CAP 2_ ESQUEMAS_DE_MANOBRA_de_ALTA_TENSÃO

Prévia do material em texto

Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-1 
 
Capítulo 2 
 
ESQUEMAS DE MANOBRAS DE EXTRA E 
ALTA TENSÃO 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................................................ 2 
2. ARRANJOS DE BARRAMENTOS ......................................................................................................... 2 
2.1) Barramento Simples (Barra singela) .............................................................................................. 2 
2.2) Barramento Simples com By-pass ................................................................................................. 4 
2.3) Barramento Simples com By-pass e com Seccionamento da Barra por Chave.......................... 4 
2.4) Barramento Simples com By-pass e com Seccionamento por Disjuntor ..................................... 5 
2.5) Duplo Barramento Simples ............................................................................................................. 6 
2.6) Esquema H ...................................................................................................................................... 8 
Esquema de Barra Simples mais confiável. Apresenta um disjuntor reserva que pode substituir 
qualquer disjuntor que estiver em manutenção ou sob defeito. ........................................................... 8 
2.7) Barra Principal (Operação) e Transferência .................................................................................. 8 
2.8) Barra Dupla ................................................................................................................................... 10 
2.8.1) Barra Dupla com Seccionador de “By-pass” ou Barra Dupla a 5 Chaves .............................. 11 
2.8.2) Barra Dupla com 4 Chaves........................................................................................................ 13 
2.10) Barramento Duplo com Disjuntor e Meio ................................................................................... 16 
2.12) Barra Dupla com Barra de Transferência .................................................................................. 20 
2.13) Tabela 1– Facilidades de manutenção das configurações de AT mais comuns ..................... 22 
2.13) Tabela 2 – Estimativa da utilização dos arranjos para os diversos níveis de tensão.............. 23 
2.14.1) Barramento Duplo com Disjuntor e Um Terço ........................................................................ 24 
2.14.2) Malha ........................................................................................................................................ 24 
2.14.3) Pirâmide ................................................................................................................................... 25 
2.14.4) Transferência Dupla ................................................................................................................. 25 
2.14.5) Barramento Triplo .................................................................................................................... 25 
2.15) Tabela resumo dos principais arranjos de subestações. .......................................................... 25 
3.1) Informação Necessária ................................................................................................................. 26 
3.1.1) Principais Características na Seleção dos Arranjos dos Barramentos ................................... 26 
4) IMPACTO DO PROCEDIMENTO DE REDE NAS CONFIGURAÇÕES DE BARRAS DAS 
SUBESTAÇÕES DA REDE BÁSICA ....................................................................................................... 28 
4.1) Fundamentos................................................................................................................................. 28 
4.2) Aspectos Conceituais.................................................................................................................... 29 
4.3) Sistemática adotada...................................................................................................................... 30 
4.3.1) Primeira etapa do Modulo 2 ...................................................................................................... 30 
4.3.2) Segunda etapa do Modulo 2 ..................................................................................................... 30 
4.4) Considerações finais ..................................................................................................................... 31 
5) CONCLUSÃO ....................................................................................................................................... 34 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-2 
1. INTRODUÇÃO 
 
As novas subestações apresentam substanciais mudanças nos critérios de projeto. Esses 
critérios foram modificados devido ao crescimento do nível de tensão e, logicamente, das elevadas 
potências de carga e de curto circuito. Os esquemas de manobras evoluíram de modo a garantirem 
maior confiabilidade e segurança aos sistemas de potência. 
 
Ao estudar o esquema de manobra, o que se busca é: 
 
a) Analisar a operação da subestação; 
 
b) Analisar o desempenho operacional da subestação; 
 
c) Analisar os aspectos construtivos do esquema de manobra representando as barras e os 
equipamentos de manobra. 
 
 
2. ARRANJOS DE BARRAMENTOS 
 
 Denomina-se arranjo, a configuração dos equipamentos eletromecânicos que constituem um 
pátio pertencente a um mesmo nível de tensão de uma subestação, de tal forma que sua operação 
permita dar à subestação diferentes graus de confiabilidade, segurança ou flexibilidade de manobra, 
transformação e distribuição de energia. 
 
 Basicamente existem duas tendências gerais com respeito aos tipos de arranjos nas 
subestações de alta tensão (AT) e extra alta tensão (EAT). Estas tendências são a européia, a de 
conexão de barras, e a americana, a de conexão de disjuntores. Cada uma das tendências tem 
diversos tipos de configuração, sendo as principais descritas a seguir. Estas configurações são 
aplicadas tanto para subestações convencionais quantos para subestações encapsuladas em SF6. 
 
Por arranjo de conexão de barras se entende aqueles nas quais cada circuito tem um 
disjuntor, com a possibilidade de se conectar a uma ou mais barras por meio de chaves 
seccionadoras. 
 
O Arranjo de Barramento e dos equipamentos constituintes das subestações é determinado 
em função de: 
 
• Flexibilidade requerida em termos de facilidade de manobras; 
• Continuidade e confiabilidade operacionais; 
• Manutenções; 
• Custos de implantação. 
 
Os arranjos mais usados são: 
 
2.1) Barramento Simples (Barra singela) 
 
 Como seu próprio nome diz, é uma configuração que conta com apenas um barramento ao 
qual se conecta os circuitos por meio de um disjuntor. É econômica, simples e fácil de proteger, 
ocupa pouco espaço e não apresenta muitas possibilidades de operação incorreta. Como principal 
desvantagem, podemos citar a falta de confiabilidade, segurança e flexibilidade, tendo que 
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-3 
interromper o fornecimento total quando há necessidade de uma manutenção ou reparo na barra, ou 
o circuito quando há necessidade de manutenção ou reparo no disjuntor. 
 
É utilizado em instalações de pequena potência e nos casos em que se admitem cortes de 
fornecimento com alguma freqüência. Todos os circuitos se conectam à mesma barra e são todos 
desligados quando ocorre um defeito nesta barra. 
 
A configuração barra simples pode ser utilizada em subestações de AT e EAT com poucos 
bays de conexão e exige retirar de operação todo o bay e os elementos a ele conectados (linha ou 
transformador) quando se vai realizar qualquer trabalho sobre o disjuntor ou emoutro equipamento 
conectado ao barramento. 
 
 
Principais Vantagens: 
 
• Instalações extremamente simples; 
• Manobras simples, normalmente ligar e desligar circuitos alimentadores; 
• Custo reduzido (em média 80% de uma instalação idêntica com barramento duplo no nível de 
13.8kV); 
• Representa o tipo básico e é suficiente para um grande número de subestações de distribuição e 
indústrias; 
• Apresenta uma boa visibilidade da instalação, sendo reduzido o perigo de manobras incorretas por 
parte do operador; 
• É o arranjo mais simples e direto. Para cada linha ou transformador corresponde um único disjuntor, 
sendo todos os circuitos ligados na mesma barra; 
 
Principais Desvantagens: 
 
• Apresenta reduzida flexibilidade operacional. Em caso de distúrbios ou trabalhos de revisão no 
barramento é necessário desligar toda a subestação; 
• A ampliação do barramento não pode ser realizada sem a completa desenergização da subestação ; 
• Pode ser usado apenas quando cargas possam ser interrompidas ou tenham-se outras fontes 
durante uma interrupção; 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-4 
• A manutenção de disjuntor de alimentadores interrompe totalmente o fornecimento de energia para 
os consumidores correspondentes daquele bay. 
 
A limitação mais importante é exatamente a maior probabilidade de ter um circuito fora de 
serviço, ou a subestação inteira (no caso de defeito no disjuntor ou na barra, respectivamente). 
Melhora com o uso de disjuntor, by-pass e seccionamento da barra com disjuntor. 
 
Obs.: O disjuntor permite abrir ou fechar o circuito com carga. As seccionadoras não podem operar 
com carga, assim, elas são abertas depois de aberto o disjuntor e são instaladas para isolar o 
disjuntor para sua manutenção. A faca de terra é operada quando a linha está desenergizada e serve 
para proteção contra ligação indesejada da linha pelo outro extremo. 
 
