Apostila - Sistemas Elétricos Aplicados à Parques Eólicos

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Sistemas Elétricos Aplicados a 
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3204-8000 | Fax: +55 0**84 3204-8090 
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Diretora Executiva 
Cândida Amália 
 
Diretor de Tecnologias 
Pedro Neto Nogueira Diógenes 
 
Diretor de Negócios 
José Geraldo Saraiva Pinto 
 
Unidade de Negócios de Educação – UNED 
 
Coordenadora 
Elenita dos Santos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Sistemas Elétricos Aplicados a 
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Hudson da Silva Resende 
 
 
 
 
 
 
 
 
Natal, 2012 
 
 
 
 
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Qualquer parte desta obra poderá ser reproduzida, desde que citada a fonte. 
 
 
Equipe técnica que participou da elaboração desta obra 
 
Nucleo de Educação a Distância 
Mirtz de Aguiar Santos 
 
Maria Luciana Bezerra de Oliveira 
 
 
Coordenador de NEAD - CTGAS-ER 
Elenita dos Santos 
 
 
 
Ficha catalográfica 
 
 
 
 
 
 
 
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SUMÁRIO 
I – INTRODUÇÃO 8 
II – OBJETIVO GERAL 9 
III – APRESENTAÇÃO E OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM. 10 
IV – SIGLAS 11 
V – FIGURAS. 12 
1. INFRAESTRUTURA ELÉTRICA SIMPLIFICADA DOS AEROGERADORES. 14 
1.1. PRINCIPAIS CIRCUITOS E EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 14 
1.1.1 Descrição Básica dos Circuitos e Equipamentos de uma Aerogerador 14 
2. REDE DE DISTRIBUIÇÃO INTERNA /COLETORA DE MÉDIA 26 
2.1 Rede de Distribuição Interna Subterrânea. 27 
2.2 Rede de Distribuição Interna Aérea. 31 
3. SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS EM PARQUES EÓLICOS. 33 
3.1 DEFINIÇÃO BÁSICA DE UMA SUBESTAÇÃO 34 
3.2 TIPOS DE SUBESTAÇÕES (CLASSIFICAÇÃO): 34 
3.2.1 FUNÇÃO NO SISTEMA ELÉTRICO: 34 
3.2.1.1 Subestação Transformadora 34 
3.2.1.2 Subestação Seccionadora, de Manobra ou de Chaveamento. 34 
3.2.2 MODO DE INSTALAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS EM RELAÇÃO AO MEIO AMBIENTE: 35 
3.2.2.1 Subestação Externa ou Ao Tempo 35 
3.2.2.2 Subestação Interna ou Abrigada 35 
3.3 PRINCIPAIS EQUIPAMENTOS DE UMA SUBESTAÇÃO E SUA FUNÇÃO. 36 
Aterramento e Sistema de Proteção contra descargas atmosféricas. 47 
4 LINHA DE TRANSMISSÃO E CONEXÃO COM A REDE DE DISTRIBUIÇÃO ELÉTRICA. 50 
4.1 Definição. 51 
4.2 Características gerais da Linha de Transmissão 51 
4.3.2. Dispositivos de proteção 55 
 
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5 QUALIDADE DE ENERGIA ELÉTRICA FORNECIDA POR AEROGERADORES. 62 
5.2.1 Escopo da Norma 63 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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I – INTRODUÇÃO 
 
Hoje em dia há uma tendência mundial do uso de fontes de energia renováveis para a 
geração de energia elétrica. Com o intúito de diversificar sua matriz energética, o governo 
brasileiro, buscando também permanentemente a utilização de energias renováveis para a 
redução dos efeitos do aquecimento global, tem na geração eólica uma fonte de energia 
que entre as fontes renováveis de energia, a que mais apresenta forte crescimento 
mundial. E por se tratar de o objetivo final desse processo de transformação energética ser 
a geração de energia elétrica, nesse sentido, fica óbvia a grande utilização e aplicação da 
engenharia elétrica em parques eólicos. 
Dessa forma, neste trabalho é apresentado de forma resumida 05 (Cinco) etapas 
macros (aqui descritas como unidades) da construção de um parque eólico com um foco na 
parte elétrica, considerando desde o ponto desde os componentes internos do aerogerador 
até o ponto de conexão e linha de transmissão, assim como, o impacto do mesmo na 
qualidade da energia elétrica da rede após a conexão. As mesmas podem ser visualizadas 
na figura 01, abaixo. 
 
Figura 1 Visão geral das etapas de implantação de um parque Eólico com foco na engenharia elétrica 
 
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II – OBJETIVO GERAL 
 O presente trabalho tem como objetivo apresentar as principais características da 
aplicação da engenharia elétrica na construção de parques eólicos. 
Divididas em 05 etapas macros de implantação do parque, com foco nas instalações 
elétricas, proporciona ao leitor (aluno do Curso de Aperfeiçoamento em Energia Eólica do 
CTGAS-ER) uma base de conhecimento técnico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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III – APRESENTAÇÃO E OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM. 
 
Os trabalhos referentes às instalações industriais elétricas em um parque eólico, 
abrangem os seguimentos de obra de infraestrutura desde os aerogeradores até a o ponto 
de conexão, passando pela rede coletora, subestações unitárias, subestação elevadora e 
linha de transmissão, incluindo todas as interligações e interdependências entre os distintos 
projetos. Tais etapas, assim como o impacto destas instalações no sistema elétrico, serão 
abordadas de modo geral de acordo a sequência dos capítulos abaixo: 
Unidade 1 – Infra-Estrutura Elétrica Simplificada dos Aerogeradores. 
• Nesta unidade você terá subsídios para: Identificar os principais circuitos e 
componentes de um Aerogerador. 
Unidade 2 – Rede de Distribuição Interna (Rede Coletora); 
• Nesta unidade você terá subsídios para: Identificar os principais circuitos e 
componentes, função e procedimentos para instalação de uma rede coletora de média 
tensão. Tanto subterrâneas como aéreas, aplicadas nos parques eólicos. 
Unidade 3 – Subestação Elevadora (SE); 
• Nesta unidadevocê terá subsídios para: Identificar a função, os principais tipos e 
componentes de uma subestação elétrica aplicadas nos parques eólicos. 
Unidade 4 – Linha de Transmissão; 
• Nesta unidade você terá subsídios para: Identificar a função, os principais e 
componentes de uma linha de transmissão elétrica aplicadas na conexão dos parques 
eólicos a rede elétrica existente. 
Unidade 5 – Impacto da energia Gerada pelas turbinas eólicas na qualidade da energia 
elétrica da Rede. 
• Nesta unidade você terá subsídios para: A partir da apresentação da Norma IEC 
61400-21, identificar os principais parâmetros para avaliação da qualidade de energia 
gerada por aerogeradores e seu impacto na rede elétrica local onde o mesmo está 
instalado. 
 
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IV – SIGLAS 
WEC – Conversor de Energia Eólica (Wind Energy Converter). 
UPS – Fonte de Interrupção Ininterrupta (Uninterruptible Power Supply) 
LM – Linha de Média Tensão; 
IED´s – Dispositivos Eletrônicos Inteligentes (Inteligent Eletronic Dispositive) 
SE – Subestação Elevadora; 
PAC/PCC – Ponto de acoplamento comum/ Ponto de conexão comum. 
PRs – Para-raios; 
TR – Transformador de Força; 
TPs – Transformador de Potencial; 
TCs – Transformador de Corrente; 
LT – Linha de Transmissão; 
FO – Fibra Ótica; 
 
 
 
 
 
