SUBESTAÇÃO UNIDADE DIDÁTICA - II

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLÓGIA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLÓGIA DO CEARÁDO CEARÁ  – – IFCEIFCE
DISCIPLINA: SISTEMA DE POTÊNCIA-SUBESTAÇÃODISCIPLINA: SISTEMA DE POTÊNCIA-SUBESTAÇÃO
PROF. GÊNOVAPROF. GÊNOVA
UNIDADE DIDÁTICA IIUNIDADE DIDÁTICA II – – SUBESTAÇÃOSUBESTAÇÃO
SUBESTAÇÃOSUBESTAÇÃO
Foto que corresponde a um vão de Foto que corresponde a um vão de saída de linha saída de linha de 72,5KV, código 02M2 CPE/CCA,de 72,5KV, código 02M2 CPE/CCA,
na Subestação do Cauípe-CHESF, com a indicação do faseamento na parte superior na Subestação do Cauípe-CHESF, com a indicação do faseamento na parte superior dodo
armário do disjuntor 12M2: Fase A (armário do disjuntor 12M2: Fase A (Azul), Fase B (Branco) e fase Azul), Fase B (Branco) e fase C (Carmim=vermeC (Carmim=vermelho).lho).
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SUMÁRIOSUMÁRIO
ITEM ITEM ASSUNASSUNTO TO PÁGINAPÁGINA
1. 1. Definição Definição 33
2. 2. Classificação Classificação 33
2.1. 2.1. Quanto Quanto a a função função 33
2.1.1. 2.1.1. Subestação Subestação elevadora elevadora 33
2.1.2. 2.1.2. Subestação Subestação abaixadora abaixadora 44
2.1.3. 2.1.3. Subestação Subestação de de distribuição distribuição 55
2.1.4. 2.1.4. Subestação Subestação seccionadorseccionadora a 55
2.1.5. 2.1.5. Subestação Subestação conversorconversora a 66
2.1.6. 2.1.6. Subestação Subestação de de utilização utilização 66
2.2. 2.2. Quanto Quanto ao ao nível nível de de tensão tensão 66
2.2.1. 2.2.1. Subestação Subestação de de média média tensão tensão 66
2.2.2. 2.2.2. Subestação Subestação de de alta alta tensão tensão 66
2.2.3. 2.2.3. Subestação Subestação de de extra extra alta alta tensão tensão 66
2.2.4. 2.2.4. Subestação Subestação de de ultra ultra alta alta tensão tensão 66
2.3. 2.3. Quanto Quanto ao ao tipo tipo de de instalação instalação 66
2.3.1. 2.3.1. Subestação Subestação em em pátio pátio aberto aberto 66
2.3.2. 2.3.2. Subestação Subestação abrigada abrigada 77
2.3.3. 2.3.3. Subestação Subestação blindada blindada 77
2.4. 2.4. Quanto Quanto a a forma forma de de operação operação 88
2.4.1. 2.4.1. Subetação Subetação assistida assistida 88
2.4.2. 2.4.2. Subestação Subestação tele-assistida tele-assistida 88
2.4.3. 2.4.3. Subestação Subestação automatizada automatizada 88
3. 3. Medição Medição de de energia energia em em SE SE de de utilização utilização (industrial (industrial ou ou predial) predial) 88
3.1. 3.1. Estrutura Estrutura para para conjunto conjunto de de medição medição com com caixa caixa para para display display no no poste,poste,
entrada aérea;entrada aérea;
99
3.2. 3.2. Estrutura Estrutura para para conjunto conjunto de de medição medição com com caixa caixa de de medição medição no no poste,poste,
entrada aérea;entrada aérea;
99
3.3. 3.3. Estrutura Estrutura para para conjunto conjunto de de medição medição com com caixa caixa para para display display no no poste, poste, emem
entrada subterrânea;entrada subterrânea;
1010
3.4. 3.4. Estrutura Estrutura para para conjunto conjunto de de medição medição com com caixa caixa de de medição medição no no poste, poste, emem
entrada subterrâneaentrada subterrânea
1010
4. 4. Proteção Proteção primária primária de de SE SE industrial-predialindustrial-predial 1111
4.1.4.1. Para projetos elétricos de SEs Para projetos elétricos de SEs com capacidade instalada total até 300 KVAcom capacidade instalada total até 300 KVA 1111