 
2.2) Barramento Simples com By-pass 
 
 Este tipo de configuração apresenta como melhoria, em relação à configuração anterior, o 
fato de que quando se faz necessário dar manutenção em um disjuntor, o fornecimento de energia do 
bay associado ao disjuntor não é interrompido. Nas demais características, esse arranjo possui as 
mesmas limitações do arranjo barra simples. 
 
 
 
 
 
 
2.3) Barramento Simples com By-pass e com Seccionamento da Barra por Chave 
 
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-5 
 
 
 Este tipo de configuração proporciona maior continuidade no fornecimento de energia e maior 
flexibilidade de execução de manobras em relação ao anterior, devido ao acréscimo da chave 
seccionadora de barra, porém, este elemento extra é mais um elemento que pode vir a falhar. 
 
 
2.4) Barramento Simples com By-pass e com Seccionamento por Disjuntor 
 
Com o objetivo de se obter confiabilidade e flexibilidade, é feito um seccionamento 
longitudinal na barra, pois se faz possível separá-la em duas partes facilitando a manutenção, 
trabalhos de ampliação e, em determinadas circunstâncias, a operação da subestação. Se o 
seccionamento da barra é feito com a finalidade de trazer flexibilidade para a subestação, se requer 
um planejamento muito cuidadoso, já que durante a operação normal não se pode transferir o circuito 
de uma barra para a outra. Um seccionamento mal planejado pode inclusive comprometer a 
segurança do sistema. 
 
Este arranjo inclui um disjuntor de barra (ou disjuntor de paralelo) e com este arranjo perde-
se apenas parte dos circuitos quando ocorre um defeito numa seção de barra. O seccionamento da 
barra melhora a continuidade do fornecimento, pois, em caso de falha, somente o setor afetado é 
desligado. O seccionamento do barramento permite uma maior flexibilidade das manobras para 
manutenção e uma maior continuidade operacional, aumentando a confiabilidade da SE. Permite, 
também, operar como duas instalações independentes. 
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-6 
 
 
 
Principais Vantagens: 
 
• Maior continuidade no fornecimento; 
• Maior facilidade de execução dos serviços de manutenção; 
• Este arranjo pode (é indicado) funcionar com duas (ou mais) fontes de energia; 
• Em caso de falha da barra, somente são desligados os consumidores ligados à seção afetada. 
 
Principais Desvantagens: 
 
• Não se pode transferir uma linha de uma barra para outra; 
• A manutenção de um disjuntor deixa fora de serviço a linha correspondente; 
• Esquema de proteção é mais complexo. 
 
 
Observação: Nos arranjos descritos acima, quando está sendo feita a manutenção num disjuntor, o 
circuito fica desligado. Por isso estes arranjos são usados em subestações de pequena importância, 
subestações de média potência e subestações industriais, onde cada carga é alimentada por dois 
circuitos vindos de locais independentes. 
 
2.5) Duplo Barramento Simples 
 
É um arranjo indicado para instalações consumidoras que requerem alta confiabilidade para 
as cargas essenciais e aceitam desligamentos rotineiros para as cargas não essenciais. 
Normalmente são encontrados nas subestações de consumidores do tipo hospital, hotel e muitos 
tipos de indústria. 
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-7 
 
A primeira barra recebe energia do sistema e faz a alimentação normal de toda a instalação. 
A segunda barra é alimentada pela primeira, em condições normais, ou por uma fonte de emergência 
em caso de falha na alimentação principal. A fonte de emergência, na maioria das vezes, constitui-se 
de um grupo gerador diesel, mas dependendo da carga, encontram-se outros tipos de fontes de 
emergência; tais como nobreaks e/ou conjuntos de baterias/inversores, principalmente para os 
alimentadores de sistemas que devem funcionar ininterruptamente, tais como alimentadores para 
computadores. 
 
Principais Vantagens: 
 
• Cada circuito tem dois disjuntores dedicados; 
• Flexibilidade de conexão de circuitos para a outra barra; 
• Qualquer disjuntor pode ser retirado de serviço para manutenção; 
• Fácil recomposição. 
 
Principais Desvantagens: 
 
• Custo mais elevado; 
• Perderá metade dos circuitos para falha num disjuntor se os circuitos não estiverem conectados em 
ambas as barras. 
 
 
 
 
abinadi.rufino
Highlight
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-8 
2.6) Esquema H 
 
 Esquema de Barra Simples mais confiável. Apresenta um disjuntor reserva que pode substituir 
qualquer disjuntor que estiver em manutenção ou sob defeito. 
 
2.7) Barra Principal (Operação) e Transferência 
 
Em instalações de maior importância, quando existe o requisito de não perder o circuito 
durante a manutenção do disjuntor, pode-se utilizar o arranjo de barra principal (operação) e 
transferência. 
 
Neste arranjo, as linhas são ligadas normalmente à barra de operação e, em caso de 
manutenção do disjuntor, à barra de transferência. A efetividade do arranjo requer a instalação de um 
disjuntor especial, o disjuntor de transferência, que é utilizado como reserva para qualquer disjuntor 
das linhas, para tanto, deve ser previsto um sistema de adaptação da proteção de cada linha para a 
proteção deste disjuntor. 
 
Com esta configuração, cada bay pode ser comutado por meio do disjuntor de transferência à 
barra de igual nome conservando desta forma o serviço do respectivo bay durante a manutenção do 
disjuntor. 
 
Neste tipo de esquema, a barra principal deve permanecersempre energizada, enquanto a 
barra de transferência será energizada apenas durante a substituição de um disjuntor “de linha” ou de 
“transformador” pelo disjuntor de bay-pass. 
 
Apesar de utilizar um disjuntor a mais, o de transferência, esta configuração tem um custo 
inicial e final reduzido. É possível também, em casos especiais, usar a barra de transferência como 
ponte para uma linha que entra na subestação e volta a sair dela. Por outro lado, uma falha na barra 
principal ou em um disjuntor, tira de operação toda a subestação até que a falha seja isolada, o que 
implica na falta de segurança da configuração. 
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-9 
 
 
Principais Vantagens: 
 
• Custo inicial e final baixo; 
• Qualquer disjuntor pode ser retirado de serviço para manutenção; 
• Equipamentos podem ser adicionados e/ou retirados à barra principal sem maiores dificuldades. 
• Há uma maior confiabilidade neste arranjo do que no de barra simples correspondente, em troca do 
acréscimo do custo, uma vez que agora, para m circuitos temos m+1 disjuntores e 3m+2 
seccionadores, além de uma barra extra. 
 
Principais desvantagens: 
 
• Requer um disjuntor extra para conexão com a outra barra; 
• As manobras são relativamente complicadas quando se deseja por um disjuntor em manutenção; 
• Falha no barramento ou num disjuntor resulta no desligamento da subestação. 
 
Seqüência de manobras(Operação de transferência): 
 
 A manobra do disjuntor de transferência exige: primeiro, a manobra de fechamento das chaves de 
transferência, seguida da chave bay-pass, e finalmente, do disjuntor de transferência, depois, abre o 
disjuntor principal, e finalmente, os seccionadores deste disjuntor. 
 
Tipos de Arranjo de Barra Principal e Transferência: 
 
 
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-10 
 
2.8) Barra Dupla 
 
 Para aumentar a flexibilidade da barra simples, pode-se adicionar uma segunda barra 
principal e um disjuntor para o acoplamento das barras, formando assim uma configuração conhecida 
por barra dupla. 
 
