LIVRO_INSTALAÇÕES_DE_SISTEMAS_ELÉTRICOS_DE_POTÊNCIA_SEP

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Série energia – geraÇÃO, TranSMiSSÃO e DiSTriBUiÇÃO
INSTALAÇÕES 
DE SISTEMAS 
ELÉTRICOS DE 
POTÊNCIA (SEP) 
Série energia – gTD
INSTALAÇÕES 
DE SISTEMAS 
ELÉTRICOS DE 
POTÊNCIA (SEP) 
CONFEDERAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA – CNI
Robson Braga de Andrade
Presidente
DIRETORIA DE EDUCAÇÃO E TECNOLOGIA – DIRET
Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti
Diretor de Educação e Tecnologia
SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL – SENAI
Conselho Nacional
Robson Braga de Andrade
Presidente 
SENAI – Departamento Nacional
Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti
Diretor Geral
Gustavo Leal Sales Filho
Diretor de Operações
Série energia – geração, TranS-
miSSão e DiSTribuição
INSTALAÇÕES DE 
SISTEMAS ELÉTRI-
COS DE POTÊNCIA 
(SEP) 
SENAI 
Serviço Nacional de 
Aprendizagem Industrial 
Departamento Nacional
Sede 
Setor Bancário Norte • Quadra 1 • Bloco C • Edifício Roberto 
Simonsen • 70040-903 • Brasília – DF • Tel.: (0xx61) 3317-9001 
Fax: (0xx61) 3317-9190 • http://www.senai.br
© 2018. SENAI – Departamento Nacional
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Esta publicação foi elaborada pela Equipe de Inovação e Tecnologias Educacionais do 
SENAI da Bahia, com a coordenação do SENAI Departamento Nacional, para ser utilizada 
por todos os Departamentos Regionais do SENAI nos cursos presenciais e a distância.
SENAI Departamento Nacional 
Unidade de Educação Profissional e Tecnológica – UNIEP
SENAI Departamento Regional da Bahia 
Inovação e Tecnologias Educacionais – ITED
FICHA CATALOGRÁFICA
S491i
 Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Nacional.
 Instalações de sistemas elétricos de potência (SEP) / Serviço 
 Nacional de Aprendizagem Industrial, Departamento Nacional, 
 Departamento Regional da Bahia. - Brasília: SENAI/DN, 2018.
 118 p.: il. - (Série Energia - Geração, Transmissão e Distribuição).
 ISBN 978-85-505-0290-8
 1. Instalações elétricas. 2. Sistemas de energia elétrica. 3. Energia elétrica. 
 4. Projetos. I. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. II. Departamento 
 Nacional. III. Departamento Regional da Bahia. IV. Comunicação oral e escrita. 
 V. Série Energia - Geração, Transmissão e Distribuição.
 CDU: 621.32
Lista de ilustrações
Figura 1 - Sistemas híbridos de geração de energia ..........................................................................................20
Figura 2 - Configuração de um sistema solar .........................................................................................................21
Figura 3 - Minigeração de energia conectada à rede .........................................................................................23
Figura 4 - Configuração de um sistema eólico isolado .......................................................................................24
Figura 5 - Turbina hidráulica.........................................................................................................................................25
Figura 6 - Usina térmica ................................................................................................................................................26
Figura 7 - Esquema de geração térmica ..................................................................................................................27
Figura 8 - Atração e repulsão entre átomos ...........................................................................................................28
Figura 9 - Processo interno do reator nuclear ........................................................................................................29
Figura 10 - Geração pelas ondas do mar ................................................................................................................30
Figura 11 - Subestação de energia ............................................................................................................................35
Figura 12 - Sistema Elétrico de Potência .................................................................................................................36
Figura 13 - Diagrama unifilar ......................................................................................................................................38
Figura 14 - Disjuntor .......................................................................................................................................................44
Figura 15 - Transformadores de força .......................................................................................................................45
Figura 16 - Transformador de corrente ....................................................................................................................46
Figura 17 - Transformador de potencial ...................................................................................................................46
Figura 18 - Capacitores ..................................................................................................................................................47
Figura 19 - Chaves seccionadoras ..............................................................................................................................48
Figura 20 - Seccionadores fusíveis .............................................................................................................................48
Figura 21 - Reator derivação – 230 kV – 10 MVA ...................................................................................................49
Figura 22 - Malha de aterramento .............................................................................................................................50
Figura 23 - Isoladores ......................................................................................................................................................51
Figura 24 - Cabos condutores com material isolante .........................................................................................53
Figura 25 - Conector para cabos de alta tensão....................................................................................................53
Figura 26 - Barramento .................................................................................................................................................54
Figura 27 - Para-raios e descarregadores de chifre ..............................................................................................55
Figura 28 - Sistema de proteção .................................................................................................................................56
Figura 29 - Campo de atuação de um Smart grid ...............................................................................................62
Figura 30 - Conexão de um relé ao SEP ....................................................................................................................64
Figura 31 - Característica de tempo para funções de sobrecorrente do relé .............................................64
Figura 32 - Chave-fusível ...............................................................................................................................................65
Figura 33 - Circuito de acionamento de um disjuntor ........................................................................................66
Figura 34 - Aplicação de um religador na saída do alimentador de uma subestação ............................66