 
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V – FIGURAS. 
Figura 1 Visão geral das etapas de implantação de um parque Eólico com foco na engenharia 
elétrica ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 8 
Figura 2 Fluxograma de potência no aerogerador – Modelo E-82 Wobben Enercon ------------------------ 14 
Figura 3 Painel com chave seccionadora com cabos da rede coletora desconectados para teste. ----- 16 
Figura 4 Transformador interno instalado em edícula ao lado da torre de um aerogerador --------------- 17 
Figura 5 ransformador interno instalalado dentro da torre do aerogerador – Aerogerador E-82 
Wobben-Enercon. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 17 
Figura 6 Transformador externo fixado na torre do aerogerador. ------------------------------------------------ 17 
Figura 7 Cable Switch – Sensor de segurança de cabos na nacele. -------------------------------------------- 19 
Figura 8 UPS modelo Symetra RM da fabricante Schneider Electric.------------------------------------------- 20 
Figura 9 Esquema elétrico de um gerador com velocidade constante (Fonte: DEWI,2005) --------------- 21 
Figura 10 Esquema elétrico de um gerador com velocidade variável que usa um conversor de 
frequência para o controle da frequência da geração elétrica (Fonte:DEWI,2005) ------------------------- 21 
Figura 11 Lay-out e detalhes do perfil e anel de alumínio nas pás (Fonte: Wobben- Enercon) ----------- 23 
Figura 12 Detalhes da estrutura de proteção dos aparelhos de medição e do dispositivo de centelha 
dentro do cubo na nacele (Fonte: Wobben-Enercon) --------------------------------------------------------------- 24 
Figura 13 Dispositivo de proteção eletrônica contra surto modelos SD7 056 Siemens e Quick PRD 
Scheneider Electric respectivamente. ----------------------------------------------------------------------------------- 24 
Figura 14 Detalhes do sistema de aterramento; a) Conexão entre a estrutura metálica da torre de 
concreto e os eletrodos da malha de terra à esquerda; b) Barramento de terra dos equipamentos à 
direita superior; c) Detalhes da instalação dos eletrodos de terra na fundação metálica da 
torre.(Wobben-Enercon) ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 25 
Figura 15 Exemplo de detalhe do sistema de combate a incêndio no Aerogerador E-82 Wobben-
Enercon -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 25 
Figura 16 Visão Geral da Rede Coletora MT em um Parque Eólico (Fonte: Catálogo Schneider 
Electric – Modificado para a apostila) ------------------------------------------------------------------------------------ 26 
Figura 17 Detalhamento orientativo para valetamento típico; b) Valeta com cabos enterrados em 
trecho da Linha de Média em Parque eólico. -------------------------------------------------------------------------- 27 
Figura 18 Detalhe do procedimento de lançamento dos cabos vista do lado oposto ao carro 
tracionador. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 28 
Figura 19 Detalhe de preparação para lançamento dos cabos de força na LM – Vista em direção ao 
carro tracionador -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 29 
Figura 20 Detalhe dos carretéis utilizados dentro das valas no processo de lançamento dos cabos 
na LM ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 29 
Figura 21 Detalhe de proteção física com lançamento das placas de PVC. ----------------------------------- 30 
Figura 22 Detalhe de processo de emenda em cabo de média tensão. ----------------------------------------- 31 
Figura 23 Detalhe de cabo de média tensão após processo de emenda. -------------------------------------- 31 
Figura 24 Exemplo de Estrutura aérea utilizada em Redes coletoras Aéreas 13,8 kV. --------------------- 32 
Figura 25 Visão Geral da Subestação Elevadora em um Parque Eólico (Fonte: Catálogo Schneider 
Electric – Modificado para a apostila) ------------------------------------------------------------------------------------ 33 
Figura 26 Vista Geral de SE de 13,8 kV ao Tempo ------------------------------------------------------------------- 35 
Figura 27 Vista Geral de SE de 13,8 kV ao Tempo ------------------------------------------------------------------- 35 
Figura 28 Desenho de SE Abrigada --------------------------------------------------------------------------------------- 36 
Figura 29 Exemplo de Transformador de Força (Fonte: Catálogo Blutrafos) ---------------------------------- 38 
 
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Figura 30 Exemplo de Sistema de proteção de Geradores Síncronos com Trafo de aterramento. ------ 39 
Figura 31 Exemplo de transformador de força e de aterramento em subestação elétrica (TOSHIBA). 39 
Figura 32 Exemplo de um TP. ---------------------------------------------------------------------------------------------- 40 
Figura 33 Exemplo de um TC. ---------------------------------------------------------------------------------------------- 40 
Figura 34 Exemplo de um Disjuntor. -------------------------------------------------------------------------------------- 41 
Figura 35 Exemplos de pára-raios e relé respectivamente. --------------------------------------------------------- 42 
Figura 36 Exemplo de grupo gerador acionado por motor diesel – Modelo C20D6 da Power 
Generation®. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 43 
Figura 37 Exemplo de Retificador trifásico e banco de baterias em casa de comando de subestação, 
respectivamente. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 44 
Figura 38 Imagem das paredes corta fogo ------------------------------------------------------------------------------ 45 
Figura 39 Bacia coletora de óleo da subestação e sistemade drenagem oleosa do transformador ---- 45 
Figura 40 Exemplo de extintor incêndio e sensor de fumaça em casa de comando em controle. ------- 46 
Figura 41 Detalhe de conexão da malha feita com solda exotérmica, montagem e instalação da 
malha de aterramento em subestação ---------------------------------------------------------------------------------- 47 
Figura 42 Detalhe da aplicação das pontas e cabos pára-raio em subestação. ------------------------------ 48 
Figura 43 Detalhe da aplicação de equipamentos Pára-raios em subestações. ------------------------------ 49 
Figura 44 Vista Geral da conexão da subestação com a Linha de Transmissão. ---------------------------- 50 
Figura 45 Chave e elo Fusível. --------------------------------------------------------------------------------------------- 56 
Figura 46 Exemplo de Curvas de Fusão de Elos Fusíveis. --------------------------------------------------------- 57 
Figura 47 Religador Eletrônico ---------------------------------------------------------------------------------------------- 59 
Figura 48 Exemplo de curva de Operação de Religador . ----------------------------------------------------------- 60 
Figura 49 Seccionador Automático Instalado --------------------------------------------------------------------------- 61 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Unidade 1 
1. INFRAESTRUTURA ELÉTRICA SIMPLIFICADA DOS 
AEROGERADORES. 
1.1. PRINCIPAIS CIRCUITOS E EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
Neste item serão apresentadas as informações que caracterizam de forma 
simplificada e geral o sistema elétrico, e principais componentes dos conversores de 
energia eólica, aqui denominados de Aerogeradores e/ou WEC (Wind Energy Converter) 
aplicados para geração de energia elétrica. 
1.1.1 Descrição Básica dos Circuitos e Equipamentos de uma Aerogerador 
Todas as instalações elétricas no conjunto aerogerador, são fundamentadas no em 
fluxogramas de potência como no exemplo demonstrado abaixo (Aerogerador de 
Velocidade Variável), no qual o sistema montado é dividido basicamente em três 
compartimentos: Nacele, torre e transformador. A distribuição dos equipamentos assim 
como o tipo de equipamentos é que variam de um modelo de WEC para o outro. Tal 
variação não é o escopo desse trabalho. Além dessa distribuição, do ponto de vista da 
engenharia elétrica, podemos analisar o sistema elétrico do aerogerado a partir de 03 
circuitos básicos: Circuito de energia principal, circuito de controle da turbina e circuitos 
auxiliares. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 Fluxograma de potência no aerogerador – Modelo E-82 Wobben Enercon 
 
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a) Circuito de Energia Principal: 
Neste circuito se encontram instalados os geradores elétricos que 
podem ser assíncronos ou de indução usados na conexão direta com a 
rede em aerogeradores de velocidade constante, dispensando 
dispositivos de sincronismo. Em Aerogeradores de velocidade variável 
dependendo do modelo são utilizados geradores sincronos ou 
assíncronos (Ou de Indução) onde é necessária a utilização de 
sistemas eletrônicos (Inversores e placas de sincronismo) para 
sincronismo com a frequência e tensão da rede (Parte intregrante do 
circuito de controle da Turbina). A maioria dos geradores elétricos 
utilizados em parques eólicos atualmente, gera uma faixa média de 
tensão elétrica 400 a 1000 VAC e em alguns casos específicos em 
tensões contínuas 1320 VDC. 
Além dos geradores elétricos mencionados acima, temos outros 
componentes principais como: 
• Interruptores Fusíveis com correntes que geralmente podem variar 
de 400 a 2600 A. 
• Disjuntores de circuito de Baixa Tensão, geralmente com classe 
AC3 podendo variar em média de 400 a 2600 A de 400 VAC a 690 
VAC. 
• Inversores de Frequência com potências podendo variar de 10 kW 
a 5,3 MW para geradores síncronos ou assíncronos trabalhando 
em frequências de 50 ou 60 Hz. 
• Barramentos, geralmente em cobre com capacidade média de 100 
a 800 A/ 800 a 5000 A. Alguns com isolação IP54 e isolamento 
médio 690V. 
 
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• Tranformadores BT/MT tipo seco ou a óleo. A geração de 
energia é normalmente em Baixa tensão e injetada na rede 
coletora em média tensão em valores nominais médios no 
Brasil de 13,8 kV a 34,5 kV. 
Os mesmos podem ser instalados dentro da Nacele, como é 
mostrado na ilustração ao lado, interno em edícula, na base 
dentro da torre do aerogerador ou externo instalado na estrutura 
da torre como é mostrado respectivamente nas figuras 4 a 6. 
• Paineis de Seccionamento – Painéis onde é feita a conexão 
entre o circuito de força principal dos aerogeradores com os 
cabos da rede coletora. Geralmente por se tratar a rede 
coletora com tensões elevadas, as conexões são feitas através 
de muflas como pode ser visto na figura 3 abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3 Painel com chave seccionadora com cabos da rede 
coletora desconectados para teste. 
 