 Esta configuração é flexível, pois permite separar circuitos em cada uma das barras podendo 
desta forma dividir sistemas. Além disso, possui maior segurança quanto a falhas nas barras e em 
disjuntores, também é possível fazer manutenção nas barras sem necessitar suspender o 
fornecimento de energia e pode ser usada em áreas de grande contaminação ambiental. Adapta-se 
muito bem em sistemas muito malhados, onde é necessário dispor de uma certa flexibilidade, devido 
a esta flexibilidade pode-se usar o disjuntor acoplador de barras como um disjuntor seccionador de 
barras, permitindo assim conectar a uma outra barra circuitos provenientes de uma mesma fonte sem 
a necessidade de fazer cruzamentos entre linhas na entrada da subestação. Tem uma vantagem 
adicional sobre o seccionamento longitudinal nas configurações anteriores, de que a conexão de um 
circuito a uma barra ou a outra pode ser feita em qualquer momento dependendo das circunstâncias 
operativas do sistema. 
 
O arranjo barra dupla é um esquema de manobra no qual qualquer evento pode estar 
conectado a quaisquer das barras. Neste tipo de instalação, entre cada disjuntor de um evento e o 
barramento devem existir, pelo menos, duas chaves (as chaves seletoras de barra). 
 
Normalmente, o sistema opera com metade dos circuitos conectados a uma das barras e 
metade conectada a outra barra, com o disjuntor ou chave de interligação de barras fechado, 
permitindo a passagem de um fluxo de energia que equilibre as duas metades do sistema. Apenas 
uma das chaves seletoras de barra estará fechada. Para manobrar uma linha é suficiente a operação 
de um disjuntor. 
 
 No projeto é necessário considerar que as barras devem ter a mesma capacidade e, por sua 
vez, a capacidade total da subestação. O disjuntor de acoplamento faz parte dos barramentos e, 
portanto, deve ter a mesma capacidade que estes. Deve-se ter também um cuidado especial com o 
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-11 
tipo de proteção diferencial de barras que se requer utilizar. O transformador de corrente pode estar 
localizado ao lado dos disjuntores. O bay de acoplamento requer transformadores de corrente para a 
proteção diferencial das barras. 
 
O barramento duplo deve ser empregado quando: 
 
 As instalações forem muito grandes e trabalhem com tensões e freqüências diferentes; 
 Existirem vários consumidores em uma instalação cujos valores nominais de consumo são 
reunidos em uma única alimentação; 
 Para reduzir o nível de curto-circuito; 
 Caso haja defeitos em uma das barras, todos os disjuntores a ela ligados abrirão, mas metade do 
sistema continuará operando, ligado a outra barra; 
 Os outros circuitos poderão ser transferidos da barra defeituosa para a sã; 
 A perda total do suprimento só ocorrerá em caso de contingência de dupla manobra do disjuntor e 
defeito no barramento dos demais circuitos; 
 Há maior confiabilidade e menor custo em relação ao arranjo de barra principal e de transferência. 
Pode-se ter arranjos de barras duplas: 
 
 a disjuntor simples e cinco chaves; 
 a disjuntor simples e quatro chaves 
 a disjuntor simples e três chaves; 
 a disjuntor duplo. 
 
Existem outros arranjos menos importantes, tais como: disjuntor e um terço barra tripla, e 
outros. A escolha do arranjo a ser adotado em determinada subestação depende da confiabilidade, 
do custo, da facilidade de operação e manutenção, da estética e de outros fatores. 
 
Principais Vantagens: 
 
• Permite alguma flexibilidade com ambas as barras em operação; 
• Qualquer uma das barras poderá ser isolada para manutenção; 
• Facilidade de transferência dos circuitos de uma barra para outra com o uso de um único disjuntor 
de transferência e manobras com chaves. 
 
Principais desvantagens: 
 
 Requer um disjuntor extra (de transferência) para conexão com a outra barra; 
 A proteção do barramento pode causar a perda da subestação quando esta operar com todos os 
circuitos num único barramento; 
 Alta exposição a falhas no barramento; 
 Falha no disjuntor de transferência pode colocar a subestação fora de serviço. 
 
 
2.8.1) Barra Dupla com Seccionador de “By-pass” ou Barra Dupla a 5 Chaves 
 
 
Reúne, mas não simultaneamente, as características da barra principal e de transferência e 
da barra dupla. Isto é conseguido a partir da barra dupla conectando uma chave de “by-pass” ao 
disjuntor de cada saída e adicionando uma outra chave ao lado do disjuntor para poder isolá-lo. Com 
estas chaves adicionais pode-se operar a subestação, complementando a operação normal de barra 
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-12 
dupla, como uma barra sendo a principal e a outra a de transferência, utilizando o disjuntor de 
acoplamento como de transferência para qualquer um dos disjuntores de linha que se encontre em 
manutenção. Quando se têm circuitos conectados a uma e outra barra não é possível fazer 
manutenção nos disjuntores sem suspender o fornecimento de energia, pois para isto seria 
necessário que uma das barras estivesse completamente livre para ser usada como barra de 
transferência,não apresentando assim, ao mesmo tempo, as propriedades de flexibilidade e 
confiabilidade. 
 
 
 
Esta configuração é a que requer um maior número de equipamentos por bay, apresentando 
assim mesmo uma das mais elevadas possibilidades de operação incorreta durante as manobras. Em 
geral, nesta configuração não se explora sua flexibilidade, pois se usa uma das barras como barra 
simples de reserva e/ou transferência, não se compensando assim o alto investimento que ele 
implica. 
 
O material adicional necessário para a barra dupla com seccionador de by-pass, ou barra 
dupla a 5 chaves, equivale aproximadamente ao que se requer para agregar à barra dupla uma barra 
de transferência, configuração que do ponto de vista de operação tem melhor utilidade. 
 
 A configuração de barra dupla com seccionadora de by-pass permite ainda algumas 
variações entre as quais se podem mencionar a partição de uma das barras mediante um disjuntor 
seccionador, a utilização de disjuntores de acoplamento em uma ou em ambas metades da barra 
seccionada, etc., por isto esta é a subestação mais onerosa e mais complicada de ser operada. 
 
No projeto se deve levar em consideração o estipulado anteriormente para a barra principal e 
de transferência e a barra dupla. 
 
 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-13 
2.8.2) Barra Dupla com 4 Chaves 
 
Esta configuração é uma variante da anterior, porém utilizando um seccionador a menos. 
Para se obter esta configuração de forma prática faz-se necessária a utilização de seccionadores do 
tipo vertical reverso, pantográfico ou semipantográfico (de onde a conexão ou desconexão se 
efetua verticalmente) em pelo menos uma das conexões às barras. 
 
 
 
 
 
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-14 
2.8.3) Barra Dupla com 3 Chaves 
 
 
 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-15 
2.9) Barramento Duplo com Disjuntor Duplo 
 
É um arranjo mais completo, muito mais flexível e de maior confiabilidade, mas em 
compensação, muito mais caro. Aplica-se em instalações de grande potência e onde seja 
predominante o aspecto da continuidade de fornecimento. 
Neste arranjo não é necessário o disjuntor de acoplamento de barras. É utilizado em subestações de 
UHV (ultra-alta tensão). 
 
É a mais cara de todas as configurações às custas de sua segurança, do ponto de vista de 
falha, pelo qual sua adoção, em caso particular, requer uma justificativa cuidadosa. Também como na 
configuração para a conexão dos transformadores (um único disjuntor e um seccionador a modo de 
transferência ou transformadores conectados diretamente a barras). 
 
 
• É um arranjo em que são empregados 2n+1 disjuntores para cada n circuitos; 
• Foi muito usado em CT de 230 kV de AT 500/230 kV; 
• Este arranjo é como se fosse um by-pass com disjuntores; 
• É um arranjo que permite o uso de um disjuntor para conexão a qualquer das barras; 
• Pode operar com todos os eventos em uma barra, em duas barras ou metade dos eventos em cada 
uma das barras. (ideal para 2 fontes e 2 cargas por eventos). 
 
Para conseguir a maior segurança cada circuito se conecta a ambas as barras se todos os 
disjuntores fechados e às duas barras energizadas. Em alguns casos os circuitos podem separar-se 
em dois grupos conectando-os cada um a uma barra; em tal condição, a falha em uma das barras 
retira do serviço todo àquele que está conectado a ela, perdendo-se a segurança que caracteriza a 
operação normal, não se justificando o custo extra com respeito a uma barra dupla. 
 
