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01000-RH/FA-500/2011 Companhia Energética de Minas Gerais Superintendência de Recursos Humanos REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA – NOÇÕES BÁSICAS Gerência dos Centros de Formação e Aperfeiçoamento Profissional Sete Lagoas – abril de 2011 01000-RH/FA-500/2011 Companhia Energética de Minas Gerais Superintendência de Recursos Humanos REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA – NOÇÕES BÁSICAS Gerência dos Centros de Formação e Aperfeiçoamento Profissional Sete Lagoas – abril de 2011 UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO...................................................................................................... 05 2. NORMAS DE DISTRIBUIÇÃO........................................................................... 06 3. DEFINIÇÕES.................................................................................................... 07 4. NÍVEIS DE TENSÃO......................................................................................... 09 4.1 Tensões utilizadas pela CEMIG nas redes de distribuição de energia elétrica........................................................................................................ 09 5. TIPOS DE REDES............................................................................................. 10 5.1 Condutores da rede de distribuição convencional.................................... 10 5.2 Condutores da rede de distribuição compacta (protegida)....................... 10 5.3 Rede de distribuição isolada...................................................................... 11 6. POSTES........................................................................................................... 13 7. ENGASTAMENTO............................................................................................ 14 8. CRUZETAS....................................................................................................... 15 9. ESTRUTURAS (média tensão).......................................................................... 16 9.1 Estrutura da rede convencional................................................................. 16 9.2 Estrutura da rede compacta (protegida).................................................... 18 9.3 Estrutura da rede isolada........................................................................... 19 10. TRANSFORMADORES..................................................................................... 21 11. ESTAI................................................................................................................ 22 12. ATERRAMENTO................................................................................................. 23 13. DISTÂNCIA DE SEGURANÇA............................................................................. 24 14. DESENERGIZAÇÃO DO CIRCUITO.................................................................. 25 15. CROQUI............................................................................................................ 26 16. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................... 33 UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia Lista de figuras Figura 1 – Cabo de alumínio................................................................................... 10 Figura 2 – Cabo de alumínio coberto................................................................... 11 Figura 3 – Cabo de alumínio isolado de média tensão........................................ 11 Figura 4 – Cabo de alumínio multiplexado............................................................ 11 Figura 5 – Poda de árvores................................................................................... 12 Figura 6 – Exemplo de engastamento simples.................................................... 14 Figura 7 – Estruturas da rede convencional........................................................ 17 Figura 8 – Fixação das cruzetas ao poste........................................................... 17 Figura 9 – Ganho de afastamento em estruturas de rede convencional............ 18 Figura 10 – Estrutura CE1.................................................................................... 18 Figura 11 – Estrutura CE2.................................................................................... 18 Figura 12 – Estrutura CE3.................................................................................... 18 Figura 13 – Estrutura CE4.................................................................................... 18 Figura 14 – Estrutura CEJ1................................................................................... 18 Figura 15 – Estrutura CEJ2................................................................................... 