 
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Figura 4 Transformador interno instalado em edícula ao lado da torre de um aerogerador 
 
 
 
 
 
 
Figura 5 ransformador interno instalalado dentro da torre do aerogerador – Aerogerador E-82 
Wobben-Enercon. 
 
Figura 6 Transformador externo fixado na torre do aerogerador. 
 
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b) Circuito de Controle da Turbina: 
Neste circuito se encontram instalados todos os componentes 
destinados ao controle automático da turbina, dentre os principais 
podemos citar o(s): 
• CLPs ou PLCs (Controladores Lógicos programáveis): Funciona 
como o “cérebro” da turbina eólica. Se constitue basicamente em 
uma central de processamento de dados de alta velocidade, 
geralmente em tempo real e montada em um chassis (Rack) com 
módulos de entrada e saídas analógicas e e/ou digital. Na maioria 
dos casos possui interface de comunicação através de protocolo 
padrão internacional ou próprio do fabricante do aerogerador com a 
IHM e supervisório de monitoramento do WEC. 
Existem vários fabricantes e modelos no mercado aplicados à 
geração eólica, inclusive modelos dedicados dos próprios 
fabricantes dos aerogeradores. 
• Em conjunto com os CLPs é utilizado uma gama variada de 
sensores com as mais diversas funções de monitoramento e 
controle.Dentre eles podemos citar: 
o Sensores de velocidade: Geralmente sensores de 
pulso do tipo indutivo e/ou encoders analíticos e/ou 
incrementais; 
o Sensores fim-de-curso de ângulo de ataque das pás: 
Geralmente sensores de pulso do tipo indutivo e/ou 
encoders analíticos e/ou incrementais; 
o Sensor de entreferro: Geralmente utilizados em 
geradores síncronos cujo rotor é acoplado 
diretamente no cubo das pás. É constituido de micro-
 
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switches e instalado no espaço existente entre o 
estator e rotor do gerador. 
o Sensor de seguraça dos cabos da nacele (Cable 
Switch): Sensor similar a um controlador de came, 
onde a nacele ao girar em um ângulo máximo de 
projeto do fabricante, aciona um fim de curso interno 
do sensor que por sua vez interrompe o movimento 
de giro da necele atravésdo circuito elétrico ligado ao 
mesmo, impedindo destaforma que os cabos de força 
e comando se rompam por tração.O mesmo também 
possibilita a visualização da posição da necele em um 
supervisório através da variação da resistência de um 
potenciômetro. 
 
 
 
 
 
 
Figura 7 Cable Switch – Sensor de segurança de cabos na 
nacele. 
o Dentre outros temos: Sensor de aceleração do rotor 
do gerador, sensores de temperatura, sensores de 
vibração das pás e sensores falta de fase e 
sobrecorrente dos motores (Relés de proteção) 
 
 
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• UPS (Uninterruptible Power Supply) – Sistema de alimentação 
ininterrupta: Sistema similar ao sistema de No-break que fornece 
energia ao circuito de alimentação do CLP mantendo o mesmo 
funcionando mesmo quando a energia eólica está sendo coletada. 
A potência da mesma varia de acordo com a potência projetada 
para o aerogerador. Logo abaixo temos um exemplo de UPS que 
tem potência que varia de 2 a 6 kVA. 
 
Figura 8 UPS modelo Symetra RM da fabricante Schneider Electric. 
A Estratégia de Controle. 
Do ponto de vista da engenharia elétrica a principal 
preocupação de controle em um WEC é a estratégia de controle de 
potência (Ativa e Reativa) gerada por um aerogerador e em 
seguida as pertubações que o mesmo pode gerar na rede elétrica, 
sendo o primeiro prioritário em relação aos fabricantes. Afinal, 
tradicionalmente, toda a energia que o vento pode fornecer flui pela 
rede elétrica de forma a reduzir custos de investimentos em 
equipamentos. Contudo, se um aerogerador for forçado a entregar 
uma potência constante à rede, definida em contratos de despacho 
de cargas, se fará necessário o controle dessa potência. 
Consequentemente haverá uma diferença entre a potência 
mecânica no eixo e a potência elétrica gerada no estator da 
máquina. 
 
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Com essa restrição, as tensões do rotor deverão ser controladas, de forma que esse 
excesso ou falta de potência mecânica seja absorvida ou suprida pelo sistema elétrico 
principal e controlada logicamente considerando também as perdas energéticas inerentes 
ao próprio sistema. Tal controle é feito através da sintonia dos parâmetros de controle PID 
(Proporcional – Integrativo – Derivativo) nos quais os valores programados nos 
equipamentos são segredo industrial, pois variam de equipamento para equipamento e de 
fabricante para fabricante. Está de acordo com a tecnologia empregada e o que influencia 
bastante no rendimento final do equipamento. Na sequência temos abaixo a representação 
de dois esquemas básicos de um aerogerador com velocidade constante e outro com 
velocidade variável, respectivamente. Ambos tendo o bloco de Controle de sistemas 
interagindo em todas as etapas do processo. 
 
 
 
 
 
Figura 9 Esquema elétrico de um gerador com velocidade constante (Fonte: DEWI,2005) 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10 Esquema elétrico de um gerador com velocidade variável que usa um conversor de 
frequência para o controle da frequência da geração elétrica (Fonte:DEWI,2005) 
 
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c) Circuitos auxiliares. 
É constituído de todo o conjunto de equipamentos de manobra 
e/ou proteção incluindo também alguns componentes do sistema de 
controle que ainda eventualmente tem a função de auxiliar na 
garantia do funcionamento pleno da turbina eólica em condições 
inóspitas como calor extremo, frio cortante, umidade excessiva e até 
mesmo raios que são apenas algumas das condições ambientais. 
Existe uma gama bastante diversa de circuitos auxiliares que 
pode variar de WEC para WEC, onde podemos citar os principais 
abaixo: 
 
• Interfaces Homem-Máquina (HMIs) que fornecem uma 
visualização de status e situação em tempo real dos 
aerogeradores. 
 
• Sistema de iluminação interna e externa. 
 
Conjunto de componentes com a função de iluminação interna 
e externa do ambiente no aerogerador, constituído de toda a fiação, 
interruptores, lâmpadas e dispositivos de proteção como fusíveis e 
disjuntores inerentes ao circuito. 
 
• Sistema de Ventilação e exaustão do Aerogerador 
 
Conjunto de acionamento e motores-ventiladores para 
ventilação e/ou exaustão do ar quente proveniente do aquecimento 
de equipamentos internos no aerogerador, principalmente geradores 
e transformadores de potência. 
 
• Sistema de sinalização interna e externa. 
 
Conjunto de Luzes-piloto, interruptores e botoeiras, Luzes de 
sinalização extroboscópica externa. 
 
• Sistema de comunicação e supervisão do aerogerador. 
Conjunto de componentes responsáveis pelo tráfego de 
informações elétricas no aerogerador, desde as IHMs, distribuidores 
óticos, fibras óticas até os cabos de comunicação. 
 
• Sistema de Proteção contra descargas atmosféricas (SPDA). 
 
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O sistema de proteção contra descargas atmosféricas 
geralmente é dividido em dois subsistemas nos quais estão 
respectivamente descritos abaixo. 
o Sistema de proteção externa. 
Os bordos de ataque e de fuga das pás, assim como as suas pontas, estão equipados com 
perfis de alumínio que estão interligados por meio de um anel, também de alumínio, junto 
ao cubo do rotor. Uma descarga atmosférica será absorvida com segurança por estes 
perfis, a corrente da descarga atmosférica é conduzida por um dispositivo de centelha 
(Varões) e por cabos para a malha de aterramento em volta da fundação. 
Os aparelhos para a medição do vento e a nacele estão protegidos contra a descarga 
atmosférica, através de uma estrutura de proteção. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11 Lay-out e detalhes do perfil e anel de alumínio nas pás (Fonte: Wobben- Enercon) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 12 Detalhes da estrutura de proteção dos aparelhos de medição e do dispositivo de 
centelha dentro do cubo na nacele (Fonte: Wobben-Enercon) 
 
o Sistema de proteção interna. 
Todos os principais componentes condutores do aerogerador são ligados aos 
barramentos de terra com secções transversal apropriadas. Nos principais conectores do 
aerogerador estão instalados DPS (Dispositivos de proteção contra Surtos), os quais estão 
ligados a terra com baixa impedância. 
 
