do que em
disjuntores a vácuo. Com o crescimento da capacitância também aumenta a corrente de corte. Para
capacitâncias de 0,1 µF são medidas correntes de corte de até 12 A. Essa forte dependência não é
observada nos disjuntores a vácuo. A corrente de corte permanece quase independente da
capacitância de chaveamento e atinge somente 6A em 0,1µF.
Com os modernos materiais de contato, os disjuntores a vácuo também são capazes de
interromper correntes de curto-circuito, que se originem devido a falhas no secundário dos
transformadores. Nessas falhas, surgem altas taxas de restabelecimento da tensão transitória devido
às altas freqüências próprias dos transformadores, após a interrupção da corrente. A verificação das
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 153
taxas de restabelecimento do disjuntor é fundamental para a comprovação de sua confiabilidade.
Taxas de restabelecimento de tensão de até 7kV/µs podem ser controladas em uma tensão nominal
de 15kV e uma corrente de curto circuito de 36kA. A Siemens tem comprovado, com seus
disjuntores a vácuo fabricados em série, taxas de restabelecimento de tensão de mais de 10kV/µs
em correntes de curto circuito até 63kA.
Esse resultado demonstra a superioridade do disjuntor a vácuo, quando se trata de conter
altas taxas de restabelecimento da tensão após passagens por zero.
AI.2.4 Equipamentos inofensivos ao meio ambiente
Em disjuntores comuns, a gás ou a óleo, utilizam-se meios para resfriar o arco elétrico.
Com este processo, o arco elétrico tem sua energia retirada, a fim de evitar o
restabelecimento da tensão após a passagem da corrente pelo “0”. Nesse procedimento, o arco
elétrico, devido à alta temperatura, altera o meio de extinção em cada novo chaveamento. Em
disjuntores a SF6, o gás decomposto pode reagir com as partes internas dos terminais de
chaveamento. Aqui, deve-se tomar cuidado para que o vapor d'água não chegue ao interior do pólo
do disjuntor, pois a combinação de pólo do disjuntor, vapor d'água e SF6 em decomposição
possibilita a formação de ligações corrosivas como ácido fluorídrico, que, sob certas circunstâncias,
causa alterações prejudiciais das superfícies de contato e de alguns isoladores.
Em disjuntores a vácuo, não existem produtos de decomposição, pois aqui forma-se vapor
metálico na interrupção de corrente.
Como a câmara a vácuo é, ao contrário dos disjuntores a SF6, absoluta e hermeticamente
soldada, não ocorrem interações com o meio ambiente. Nem sujeira, nem poeira nem umidade
atingem a câmara. Dessa for-ma evita-se qualquer oxidação. Todos os materiais na câmara são
mantidos limpos durante a sua vida útil total. Como o desligamento desgasta a superfície de contato
de forma uniforme, a resistência do sistema de contato mantém seus valores baixos. Essa
independência de influências externas forma o pré-requisito para os altos ciclos de chaveamento e
um funcionamento isento de manutenção das câmaras a vácuo.
As câmaras a vácuo também são bem protegidas contra influências externas. Sua carcaça
consiste essencialmente em cerâmica de óxido de alumínio, insensível a oscilações de temperatura
devido aos rígidos pré-tratamentos térmicos. Em contrapartida, os disjuntores a SF6 utilizam um
invólucro de resina epóxi, no qual são fundidos eletrodos de metal. Nessa construção, as altas
temperaturas podem reduzir drasticamente a vida útil do disjuntor.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 154
AI.2.5 Capacitores e transição de corrente
O chaveamento de capacitores impõe outras exigências aos disjuntores. Aqui, não é tão
importante um rápido restabelecimento da impedância entre contatos, mas que o disjuntor possa
suportar uma tensão alta após a passagem por zero de corrente: por isso são requisitados disjuntores
isentos de reignição.
Sobretudo, disjuntores a vácuo são apropriados devido ao seu material de contato especial e
à boa suportabilidade dielétrica, ideais para garantir a não ocorrência de reignições.
Também ao ligar os capacitores, o disjuntor a vácuo é especialmente adequado. Como em
todo dispositivo de chaveamento de bancos de capacitores, ocorre uma pré descarga antes da
conexão galvânica dos contatos.