Figura 35 - Sequência de operação de um religador ..........................................................................................67Figura 36 - Chave seccionalizadora instalada à jusante de um religador ....................................................67
Figura 37 - Arquitetura da rede elétrica unidirecional x rede elétrica multidirecional ...........................69
Figura 38 - Topologia de comunicação com fibra ótica .....................................................................................71
Figura 39 - Topologia de comunicação com rádio interligado ao SCADA ..................................................71
Figura 40 - Bay de saída de um alimentador ..........................................................................................................78
Figura 41 - Chaves seccionadoras ..............................................................................................................................78
Figura 42 - Sistema Elétrico de Potência (SEP) ......................................................................................................79
Figura 43 - Rede de distribuição .................................................................................................................................80
Figura 44 - Mufla de baixa tensão ..............................................................................................................................81
Figura 45 - Rede space ..................................................................................................................................................81
Figura 46 - Rede multiplexada ....................................................................................................................................82
Figura 47 - Rede convencional ....................................................................................................................................82
Figura 48 - Tensões utilizadas em um SEP ...............................................................................................................84
Figura 49 - Ramal de ligação ........................................................................................................................................87
Figura 50 - Condutor de alumínio NU .....................................................................................................................88
Figura 51 - Cabo protegido .........................................................................................................................................88
Figura 52 - Condutores multiplexados - isolados ................................................................................................89
Figura 53 - Entrada de serviço de energia ...............................................................................................................90
Figura 54 - Chave para desligamento de circuito defeituoso ..........................................................................91
Figura 55 - Linhas de transmissão de energia elétrica ........................................................................................97
Figura 56 - Estrutura básica de um sistema elétrico ............................................................................................99
Figura 57 - Sistema Interligado Nacional (SIN) ................................................................................................... 101
Figura 58 - Representação dos processos de transmissão ............................................................................. 103
Figura 59 - Zonas de proteção .................................................................................................................................. 104
Quadro 1 - Tipos de subestações .................................................................................................................................33
Quadro 2 - Simbologia utilizada em um diagrama de subestação .................................................................36
Quadro 3 - Condutores de aterramento ...................................................................................................................46
Quadro 4 - Tipos de isoladores .....................................................................................................................................48
Quadro 5 - Aplicações dos isoladores ........................................................................................................................48
Quadro 6 - Condutores para ramais de distribuição ............................................................................................81
Quadro 7 - Tipos de conectores ...................................................................................................................................82
Quadro 8 - Extensão das LT por nível de tensão ....................................................................................................96
Sumário
1 Introdução ........................................................................................................................................................................13
2 Geração de energia – características e diagramas .............................................................................................19
2.1 Aplicações conforme normas e padrões da concessionária local .............................................20
2.2 Tipos de geração – dimensionamento – funcionamento e ligações ........................................20
2.2.1 Geração solar ..............................................................................................................................21
2.2.2 Geração eólica ............................................................................................................................23
2.2.3 Geração hidráulica ....................................................................................................................24
2.2.4 Geração térmica ........................................................................................................................26
2.2.5 Geração nuclear .........................................................................................................................28
2.2.6 Maremotriz - energia dos mares ..........................................................................................30
3 Subestações de energia ..............................................................................................................................................35
3.1 Características gerais das subestações ................................................................................................36
3.2 Tipos de subestações .................................................................................................................................37
3.2.1 Diagrama unifilar.......................................................................................................................38
3.2.2 Identificação e codificação de uma subestação ............................................................40
3.3 Equipamentos de uma subestação ......................................................................................................43
3.3.1 Equipamentos de manobra ..................................................................................................43
3.3.2 Transformadores de força ......................................................................................................45
3.3.3 Transformadores de instrumentos......................................................................................45