Figura 13 Dispositivo de proteção eletrônica contra surto modelos SD7 056 Siemens e Quick 
PRD Scheneider Electric respectivamente. 
o Sistema de Aterramento. 
 Toda a estrutura metálica interna dentro e fora das torres, assim como os condutores 
para escoamento das correntes de descarga atmosférica em torres de concreto, assim 
como torres metálicas, são interligadas aos eletrodos de terra, instalados na estrutura 
metálica da fundação da mesma, através de barramentos e conectores, como pode ser 
visto na figura abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 14 Detalhes do sistema de aterramento; a) Conexão entre a estrutura metálica da torre 
de concreto e os eletrodos da malha de terra à esquerda; b) Barramento de terra dos 
equipamentos à direita superior; c) Detalhes da instalação dos eletrodos de terra na 
fundaçãometálica da torre.(Wobben-Enercon) 
 
o Sistema de Combate a incêndio. 
De acordo com o projeto de cada fabricante de aerogeradores, sobre o ponto de vista 
ergonômico e de proteção a combate a princípios de incêncio e evacuação, possui um 
extintor de CO2 instalado na nacele conforme a figura exemplo abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 15 Exemplo de detalhe do sistema de combate a incêndio no Aerogerador E-82 
Wobben-Enercon 
 
 
O sistema de combate a incêndio é complementado com a instalação de sensores de 
fumaça inteligados oo circuito de intertravamento do aerogerador, onde na existência de 
um sinistro (incêndio) o mesmo atua no circuito elétrico principal, parando o processo de 
geração e ativando o sistema de alarme. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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26 
 
 Unidade 2 
2. REDE DE DISTRIBUIÇÃO INTERNA /COLETORA DE MÉDIA 
Neste item serão apresentadas as principais características da rede de média 
tensão,também denominada de rede de distribuição interna e/ou rede coletora aplicadas 
em parques eólicos. 
De acordo com as normas da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), 
através da NBR -14039, a faixa de tensão copreendida entre 1kV e 36,2 kV é chamada de 
média tensão. A norma regulamentadora Nº 10 (NR-10) do Ministério do Trabalho e 
Emprego Classifica como Alta Tensão todo valor superior a 1 KV. 
Normalmente a topologia da rede de média tensão de ligação dos aerogeradores com 
a subestação é radial. Essa rede coletora que aqui é considerada desde o ponto de 
entrega nos terminais da turbina eólica até os cubículos blindados na subestação podem 
ser instaladas de acordo com dois tipos de procedimentos: 
• Instalação de Rede de distribuição Interna subterrânea 
• Instalação de Rede de distribuição Interna Aérea: 
 
 
Figura 16 Visão Geral da Rede Coletora MT em um Parque Eólico (Fonte: Catálogo Schneider Electric – 
Modificado para a apostila) 
 
 
 
REDE COLETORA 
Barramento coletor 
nos Cubículos da SE 
Ponto de Entrega nos 
Terminais da Turbina 
Eólica 
 
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2.1 Rede de Distribuição Interna Subterrânea. 
a) Descrição básica da Rede Coletora Subterrânea 
É uma rede de distribuição interna utilizada em sistemas de geração, incluindo 
sistemas de geração eólica, onde os cabos de força, aterramento e/ou comunicação são 
instalados em eletrodutos ou não, agrupados em bancos de dutos enterrados, podendo as 
mesmas compartilharem ou não o uso do subsolo com outras linhas de serviço público 
como gás canalisado, telecomunicações, água e esgotos, além de galerias pluvias,entre 
outros no subsolo das cidades. 
b) Processo de instalação. 
Existem 04 modalidades de instalações subterrâneas para cabos de energia. São 
elas: Instalação em dutos subterrâneos, instalação direta no solo, instalação em canaletas 
e instalação em bandejas, apesar de ser possível a instalação em modalidades mistas. A 
maneira de se instalar tem grande influência não somente no investimento inicial, mas 
também no custo operacional e na continuidade do serviço do sistema. 
Devido ao atrativo econômico, a instalação de condutores direto no solo vem sendo 
cada vez mais difundida, principalmente no que diz respeito a sistemas de distribuição 
interna em parques eólicos de geração de energia como na ilustração abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 17 Detalhamento orientativo para valetamento típico; b) Valeta com cabos enterrados 
em trecho da Linha de Média em Parque eólico. 
 
 
Os valetamentos são executados por escavação mecanizada (Máquinas 
escavadeiras) e são providos acessórios de separação física (Canaletas de PVC) e 
sinalização (Fitas de Sinalização) de circuito energizado 
 
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A separação física tem como finalidade a proteção dos cabos contra deteriorização 
por movimentação de terra, contatos com corpos duros, choques de ferramentas em caso 
de escavações. 
A sinalização serve para avisar através da visualização da fita que naquele trecho tem 
uma LM e que há o risco de danificar a rede e de acidente. 
Quando no valetamento existe mais de um trifólio a separação entre eles deve se de 
no mínimo 400 mm e os cabos devem sofrer amarração em espaços regulares a fim de 
garantir esta configuração. 
O condutor de proteção (aterramento-Tem bitola de acordo com o projeto elétrico da 
LM) segue no segundo nível, trecho intermediário de 200 mm ao lado do eletroduto de fibra 
ótica (Comunicação) de acordo com a figura 08. 
O valetamento deve seguir preferencialmente na faixa de servidão de linhas de 
transmissão, faixa de servidão da rodovia e trechos propostos para a mínima interferência 
com instalações, obras de infraestrutura existentes, o que também diminui o custo de 
execução da mesma, já que não são necessário novas supressões vegetais por onde 
passará a rede coletora. 
 
 
 
 
Figura 18 Detalhe do procedimento de lançamento dos cabos vista do lado oposto ao carro 
tracionador. 
 
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Figura 19 Detalhe de preparação para lançamento dos cabos de força na LM – Vista em direção ao 
carro tracionador 
 
 
 
 
Figura 20 Detalhe dos carretéis utilizados dentro das valas no processo de lançamento dos cabos na 
LM 
 
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Figura 21 Detalhe de proteção física com lançamento das placas de PVC. 
 
c) Exemplo de cabo utilizado em redes coletoras subterrâneas. 
 
d) Terminações e Emendas. 
As terminações são dimensionadas de acordo com a bitola dos respectivo cabos para 
instalação interna, geralmente tipo terminal modular. 
As emendas que é o procesimento sistemático de reconstrução de um trecho do cabo 
no campo dando continuidade elétrica e dielétrica com um grau de confiabilidade 
relativamente alto, são posicionadas de acordo com o maior lance possível de fabricação e 
devidamente identificadas a sua posição com placas de concreto pintadas nas 
padronizadas em projeto na superfície do terreno. As emendas estarão devidamente 
enterradas no caminhamento do trecho respectivo. 
 
 
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Figura 22 Detalhe de processo de emenda em cabo de média tensão. 
 
Figura 23 Detalhe de cabo de média tensão após processo de emenda. 
2.2 Rede de Distribuição Interna Aérea. 
a) Descrição Básica de um Rede de Distribuição interna Aérea 
É a rede de distribuição interna utilizada em sistemas de geração, incluindo sistemas 
de geração eólica, onde os cabos de força, aterramento e/ou comunicação são instalados 
 
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com base em diretrizes técnicas em média tensão, com níveis de tensão, padronizadasde 
acordo com as normas da concessionária onde a mesma é instalada. 
 
b) Processo de instalação. 
As redes aéreas possuem características de instalação de acordo com o 
procedimento de acesso, conexão e uso do sistema distribuição por agentes geradoresde 
energia elétrica da concessionária da região onde o parque será instalado. Tais 
procedimntos visão estabelecer os critérios e requisitos mínimos para a conexão. Os 
componentes de proteção dessas linhas são similares aos equipamentos a serem 
abordados na unidade de Linhas de Transmissão neste trabalho. Abaixo segue umexemplo 
de LM aérea aplicada ao Parque eólico em Macau de acordo com os padrões de estrutura 
da COSERN, que é a concessionária na cidade de Natal/RN onde o parque foi implantado. 
Foram utilizados postes duplos “T” em concreto armado,10,5m,11m, 12 e 13 metros 
de altura e resistências de 200, 300 e 600 daN. Usadas cruzetas em concreto armado tipo 
“T” normal 1900 mm. 
 
 
 
Figura 24 Exemplo de Estrutura aérea utilizada em Redes coletoras Aéreas 13,8 kV. 
 
 
 
Pára-raios 
Mufla de terminação 
Chave fusível 
Isolador Tipo Pino 
 
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33 
 
Unidade 3 
3. SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS EM PARQUES EÓLICOS. 
Neste capítulo serão apresentadas as informações básicas que caracterizam a 
infraestrutura eletromecânica de subestações elétricas aplicadas em parques eólicos, um 
descritivo resumido dos tipos e apresentação dos principais equipamentos que compõem 
as mesmas. 
 
 
Figura 25 Visão Geral da Subestação Elevadora em um Parque Eólico (Fonte: Catálogo Schneider 
Electric – Modificado para a apostila) 
 
 
Subestação Elevadora 
do no Parque eólico. 
(SE). 
 