A ocorrência de dupla contingência retirará de serviço, também, no máximo dois circuitos, a 
exceção do caso de manutenção em uma das barras e falha simultânea do disjuntor ligado a outra 
barra, quando se perderá toda a subestação. 
 
 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-16 
2.10) Barramento Duplo com Disjuntor e Meio 
 
É um arranjo equivalente ao de barramento duplo com disjuntor duplo e com uma importante 
simplificação que mantém quase a mesma flexibilidade e confiabilidade operacional. 
 
Neste arranjo, cada entrada e saída utiliza-se de um disjuntor e meio, daí sua denominação, 
ao contrário de dois disjuntores por circuito, como no arranjo anterior. Este arranjo é mais utilizado no 
Brasil nos sistemas de 500 e 765KV, é mais econômico e tem praticamente a mesma confiabilidade 
que o arranjo barra dupla com disjuntor duplo. 
 
O grupo dos três disjuntores é conectado entre dois barramentos principais. Pode-se haver 
manutenção a qualquer disjuntor ou barramento sem suspender o serviço e sem alterar o sistema de 
proteção; além disso, uma falha em um barramento não interrompe o serviço a nenhum circuito, 
apresentando assim um alto índice de confiabilidade e de segurança tanto por falha em dois 
disjuntores, como nos circuitos e nas barras. Normalmente se opera com ambas as barras 
energizadas e todos os disjuntores fechados, e por tal motivo não é flexível; além disso, ter dois 
barramentos não significa que os circuitos possam ser conectados independentemente a qualquer um 
deles, como é o caso da barra dupla. 
 
 
 
 
Principais Vantagens: 
 
 Maior flexibilidade de manobra. 
 Rápida recomposição. 
 Falha nos disjuntores adjacentes às barras retiram apenas um circuito de serviço. 
 Chaveamento independente por disjuntor. 
 Manobras simples com relação ao chaveamento. 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-17 
 Qualquer uma das barras poderá ser retirada de serviço a qualquer tempo para manutenção. 
 Falha em um dos barramentos não retira circuitos de serviço. 
 A saída das duas barras permite o funcionamento do circuito completo, desde que as fontes 
estejam casadas com as cargas. 
 
Principais Desvantagens: 
 
 Um e meio disjuntor por circuito; 
 Chaveamento e religamento automático envolvem demasiado número de operações além do 
disjuntor intermediário e circuitos agregados; 
 A instalação deste arranjo é muito dispendiosa e normalmente exige três níveis de barramento; 
 Os disjuntores devem ser dimensionados para o dobro da corrente; 
 O arranjo opera com todos os disjuntores ligados. 
 A contingência simples, correspondente à falha no disjuntor central, retirará dois circuitos de 
serviço. 
 
 
2.11) Barramento em Anel 
 
Nesta configuração a barra coletora é um anel formado por disjuntores, com os circuitos 
conectados entre cada dois deles. Para isolar um circuito é necessária a abertura de dois disjuntores 
correspondentes, abrindo-se assim o anel. Quando se deseja isolar um circuito por um período longo, 
deve-se abrir o seccionador da linha para poder fechar os disjuntores associados a cada circuito e 
assim dar continuidade ao anel. 
 
É uma configuração econômica e segura, confiável, porém sem flexibilidade. É segura e 
confiável por permitir continuidade de serviço por falha ou durante manutenção de um disjuntor, já 
que cada linha ou circuito está associado a dois disjuntores. O principal inconveniente consiste que 
em caso de falha em um circuito quando se faz manutenção em outro, o anel pode ser dividido e 
apresentar falta de serviço para algumas das partes, ou se perde a segurança no sistema. Para 
cumprir a função de segurança e confiabilidade para os quais esta subestação foi idealizada, é 
necessário operá-la com todos os disjuntores fechados (tal como é sua operação normal); portanto 
baixo do ponto de vista da flexibilidade, a subestação é similar a uma barra simples. 
 
Obs.: Para efeito de distribuição de correntes, os circuitos conectados ao anel devem-se repartir de 
tal maneira que as fontes de energia se alterem com as cargas. 
 
Por considerações práticas convém limitar o uso desta configuração a um máximo de seis 
saídas. No caso de ser necessário agregar mais, é preferível evoluir para configuração disjuntor e 
meio.O projeto inicial da subestação deve prever esta circunstância. 
 
A aplicação da disposição em anel exige especial cuidado no que se refere a certos aspectos 
como a operação de dois disjuntores com falha em uma saída, o religamento automático, ou mesmo 
que a proteção e a medição. O dano de um disjuntor durante a falha em um dos circuitos de saída 
origina a perda de outro circuito devido a operação da proteção contra a falha de disjuntores. Além 
disso, requer dispositivos de potencial em todos os circuitos já que não há um ponto de referência 
definido (como uma barra principal). 
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
abinadi.rufino
Highlight
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-18 
Barramento em anel com três saídas: 
 
 
 
 
 
Barramento em anel com quatro saídas: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-19 
Barramento em anel com cinco saídas: 
 
 
Barramento em anel com seis saídas: 
 
 
 
A dificuldade inerente ao sistema é a sua realização prática, em termos de localização física 
das saídas, principalmente com o crescimento do número de circuitos, o que eventualmente pode 
levar a uma solução do tipo anel invertido. 
 
Todos os equipamentos localizados no anel devem ser dimensionados para a maior corrente 
do anel (aproximadamente o dobro da corrente dos circuitos de maior potência). 
 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-20 
É importante que haja alteração apenas entre fonte e carga, para melhorar a eficiência da 
instalação. Há possibilidades de se empregar o arranjo de anel de modo a conseguir menos custo 
para as entradas de linha, entretanto, fisicamente, há ainda dificuldades de implantação. 
 
Principais Vantagens: 
 
 Custo inicial e final baixo; 
 Flexibilidade de manutenção nos disjuntores; 
 Qualquer disjuntor pode ser removido para manutenção sem interrupção da carga; 
 Necessita apenas um disjuntor por circuito; 
 Não utiliza barra principal; 
 Cada circuito é alimentado através de disjuntores; 
 Todas as chaves abrem os disjuntores; 
 
Principais Desvantagens: 
 
 Se uma falta ocorre durante a manutenção de um disjuntor o anel pode ser separado em duas 
seções; 
 Religamento automático e circuitos de proteção relativamente complexos; 
 Para efetuar a manutenção num dado equipamento a proteção deixará de atuar durante esse 
período; 
 Necessidade de equipamentos em todos os circuitos por não haver referência de potencial neste 
arranjo. Esses equipamentos são necessários em todos os casos para sincronização, linha viva 
ou indicação de tensão. 
 Falha no disjuntor durante uma falta em um dos circuitos causa a perda de um circuito adicional, 
pois um disjuntor já está fora de operação. 
 
2.12) Barra Dupla com Barra de Transferência 
 
É uma combinação da barra principal e de transferência e a barra dupla, aqui se têm duas 
barras principais mais uma de transferência, dando como resultado um arranjo que brinda 
simultaneamente confiabilidade e flexibilidade. 
 
Normalmente se usam dois disjuntores para as funções de acoplamento e transferência, 
respectivamente, podendo-se assim efetuar de forma simultânea ambas operações. Em alguns casos 
se utiliza um único disjuntor (com o devido arranjo de seccionadores) para as duas operações, 
perdendo-se assim a função fundamental das três barras, com o qual se assemelha esta 
configuração às das anteriores; desta forma, quando se prefere deixar um único barramento como 
reserva (por exemplo em zonas de alta contaminação que exigem limpeza periódica) se pode dispor 
de um único disjuntor que cumpra ambas as funções com a qual a solução passa a ser mais 
econômica. (A alternativa se mostra na mesma figura). 
 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-21 
 
 
No projeto deve-se levar em consideração o estipulado anteriormente para a barra principal e 
de transferência e a barra dupla. 
 