4.2. 4.2. Para Para projetos projetos elétricelétricos os de de SEs SEs com com capacidade capacidade instaladinstalada a maior maior do do queque
300KVA300KVA
1313
5. 5. Atestado Atestado de de viabilidade viabilidade Técnica Técnica (AVT) (AVT) 1313
6. 6. Principais Principais arranjos arranjos físicos físicos de de SEs SEs de de utilização:utilização: 1414
6.1.6.1. Subestação Subestação aérea aérea em em estrutura estrutura TR TR 1414
6.2.6.2. Entrada Entrada aérea aérea para para SE SE aérea aérea em em poste poste com com ramal ramal 1414
6.3 6.3 Subestação Subestação de de instalação instalação exterior exterior em em invólucros invólucros metálicos metálicos próprio próprio para para usouso
ao tempo:ao tempo:
1515
6.4. 6.4. SE SE Abrigada Abrigada com com entrada entrada aéreaaérea 1515
6.5. 6.5. SE SE Abrigada Abrigada com com entrada entrada subterrânea subterrânea 1616
6.6. 6.6. Cubículo Cubículo de de medição medição e e proteção, proteção, SE SE abrigada abrigada com com entrada entrada aérea: aérea: 1717
6.7. 6.7. Cubículo de Cubículo de medição, medição, proteção proteção e e transformaçãtransformação, o, SE SE abrigada abrigada com com entradaentrada
aérea: 01 aérea: 01 transformadtransformadoror
1818
6.8. 6.8. Cubículo Cubículo de de medição, medição, proteção proteção e e transformaçãtransformação, o, SE SE abrigada abrigada com com entradaentrada
aérea:02 aérea:02 transformadortransformadoreses
1919
6.9 6.9 Cubículos Cubículos de de medição, medição, proteção proteção e e transformaçãtransformação. o. SE SE abrigada abrigada com com ententradarada
mista: 02 mista: 02 TransformaTransformadoresdores
2020
7. 7. Diagrama Diagrama Unifilar Unifilar de de subestação subestação predial predial e e industrial industrial 2121
7.1.7.1. Diagrama unifilar de subestações - ConceitoDiagrama unifilar de subestações - Conceito 2121
7.2.7.2. Exemplo de Diagrama unifilar de Exemplo de Diagrama unifilar de uma subestação predial ouuma subestação predial ou industrialindustrial 2222
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SUBESTAÇÃO
1. DEFINIÇÃO
Subestação é o segmento de um sistema elétrico de potência, responsável pela
interconexão entre linha(s) de transmissão, redes de distribuição, transformador e os
pontos de utilização, localizada em uma área territorial pré-determinada e composta por
um conjunto de instalações e equipamentos com funções específicas, que são
concebidos de forma a proporcionar a utilização da energia elétrica com a máxima
confiabilidade e segurança.
1.2. Definição de acordo com Diretrizes e Critérios Técnicos da COELCE:
Subestação: Conjunto de instalações elétricas em média ou alta tensão que agrupa os
equipamentos, condutores, e acessórios, destinados à proteção, medição, manobra e
transformação de grandezas elétricas.
2. Classificação
2.1. Quanto à função;
2.2. Quanto ao nível de tensão;
2.3. Quanto ao tipo de instalação;
2.4. Quanto à forma de operação
2.1. Quanto a função
2.1.1. Subestação elevadora:
São subestações localizadas próximo as usinas geradoras e são destinadas a
elevação da tensão de geração para a tensão de transmissão.
Ex1. SE PAF, CHESF, de 13,8kV p/ 230kV
Ex2. SE LGZ, CHESF, de 16 Kv p/ 500kV.
Ex3. SE Xingó, CHESF, de 18kV p/ 500kV
Ex4. SE EBR, de 13,8KV p/ 69kV
SE elevadora da UHE PA-IV de 18KV para 500KV
4
SE elevadora da Eólica Beberibe de 13,8 KV para 69KV
2.1.2. Subestação abaixadora:
São subestações localizadas geralmente nas periferias dos centros de carga e são
destinadas a rebaixar a tensão de transmissão para a tensão de distribuição.