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3.1 DEFINIÇÃO BÁSICA DE UMA SUBESTAÇÃO 
Uma subestação (SE) é um conjunto de equipamentos de manobra e/ou 
transformação e ainda eventualmente de compensação de reativos usado para dirigir o 
fluxo de energia em sistema de potência e possibilitar a sua diversificação através de rotas 
alternativas, possuindo dispositivos de proteção capazes de detectar os diferentes tipos de 
faltas que ocorrem no sistema e de isolar os trechos onde estas faltas ocorrem. 
 
Num sistema de distribuição elétrica, as subestações construídas após as ETDs 
(Estações Transformadoras de Distribuição), rebaixam o valor de tensão para níveis 
capazes de serem distribuídos pelos postes nas ruas em padrões de tensões que vão de 
3,8kV a 34,5kV,são comumente chamadas de “Cabine Primária”, O glossário da NBR 
14.039, que trata de instalações elétricas de 1kV a 36,2 kV (Já mencionada), não possui 
denominação de “Cabine Primária”,por tanto esta apostila trata essas instalações somente 
como subestações. 
 
3.2TIPOS DE SUBESTAÇÕES (CLASSIFICAÇÃO): 
 
As subestações podem ser classificadas quanto à sua função e ao seu modo de 
instalação em relação ao ambiente onde foi instalada. 
 
3.2.1 FUNÇÃO NO SISTEMA ELÉTRICO: 
 
3.2.1.1 Subestação Transformadora 
 
É aquela que converte a tensão de suprimento para um nível diferente (maior ou 
menor) sendo designada, respectivamente, SE Transformadora Elevadora e SE 
Transformadora Abaixadora. 
Geralmente, uma subestação transformadora próxima aos centros de geração é uma 
SE elevadora. Subestações no final de um sistema de transmissão, próximas aos centros 
de carga, ou de suprimento a uma indústria é uma SE transformadora abaixadora. 
Geralmente em parques eólicos temos SE Transformadoras Elevadoras, já que a 
tensão média gerada nos aerogeradores hoje no mercado Brasileiro está na faixa de 380 a 
690 VAC e é elevada para uma média tensão que vai de 13,8kV a 34,5kV e dependendo 
do caso a partir da LM, elevar para altas tensões (Como por exemplo de 34,5 kV para 
138kV na SE do parque eólico de Mangue Seco – Guamaré/RN). Essas tensões podem 
variar de acordo com o projeto do parque e o ponto de conexão com a rede elétrica 
existente e tensões disponíveis. 
 
3.2.1.2 Subestação Seccionadora, de Manobra ou de Chaveamento. 
É aquela que interliga circuitos de suprimento sob o mesmo nível de tensão, 
possibilitando a sua multiplicação. É também adotada para possibilitar o seccionamento de 
circuitos, permitindo sua energização em trechos sucessivos de menor comprimento. 
 
 
 
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3.2.2 MODO DE INSTALAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS EM RELAÇÃO AO MEIO 
AMBIENTE: 
 
3.2.2.1 Subestação Externa ou Ao Tempo 
 
É aquela em que os equipamentos são instalados ao tempo e sujeitos às condições 
atmosféricas desfavoráveis de temperatura, chuva, poluição, vento, etc., as quais 
desgastam os materiais componentes, exigindo, manutenção mais freqüente e reduzem a 
eficácia do isolamento. 
Esse tipo de subestação é a mais empregada em parques eólicos em decorrência 
principalmente da potência gerada pelos mesmos. 
 
 
Figura 26 Vista Geral de SE de 13,8 kV ao Tempo 
 
 
 
Figura 27 Vista Geral de SE de 13,8 kV ao Tempo 
 
3.2.2.2 Subestação Interna ou Abrigada 
 
É aquela em que os equipamentos são instalados ao abrigo do tempo, podendo tal 
abrigo consistir de uma edificação e de uma câmara subterrânea. 
 
 
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36 
 
Subestações abrigadas podem consistir de cubículos metálicos, além de subestações 
isoladas a gás, tal como o hexafluoreto de enxofre (SF6). 
 
Pode ocorrrer de uma subestação ser semi-abrigada. 
 
 
Figura 28 Desenho de SE Abrigada 
3.3 PRINCIPAIS EQUIPAMENTOS DE UMA SUBESTAÇÃO E SUA FUNÇÃO. 
3.3.1 Equipamentos de Transformação 
 
Transformadores, são máquinas elétricas que por meio de indução eletromagnética, 
transfere energia elétrica de um circuito (bobinas do primário), para outros circuitos 
(Bobinas do Secundário e Terciário), mantendo a mesma frequência, mas geralmente com 
tensões e correntes elétricas diferentes. De acordo com os tipos utilizados na construção 
de um parque eólico, podem ser: 
 
• Transformador de força; 
• Transformador de aterramento; 
• Transformadores de instrumentos: de corrente de potencial (capacitivos ou 
indutivos). 
 
 
 
 
 
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Transformadores de Força ou de Potência. 
 
 Existem basicamente dois tipos construtivos de transformadores aplicáveis 
a subestações, sendo a óleo e a seco. Geralmente é utilizado nas subestações 
eólicas o transformador a óleo. Transformadores de potência são destinados 
primariamente à transformação da tensão e das correntes operando com altos 
valores de potência, de forma a elevar o valor da tensão e conseqüentemente 
reduzir o valor da corrente. Este procedimento é utilizado, pois ao se reduzir os 
valores das correntes, reduz-se as perdas por efeito Joule nos condutores. 
 
Suas partes principais são: 
 
• Tanque principal: Atrávés do mesmo que se libera o calor transferido pelo núcleo e 
do enrolamento através do óleo isolante, que por sua vez tem as finalidades de isolar as 
partes energizadas e refriregar o transformador, tranferindo calor do núcleo para o exterior 
do tanque. Abriga o núcleo. 
 
• Conservador de Líquido isolante (Balonete): Consiste num reservatório fixado ao 
transformador na parte superior da carcaça. É destinado a receber o óleo do tanque 
quando esse se expande, devido aos efeitos do aquecimento por perdas internas. 
 
• Secadores de Ar: Recipientes contendo Sílica-Gel, que serve retirar a umidade do ar 
que entra no transformador. Éuma comunicação do ambiente externo para o interno do 
transformador. Os transformadores operam em ciclos de carga variável, o que provocao 
aquecimento do líquido isolante (Período de carga máxima), que se expande expulsando o 
ar que ficacontido na câmara de compensação e/ou no balonete. No período de carga leve, 
o líquido se resfria provocando a entrada de ar no interior do trafo (Exceto nos trafos 
selados). A penetração de umidade no interior do mesmo reduz substancialmente as 
características dielétricas do líquido isolante,resultando em perdas de isolamento das 
partes ativas e consequente queima do equipamento. 
 
• 
• Núcleo: Constituído do núcleo de aço (Grande quantidade de chapas de ferro-silício 
de grãos orientados, montados em superposição para evitar perdas de magnetização) e 
Enrolamentos(Formados por bobinas primárias ,secundárias e, em alguns casos, terciários. 
Os fios normalmente de cobre eletrolítico,isolados com esmalte, fitas de algodão ou papel 
especial de acordo com as classes de isolamentos. 
 
• Sistema de Resfriamento:Sistema destinado ao processo de transferência de calor 
do núcleo para o óleo, como do tanque para o ambiente, onde o processo de transferência 
por convecção é basicamenteo responsável. O mesmo pode ser feito de duas formas: 
Convecção Natural e/ou Forçada, onde os trafos são designados quanto ao tipo de 
 
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resfriamento por um conjunto de letras que representam as iniciais das palavras 
correspondentes, ou seja, transformador à: 
 
o Óleo Natural com resfriamento a Ar Natural (ONAN) 
o Óleo Natural ventilação a Ar Forçada (ONAF) 
o Óleo com circulação do óleo isolante Forçada com ventilação a Ar Natural (OFAF) 
o Óleo com circulação do óleo isolante Forçada com resfriamento a Água Forçada – 
Water (OFWF) 
o Seco com resfriamento a Ar Natural (AN) 
o Seco com resfriamento a Ar Natural (AF) 
 
Além desses principais temos outros componentes importantes como o próprio óleo 
isolante, componentes estruturais e identificação, Derivações, componentes de medição, 
de indicação de níveis, e de retirada de amostra, de segurança como respectivamente: 
o Quadro de comando em controle, Base para arrastamento e Base com rodas 
bidirecionais , placas de identificação;. 
o Derivações de primário e secundário (Buchas), Comutadores de Tapes; 
o Indicadores de Nível e temperatura; 
o Dispositivos para retirada de amostras de óle; 
o Válvulas de alívio de pressão, Relé de súbita pressão e Relé de Bucholz. 
 