Flui uma corrente de alta freqüência entre os gaps, a qual o disjuntor a vácuo pode
interromper devido a suas boas propriedades de extinção. Contudo, como a distância entre contatos
é pequena, não se pode formar sobretensão mesmo na extinção dessa corrente de alta freqüência. A
pequena distância entre gaps antes do toque entre os contatos limita a tensão máxima à tensão
nominal.
Uma particularidade do disjuntor a vácuo consiste em controlar uma transição de corrente.
tal situação pode ocorrer quando o tipo de falha muda durante o movimento dos contatos (por
exemplo, se um curto-circuito monopolar à terra se transforma em uma falta dupla fase à terra).
Enquanto disjuntores com outros princípios de extinção podem falhar, o disjuntor a vácuo
interrompe essa corrente sem problemas, pois não extingue ativamente, mas sim, aguarda
passivamente a próxima passagem por zero. Com isso, esta distância entre gaps no vácuo também
está sempre preparada para a extinção, mesmo quando o disjuntor esta aberto, e pode extinguir uma
corrente de corte causada por sobretensões externas já na primeira passagem por zero. Em outros
princípios de chaveamento, os arcos elétricos de corte "surpreendem" o disjuntor em estado
estático. Este não pode interromper essa corrente, causando, como conseqüência, uma interferência
na rede.
Em resumo, a difusão da técnica de chaveamento no vácuo, para a média tensão, se baseia
fortemente nas várias vantagens técnicas deste meio extintor. Um dos claros indicadores desta
difusão reside na própria produção da Siemens, que se aproxima dos 25.000 disjuntores entregues
ao mercado mundial anualmente.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 155
AI.3 SF6
AI.3.1 Características
Molécula composta pela ligação iônica de 6 átomos de Flúor e um de Enxofre, formando
uma estrutura de corpo centrado como vista a seguir:
� Alta estabilidade molecular;
� Difícil decomposição e degeneração em subprodutos;
� Alta durabilidade;
� Baixa temperatura aproximadamente –106ºC;
� Aproximadamente três vezes mais denso que o ar;
� Altíssima resistividade elétrica quando sob pressão;
� Meio isolante controlado, resistente a influencias externa (poeira, umidade, etc...);
� Proteção contra contatos acidentais dos equipamentos;
� Proteção contra corrosão;
� Proteção do operador na ocorrência de arcos elétricos;
� Transformadores a SF6 não transmitem ruídos.
O SF6 sob pressão é acondicionado em contêineres de aço inox resistentes à corrosão. A
técnica mais moderna não utiliza vedações de borracha ou óleo. As buchas de resina em epóxi são
engatadas em anel de aço soldado ao contêiner. A transmissão mecânica dos acionamentos se faz
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 156
através de um fole metálico, também soldado. Sistemas automáticos de enchimento e testes
garantem a estanqueidade por mais de 30 anos.
AI.3.2 Perigos e Precauções
Os equipamentos isolados a SF6 não são perigosos se forem manipulados corretamente,
porém, se não forem tomados os devidos cuidados podem acontecer acidentes como lesões na pele
por congelamento, tontura e sufocação.
Ações de Emergência:
� Manter as pessoas afastadas: isolar a área de risco e impedir a entrada;
� Manter-se com o vento pelas costas: afastar-se de áreas baixas;
� Equipamentos autônomos de respiração e vestimentas usuais de combate ao fogo
oferecem proteção limitada.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 157
AII. PRINCIPAIS NORMAS APLICÁVEIS
AII.1 Transformadores de Força
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).
NBR 3216/1981 - Aplicação de Cargas em Transformador de Potência – Procedimento.
NBR 5034/1983 - Buchas para Tensões Alternadas Superiores a 1 kV – Especificação.
NBR 5356/1981 - Transformador de Potência - Especificação.
NBR 5380/1982 - Transformador de Potência – Método de Ensaio
NBR 5440
NBR-6869 - Determinação da Rigidez Dielétrica de Óleos Isolantes- Método dos
Eletrodos de Disco.
NBR-7036 - Recebimento, Manutenção e Instalação de Transformadores de
Distribuição, Imersos em Líquidos Isolantes.
NBR-7037 - Recebimento, Manutenção e Instalação de Transformadores de
Potência, Imersos em Óleo Isolante Mineral.