Na Europa, esta disposição encontra um campo de aplicação muito amplo em nível de 220 
kV. Como desvantagem pode-se notar que se faz necessária uma maior área em comparação com 
as configurações anteriores e mais algumas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-22 
2.13) Tabela 1– Facilidades de manutenção das configurações de AT mais comuns 
 
FACILIDADES DE MANUTENÇÃO DAS CONFIGURAÇÕES DE AT MAIS COMUNS 
CONFIGURAÇÃO 
EFEITO DE MANUTENÇÃO NO DISJUNTOR EFEITO DE MANUTENÇÃO NAS BARRAS 
NORMAL FALHA NO CIRCUITO FALHA NA BARRA NORMAL FALHA NO CIRCUITO FALHA NA BARRA 
BARRA SIMPLES PERDA DO CIRCUITO ______ PERDA DE TODOS OS CIRCUITOS 
PERDA DE TODOS OS 
CIRCUITOS 
______ ______ 
BARRA SIMPLES 
SECCIONADA 
PERDA DO CIRCUITO PERDA DA METADE DOS CIRCUITOS 
PERDA DA METADE 
DOS CIRCUITOS 
PERDA DO CIRCUITO 
PERDA DE TODOS OS 
CIRCUITOS 
BARRA PRINCIPAL E 
TRANSFERÊNCIA 
NADA, DESDE QUE O 
DISJUNTOR DE 
TRANSFERÊNCIA ESTEJA 
DISPONÍVEL. 
PERDA DO CIRCUITO A 
BARRA DE 
TRANSFERÊNCIA SE A 
FALHA É NO CIRCUITO 
DE TRANSFERÊNCIA 
NA TRANSFERÊNCIA: PERDA DO 
CIRCUITO. NA PRINCIPAL: SE NÃO 
ESTÁ SECCIONADA PERDE TODOS 
OS CIRCUITOS 
PERDEM-SE TODOS 
OS CIRCUITOS SE A 
BARRA NÃO ESTÁ 
SECCIONADA 
PERDA DO CIRCUITO E 
BARRA DE 
TRANSFERÊNCIA SE A 
BARRA PRINCIPAL ESTÁ 
SECCIONADA 
PERDA DE TODOS OS 
CIRCUITOS 
BARRA DUPLA PERDA DO CIRCUITO ______ 
PERDEM-SE TODOS OS CIRCUITOS 
CONECTADOS À BARRA COM FALHA 
MENOS OS QUE SE COMUTAM A 
BARRA SÃ 
NADA, SEMPRE E 
QUANDO NÃO SE 
ULTRAPASSA O 
NÍVEL MÁXIMO DE 
CURTO-CIRCUITO. 
PERDA DO CIRCUITO 
PERDA DE TODOS OS 
CIRCUITOS 
BARRA DUPLA E 
BARRA DE 
TRANSFERÊNCIA 
NADA, DESDE QUE O 
DISJUNTOR DE 
TRANSFERÊNCIA ESTEJA 
DISPONÍVEL. 
PERDA DO CIRCUITO E 
DA BARRA DE 
TRANSFERÊNCIA 
NA TRANSFERÊNCIA: PERDA DO 
CIRCUITO. EM UMA PRINCIPAL: SE 
PERDEM TODOS OS CIRCUITOS 
MENOS OS QUE SE COMUTAM A 
BARRA SÃ 
NADA, SEMPRE E 
QUANDO NÃO SE 
ULTRAPASSA O 
NÍVEL MÁXIMO DE 
CURTO-CIRCUITO. 
PERDA DO CIRCUITO 
PERDA DE TODOS OS 
CIRCUITOS 
BARRA DUPLA COM 
BY-PASS 
NADA, DESDE QUE O 
DISJUNTOR DE 
ACOPLAMENTO ESTEJA 
DISPONÍVEL. 
PERDA DO CIRCUITO. SE 
A FALHA É NO CIRCUITO 
COM O DISJUNTOR EM 
MANUTENÇÃO PERDE-SE 
ESSE CIRUCITO COM O 
ACOPLAMENTO E UMA 
DAS BARRAS 
SE NÃO É A BARRA QUE ESTÁ SENDO 
UTILIZADA COMO TRANSFERÊNCIA, 
PERDEM-SE TODOS OS CIRCUITOS 
MENOS OS QUE SE COMUTAM À 
BARRA SÃ, A QUAL NÃO PODE SER 
UTILIZADA MAIS COMO BARRA DE 
TRANSFERÊNCIA. 
NADA, SEMPRE E 
QUANDO NÃO SE 
ULTRAPASSA O 
NÍVEL MÁXIMO DE 
CURTO-CIRCUITO. 
PERDA DO CIRCUITO 
PERDA DE TODOS OS 
CIRCUITOS 
ANEL 
NENHUM CIRUCITO SE 
PERDE PELA 
INTERRUPÇÃO DO ANEL 
PERDA DO CIRCUITO. 
SEGUNDO CIRUCITO 
PODE FICAR ISOLADO 
DEPENDENDO DO LUGAR 
DA FALHA 
______ ______ ______ ______ 
DISJUNTOR E MEIO NADA PERDA DO CIRCUITO 
ISOLA-SE UM CIRCUITO SE O 
DISJUNTOR CENTRAL ESTÁ EM 
MANUTENÇÃO. SE A FALHA É NA 
BARRA OPOSTA AO DISJUNTOR EM 
MANUTENÇÃO, SÃO ISOLADOS DOS 
CIRCUITOS. 
NADA 
PERDA DE UM DOS 
CIRCUITOS 
A SUBESTAÇÃO FICA 
DIVIDIDA EM GRUPOS 
DE DOIS CIRCUITOS 
DISJUNTOR DUPLO NADA PERDA DO CIRCUITO 
PERDA DE UM CIRCUITO. SE O 
DISJUNTOR EM MANUTENÇÃO ESTÁ 
JUNTO À BARRA COM FALHA 
NADA PERDA DO CIRCUITO 
PERDA DE TODOS OS 
CIRCUITOS 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-23 
2.13) Tabela 2 – Estimativa da utilização dos arranjos para os diversos níveis de tensão 
 
 
TENSÃO DE BARRA (kV) TIPO DE ARRANJO ARRANJO ADOTADO (%) 
750 DM 100 
500 DM 100 
345 BD 100 
230 
BD 50 
PT 50 
138 
PT 70 
BD 20 
BS 10 
69 
PT 50 
BS 50 
34,5 BS 100 
13,8 BS 100 
 
 
Onde, 
DM – Disjuntor e Meio 
BD – Barra Dupla 
PT – Principal e Transferência 
BS – Barra Simples 
 
 
 Para melhor entendimento das informações da tabela 2, consideremos, por exemplo, as 
subestações de 138kV: a tabela mostra que 70% do total de subestações dessa classe de tensão 
adotarão o arranjo tipo Principal e Transferência (PT), 20%serão de Barra Dupla (BD) e 10% do tipo 
Barra Simples (BS).
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-24 
2.14) Outras Configurações 
 
Outras configurações não tão convencionais como as descritas anteriormente que se 
encontram em algumas das literaturas sobre subestações, são as seguintes: 
 
2.14.1) Barramento Duplo com Disjuntor e Um Terço 
 
É um arranjo que utiliza três circuitos no mesmo vão, ou seja, cada entrada e saída utiliza-se 
de um disjuntor e um terço. Esta concepção pode ser generalizada para múltiplos circuitos no mesmo 
vão. 
 
Neste arranjo uma dupla contingência retiraria de serviço no máximo três circuitos. Mesmo 
considerando-se a hipótese pouco provável da barra B1 em manutenção e falha de disjuntor ligado a 
barra B2, o sistema poderia funcionar em seções independentes, com um único circuito fora de 
serviço. Entretanto, a falha de um dos disjuntores centrais retiraria 2 circuitos de serviço. 
 