 
 
 
 
Figura 29 Exemplo de Transformador de Força (Fonte: Catálogo Blutrafos) 
 
 
 
 
Quadro de Comando e 
Controle 
Balonete 
Relé de Bulcholz 
Base para 
Arrastamento 
Dispositivo de absorção 
de umidade 
Buchas Primárias 
Indicador de 
Temperatura 
Tanque Principal 
Sistema de Resfriamento 
por Ar forçado 
 
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Transformadores de Aterramento. 
 
Transformadores de aterramento e/ou reatores de aterramento são equipamentos 
geralmente utilizados em métodos convencionais de proteção contra faltas de fase-terra de 
geradores síncronos aterrados com alta impedância (Que no caso, pode ser o conjunto de 
geradores síncronos dos aerogeradores instalados nos barramentos das redes coletoras). 
O método geralmente utiliza um relé de sobretenção indicado por 59GN conectado em 
paralelo com o reator como é representado no circuito abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 30 Exemplo de Sistema de proteção de Geradores Síncronos com Trafo de aterramento. 
 
 
 
Figura 31 Exemplo de transformador de força e de aterramento em subestação elétrica (TOSHIBA). 
 
 
Gerador Síncrono 
Aterrado 
PCC ou PAC 
Transformador e/ou 
Reator de Aterramento 
Relé de Sobretensão 
Trafo de Aterramento 
Trafo de Força 
 
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Transformadores de Instrumentos. 
 
Os transformadores de instrumentos (TC’s e TP’s) têm a finalidade de reduzir a 
corrente ou a tensão respectivamente a níveis compatíveis com os valores de suprimento 
de relés e medidores. 
 
Figura 32 Exemplo de um TP. 
 
 
Figura 33 Exemplo de um TC. 
 
 
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Equipamentos de Manobra 
 
• Disjuntores 
• Chaves seccionadoras 
 
Disjuntores: Os disjuntores são os mais eficientes e mais complexos aparelhos de manobra 
em uso de redes elétricas, destinados à operação em carga, podendo sua operação ser 
manual ou automática. As chaves seccionadoras são dispositivos destinados a isolar 
equipamentos ou zonas de barramento, ou ainda, trechos de linhas de transmissão. 
Recomenda-se ser somente operados sem carga, muito embora possam ser 
operadas sob tensão. 
 
 
 
Figura 34 Exemplo de um Disjuntor. 
 
 
Equipamentos para Compensação de Reativos 
 
• Reator derivação ou série; 
• Capacitor derivação ou série; 
• Compensador síncrono; 
• Compensador estático. 
• 
 
Desses equipamentos o que é utilizado com mais freqüência nas SE’s de pequeno e 
médio porte é o capacitor derivação. 
 
 
Equipamentos de Proteção 
• Pára-Raios; 
• Relés de Proteção; 
• Fusíveis; 
• Transformadores de Aterramento. 
 
 
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O Pára-raios é um dispositivo protetor que tem por finalidade limitar os valores dos 
surtos de tensão transitantes que, de outra forma, poderiam causar severos danos aos 
equipamentos elétricos. Eles protegem o sistema contra descargas de origem atmosféricas 
e contra surtos de manobra, o mais comum em subestações são o do tipo Válvula. 
 
Os Relés têm por finalidade proteger o sistema contra faltas, permitindo através da 
atuação sobre disjuntores, o isolamento dos trechos de localização das faltas. 
 
O Fusível se destina a proteger o circuito contra curtos, sendo também um limitador 
da corrente de curto. Muito utilizado na indústria para a proteção de motores. 
 
 
 
 
Figura 35 Exemplos de pára-raios e relé respectivamente. 
 
Equipamentos de Medição 
 
Constituem os instrumentos destinados a medir grandezas tais como corrente, 
tensão, freqüência, potência ativa e reativa, etc. 
A uma necessidade do acompanhamento das medidas elétricas. Através delas 
são resolvidos problemas, exemplos: remanejamento de cargas, ampliação do sistema, 
sobrecargas, sobre-tensão, conferencia de desligamento, etc. Os instrumentos de 
medição são aparelhos utilizados para medirem diversas grandezas elétricas, tais como 
tensão, corrente, freqüência, etc. Normalmente nas estações são conectados a TP’s e 
ou TC’s em virtude dos valores medidos. Os instrumentos podem ser classificados 
como: 
Acumuladores. São aqueles que registram valor acumulado de grandezas 
medidas, desde o momento de sua instalação ou de tempo predeterminado. (Medidor 
de energia ativa e reativa). 
Indicadores. São aqueles que em qualquer momento indicam o valor nominal ou 
pico da grandeza medida. Podem ser de leitura direta ou registrador gráfico. 
(Amperímetro, fasímetro, voltímetro, frequencímetros). 
 
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Circuitos auxiliares em SE. 
 
Constituem os instrumentos destinados auxiliar e suprir as funções secundárias de 
uma subestação, como suprir iluminação, garantia da continuidade do sistemade controle, 
mesmo quando na falta de energia gerada e proveniente do sistema elétrico connevcional, 
assim como proteção dos bens materiais, estruturais e humanos dentro da subestação. 
Dentre os vários equipamentos existentes no mercado podemos citar: 
 
 Geradores Elétricos 
 
Constituem os equipamentos destinados a suprir a energia aos circuitos de comando 
e proteção no caso de uma falta de energia causada por algum problema na alimentação 
elétrica da subestação e/ou simplesmente acionado pelo operador da subestação numa 
operação padrão da mesma. Geralmente é instalado em local específico da subestação 
(Casa de geradores) 
 
Figura 36 Exemplo de grupo gerador acionado por motor diesel – Modelo C20D6 da Power 
Generation®. 
 
Retificador e Banco de Baterias. 
 
Em grandes instalações como subestações, não ficando de fora as subestações 
eólicas, e usinas, os comandos de equipamentos utilizados nas unidades são realizados 
em corrente contínua, normalmente esta é fornecida por um retificador (geralmente trifásico 
em sistemas eólicos) que é ligado no sistema auxiliar da unidade. Devido à necessidade de 
manobrar equipamentos em caso de perda das fontes de corrente alternada em que o 
retificador perde sua função, as baterias são fonte de energia emergencial, pois é 
necessário preparar a unidade para receber energia novamente, ou seja, abrir disjuntores 
para isolar equipamentos danificados, desligar cargas que enventualmente tenham ficadas 
ligadas,comandar comutadores de derivação dos transformadores e/ou realizar 
comunicação com as partes envolvidas no pronto restabelecimento do sistema. 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 37 Exemplo de Retificador trifásico e banco de baterias em casa de comando de subestação, 
respectivamente. 
 
Sistema de combate a incêndio. 
 
Constituem os equipamentos destinados a proteção e combate a incêndio dentro das 
casas de comando e na área externa da subestação. 
• Parede corta Fogo 
• Caixa de óleo dos transformadores de força e aterramento (Caixa de brita) 
• Extintores de Incêndio. 
• Sensores de fumaça 
 
 
 
 
 
� Parede Corta Fogo 
 
São paredes projetadas para que no caso de um sinistro de explosão e/ou incêndio 
dos transformadores de força localizado, a chama não se propague para os demais 
circuitos e equipamentos laterais ao transformador. 
 
 
 
 
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Figura 38 Imagem das paredes corta fogo 
 
� Bacia Coletora e sistema de drenagem oleosa. 
 
São projetadas e construídas no perímetro dos transformadores, incorporadas às 
suas respectivas bases com a finalidade de coletar o óleo em um eventual vazamento e a 
água de chuva, encaminhando essa mistura a uma caixa separadora de água e óleo, 
podendo também ter a função de manutenção para troca de óleo. 
 
 
Figura 39 Bacia coletora de óleo da subestação e sistema de drenagem oleosa do transformador 
Parede Corta Fogo 
Bacia Coletora de Óleo 
 
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� Extintores. 
 
Devem ser previstos a instalação de extintores portáteis sobre rodas (carreta) de pó 
químico seco, próximo a cada transformador com capacidade de 50Kg. 
Devem ser instalados extintores de gás carbonico – CO2 (6kg) para proteção da sala 
de painéis dispostos tais que o operador não percorra mais que 20m entre eles, sendo 01 
dentro da sala de operação e comando e outro externo em frente a sala do gerador de 
emergência. 
Todos extintores devem possuir marcas de conformidade concedida por órgão 
credenciado pelo Sistema Brasileiro de Certificação. 
Complementando a proteção foi instalado na sala de controle um sistema com sensor 
de detecção de fumaça atendendo a norma ABNT NBR 14039. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 40 Exemplo de extintor incêndio e sensor de fumaça em casa de comando em controle. 
 
 
� Sensores de fumaça. 
 
Complementando a proteção deve ser instalado na sala de controle um sistema com 
sensor de detecção de fumaça atendendo a norma ABNT NBR 14039. 
 
Sinalização. 
 