Ex1. SE FTZ-I CHESF de 230kV p/ 69kV.
Ex2. SE FTZ-II CHESF de 500kV p/ 230kV.
Ex3. SE SBD CHESF de 230kV p/ 69kV.
SE abaixadora de Beberibe da COELCE, rebaixando de 69KV para 13,8KV.
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2.1.3. Subestação de distribuição:
São subestações localizadas nos centros de carga e são destinadas ao rebaixamento da
tensão da supridora para a tensão de distribuição primária, para suprimento dos
alimentadores e transformadores de rua e Unid. Consumidoras com alimentação primária.
Ex1. SE TAP COELCE, de 69kV para 13,8kV
Ex2. SE SBU COELCE, de 69kV para 13,8Kv.
SE de distribuição do Jabuti-COELCE que atende a 5 alimentadores de distribuição
As subestações distribuidoras são constituídas normalmente por partes denominadas de
vãos ou bays , cuja função é modularizar a instalação, permitindo facilitar o projeto e o
orçamento de obras, flexibilizar a construção e futuras ampliações/reformas.
Uma subestação distribuidora é composta pelos seguintes vãos:
- Vão de entrada de linha (EL) ou saída de linha (SL), Vãos dos barramentos de AT
principal e transferência, Vão do disjuntor de transferência na AT(12D1), Vão de
transformação, Vão do disjuntor geral de MT, Vãos dos barramentos de MT, principal e
transferência, Vão de banco de capacitor, Vão de transformador de serviço auxiliar, Vão
de saída de alimentador;
2.1.4. Subestação seccionadora:
São subestações localizadas estrategicamente em pontos do sistema elétrico de
potência, e são destinadas ao chaveamento e manobras de linhas de transmissão.
Ex1. SE QXD – CHESF, de 500kV para 500kV
Ex2. SE LGZ - CHESF, de 500KV para 500KV.
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2.1.5. Subestação conversora:
São subestações associadas aos sistemas de transmissão em corrente contínua,
denominadas de subestação Retificadora e subestação Inversora.
• Ex. SE Itaipú, Retificadora, Furnas, de 18kV p/ 600kV
• Ex2. SE Ibiúna, Inversora, 600kV para 138/69/13,8kV
2.1.6. Subestação de utilização (tipo Predial, Comercial ou Industrial): São subestações
localizadas em edifícios residenciais, comerciais ou em indústrias, e são destinadas ao
suprimento de energia elétrica em tensão primária de distribuição, para atender prédios
de múltiplas unidades ou unidades consumidoras do grupo A.
Uma subestação de utilização do tipo predial ou industrial é constituída dos seguintes
segmentos:
• Medição em tensão primária: Conjunto de medição compacta aérea;
• Cubículo de proteção;
• Cubículo de transformação;
• QGBT.
2.2. SE Quanto ao nível de tensão
2.2.1. Subestação de Média-Tensão:
São subestações com nível de tensão menor ou igual a 35kV.
2.2.2.Subestação de Alta-Tensão (AT):
São subestações com nível de tensão menor ou igual a 230kV e maior do que 35kV;
2.2.3. Subestação de Extra-Alta-Tensão (EAT): São subestações com nível de tensão
menor ou igual a 765kV e maior do que 230kV.
2.2.4. Subestação de Ultra-Alta-Tensão (UAT): São subestações com nível de tensão
maior do que 765kV;
2.3. Quanto ao tipo de instalação
2.3.1. Subestação em pátio aberto:
São subestações cujas instalações são montadas a céu aberto, em locais amplos e
ao ar livre, cujos equipamentos ficam sujeitos às intempéries (vento, chuva, poluição,
etc.);
SE em pátio aberto denominada SE PICI-COELCE, de 69KV para 13,8KV
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2.3.2. Subestação abrigada:
São subestações cujas instalações são montadas abrigadas nos interiores de
edificações ou protegidas por cobertas, proporcionando maior segurança contra às
intempéries.
SE abrigada de Guaramiranga-COELCE, de 69kV para 13,8KV.