A maior dificuldade está na realização prática, exigindo quatro níveis de barramento, 
ocupando uma área de terreno apreciável. 
 
 
 
 
 
 
 
2.14.2) Malha 
 
Esta configuração é de origem inglesa (onde também é conhecida pelo nome de anel), e 
consiste basicamente em uma barra simples unida pelos dois extremos e introduzindo um 
seccionador de barras entre cada circuito. Apresenta confiabilidade por falha em barras, sendo as 
demais características similares à da configuração de barra simples. 
 
 
 
 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-25 
2.14.3) Pirâmide 
 
Esta configuração utiliza sempre disjuntores em série de tal forma que se ocorrer uma falha, 
o outro tome seu lugar. Para poder efetuar manutenção nos disjuntores estes têm um seccionador 
“by-pass”. 
 
Esta configuração é unicamente teórica uma vez que não se conhece sua utilização. 
 
2.14.4) Dupla + Transferência 
 
Esta configuração é formada por duas barras principais independentes com uma barra de 
transferência comum. Adicionalmente se instala um seccionador especial que proporcione meios para 
que as linhas possam ser conectadas sem entrar as barras principais. Com esta configuração se 
podem deixar disponíveis as duas barras principais ou um campo para manutenção sem suspensão 
do serviço. 
 
Esta configuração tem sido sugerida para níveis de tensão superiores ou iguais a 800 kV. 
 
2.14.5) Barramento Triplo 
 
Encontrado em livros, e sugerido para sistemas maiores e que necessitam de alto grau de 
confiabilidade. 
 
2.15) Tabela resumo dos principais arranjos de subestações. 
 
 
TIPO DE ARRANJO 
 
EVENTOS Nº DISJUNTOR Nº CHAVES 
BARRA SIMPLES SEM BY-PASS E SEM 
SECCIONAMENTO 
N 
N 2N 
BARRA SIMPLES COM BY-PASS E SEM 
SECCIONAMENTO 
N 
N 3N 
BARRA SIMPLES COM BY-PASS 
SECCIONAMENTO P/CHAVE 
N 
N 3N+1 
BARRA SIMPLES COM BY-PASS 
SECCIONAMENTO P/DISJUNTOR 
 
N N+1 3N+2 
ESQUEMA H 4 3 6 
BARRA PRINCIPAL E TRANFERÊNCIA 
 
N N+1 3N+2 
BARRA DUPLA A 3 CHAVES N N+1 3N+2 
BARRA DUPLA A 4 CHAVES N N+1 4N+2 
BARRA DUPLA A 5 CHAVES N N+1 5N+2 
ANEL N N 3N 
DISJUNTOR E MEIO N 3/2 N 3N 
DISJUNTOR DUPLO N 2N 4N 
 
 
 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-26 
3) SELEÇÃO DA CONFIGURAÇÃO DE UMA SUBESTAÇÃO 
 
3.1) Informação Necessária 
 
Para selecionar a configuração de uma subestação é necessário conhecer ou avaliar alguns 
dos seguintes aspectos: 
 
 Função que desempenha a subestação no sistema interconectado para determinar sua 
necessidade de flexibilidade, confiabilidade e segurança. 
 
 Tipo da subestação: geração, transformação ou manobra, ou qual destas funções é prioritária se 
em dado caso concorra mais de uma. 
 
 Características das configurações. 
 
 Facilidade de extensão e modulação. 
 
 Simplicidade no controle e proteção. 
 
 Facilidade de manutenção. 
 
 Área disponível. 
 
 Custos. 
 
3.1.1) Principais Características na Seleção dos Arranjos dos Barramentos 
 
Após a seleção do tipo de subestação (convencional externa, blindada ou híbrida) a definição 
mais importante no projeto é a do esquema elétrico da mesma. 
 
Para escolha do arranjo a ser adotado em determinada subestação o fator preponderante é a 
confiabilidade e o custo. Outros itens geralmente levados em conta são as facilidades para operação 
e manutenção, estética e efeitos sobre o ambiente e o ser humano. 
 
Os esquemas mais freqüentemente usados são: 
 
 Barra principal e de transferência; 
 
 Disjuntor e meio; 
 
 Barra dupla com disjuntor simples (com ou sem bay-pass); 
 
 Barra dupla com dois disjuntores (dito disjuntor duplo); 
 
 Anel simples (apenas para os casos de reduzido número de saídas). 
Uma escolha criteriosa leva em consideração vários fatores, muitos deles inter-relacionados e 
nem sempre separáveis, tais como: 
 
Fatores técnicos: Confiabilidade, requisitos operacionais e de manutenção. 
 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-27 
Fatores econômicos: Disponibilidade financeira de implantação e manutenção, custos das 
interrupções de serviços. 
 
Fatores locais: Área necessária, condições climáticas e ambientais, 
 Implicações ecológicas e estéticas. 
 
 
E ainda, previsões para expansões futuras da subestação (configurando vários dos fatores 
citados acima). 
 
A literatura técnica sobre o assunto é ampla, mas não há, ainda, consenso quanto aos 
critérios de escolha, nem todos os fatores considerados são justificáveis, e mesmo quando o são, os 
pesos atribuídos a cada um variam com o local e as condições do momento. A análise rigorosa dos 
custos e benefícios de cada alternativa, geralmente não é exeqüível, cabendo, contudo, desenvolver 
análises parciais para comparar o custo relativo ao melhoramento de determinadas características 
com os benefícios dela decorrentes. 
 
Em qualquer caso, a definição do esquema (arranjo) deve ser feita considerando a 
subestação como parte do Sistema Elétrico, e não isoladamente, de forma que haja coerência entre 
as características deste e as que forem escolhidas para a subestação, de acordo com as funções e a 
importância que lhe couberem no Sistema. 
 
 
 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-28 
4) IMPACTO DO PROCEDIMENTO DE REDE NAS CONFIGURAÇÕES DE BARRAS DAS 
SUBESTAÇÕES DA REDE BÁSICA 
 
No novo modelo do setor elétrico brasileiro, o ONS vem estabelecendo, dentro de um 
processo participativo junto aos Agentes, os Procedimentos de Rede. 
 
O Módulo 2 dos Procedimentos de Rede estabelece as características mínimas funcionais 
das subestações quanto à configuração de barras em duas etapas. Na primeira etapa, os pátios das 
subestações de 765, 500, 440, 345 kV, com isolamento em ar, a princípio devem adotar a 
configuração de barra dupla com disjuntor e meio e para os pátios 230 e 138 a configuração de barra 
dupla com disjuntor simples a quatro chaves. 
 
De modo geral, os requisitos de configuração de barras, das novas subestações, são 
estabelecidos para sua fase final, prevista no seu planejamento de expansão. Para a fase inicial das 
subestações, são aceitas variantes que permitam evoluir para os requisitos da primeira etapa. Por 
exemplo, a adoção inicial da configuração de barras em anel simples para os pátios de 765, 500, 440, 
345 kV o arranjo físico das instalações deve permitir evolução para configuração de barras com barra 
dupla, disjuntor e meio na fase final. 
 
Configurações de barras alternativas podem ser utilizadas, desde que comprovado, através 
de estudos, que tenham desempenho operativo igual ou superior ao das configurações da primeira 
etapa do Módulo 2. Porém, os novos equipamentos e instalações não podem comprometer o 
desempenho ou limitar a operação das instalações existentes, nem impor restrições às instalações da 
Rede Básica e demais Agentes a ela conectados. Também não podem ser utilizados equipamentos 
que inviabilizem o uso de outras tecnologias em futuras ampliações. 
 