NBR 9368
NBR 10295 – Transformadores de Potência Secos
AII.2 Cubículos / Painéis:
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).
NBR 6979 – Conjunto de Manobra e Controle de Alta Tensão em invólucro metálico
NBR 6808 – Conjunto de Manobra e Controle de Baixa Tensão.
NBR-6146 - Graus de Proteção Promovidos por Invólucros.
AII.3 Transformadores de Potencial:
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 158
NBR 6546 – Transformadores para instrumentos – Terminologia.
NBR 6820 – Transformadores de potencial – Método de ensaio.
NBR 6855 – Transformadores de potencial – Especificação.
ANSI (American National Standards Institute).
C57.13 – Requirements for Instruments Transformers.
C93.2 – Requirements for Power-Line Coupling Capacitor Voltage Transformers.
IEC (International Electrotechnical Commission).
Publicação 186 – Voltage Transformers.
AII.4 Transformadores de Corrente:
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).
NBR 6546 – Transformadores para instrumentos – Terminologia.
NBR 6821 – Transformadores de corrente – Método de ensaio.
NBR 6856 – Transformadores de corrente – Especificação.
ANSI (American National Standards Institute).
C57.13 – IEEE – Standard Requirements for Instruments Transformers.
IEC (International Electrotechnical Commission).
Publicação 185 – Current Transformers.
AII.5 Pára-Raios:
OBS: As normas aplicáveis à especificação de pára-raios são válidas somente para
dispositivos do tipo convencional, estando as normas aplicáveis a pára-raios de óxido de zinco
ainda em preparação pela IEC. Na ABNT, a norma de pára-raios convencionais está em fase de
revisão e não se dispõe de norma para pára-raios de ZnO.
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 159
NBR-5287 e NBR-5309 Pára-raios de resistor não-linear a carboneto de silício para
sistemas de potência - Projeto de revisão das normas;
NBR-5424 Guia de aplicação de pára-raios de resistor não-linear em sistemas de potência ;
NBR-6939 Coordenação de Isolamento;
NBR-8186Guia de aplicação de coordenação de isolamento, procedimento;
ANSI (American National Standards Institute).
C62.1-1975;
IEC (International Electrotechnical Commission).
IEC 99.1 Lightning arresters, Part 1 -. Non-linear resistor type arresters for a.c. systems;
IEC TC 37 WG-4 - Surge Arresters, Part 3: Metal oxide surge arresters for a.c. systems.
AII.6 Disjuntores:
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).
NBR-7118 - Disjuntores de Alta Tensão.
AII.7 Sistema de Aterramento:
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).
NBR 5410 – Instalações elétricas de Baixa Tensão;
NBR 5419 – Proteção de Estruturas contra descargas atmosféricas;
NBR 1117.
AII.8 Capacitores e Reatores de Potência:
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).
NBR-5060 - Guia para Instalação e Operação de Capacitores de Potência.
NBR-5119 - Reatores para Sistema de Potência.
NBR-5282 - Capacitores de Potência.
NBR-5289 - Capacitores de Potência.
NBR-7569 - Reatores para Sistemas de Potência.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 160
AII.9 Cabos e condutores:
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).
NBR-5349 - Cabos de Cobre Nu para Fins Elétricos.
NBR-6148 - Fios e Cabos com Isolação Sólida Extrudada de Cloreto de Polivinila para
Tensões até 750 V.
NBR-6813 - Fios e Cabos Elétricos - Ensaio de Resistência de Isolamento.
NBR-6881 - Fios e Cabos Elétricos de Potência ou Controle - Ensaio de Tensão
Elétrica.
NBR-7270 - Cabos de Alumínio com Alma de Aço para Linhas Aéreas.
NBR-7271 - Cabos de Alumínio para Linhas Aéreas.
NBR-7286 - Cabos de Potência com Isolação Sólida Extrudada de Borracha Etileno-
Propileno
(EPR) para Tensões de 1 a 35 kV.
NBR-7288 - Cabos de Potência com Isolação Sólida Extrudada de Cloreto de
Polivinila (PVC) para Tensões de 1 a 20 kV.
NBR-7289 - Cabos de Controle com Isolação Sólida Extrudada com Polietileno (PE) ou
Cloreto de Polivinila (PVC) para Tensões até 1 kV.