2.3.3. Subestação blindada:
São subestações construídas em locais abrigados, onde os equipamentos são
protegidos e isolados em óleo, ou em gás (ar comprimido ou SF6).
Vantagens:
• Espaço reduzido  – podendo chegar a até 10% de 
uma SE convencional 
• Baixa manutenção e operação segura 
(inteiramente contidas em invólucros metálicos)
• Disponíveis em níveis de tensão de até 500kV 
Desvantagens:
• Necessita de pessoal com treinamento 
• especializado 
• As operações de chaveamento manobra não 
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podem ser visualizadas (apenas supervisionadas por indicadores luminosos)
SE blindada a gás SF6
2.4. Quanto a forma de operação
2.4.1. Subestação assistida:
São subestações atendidas por operadores de SE;
Normalmente essas SEs não são foram ainda automatizadas;
2.4.2. Subestação Tele assistidas:
São subestações semi-automáticas, normalmente na zona do interior, cujo
operador pode exercer a função dupla de operador e eletricista para atendimento na rede
de distribuição e quando um equipamento opera intempestivamente o mesmo é acionado
através de um alarme sonora no rádio ou telefonia móvel celular, e se desloca para
atendimento na subestação.
2.4.3. Subestação Automatizada:
São subestações supervisionadas e operadas a distância através de computador e
de um sistema de transmissão de dados, que pode ser através de rádio transceptor, linha
telefônica fixa ou celular, modem ou por fibra óptica. O operador nesse caso comparece a
subestação quando há necessidade de manobras locais. Prioritariamente toda manobra
de equipamento é realizada remotamente pelo Centro de Controle.
3. Medição de energia em SE de utilização (industrial ou predial)
Particularizando para clientes da COELCE, de acordo com a DT 108 R06  – Decisão
Técnica que complementa e alteração a NT 002 (Norma Técnica para fornecimento de
energia em tensão primária de distribuição), a medição deverá ser realizada em Média
Tensão através de conjunto de medição aéreo compacto de forma a possibilitar a
medição por telemetria ou caso não seja possível, por medidor convencional, conforme
padrões que correspondem aos desenhos a seguir apresentados:
3.1. Estrutura para conjunto de medição com caixa para display no poste, entrada aérea;
3.2. Estrutura para conjunto de medição com caixa de medição no poste, entrada aérea;
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3.3. Estrutura para conjunto de medição com caixa para display no poste, em entrada
subterrânea;
3.4. Estrutura para conjunto de medição com caixa de medição no poste, em entrada
subterrânea;
3.1. Estrutura para conjunto de medição com display, entrada aérea: Poste de 12m.
3.2. Estrutura para conjunto de medição com caixa de medição no poste, entrada aérea,
quando a medição por telemetria não for possível: poste de 12m.
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3.3. Estrutura para conjunto de medição com display, entrada subterrânea: poste de 12m
3.4.Estrutura para conjunto de medição com caixa de medição no poste, entrada
subterrânea, quando a medição por telemetria não for possível: poste de 12m
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Planta da localização da medição da SE:
4. Proteção primária de SE industrial-predial
4.1. Para projetos elétricos de SEs com capacidade instalada total até 300 KVA
A proteção geral de MT pode ser realizada por meio de chaves fusíveis unipolares, desde
que a proteção geral de BT do transformador seja realizada por disjuntor termomagnético;
Quando a proteção de MT da UC for realizada com chave fusível, o elo fusível de
proteção do ramal de ligação deve ser superior ao elo fusível de proteção de MT da
UC. (Vide exemplos de coordenação entre elos fusíveis):
Transformador Elo da UC Elo do Ramal de Ligação
75 KVA 5H 8K
112,5 KVA 6K 10K
150 KVA 8K 12K
225 KVA 10K 15K
300 KVA 15K 25K
Veja curva tempo-corrente de elos fusíveis tipo K, MÁXIMO TEMPO TOTAL DE
INTERRUPÇÃO E MÍNIMAS TEMPO DE FUSÃO.