Deverão ser instaladas placas de sinalização indicando as rotas de fuga e a 
localização dos equipamentos de proteção e combate a incêndio. 
Sensore de Fumaça 
 
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Aterramento e Sistema de Proteção contra descargas atmosféricas. 
� Aterramento 
 
O aterramento da subestação deve ser foi feita em atendimento as normas técnicas 
no Brasil (NBR 14039 e NR10), através de uma malha de terra, sendo dimensionada a 
partir da medição da resistividade do solo no local da instalação. Utilizando-se em sua 
contituição, geralmente cabos de cobre nú e soldando as conexões dos mesmos com solda 
exotérmica na parte enterrada da rede. Devem ser previstos a instalação poços de 
inspeção de aterramento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 41 Detalhe de conexão da malha feita com solda exotérmica, montagem e instalação da malha 
de aterramento em subestação 
 
 
Algumas Regras Básicas para a elaboração da malha de aterramento: 
 
- Todos os componentes metálicos da subestação (Estruturas, cercas e portões, 
etc..), inclusive aqueles localizados na sala de controle, devem ser solidamente conectados 
a malha de aterramento diretamente com conectores, solda exotérmica ou cordoalhas 
flexíveis de cobre. 
- Toda estrutura que possa fazer parte integrante do caminho da corrente de falta 
deverá possuir, no mínimo, 02 pontos de conexão à malha. 
- Tubulações metálicas instaladas na área da subestação devem ser conectadas à 
malha em um único ponto para se evitar que através das mesmas circulem correntes de 
falta. 
- Toda malha deve ser coberta com uma camada de 100 mm de espessura de brita. A 
área da malha deve ser circundada por meio fio, de modo a delimitar a superfície britada. 
Em geral o meio fio é instalado a 1 m de distância externamente ao último condutor de 
malha. (Essa camada de brita, além de funcioanar como dreno de águas pluviais,atua 
como isolante, haja visto que sua resistividade, quando encharcada é da ordem de 3000 
Ohms.metros) 
- “Instalar hastes (eletrodos) de aterramento, preferencialmente do tipo copperweld 
com diâmetro de ¾” x 3000 mm de comprimento, com prioridade em locais como: cantos 
da malha, aterramentos de cada pára-raio, neutros de transformadores e reguladores de 
tensão. 
 
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- Junto aos mecânismos de manobra das chaves seccionadoras,deverá ser instalada 
uma chapa chadrez no piso, ao qual deverá ser devidamente conectada a malha equalizar 
o potencial nos pés do operador. 
 
 
� SPDA. 
 
O Sistema de Proteção contra descargas atmosféricas da subestação devem ser 
executadas com base nas normas técnicas no Brasil (ABNT NBR 5419), e internacionais 
IEEE Std. 998 – 1996; NFPA 780 – 1995. 
 
Geralmente são instalados pára-raios com pontas tipo Franklin e Cabo- Pára raios 
sob os pórticos de entrada de todas as linhas aéreas e nos transformadores de potência e 
cabines de comando. Geralmenteem modelo de proteção Eletrogeométrico para proteção 
dos equipamentos no pátio e aplicação da blindagem eletromagnética –Gaiolade Faraday 
nas estruturas das casas de comando, controle e operação. 
 
 
Figura 42 Detalhe da aplicação das pontas e cabos pára-raio em subestação. 
 
 
Proteção contra descargas diretas. 
 
Trata-se de componentes do sistema que elétrico que possuem a característica de 
captar e escoar para o potencial de terra as sobretensões (impulsos gerados por descargas 
atmosféricas) e surtos de tensão (sobretensões impostas ao sistema elétrico por ele 
próprio), p. ex.: operação de disjuntores, etc.; 
 
• A tecnologia atual dos para-raios utiliza blocos de óxido de zinco (ZnO) 
encapsulados em suportes isolantes; 
• A instalação dos para-raios pode ser sobre suporte no piso ou presos aos 
condutores das linhas de transmissão. 
 
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O tipo de pára-raios mais utilizado é o do tipo válvula em conjunto com contador 
descargas 
 
 
 
 
Figura 43 Detalhe da aplicação de equipamentos Pára-raios em subestações. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Unidade 4 
4 LINHA DE TRANSMISSÃO E CONEXÃO COM A REDE DE 
DISTRIBUIÇÃO ELÉTRICA. 
Neste capítulo são apresentadas as informações e definições que caracterizam Linha 
de transmissão, nos casos onde a conexão do sistema de geração eólica ao sistema 
interligado nacional (SIN) ou ao circuito interno, no caso de uma geração autosuficiente é 
feita através da mesma . 
 
 
 
Figura 44 Vista Geral da conexão da subestação com a Linha de Transmissão. 
 
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4.1 Definição. 
A linha de transmissão é um sistema usado para transmitir energia eletromagnética. 
Esta transmissão não é irradiada, é sim guiada de uma fonte geradora para uma carga 
consumidora, geralmente constituída de cabos trançados, estruturas metálicas e/ou de 
concreto e equipamentos de proteção. 
a) Configuração das fases e Definição dos Cabos Pára-raios. 
A LT em parques eólicos geralmente é constituída de circuito trifásico simples, com 01 (um) 
cabo condutor CAA (Alumínio com alma de aço) por fase, tendo sua disposição em formato 
triangular. 
Para o sistema de pára-raios, geralmente, também é utilizado 01 (um) cabo CAA aterrado, em 
todas as estruturas. O mesmo é situado acima da linha de transmissão aérea com a finalizade de 
protegê-los contra as descargas atmosféricas. 
 
 
4.2 Características gerais da Linha de Transmissão 
a) Cabo codutor e cabo pára-raios. 
A LT em parques eólicos geralmente é constituída de circuito trifásico simples, com 01 
(um) cabo condutor CAA (Alumínio com alma de aço) por fase, tendo sua disposição em 
formato triangular. Para o sistema de pára-raios, geralmente, também é utilizado 01 (um) 
cabo CAA aterrado, em todas as estruturas. O mesmo é situado acima da linha de 
transmissão aérea com a finalizade de protegê-los contra as descargas atmosféricas. 
 
Disposição de Cabos em Linhas de Transmissão. 
 
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Exemplo de cabos utilizado em linhas de transmissão. 
b) Isoladores. 
Geralmente os isoladores utilizados na LT são do tipo polimérico, cujas características 
estão apresentadas na tabela exemplo a seguir. 
 
c) Condições de projeto. 
 
São consideradas no projeto de linhas de transmissão, várias característicasinerentes 
ao processo de execução de instalação das mesmas.Dentre as mais importantes podemos 
citar: 
� As trações de trabalho para o cabo condutor e pára raios. 
� Flecha do cabo condutor e Pára-raios em relação distância de segurança aos 
obstáculos. 
� Condições de governo dos cabos e estruturas em relação à temperatura ambiente e 
de trabalho, assim como a velocidade do vento no local da instalação. 
� Determinação da profundidade das cavas de fundações para engastamento dos 
postes e/ou estruturas no terreno. 
 
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Detalhamento: Temperatura de Locação/Condição de flexa máxima: 
Na contrução de linha de transmissão, como já mencionado, são considerados dois 
fatores importantes de projeto, além das condições de vento onde serão instaladas as 
mesmas que são: 
- Temperatura de Locação: considerando a EDS (Every Day Stress), que se trata de 
um estado de tração que os cabos da LT experimentam durante o maior período de sua 
vida útil. Normalmente a temperatura média varia e, desta forma, usualmente é 
considerada uma temperatura média. Tal temperatura irá influenciar no CREEP (ou 
fluência) que é o alongamento permanente sofrido pelo cabo quando submetido por longo 
período de tempo às condições de EDS. Este alongamento pode ser devido à acomodação 
da cordoalha, deformação plástica transversal do cabo, dentre outros. 
- Condição de flecha: Os alongamentos (creeps) de um cabo da LT, devem ser 
acrescidos aos demais alongamentos devidos à acrescimos de cargas e/ou por variações 
de temperaturas. Assim, tal efeito afeta os cálculos de tração e de flecha. Num cabo 
suspenso em condições de EDS, a tração diminui e a flecha aumenta. 
Tais dados geramente podem ser descritos em um projeto de LT e/ou Linha aérea de 
distribuição interna (LM) da seguinte maneira abaixo. 
A LT foi projetada para a temperatura de 75º C, final (“creep” de 10 anos), sem vento. 
Foi considerado a codição de flecha máxima de para o cabo de pára-raios, temperatura 
de 40º C, final (“creep” de 10 anos), sem vento. 
Podem ser consideradas, para a instalação das estrututas na LT os seguintes valores. 
 