AII.10 Instrumentos de medição:
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).
NBR-6509 - Eletrotécnica e Eletrônica - Instrumentos de Medição.
AII.11 Isoladores:
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).
NBR-5286 - Corpos Cerâmicos de Grandes Dimensões Destinados a Instalações
Elétricas.
NBR-6882 - Isoladores de Porcelana.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 161
AII.12 Normas Gerais Aplicadas à Subestações:
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).
NBR-5116 - Máquinas de Corrente Contínua.
NBR-5117 - Máquinas Síncronas.
NBR-5165 - Máquinas de Corrente Contínua - Ensaios Gerais.
NBR-5363 - Equipamentos Elétricos para Atm. Explosivas - Tipo de Proteção “d”
NBR-5383 - Máquinas Elétricas Girantes - Máquinas de Indução - Determinação das
Características.
NBR-5413 - Iluminância de Interiores.
NBR-5418 - Instalações Elétricas em Atmosferas Explosivas.
NBR-5420 - Equipamentos Elétricos para Atm. Explosivas - Tipo de Proteção “p”
NBR-5433 - Redes de Distribuição Aérea Rural de Energia Elétrica.
NBR-5434 - Redes de Distribuição Aérea Urbana de Energia Elétrica.
NBR-5597 - Eletrodutos rígidos de Aço-Carbono, com Revestimento Protetor, com
rosca ANSI.
NBR-5739 - Ensaio de Compressão de Corpos-de-Prova Cilíndricos de Concreto.
NBR-6936 - Técnicas de Ensaios Elétricos de Alta Tensão.
NBR-7094 - Máquinas Elétricas Girantes - Motores Elétricos de Indução.
NBR-7565 - Máquina Elétrica Girante - Limite de Ruído.
NBR-7566 - Máquina Elétrica Girante - Nível de Ruído Transmitido através do Ar
Método de Medição num Campo Livre sobre um Plano Refletor.
NBR-8370 - Equipamentos e Instalações Elétricas em Atmosferas Explosivas -
Terminologia.
NBR-8447 - Equipamentos Elétricos para Atm. Explosivas - Tipo de Proteção “i”
NBR-8451 - Postes de Concreto Armado para Redes de Distribuição de Energia Elétrica
- Especificação.
NBR-8453 - Cruzeta de Concreto Armado para Redes de Distribuição de Energia
Elétrica.
NBR-8601 - Equipamentos Elétricos Imersos em Óleo para Atm. Explosivas.
NBR-9518 - Equipamentos Elétricos para Atm. Explosivas - Requisitos Gerais.
NBR-9883 - Equipamentos Elétricos para Atm. Explosivas - Tipo de Proteção “e”
NBR-9884 - Máquinas Elétricas Girantes - Graus de Proteção Proporcionados por
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 162
Invólucros.
NBR-10898 - Sistema de Iluminação de Emergência.
API (American Petroleum Institute).
RP-505 - Recommended Practice for Classification of Locations for Electrical
Installations for Petroleum Facilities Classified as Class I, Zone 0, Zone 1,
and Zone 2.
RP-540 - Electrical Installations on Petroleum Processing Plants.
RP-550 - Manual on Installation of Refinery Instruments and Control Systems.
RP-2003 - Protection Against Ignitions Arising out of Static, Lightning and Stray
Currents.
NFPA (National Fire Protection Association).
70 - National Electric Code.
101 - Code for Safety to Life from Fire in Buildings and Structures.
496 - Purged and Pressurized Enclosure for Electrical Equipment.
780 - Lightning Protection Code.
IEC (International Electrotechnical Commission).
55.1 - Tests on Impregnated Paper Insulated Metal Sheathed Cables.
56 - High-voltage Alternating-current Circuit breakers.
79-0 - Electrical Apparatus for Explosive Atmospheres - General Requirements.
79-1 - Electrical Appar. for Explosive Atmospheres - Type of Protection “d”.
79-2 - Electrical Appar. for Explosive Atmospheres - Type of Protection “p”.
79-5 - Electrical Appar. for Explosive Atmospheres - Type of Protection “q”.
79-6 - Electrical Appar. for Explosive Atmospheres - Type of Protection “o”.
79-7 - Electrical Appar. for Explosive Atmospheres - Type of Protection “e”.