18 Figura 16 – Afastamentos mínimos RDP e RSI.................................................... 19 Figura 17 – Estrutura I1........................................................................................ 19 Figura 18 – Estrutura I3.......................................................................................... 19 Figura 19 – Estrutura I4........................................................................................ 19 Figura 20 – Afastamentos mínimos RDI e RSI..................................................... 20 Figura 21 – Estai de poste a poste....................................................................... 22 Figura 22 – Aterramento definitivo....................................................................... 23 Figura 23 – Posicionamento da rede em áreas novas......................................... 26 Figura 24 – Simbologia de rede, adaptada da ND-3.1, 2005,14-6 a 14-13............ 27 Figura 25 – Simbologia de rede, adaptada da ND-3.1, 2005,14-6 a 14-13............ 28 Figura 26 – Simbologia de rede, adaptada da ND-3.1, 2005,14-6 a 14-13............ 29 Figura 27 – Simbologia de rede, adaptada da ND-3.1, 2005,14-6 a 14-13............ 30 Figura 28 – Simbologia de rede, adaptada da ND-3.1, 2005,14-6 a 14-13............ 31 Figura 29 – Exemplo de croqui............................................................................ 32 UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 5 1. INTRODUÇÃO As redes de distribuição de energia elétrica estão diretamente associadas ao progresso e ao bem-estar das pessoas. Por serem forçadamente inseridas no meio ambiente, porém, elas constantemente entram em conflito com os diversos componentes da paisagem, provocando efeitos variados, muitas vezes danosos, quando não controlados. Este trabalho visa proporcionar subsídios àqueles que, por atribuição de seus cargos, terão que indiretamente intervir nos circuitos das redes de distribuição, sem que necessariamente tenham conhecimentos aprofundados sobre o tema. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 6 2. NORMAS DE DISTRIBUIÇÃO ND-2.1 – Instalações básicas de rede de distribuição aéreas urbanas – 13,8 kV ND-2.2 – Instalações básicas de rede de distribuição rural – 13,8 kV ND-2.3 – Instalações básicas de rede de distribuição subterrânea ND-2.4 – Instalações básicas de rede de distribuição aéreas urbanas – 23,1 kV ND-2.5 – Instalações básicas de rede de distribuição rural – 23,1 kV ND-2.6 – Padrões e especificações de materiais e equipamentos ND-2.7 – Instalações básicas de rede de distribuição aérea isolada ND-2.9 – Instalações básicas de rede de distribuição aérea protegida ND-3.1 – Projetos de redes de distribuição aéreas urbanas ND-4.6 – Manutenção de redes de distribuição aéreas rurais ND-4.50 – Equipamentos e ferramentas de trabalho e instrução de uso ND-4.51 – Sinalização de segurança para serviços da distribuição ND-5.1 – Fornecimento de energia elétrica em tensão secundária. Rede de distribuição aérea – edificações individuais ND-5.2 – Fornecimento de energia elétrica em tensão secundária. Rede de distribuição aérea – edificações coletivas UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 7 3. DEFINIÇÕES Redes: sistemas usados para o transporte de energia elétrica. São constituídas de: estruturas; condutores; aterramentos; estaiamentos; equipamentos; iluminação. Estruturas: suportes para a rede aérea de média tensão (MT) e baixa tensão (BT). São constituídas de: postes; cruzetas; isoladores; ferragens. Sistema elétrico de distribuição: é o processo de transferência de energia elétrica para os consumidores, abrangendo estruturas, equipamentos e condutores, a partir dos pontos onde termina a transmissão (ou subtransmissão), até a medição de energia, inclusive. Redes de distribuição primárias (MT): parte do sistema elétrico de distribuição que deriva da subestação e se destina ao suprimento da rede secundária e dos consumidores atendidos em tensão primária. Redes de distribuição secundárias (BT): parte do sistema elétrico de distribuição que deriva dos transformadores ligados às redes primárias (MT) e se destina ao suprimento dos consumidores atendidos em tensão secundária e da iluminação pública. Subestação de distribuição: estação abaixadora atendida por linhas de transmissão ou distribuição de AT, destinada ao suprimento do sistema de distribuição em MT. Alimentador primário: parte de uma rede de distribuição primária que alimenta, diretamente ou por intermédio de seus ramais, os primários dos transformadores de distribuição do concessionário e/ou consumidores. Constitui-se de tronco e ramais. Tronco de alimentador primário: parte principal de um alimentador primário, que deriva diretamente da subestação até o primeiro equipamento de proteção. Caracteriza-se pela maior seção de condutores. Atende à maior parcela ou ao total da carga do alimentador. Possui interligações com troncos de alimentadores vizinhos, conforme a configuração da rede. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 8 Ramal de alimentador primário: parte de um alimentador primário que deriva do tronco. Na maioria das vezes, caracteriza-se por condutores de seções inferiores. Atende a parcelas de carga, conforme sua distribuição em relação ao tronco. É equipado com dispositivos para proteção contra sobrecorrentes. Derivação de distribuição: ligação feita em qualquer ponto de uma rede de distribuição para ramal de alimentador, transformador ou ponto de entrega. Alimentador expresso: alimentador de distribuição sem derivações ao longo de seu percurso. Alimentador exclusivo: alimentador expresso que atende somente a um ponto de entrega. Circuito secundário: circuito alimentado por um transformador de distribuição, de onde derivam os ramais de ligação para os consumidores de BT e para o suprimento da iluminação pública. Constitui-se de tronco e ramais. Tronco de circuito secundário: parte principal de um circuito secundário, que deriva diretamente do barramento do transformador e se caracteriza, na maioria das vezes, por maior seção de condutores. Atende à maior parcela da carga do circuito. Ramal de circuito secundário: parte de um circuito secundário, que deriva do tronco. Caracteriza-se, normalmente, por condutores de seção inferior, atendimento a parcelas de carga, conforme sua distribuição em relação ao tronco e fechamentos em anel, de acordo com a configuração da rede. Cruzamento aéreo: passagem de uma rede sobre a outra ao longo do vão, podendo ser com ou sem conexão. No caso de haver conexão, as redes devem ser da mesma modalidade. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 9 4. NÍVEIS DE TENSÃO EBT < 50 V BT 50 V a 1.000 V MT > 1.000 V a 69.000 V AT > 69.000 V a 230.000 V EAT > 230.000 V a 500.000 V UAT > 500.000 V 4.1 Tensões utilizadas pela CEMIG nas redes de distribuição de energia elétrica Redes primárias (MT) Fase/fase =>13,8 kV; 23,1 kV e 34,5 kV Fase/neutro => 7,967 kV; 13,34 kV e 19,92 kV Redes secundárias de transformadores monofásicos (BT) Fase/fase => 240 V; 254 V Fase/neutro => 120 V; 127 V Redes secundárias de transformadores trifásicos (BT) Fase/fase => 220 V Fase/neutro => 127 V UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 10 5. TIPOS DE REDES 5.1 Condutores da rede de distribuição convencional Condutores de BT e MT: cabos de alumínio nu (CA – alumínio simples, ou CAA – alumínio com alma de aço), nas seguintes bitolas: 4AWG – 21 mm2; 2AWG – 34 mm2; 1/0AWG – 53 mm2; 4/0AWG – 107 mm2; 336,4MCM – 170 mm2. Fig. 1: Cabo de alumínio 5.2 Condutores da rede de distribuição compacta (protegida) Condutores de MT: cabos de alumínio cobertos com uma camada de polietileno reticulado (XLPE), visando à redução da corrente de fuga, em caso de contato acidental com objetos aterrados, e do espaçamento entre condutores. Cabe destacar que esses cabos, por serem apenas “encapados”, não podem ser classificados como “isolados eletricamente”. Seção: 150 mm2 e 50 mm2. Configuração: 3#50+9,5 e 3#150+9,5. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 11 Fig. 2: Cabo de alumínio coberto Condutores de BT: os mesmos da rede de distribuição isolada. 5.3 Rede de distribuição isolada Condutores MT: cabos de alumínio isolados, dotados de camada isolante, blindagens semicondutoras, blindagem metálica e capa. As bitolas padronizadas para redes isoladas de 15 kV são: 3 x 1 x 50 mm2 + 3/8’; 3 x 1 x 120 mm2 +3/8’; 3 x 1 x 185 mm2 + 3/8’. Fig. 3: Cabo de alumínio isolado de média tensão Condutores de BT: cabos de alumínio isolados, com uma camada de polietileno reticulado (XLPE) 0,6/1 kV. Fig. 4: Cabo de alumínio multiplexado Configurações: monofásicas => 2x1x35+70, 2x1x70+70; trifásicas => 3x1x35+70, 3x1x70+70 e 3x1x120+70. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 12 Fig. 5: Poda de árvores UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 13 6. POSTES Para identificação dos postes instalados, eles possuem uma placa de característica com informações sobre comprimento, fabricante, data de fabricação, tipo de preservativo utilizado (madeira) e resistência nominal. Essa identificação fica a 4.000 mm da base do poste; portanto, sua altura em relação ao solo vai variar de acordo com a altura do poste, ficando entre 1,60 m e 2,40 m do solo. Concreto – seção circular: comprimento: 10 m, 11 m, 12 m e 13 m; resistência nominal: 150 daN, 300 daN, 600 daN e 1.000 daN. Concreto – duplo T: comprimento: 9 m, 10 m, 11 m, 12 m, 13 m, 15 m e 18 m; resistência nominal: 150 daN, 300 daN, 450 daN e 600 daN. Nos postes DT, a resistência nominal é dada da seguinte forma: no lado liso, a RN = 100%; no lado dos cochos, a resistência equivale a 50% da RN; antes de 1985, o lado dos cochos equivalia a 1/3 da RN. Madeira: comprimento: 9 m, 10 m, 11 m, 12 m, 13 m, 15 m e 18 m. resistência nominal: 150 daN (L = leve), 300 daN (M = médio) e 600 daN (P ou XP = pesado). Observação: Os contrapostes podem ser de concretoduplo T ou madeira, sendo sempre de 7 m de comprimento e 300 daN de resistência nominal. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 14 7. ENGASTAMENTO É o sistema utilizado para fixação dos postes. Tipos de engastamentos: simples; com escora de subsolo; com concretagem de base – seção circular; com concretagem de base – seção retangular; em rocha; em terreno pantanoso; com profundidade aumentada; com profundidade aumentada e base reforçada; em rocha (bloco ancorado). Fig. 6: Exemplo de engastamento simples UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 15 8. CRUZETAS Características das cruzetas As cruzetas utilizadas têm as seguintes dimensões: 2.400 mm, 2.800 mm, 5.000 mm e 6.000 mm. As cruzetas atualmente padronizadas quanto ao material podem ser: roliça de madeira – eucalipto tratado; metálica – aço galvanizado ou aço patinado; fibra; plástico. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 16 9. ESTRUTURAS (média tensão) 9.1 Estruturas da rede convencional Tipos: U – unitária => o pino para isolador é instalado diretamente ao poste; N – normal => a cruzeta é fixada ao poste, tomando-se como base o seu centro, ou seja, a 1.200mm da sua extremidade; M – meio beco => a cruzeta é fixada a 600 mm da extremidade; B – beco => a cruzeta é fixada a 150mm da extremidade; BE – beco especial => a cruzeta é fixada a 150 mm da extremidade, e o espaçamento entre condutores é de 40 cm; BS – beco especial => cruzeta de 2.800 mm, fixada a 150 mm da extremidade, com espaçamento entre condutores de 40 cm; T – triangular => a cruzeta é fixada ao poste, tomando-se como base o seu centro, a 300 mm do topo. O isolador central é fixado no topo e diretamente ao poste (34,5 kV); TE – triangular especial => a cruzeta é fixada ao poste, tomando-se como base o seu centro, a 1.200 mm do topo. O isolador central é fixado no topo e diretamente ao poste; HT – o nome dessa estrutura está relacionado à sua forma; HTE – o nome dessa estrutura está relacionado à sua forma; HTT – o nome dessa estrutura está relacionado à sua forma. Índices: 1 – um isolador de pino por fase; 2 – dois isoladores de pino por fase; 3 – um conjunto de isoladores de disco ou um isolador de ancoragem polimérico por fase; 4 – dois conjuntos de isoladores de disco ou dois isoladores de ancoragem poliméricos por fase. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 17 Fig. 7: Estruturas da rede convencional Fig. 8: Fixação das cruzetas ao poste UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 18 Fig. 9: Ganho de afastamento em estruturas de rede convencional 9.2 Estruturas da rede compacta (protegida) A nomenclatura das estruturas básicas CE deriva da designação “compactas em espaçadores”, seguindo, de forma análoga, os índices das estruturas das redes convencionais. Fig. 10: Estrutura CE1 Fig. 11: Estrutura CE2 Fig. 12: Estrutura CE3 Fig. 13: Estrutura CE4 Fig. 14: Estrutura CEJ1 Fig. 15: Estrutura CEJ2 UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 19 Obs.: quando se tratar de estruturas com características da rede convencional, porém utilizadas para a rede compacta, adota-se a designação CE antes do nome da estrutura. Ex.: CEM4, CEM3, CEN4 etc. Fig. 16: Afastamentos mínimos RDP e RSI 9.3 Estruturas da rede isolada Fig. 17: Estrutura I1 Fig. 18: Estrutura I3 Fig. 19: Estrutura I4 UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 20 Fig. 20: Afastamentos mínimos RDI e RSI UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 21 10. TRANSFORMADORES Transformadores – convencionais e autoprotegidos – são equipamentos destinados a baixar ou elevar tensões a níveis desejados. Os transformadores instalados na RDU da CEMIG podem ser trifásicos ou monofásicos. Potências: trifásicos: 15 kVA, 30 kVA, 45 kVA, 75 kVA, 112,5 kVA, 150 kVA, 225 kVA e 300 kVA; monofásicos: 5 kVA, 10 kVA, 15 kVA, 25 kVA e 37,5 kVA. Para a identificação dos transformadores instalados na rede, são utilizados números, conforme exemplo abaixo: 1234 = número de CIA; 3 = número de fases; 45 = potência em kVA. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 22 11. ESTAI Sistema utilizado para anular, transferir ou reduzir esforços causados pela rede sobre as estruturas. Tipos: estai de poste a poste; estai de poste a contraposte; estai de cruzeta a poste; estai de cruzeta a cruzeta. Fig. 21: Estai de poste a poste UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 23 12. ATERRAMENTO Aterramento para RDU: é um circuito elétrico ligado à terra através de um ou mais eletrodos. Finalidades: manter o condutor neutro e os equipamentos a ele conectados no mesmo potencial da terra; dar escoamento às descargas atmosféricas. Tipos: temporário: é usado para a proteção dos eletricistas, no momento de execução de uma tarefa; definitivo: é usado para a proteção do circuito. Fig. 22: Aterramento definitivo UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 24 13. DISTÂNCIA DE SEGURANÇA Distância de segurança MT: é a distância considerada segura em relação a uma rede de média tensão energizada, para que pessoas autorizadas trabalhem. Deve ser considerada a distância de ferramentas ou objetos que estejam tocando ou possam vir a tocar partes desprotegidas de nosso corpo em relação à rede. Distância de segurança é diferente de afastamento mínimo, o qual se refere à distância necessária da rede em relação às fachadas, janelas e sacadas. Exemplos de distâncias de segurança: 13,8 kV => 50 cm; 23,1 kV => 60 cm; 34,5 kV => 75 cm. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 25 14. DESENERGIZAÇÃO DO CIRCUITO Como metodologia de segurança e seguindo orientações da NR-10, os empregados autorizados a intervir no SEP só devem considerar uma rede em condição de se trabalhar sem procedimentos e equipamentos isolantes após ela ter sido desenergizada. O processo de desenergização de uma rede depende do cumprimento das seguintes etapas: ABRIR, SINALIZAR, TESTAR e ATERRAR, ou seja, após a execução do ASTA. UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 26 15. CROQUI É a representação gráfica de elementos de um ambiente, através de simbologias. Um croqui não exige grande precisão ou refinamento gráfico; ao contrário, costuma caracterizar-se por um desenho rápido, como esboço ou rascunho. Para a representação de dados relativos a redes de distribuição de energia da CEMIG, seguem alguns símbolos e seus respectivos significados. Fig. 23: Posicionamento da rede em áreas novas UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 27 Fig. 24: Simbologia de rede, adaptada da ND-3.1, 2005,14-6 a 14-13 UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 28 Fig. 25: Simbologia de rede, adaptada da ND-3.1, 2005,14-6 a 14-13 UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 29 Fig. 26: Simbologia de rede, adaptada da ND-3.1, 2005,14-6 a 14-13UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 30 Fig. 27: Simbologia de rede, adaptada da ND-3.1, 2005,14-6 a 14-13 UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 31 Fig. 28: Simbologia de rede, adaptada da ND-3.1, 2005,14-6 a 14-13 UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 32 Fig. 29: Exemplo de croqui UniverCemig – Escola de Tecnologia da Energia 33 16. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS GERAIS – CEMIG. ND-2.1 – Instalações básicas de rede de distribuição aéreas urbanas. Belo Horizonte: CEMIG, 2002. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS GERAIS – CEMIG. ND-2.2 – Instalações básicas de rede de distribuição aéreas protegidas. Belo Horizonte: CEMIG, 1997. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS GERAIS – CEMIG. ND-2.3 – Instalações básicas de rede de distribuição subterrânea. Belo Horizonte: CEMIG, 2006. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS GERAIS – CEMIG. ND-2.4 – Instalações básicas de rede de distribuição aéreas urbanas – 23,1 kV. Belo Horizonte: CEMIG, 2002. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS GERAIS – CEMIG. ND-2.5 – Instalações básicas de rede de distribuição rural – 23,1 kV. Belo Horizonte: CEMIG, 1998. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS GERAIS – CEMIG. ND-2.6 – Padrões e especificações de materiais e equipamentos. Belo Horizonte: CEMIG, 1991. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS GERAIS – CEMIG. ND-2.7 – Instalações básicas de rede de distribuição aéreas isoladas. Belo Horizonte: CEMIG, 2000. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS GERAIS – CEMIG. ND-2.9 – Instalações básicas de rede de distribuição aéreas protegidas. Belo Horizonte: CEMIG, 2006. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS GERAIS – CEMIG. ND-3.1 – Projetos de redes de distribuição aéreas urbanas. Belo Horizonte: CEMIG, 2005. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS GERAIS – CEMIG. ND-4.6 – Manutenção de redes de distribuição aéreas rurais. Belo Horizonte: CEMIG, 1998. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS GERAIS – CEMIG. ND-4.50 – Equipamentos e ferramentas de trabalho e instrução de uso. Belo Horizonte: CEMIG, 1991. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS GERAIS – CEMIG. ND-4.51 – Sinalização de segurança para serviços da distribuição. Belo Horizonte: CEMIG, 1986. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS GERAIS – CEMIG. ND-5.1 – Fornecimento de energia elétrica em tensão secundária. Rede de distribuição aérea. Edificações individuais. Belo Horizonte: CEMIG, 2009. COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS GERAIS – CEMIG. ND-5.2 – Fornecimento de energia elétrica em tensão secundária. Rede de distribuição aérea. Edificações coletivas. Belo Horizonte: CEMIG, 2009.
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