Para subestaçõesde sistemas radiais da Rede Básica é permitida a opção da configuração 
de barra principal e transferência, para os pátios de 230 e 138kV, ressalvando o atendimento aos 
padrões de desempenho da Rede Básica, estabelecidos nos Procedimentos de Rede e a previsão da 
evolução para configurações de barras estabelecidas na primeira etapa. 
Estes requisitos se aplicam às novas subestações da Rede Básica. Para subestações 
existentes estes requisitos mínimos não se aplicam diretamente. De modo geral, o desempenho das 
instalações existentes deverá ser monitorado de forma a se identificar a distância entre os padrões de 
desempenho verificados e os requisitos que estão sendo estabelecidos nos Procedimentos de Rede 
para as novas instalações. 
 
4.1) Fundamentos 
 
 De modo geral, conceituar e analisar os fatores considerados de maior importância na 
definição e comparação de configuração das barras de subestações não é uma tarefa simples. Por 
isso, é imprescindível analisar os seguintes fatores: 
 
Confiabilidade/disponibilidade, segurança e flexibilidade operativa, evolução de configuração e 
mantenabilidade. 
 
 Neste sentido, para estabelecer a sistemática da segunda etapa do Módulo 2, a análise 
destes fatores deve ser realizada considerando as principais configurações de barras adotadas pelas 
concessionárias brasileiras. Cabe observar que as subestações isoladas a ar (AIS) se distinguem 
tanto construtivamente quanto em desempenho das subestações isoladas a gás (GIS). 
 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-29 
 4.2) Aspectos Conceituais 
 
 São apresentados os seguintes aspectos conceituais que norteiam as análises dos 
fatores na comparação das configurações de barras: 
 
 Confiabilidade 
 
A confiabilidade de uma instalação ou de um sistema, isto é, a probabilidade de cumprir 
satisfatoriamente suas funções durante sua vida útil, pode ser calculada a partir de índices de 
estatísticas do desempenho dos componentes: disjuntores, chaves, transformadores de potência, 
transformadores de corrente, transformadores de potencial, pára-raios, sistemas de proteção, etc., 
observados ao longo de um período, geralmente anuais. A avaliação fundamenta-se na análise do 
ciclo médio do processo opera-falha-repara, onde se definem como ponto de partida os tempos 
médios e taxas para a falha e o reparo de cada componente e finalmente os índices de 
disponibilidade e indisponibilidade. 
 
 Flexibilidade Operativa 
 
O entendimento da flexibilidade operativa pode ser visto como sendo formado por dois 
conjuntos distintos, mas de características interrelacionais, são eles: a) as características que 
constituem a flexibilidade intrínseca ou interna à própria subestação e b) aquelas que a natureza do 
sistema elétrico na qual a subestação está inserida impõe à mesma. 
 
Características desejáveis do conjunto “(a)”: 
 
o A condição de se isolar qualquer elemento, após falha intempestiva ou para manutenção 
programada, sem perda permanente de quaisquer outros elementos internos ou externos à 
subestação; 
o Uma variante do item anterior são as facilidades para se colocar ou tirar de serviço equipamentos 
que são freqüentemente manobrados para atender a condições impostas pelo sistema, por exemplo: 
reatores em derivação, banco de capacitores, etc.; 
o Atender o item acima com número mínimo de manobras, principalmente das chaves seccionadoras; 
o Em situações de desligamento oriundos de rejeições ou de alívios de carga, facilidades para que o 
processo de restabelecimento possa ser feito de forma automática. 
 
Características desejáveis do conjunto “(b)”: 
 
o Reduzir ao máximo, em tempo e alcance (instalações remotas), a repercussão de falhas internas a 
subestações. Para isso, contribuem tanto a configuração de barras (número de barras de operação) 
quanto os esquemas de proteção adotados; 
o Possibilidade de operar a subestação, permanentemente ou não, de forma dividida visando 
segurança do sistema, direcionamento e controle de fluxos (vinculação fontes com cargas), limitar 
níveis de corrente de curto-circuito, executar um controle mais adequado de tensão, etc. 
 
 Segurança operativa 
 
O conceito de segurança operativa está fortemente associado aos níveis de desempenho da 
rede perante, principalmente às condições de falta sob duas situações operativas: disjuntor em 
manutenção e com falha na abertura. Do mesmo modo, pode-se afirmar que o grau de importância 
da subestação, diante do desempenho operativo da rede, para estas condições de falta, está 
diretamente ligado aos requisitos mínimos quanto à configuração de barras da subestação. Por 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-30 
exemplo, para falta no circuito com disjuntor em manutenção, a configuração de barras permite 
apenas perda do circuito. 
 
Alguns procedimentos operativos são diretamente ligados à segurança e flexibilidade 
operativa intrínseca ou interna à própria subestação: 
 
o Ações de isolamento de equipamentos que exijam muitas manobras de chaves seccionadoras 
contribuem negativamente para a segurança da subestação e por conseqüência do sistema; 
o Configurações de barras que exigem esquemas de controle e proteção simples contribuem 
positivamente; 
o A padronização de configuração de barras é considerada fator importante na redução do erro 
operativo. 
 
 Evolução de Configuração 
 
O contínuo processo de expansão é uma das marcas do sistema elétrico brasileiro, tanto no 
passado como se antevê para o futuro, gerando um impacto nas subestações, qual seja: é raro uma 
subestação na sua primeira etapa atingir sua configuração plena. O mais freqüente é ocorrer um 
processo de sucessivas ampliações ao longo dos anos. 
 
 Mantenabilidade 
 
 É característica de uma instalação, expressa como sendo que a probabilidade que um 
elemento será mantido ou retornado a uma condição especificada em um período de tempo 
determinado (tempo de indisponibilidade), quando a sua manutenção for executada de acordo com os 
procedimentos e recursos previstos. Pode-se inferir então que mantenabilidade se vincula a tempos 
de indisponibilidade. 
 
4.3) Sistemática adotada 
 
4.3.1) Primeira etapa do Modulo 2 
 
 Foram analisados os aspectos técnicos para definição e comparação de configurações de 
barras de subestações, pelos atributos confiabilidade, segurança e flexibilidade operativa, evolução 
de configuração de barras e facilidade para expansão. Neste contexto foi realizada uma análise 
comparativa destes atributos, das configurações de barras de subestações e consolidada em 
hierarquização por nível de tensão versus configuração de barras, para subestações nas tensões de 
138 a 765kV do tipo isolada a ar e 138 a 500kV do tipo isolada a gás, apresentada na tabela 1. Esta 
hierarquização serviu de base para o estabelecimento dos requisitos mínimos na primeira etapa, 
quanto a configuração de barras das novas subestações da Rede Básica. 
 
4.3.2) Segunda etapa do Modulo 2 
 
 Conforme exposto anteriormente, para a segunda etapa, será proposta uma sistemática de 
definição das configurações de barras com base na ponderação dos aspectos: segurança, 
flexibilidade operativa e confiabilidade, compatíveis com o grau de importância da subestação na 
Rede Básica sob o ponto de vista de desempenho sistêmico. 
 
 Para avaliar o grau de importância das subestações é necessário verificar o impacto da saída 
da mesma no desempenho do sistema, no caso de contingências múltiplas e para operação em carga 
pesada. Foram adotadas as seguintes classificações: 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-31 
 
 Subestações em que a ocorrência de contingência múltipla ocasiona um comportamento instável 
do sistema, seja do ponto de vista eletromecânico (transitório ou dinâmico), ou depressão acentuada 
de tensão; 
 
 Subestações em que a ocorrência de contingência múltipla ocasiona um comportamento estável do 
sistema, mas cuja topologia e distribuição final de fluxos podelevar a pelo menos mais um outro 
desligamento de circuito no sistema, ou a possível atuação de esquema de emergência. Isto pode 
indicar o início de uma série de desligamentos e eventualmente conduzir o sistema ao colapso; 
 
 Subestações em que a ocorrência de contingência múltipla ocasiona, em princípio, um 
comportamento estável e sem outras conseqüências danosas. No entanto, sugere-se uma análise 
considerando outros cenários de carga, assim como distintos modelos para sua representação e tipos 
de falhas. 
 
 Subestações em que a ocorrência de contingência múltipla ocasiona, um comportamento estável e 
sem quaisquer outras conseqüências danosas. 
 