79-11 - Electrical Apparatus for Explosive Atmospheres - Construction and
Test of Intrinsically-safe and Associated Apparatus.
79-14 - Electrical Apparatus for Explosive Gas Atmospheres - Electrical
Installations in Explosive Gas Atmospheres (other than mines).
79-15 - Electrical Appar. for Explosive Atmospheres - Type of Protection
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 163
“n”.
79-18 - Electrical Appar. for Explosive Atmospheres - Type of Protection
“m”
146-1(1) - General Requirements and Line Commutated Convertors-Specifications of
Basic Requirements.
146-1(2) - Semiconductors Convertors - Application Guide.
146-2 - Semiconductors Self-Commutated Convertors.
287 - Calculation of the continuous Rating of Cables (100% Load Factor).
801-1/2/3 - Electromagnetic Compatibility for Industrial - Process Measurement and
Control Equipment.
947 - Low-voltage Switchgear and Controlgear.
ANSI (American National Standards Institute).
B1.20.1 - Pipe Threads.
C37.9 - Test Procedure for AC High -Voltage Circuit Breakers.
C37.9a - Supplement to Test Procedure for AC High-Voltage Circuit Breakers Rated
on a Symmetrical Current Basis.
C37.20 - Switchgear Assemblies, including Metal Enclosed Bus.
C37.35 - Guide for Application, Installation, Operation and Maintenance of High -Voltage
Air Disconnecting and Load Interrupter Switches.
C50.10 - General Requirements for Synchronous Machines.
C50.13 - Requirements for Cylindrical Rotor Synchronous Generators.
ASTM (American Society for Testing and Materials).
D877 - Test for Dielectric Breakdown Voltage of Insulation Liquid Using Disk
Electrical.
EEI (Edson Electric Institute).
Underground Systems Reference Book.
IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers).
Std 32 - Requirements Terminology and Test Procedure for Neutral Grounding
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 164
Devices.
Std 43 - Recommended Practice Testing Insulation Resistance of Rotating
Machinery.
Std 80 - Guide for Safety in AC Substation Grounding.
Std 81 - Recommended Guide for Measuring Ground Resistance and Potential
Gradients in the Earth.
Std 112 - Test Procedure for Polyphase Induction Motors and Generators.
Std 113 - Test Code for Direct - Current Machines.
Std 115 - Test Procedure for Synchronous Machines.
Std 118 - Master Test Code for Resistance Measurement.
Std 141 - Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial
Plants.
Std 142 - Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power
Systems.
Std 241 - Electric Power Systems in Commercial Buildings.
Std 242 - Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and
Commercial Power Systems.
Std 485 - Recommended Practice for Sizing Lead-Acid Batteries for Stationary
Applications.
Std 519 - Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in
Electrical Power Systems.
Std 936 - Guide for Self-Commutated Converters.
Std 1100 - Recommended Practice for Powering and Grounding Sensitive
Electronic Equipment.
Std 1115 - Recommended Practice for Sizing Nickel-cadmium Batteries for Stationary
Applications.
NEMA (National Electrical Manufacturers Association).
MG1 - Motors and Generators.
RI2 - General Purpose and Communication Battery Chargers.
SG4 - Alternating Current High - Voltage Circuit Breakers.
VE1 - Cable Tray System.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 165
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS:
- Materiais e Equipamentos utilizados no Setor Elétrico.
Eletrobrás, Centrais Elétricas Brasileiras S.A.
- GCOI (Grupo Coordenador para Operação Interligada) – Subcomitê de Manutenção.
TEMA: “Utilização de Óleo Regenerado e óleo Parafínico em Equipamentos”.
- Manutenção de Transformadores em Líquido Isolante.
Milan Milasch. Ed. Edgard Blücher LTDA.
- Transformadores (Teoria e Ensaios).
José Carlos de Oliveira, João Roberto Cogo, José Policarpo G. de Abreu. Ed. Edgard
Blücher LTDA.
- Equipamentos Elétricos. Especificação e Aplicação em Subestações de Alta Tensão.
Ary D` Ajus, Fábio M. Resende, F. M. Salgado Carvalho, Irapoan G. Nunes, Jorge
Amon Filho, L. E. Nora Dias, Marco Polo Pereira, Oscar Kastrup Filho, Sérgio de A Morais.