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4.2. Para projetos elétricos de SEs com capacidade instalada maior do que 300KVA
A proteção geral de MT deve ser sempre por meio de disjuntor de média tensão,
com tensão nominal mínima de 15KV, e dotado de relés secundários com capacidade de
ajuste das funções 50/51 e 50/51N;
5. Atestado de viabilidade Técnica (AVT)
Deve ser submetido ao estudo de viabilidade técnica pela área de Planejamento do
Sistema Elétrico, os empreendimentos cujos projetos se enquadram nos seguintes casos:
a) Carga instalada ≥ 300 KVA para obras na capital e P INST.≥ 150 KVA para obras no
interior;
b) Carga instalada < 300 KVA (capital) e 150KVA (interior), quando a carga causar
perturbações no sistema (forno à arco, solda, frezadores, etc);
c) Cargas que injetam harmônicas de tensão e corrente no sistema (fornos de indução,
cargas pesadas controle por tiristores, etc.) ou para cargas sensíveis a variação de tensão
ou freqüência;
d) As cargas referidas nas alíneas a e b, referem-se à carga instalada no final do
empreendimento;
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e) Acessante ao SED de MT regidos pela DT 044, com capacidade instalada ≥ 75KVA, ou
extensão de rede de MT > 5 Km
6. Principais arranjos físicos de SEs de utilização:
6.1. Subestação aérea em estrutura TR
- Entrada aérea
- Medição por conjunto compacto aéreo
- Admite-se a montagem de transformador em poste ou em torre até a potência de 300
KVA (Poste de 10,5m).
6.2. Entrada aérea para SE aérea em poste com ramal
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6.3. Subestação de instalação exterior em invólucros metálicos próprio para uso ao
tempo: (Independente da potência do transformador as proteções primárias e
secundárias devem ser feitas através de disjuntores)
• Entrada subterrânea
• Medição em conjunto compacto aéreo;
6.4. SE Abrigada com entrada aérea
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6.5. SE Abrigada com entrada subterrânea
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6.6. Cubículo de medição e proteção, SEabrigada com entrada aérea:
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6.7. Cubículo de medição, proteção e transformação, SE abrigada com entrada
aérea: 01 transformador
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6.8. Cubículo de medição, proteção e transformação, SE abrigada com entrada
aérea:02 transformadores
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6.9. Cubículos de medição, proteção e transformação. SE abrigada com entrada
mista: 02 Transformadores
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7. Diagrama Unifilar de subestação predial e industrial
7.1. Diagrama unifilar de subestações
Conceito: Representação gráfica das interligações elétricas e partes componentes de um
sistema elétrico de uma subestação, de forma simplificada, que possibilita visualizar a
interdependência funcional entre os diversos segmentos, dispositivos e materiais
essenciais, representados em uma única fase, mesmo que corresponda a um sistema
trifásico.
O diagrama unifilar faz parte integrante do projeto elétrico de uma subestação que deve
ser registrado no CREA com a necessária anotação de responsabilidade técnica (ART)
por profissional competente e ter sido
submetido a aprovação pela Concessionária de Energia Elétrica. Nesse desenho deve
constar todos os equipamentos, dispositivos e materiais essenciais, representados de
acordo com a simbologia normalizada, sendo indicado desde o ponto de ligação na rede
de Média Tensão (13,8 KV), até a proteção geral de baixa tensão, contendo ainda seus
principais valores elétricos nominais, faixa de ajuste, etc.
Caso a instalação disponha de geração própria, deve também estar representado no
diagrama unifilar o ponto de reversão, com detalhamento do sistema.
A interpretação do diagrama unifilar pelo eletricista ou técnico de manutenção de
subestação, tem sua significância, pois durante as manutenções corretivas ou mesmo as
de rotina (preventiva), ou preditivas, que ocorrerem, às vezes se faz necessário consultar
dados nominais e ajustes dos diversos equipamentos, dispositivos ou dos materiais
essenciais, quer seja para providenciar a reposição de peças lesionadas por falhas, ou
para aquisição de peças sobressalentes, ou mesmo para adequar os ajustes existentes
ao ajustes originais previstos em projeto. (ver principais esquemas unifilares no desenho
abaixo e no item 3.1.4.)
13,8 KV  - Y 380/220V
Diagrama unifilar simplificado de uma SE aérea em torre
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7.2. Exemplo de Diagrama unifilar de uma subestação predial ou industrial