3.3.4 Capacitores shunt ....................................................................................................................47
3.3.5 Chaves seccionadoras primárias .........................................................................................47
3.3.6 Seccionadores fusíveis ............................................................................................................48
3.3.7 Reatores ........................................................................................................................................493.3.8 Malhas de aterramento ...........................................................................................................49
3.3.9 Isoladores – metais isolantes ................................................................................................51
3.3.10 Cabos isolados .........................................................................................................................53
3.3.11 Conectores ................................................................................................................................53
3.3.12 Barras nuas ................................................................................................................................54
3.3.13 Para-raios e descarregadores de chifre ou centelhadores ......................................55
3.4 Sistemas de proteção – relé de sobrecorrente, relés de sub e sobre tensão, relés de gás ou buchholz, relés de temperatura, relé diferencial, válvula de alívio de pressão ..............56
3.4.1 Proteções internas dos transformadores de força ........................................................56
3.4.2 Proteções externas dos transformadores de força .......................................................57
4 Smart grid – conceituação e características .........................................................................................................61
4.1 Características gerais do smart grid .....................................................................................................62
4.2 Automação da proteção das redes ......................................................................................................63
4.3 Automação da distribuição das redes - equipamentos de proteção .......................................63
4.3.1 Relés ...............................................................................................................................................63
4.3.2 Chaves fusíveis ...........................................................................................................................65
4.3.3 Disjuntores ..................................................................................................................................65
4.3.4 Religadores ..................................................................................................................................66
4.3.5 Seccionadores ............................................................................................................................67
4.4 Self-healing ....................................................................................................................................................68
4.4.1 Implementação .........................................................................................................................70
4.4.2 Instalação da rede .....................................................................................................................70
5 Distribuição de energia – características, ligações e funcionamento .........................................................77
5.1 Aplicação conforme norma e padrões da concessionária local ................................................79
5.2 Tipos de distribuição: aérea, subterrânea, rural e urbana .............................................................80
5.2.1 Sistema de proteção ................................................................................................................83
5.2.2 Classe de tensão: BT, MT, AT e ligações .............................................................................84
5.3 Equipamentos de manobra e de transformação .............................................................................85
5.3.1 Conexões elétricas ....................................................................................................................85
5.3.2 Ramais de ligação .....................................................................................................................87
5.3.3 Entrada de serviço ....................................................................................................................90
5.4 Requisitos básicos para aplicação de conexões ...............................................................................92
6 Características da transmissão de energia............................................................................................................97
6.1 Funcionamento de um sistema elétrico de potência .....................................................................99
6.2 Tipos de transmissão e diagramas ..................................................................................................... 100
6.2.1 Ligações .................................................................................................................................... 102
6.2.2 Simbologia ............................................................................................................................... 102
6.3 Aplicação conforme norma e padrões da concessionária local .............................................. 103
6.3.1 Critérios básicos de um sistema de proteção .............................................................. 105
6.3.2 Identificação dos critérios padronizados para análise de atuação da proteção .................................................................................................................................... 106
Referências ........................................................................................................................................................................ 109
Minicurrículo do autor .................................................................................................................................................. 113
Índice .................................................................................................................................................................................. 115
1
Prezado aluno,
É com grande satisfação que o Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (SENAI) traz o 
livro didático Instalações de Sistemas Elétricos de Potência (SEP).
Os conhecimentos que serão apresentados nesse livro são de extrema importância para a 
formação de um bom eletrotécnico, portanto devem ser estudados todos os assuntos com a 
devida importância, com o objetivo de desenvolver capacidades técnicas relativas à manu-
tenção, operação e o controle dos sistemas elétricos de potência, bem como capacidades 
sociais, organizativas e metodológicas, de acordo com a atuação do técnico no mundo do 
trabalho.
Você aprenderá aqui sobre os sistemas de geração, transmissão, subestação, distribuição e 
smart grid. Também analisará e aprenderá as aplicabilidades de cada equipamento e dispositi-
vo de proteção e medição que compõe o sistema elétrico de potência. Além disso, conhecerá 
as recomendações das normas técnicas referentes a estes sistemas, suas características, simbo-
logias e a forma correta de utilizá-los.