FURNAS.
- Metodologia para Desenvolvimento e Implantação de Sistemas de Gestão da
Qualidade em Empresas Construtoras de Pequeno e Médio Porte. SOUZA, Roberto;
ABIKO, Alex.. São Paulo: EPUSP. 1997. 46p. (Boletim Técnico da escola Politécnica da
USP, Departamento de Engenharia de Construção Civil, BT/PCC/190).
- Sistemas da Qualidade na construção de edifícios. PICCHI, Flávio augusto;
AGOPYAN, Vahan. São Paulo: EPUSP. 1993. 15p. (Boletim Técnico da escola Politécnica
da USP, Departamento de Engenharia de Construção Civil, BT/PCC/104).
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 166
NORMAS:
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Normas de Gestão da
qualidade e garantia da qualidade, parte 1: Diretrizes para seleção e uso. NBR ISO 9000-1.
Rio de Janeiro: ABNT. 1994.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Gestão da qualidade e
elementos do sistema da qualidade, parte 1: Diretrizes. NBR ISO 9004-1. Rio de Janeiro:
ABNT. 1994.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Gestão da qualidade e
elementos do sistema da qualidade, parte 2: Diretrizes para serviços. NBR ISO 9004-2. Rio
de Janeiro: ABNT. 1994.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Gestão da qualidade e
elementos do sistema da qualidade, parte 4: Diretrizes para melhoria da qualidade. NBR
ISO 9004-4. Rio de Janeiro: ABNT. 1994.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Gestão da qualidade e
garantia da qualidade - Terminologia. NBR ISO 8402. Rio de Janeiro: ABNT. 1994.
CATÁLOGOS TÉCNICOS DE FABRICANTES:
3M, ABB, ADELCO, ALCOA, ALSTOM, ARTECHE, BEGHIM, CAMARGO
CORREIA, CELCAT, CEMEC, COMTRAFO, CRISMEG, CUTLER-HAMMER, DELMAR,
EFACEC, FELTEN, FICAP, FURUKAWA, GE, INDUSCABOS, INEPAR, INTELLI,
INTEMEL, IPCE, LAELC, LEMAG, MASTIN, MITSUBISHI, MPE, ORTENG, PIRELLI,
RAYCHEM, REIPLAS, ROCWELL, ROMAGNOLE, S&C, SCHAK, SCHNEIDER, SERTA,
SIEMENS, SOLANO TRANSKAV, SOLTRAN, SPIG, STIELETRONICA, TOSHIBA, TRAFO,
VANALLES, WALTEC, WEG.
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 167
SITES:
http://www.3m.com
http://www.abb.com
http://www.adelco.com.br
http://www.alcoa.com.br
http://www.tde.alstom.com
http://www.arteche.com.br
http://www.beghim.com.br
http://www.camargocorrea.com.br
http://www.bicc-celcat.com
http://www.cemec.com.br
http://www.comtrafo.com.br
http://www.crismeg.com.br
http://www.ch.cutler-hammer.com
http://www.delmar.com.br
http://www.efacec.pt
http://www.moeller.net
http://www.ficap.com.br
http://www.furukawa.com.br
http://www.geindustrial.com
http://www.induscabos.com.br
http://www.inepar.com.br
http://www.intelli.com.br
http://www.intemel.com.br
http://www.ipce.com.br
http://www.laelc-inducon.com.br
http://www.lemag.com.br
http://www.jakko.com.br
http://www.fujinor.com.br
http://www.grupompe.com.br
http://www.ortengrj.com.br
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica
Projeto Final - Estudo de Viabilidade das Tecnologias Aplicadas a Subestações Industriais
página 168
http://www.pirelli.com.br
http://www.raychem.com
http://www.cabos.com.br
http://www.rockwell.com
http://www.romagnole.com.br
http://www.sandc.com.br
http://www.schak.com.br
http://www.schneider.com.br
http://www.sertatransformadores.com.br
http://www.siemens.com.br
http://www.solanotranskav.com.br
http://www.soltran.com.br
http://www.spig.com.br
http://www.stieletronica.com.br
http://www.toshiba.com.br
http://www.trafo.com.br
http://www.vanalles.com.br
http://www.waltec.com.br
http://www.weg.com.br