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Tabela de distância de Segurança para estruturas em linhas de transmissão. 
4.3. Proteção de Redes Aéreas de Distribuição e Linhas de Transmissão 
 
4.3.1. Considerações gerais 
 
Os sistemas de distribuição de energia são responsáveis pela ligação entre o 
consumidor final e o sistema de transmissão, provendo energia na tensão e freqüência 
corretas e na quantidade exata necessária para o consumidor. Para este último, a energia 
elétrica fornecida aparenta ser constante e de infinita capacidade. No entanto, sistemas de 
energia, especialmente sistemas de distribuição, estão sujeitos a diversas perturbações 
causadas por acréscimos de cargas, faltas ocasionadas por fontes naturais, falhas de 
equipamentos, etc. O caráter de regime permanente da energia fornecida ao consumidor é 
mantido basicamente por dois fatores: A grande dimensão do sistema frente às cargas 
individuais e as corretas ações corretivas tomadas pelos sistemas de proteção em casos 
de distúrbios. 
 
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Assim os sistemas de proteção são de fundamental importância no fornecimento de 
energia elétrica. De modo a manter a qualidade do fornecimento de energia elétrica ao 
consumidor, os sistemas de proteção devem atender aos seguintes requisitos, 
conforme: 
 
• Seletividade: Somente deve ser isolada a parte defeituosa do sistema, 
mantendo em serviço as demais partes; 
 
• Rapidez: As sobrecorrentes geradas pela falta devem ser extintas no menor 
tempo possível, de modo a dificultar que o defeito interfira em outras partesdo 
sistema e danifique os equipamentos da instalação; 
 
• Sensibilidade: A proteção deve ser sensível aos defeitos que possam ocorrer 
no sistema; 
 
• Segurança: A proteção não deve atuar de forma errônea em casos onde não 
houver falta, bem como deixar de atuar em casos faltosos; 
 
• Economia: A implementação do sistema de proteção deve ser 
economicamente viável. 
 
De modo a satisfazer os requisitos acima, a instalação e ajuste dos equipamentos de 
proteção em uma linha de distribuição (geralmente chamado de alimentador) devem levar 
em conta a existência de cargas e ramificações em seu 24 percurso. Além disso, chaves 
distribuídas ao longo do sistema podem mudar a topologia de um determinado alimentador 
em caso de ocorrência de faltas, sobrecargas ou manutenções programadas, o que 
também deve ser considerado naproteção. Estas características fazem com que 
freqüentemente haja a necessidadede instalação de dispositivos de proteção em diversos 
pontos do sistema. 
 
 
Com a utilização de vários dispositivos de proteção ao longo do alimentador, surge 
outro fator a ser considerado no projeto de sistemas de proteção: A coordenação dos 
diversos dispositivos de proteção. A coordenação é necessária para que somente o 
dispositivo de proteção mais próximo da falta atue, isolando esta do resto do sistema, 
satisfazendo o requisito da seletividade e proporcionando maior confiabilidade ao sistema. 
Sua implementação é feita com a escolha e ajuste adequados dos dispositivos de proteção 
utilizados. 
 
4.3.2. Dispositivos de proteção 
 
Uma das alternativas na busca de altos níveis de confiabilidade de fornecimento com 
o melhor custo benefício está na correta utilização dos dispositivos de proteção existentes 
nos sistemas de distribuição, os quais devem ser eficazes e seletivos, pois caso os 
mesmos não sejam corretamente aplicados podem vir a interferir diretamente nos 
 
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indicadores técnicos de continuidade de forma negativa. Dentre os diversos componentes 
dos sistemas de distribuição, os dispositivos de proteção apresentam uma importância 
fundamental, visto que visam manter a integridade física não só de equipamentos, mas 
também dos eletricistas e da população em geral. A aplicação correta destes dispositivos 
demanda um tempo elevado e é extremamente trabalhosa, devido ao seu grande número, 
bem como ao fato de que ao se estudar seus ajustes é necessário levar em conta diversos 
fatores, tais como, a corrente de carga futura, níveis de correntes de curto-circuito máximos 
e mínimos, ajustes dos dispositivos de proteção a jusante e a montante. 
 
Os dispositivos de manobra e proteção tradicionalmente utilizados nas redes de 
distribuição são as chaves fusíveis, chaves repetidoras (religadoras),seccionalizadoras, 
chaves unipolares do tipo faca e chaves trifásicas com abertura sob carga. Estes 
dispositivos apresentaram nos últimos anos apenas evoluções construtivas, pois os seus 
princípios de funcionamento não evoluíram muito. Cada um destes equipamentos 
apresenta características próprias de aplicação, operação e ajustes. Para uma melhor 
compreensão, descreve-se a seguir as suas características construtivas e operacionais. 
 
a) Chave e Elos Fusíveis 
 
Os elos fusíveis são dispositivos de proteção amplamente utilizados em sistemas de 
distribuição. Suas aplicações envolvem basicamente a proteção de ramais de 
alimentadores, cargas e transformadores de distribuição. Em caso de atuação, os fusíveis 
resultam na súbita interrupção da corrente que circula pelo circuito, necessitando serem 
manualmente substituídos para que o sistema volte a sua condição de operação normal. 
O elo fusível atua quando uma corrente de valor acima de sua capacidade de 
condução circula pelo elemento fusível, que entra em fusão, interrompendo o circuito. 
Apresenta um tempo de atuação que varia de acordo com a intensidade da corrente. O 
elemento fusível é o principal componente do elo fusível, formado por um fio composto de 
liga de estanho, prata ou níquel-cromo, conforme mostrado na Figura 45(a). Os elos 
fusíveis são utilizados juntamente com chaves mecânicas que abrem os contatos em casos 
de rompimento do fusível, facilitando também a sua troca e o religamento do circuito. Estas 
chaves são chamadas chaves fusíveis e um exemplo delas pode ser visto na Figura 45(b). 
O elo fusível é alojado dentro de um tubo de fibra isolante o qual é revestido 
internamente por uma fibra especial. A queima desta fibra no instante de fusão do elemento 
fusível produz gases desionizantes importantes na extinção do arco elétrico que surge no 
momento em que o circuito é aberto. 
 
Figura 45 Chave e elo Fusível. 
 
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Os elos fusíveis têm a característica inversa na relação tempo x corrente, isto é, 
quanto maior a corrente de curto-circuito, menor o tempo de fusão do elo fusível. Existem 
diversos tipos de bases para as chaves fusíveis dependendo de sua aplicação. Para os 
sistemas de distribuição de energia elétrica, os tipos de bases mais utilizadas são do tipo A 
e C, na qual a sua diferenciação está no tamanho, na sua corrente nominal e capacidade 
de interrupção de corrente de curto-circuito. 
Da mesma forma que as chaves fusíveis, existem diversos tipos de elos fusíveis que 
variam de acordo com as suas aplicações. Para os sistemas de distribuição de energia os 
mais utilizados são os elos do “TIPO K”. Os elos “TIPO K” têm características rápidas de 
atuação e admitem sobrecargas de 1,5 vezes os seus valores nominais, sem causar 
excesso de temperatura ou perda de sua característica “tempo x corrente” (Corrente 
admissível). Por outro lado, a fusão dos elos “TIPO K” se dá com duas vezes o seu valor 
nominal. 
Os elos fusíveis não possuem um tempo de atuação exato, pois como a sua atuação 
depende da temperatura de fusão do elemento fusível, esta é influenciada pela temperatura 
ambiente, corrente de carga, dentre outros. Desta forma o fabricante determina uma faixa 
de operação aceitável entre duas curvas. Para um mesmo elo fusível, existe a curva de 
tempo mínimo de fusão (T.mín. F) e a curva de tempo máximo de fusão (T.máx. F). Em 
resumo, um elo fusível "nunca deve” fundir antes do T.mín. F e nem ultrapassar o T.máx.F. 
Desta forma o fabricante estabelece uma faixa de tolerância onde pode ocorrer a fusão, 
que é chamada de "faixa de operação" do elo fusível. 
elo 
 
Figura 46 Exemplo de Curvas de Fusão de Elos Fusíveis. 
 
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O elo fusível deve suportar em regime permanente a carga máxima no ponto de sua 
instalação. Sua corrente nominal não deve ser superior a mínima corrente de falta no 
trecho a ser protegido, se possível considerando o fim do trecho para o qual é proteção de 
retaguarda. 
 
 
 
b) Religadores 
 
Os religadores automáticos são amplamente utilizados pelas concessionárias de 
distribuição de energia. Seu uso aumentou em função das desvantagens geradas pela 
atuação dos elos fusíveis em alguns casos, pois estes não são capazes de diferenciar uma 
falta permanente de uma transitória, sendo que estas últimas representam de 60 a 90% 
dos casos de falta ocorridos . A atuação dos elos fusíveis em casos de faltas transitórias 
gera elevados custos de operação e principalmente um maior período da interrupção, 
sendo os índices de qualidade relacionados avaliados pelas agências reguladoras, 
podendo resultar em multas para a empresa. 
O religador é um dispositivo que pode ser trifásico ou monofásico e constituído