A sistemática adotou três categorias de subestações (A, B, C) diferenciadas pelos efeitos 
causados no sistema de transmissão, quando submetido a curto monofásico seguido de falha de 
disjuntor com perda de todos os circuitos: 
 
 Categoria A: Corresponde a subestação de maior importância, uma vez que, quando submetida a 
condições acima citadas pode levar o sistema a uma condição instável ou afundamento acentuado de 
tensão, podendo provocar colapso em uma ou mais regiões ou mesmo colapso total do sistema. 
Desta forma, exigindo o grau mais elevado de desempenho funcional mínimo quanto à segurança 
operativa do sistema. Estas subestações devem ter configuração de barras que minimize ao máximo 
o risco de ocorrência desse evento. 
 
 Categoria B: Corresponde a subestação em que o sistema comporta uma maior tolerância a 
contingências múltiplas provocadas pela condição citada acima, ou seja, apresenta um 
comportamento do sistema marginalmente estável com afundamento acentuado de tensão e atuação 
do sistema de alívio de carga ou abertura de interligações de grande porte. Desta forma, requer um 
desempenho funcional mínimo um pouco mais relaxado. 
 
 Categoria C: Corresponde a subestações em que o sistema permite a maior tolerância a 
contingências múltiplas, ou seja, apresenta um comportamento do sistema estável sem afundamento 
acentuado de tensão com apenas corte local de carga. 
 
Esta classificação serviu como base para definição do desempenho funcional mínimo da 
configuração de barras. 
 
4.4) Considerações Finais 
 
 O estágio atual do Módulo 2 dos Procedimentos de Rede do ONS define os requisitos 
mínimos, quanto a configurações de barras das subestações, de forma pouco flexível, mesmo 
admitindo condições especiais. 
 
 
 
 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-32 
Diagrama ilustrativo do enquadramento satisfatório da condição de uma subestação 
 
 
 
 
Desempenho mínimo da configuração de barras segurança versus condição de operação para as 3 
categorias de subestação 
 
CONDIÇÃO DE OPERAÇÃO 
CATEGORIA 
A B C 
DISJUNTOR EM 
MANUTENÇÃO 
OPERAÇÃO NORMAL Não admite perda de circuito Não admite perda de circuito Não admite perda de circuito 
FALTA EM CIRCUITO Perda do circuito Perda do circuito Perda do circuito e da barra 
FALTA EM BARRA Não admite perda de circuito 
Perda da barra e de circuito com 
abertura terminal remoto 
Perda total da subestação 
BARRA EM 
MANUTENÇÃO 
OPERAÇÃO NORMAL Não admite perda de circuito Não admite perda de circuito Perda total da subestação 
FALTA EM CIRCUITO Perda do circuito Perda do circuito Perda total da subestação 
FALTA EM BARRA Não admite perda de circuito Perda total da subestação Perda total da subestação 
FALTA EM CIRCUITO COM FALHA EM DISJUNTOR 
Perda de até dois circuitos 
com abertura dos terminais 
remotos 
Perda de todos os circuitos conectados 
à barra do circuito em falta e inclusive 
da barra, com abertura do terminal 
remoto 
Perda total da subestação 
FALTA EM BARRA Perda da barra 
Perda de todos os circuitos conectados 
à barra 
Perda total da subestação 
FALTA EM BARRA COM FALHA EM DISJUNTOR 
Perda da barra mais circuitos 
com abertura terminal 
remoto 
Perda total da subestação Perda total da subestação 
 
 
 
 
 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-33 
Desempenho mínimo da configuração de barras flexibilidade versus requisito operativo para as 3 
categorias de subestação 
 
REQUISITO OPERATIVO 
CATEGORIA 
A B C 
ISOLAR DISJUNTOR Sem transferência de Proteção 
Com transferência da proteção do 
circuito para disjuntor de 
interligação 
Admite transferência da 
proteção do circuito para 
disjuntor de interligação 
NÚMERO DE SECCIONADORAS PARA ISOLAR 
DISJUNTOR 
Duas Superior a duas Superior a duas 
ISOLAR BARRA Sem transferência de Proteção Sem transferência de Proteção 
Admite subestação fora de 
operação 
NÚMERO DE INTERVENÇÕES PARA ISOLAR 
BARRA 
Um disjuntor e duas 
seccionadoras por circuito 
Uma seccionadora para circuito 
mais retirada do disjuntor 
Admite subestação fora de 
operação 
PROTEÇÃO 
Proteção de barras seletiva e 
proteção para falha de disjuntor 
Proteção de barras seletiva e 
proteção para falha de disjuntor 
Proteção de barras e proteção 
para falha de disjuntor 
 
 
 
 
 
Aplicação de configurações de barras em subestações da rede básica 
 
 CONFIG. BS - 
DS s/ 
by 
pass 
BS - 
DS 
SEC. 
s/ by 
pass 
BS - DS 
SEC. c/ 
by pass 
BP+T - 
DS 
BP+T - 
DS SEC. 
BD - DS 
4 CH 
BDP+T 
c/ 1 DISJ 
BDP+T 
c/ 2 DISJ 
BD - DS 
SEC 4 CH 
ANEL 
SIMPLES 
ANEL 
DUPLO 
BD - D1/2 
MODIF. 
BD - 
D1/2 
BD - DD 
MODIF 
BD 
- 
DD 
TENSÃO 
765 AIS 
 
( 1 ) ( 2 ) 
 
500/440 AIS ( 1 ) ( 2 ) 
500/440 GIS 
 
 
 
 
( 1 ) ( 2 ) 
 
345 AIS ( 1 ) ( 2 ) 
345 GIS ( 3 ) ( 4 ) ( 1 ) ( 2 ) 
230 AIS 
( 5 ) ( 5 ) 
 
( 4 ) ( 1 ) ( 2 ) 
PRIMÁRIO 
230 GIS 
( 5 ) ( 5 ) 
 
( 1 ) ( 2 ) 
PRIMÁRIO 
230 AIS 
 
SECUNDÁRIO 
230 GIS 
SECUNDÁRIO 
138 AIS 
 
SECUNDÁRIO 
138 GIS 
SECUNDÁRIO 
 
 
Capítulo 2 - Esquemas de Manobras de Extra e Alta Tensão 
 
II-34 
(1) Aceita como 1ª etapa, limitada ao máximo seis circuitos, devendo obrigatoriamente permitir a 
evolução para as demais configurações relacionadas na mesma classe de tensão; 
(2) Aceita como 1ª etapa, limitada ao máximo oito circuitos, devendo obrigatoriamente permitir a 
evolução para as demais configurações relacionadas na mesma classe de tensão; 
(3) Aceita-se até oito circuitos; 
(4) Aceita-se até nove circuitos; 
(5) Poderá ser adotada em subestações cuja primeira e última etapa se confunde. 
 
BS – BARRA SIMPLES DS – DISJUNTOR SIMPLES 
BP – BARRA PRINCIPAL BD – BARRA DUPLA 
BDP – BARRA DUPLA PRINCIPAL SEC – SECCIONADA 
T – TRANSEFERÊNCIA CH – CHAVE SECCIONADORA 
D1/2 – DISJUNTOR E MEIO MODIF - MODIFICADO 
 
 
5) CONCLUSÃO 
 
Deve-se efetuar uma análise detalhada dos diferentes aspectos ou requisitos, necessários 
para se fazer a correta seleção da configuração para a subestação de alta ou extra alta tensão. Os 
pontos ou requisitos que se analisaram podem estar em conflito uns com os outros e daí a 
importância que tem o engenheiro de subestações para avaliar e determinar a mais conveniente para 
o sistema. 
 
Quando se quer selecionar a configuração de uma subestação é necessário analisá-la não 
como um ponto independente ou isolado, mas sim como uma parte integrante de todo o sistema 
interconectado, de tal forma que as falhas não afetem a segurança ou capacidade operativa deste.