A proteção é um quesito muito importante quando o assunto é energia elétrica. Você 
aprenderá sobre os sistemas de aterramento, conhecendo suas aplicações conforme as nor-
mas técnicas, as principais características, simbologias e os tipos de esquemas de aterramento 
utilizados no SEP.
Por fim, esperamos que esse livro desperte a sua preocupação com a qualidade da sua atua-
ção profissional na área de eletrotécnica, bem como com a qualidade de vida dos clientes e 
receptores dos seus serviços e com os impactos que a área elétrica oferece à população.
Introdução
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 14
Durante nosso estudo, abordaremos assuntos que lhe permitirão desenvolver:
CAPACIDADES SOCIAIS
a) Comunicar-se com clareza;
b) Demonstrar atitudes éticas;
c) Ter proatividade;
d) Ter responsabilidade;
e) Trabalhar em equipe.
CAPACIDADES METODOLÓGICAS
a) Cumprir normase procedimentos;
b) Identificar diferentes alternativas de solução nas situações propostas;
c) Manter-se atualizado tecnicamente;
d) Ter capacidade de análise;
e) Ter senso crítico;
f) Ter senso investigativo;
g) Ter visão sistêmica.
CAPACIDADES ORGANIZATIVAS
a) Aplicar procedimentos técnicos;
b) Demonstrar organização;
c) Estabelecer prioridades;
d) Ter responsabilidade socioambiental.
CAPACIDADES TÉCNICAS
a) Analisar diagramas elétricos;
b) Analisar parâmetros elétricos registrados;
c) Analisar registros de manutenções;
d) Aplicar normas técnicas, de qualidade, de saúde e segurança no trabalho e de preservação ambiental;
e) Compatibilizar a instalação do SEP com as exigências dos órgãos governamentais;
f) Consultar catálogos e manuais de fabricantes;
 1 Introdução 15
g) Controlar prazos e datas referentes à tramitação da documentação de autorização na instalação do 
SEP;
h) Descartar resíduos em conformidade com as normas ambientais vigentes considerando as esferas 
Municipal, Estadual e Federal;
i) Elaborar Análise Preliminar de Risco (APR);
j) Elaborar o cronograma de montagem da instalação;
k) Elaborar Ordem de Serviço (OS);
l) Identificar a documentação necessária à solicitação de autorização para instalação de Sistemas Elé-
tricos de Potência (SEP);
m) Identificar as exigências dos órgãos governamentais quanto à instalação do Sistema Elétrico de Po-
tência (SEP);
n) Identificar as implicações legais decorrentes da falta de documentos ou da falta de cumprimento de 
prazos no atendimento das exigências dos órgãos governamentais
o) Identificar normas regulamentadoras e técnicas;
p) Identificar os materiais, componentes, instrumentos, ferramentas e equipamentos;
q) Identificar os riscos;
r) Identificar sistemas elétricos;
s) Instalar a infraestrutura conforme projeto;
t) Instalar os circuitos elétricos conforme projeto;
u) Interpretar diagramas elétricos;
v) Interpretar grandezas elétricas;
w) Interpretar leiautes;
x) Interpretar normas, procedimentos e manuais;
y) Interpretar parâmetros do sistema;
z) Interpretar planta baixa e leiautes;
aa) Parametrizar os equipamentos;
ab) Preencher as documentações necessárias;
ac) Realizar Análise Preliminar de Riscos (APR);
ad) Realizar as conexões elétricas;
ae) Reconhecer princípios de eletricidade;
af) Reconhecer princípios de qualidade, segurança, saúde e meio ambiente;
ag) Relacionar EPI e EPC;
ah) Relacionar os materiais, equipamentos, instrumentos e ferramentas necessários;
ai) Segregar os resíduos em função de sua destinação;
aj) Seguir a ordem de serviço;
ak) Seguir os procedimentos de trabalho;
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 16
al) Seguir regulamentações da concessionária local;
am) Selecionar catálogos e manuais para a manutenção de sistemas elétricos;
an) Selecionar procedimentos de trabalho;
ao) Separar EPI e EPC;
ap) Separar os materiais, equipamentos, instrumentos e ferramentas necessários;
aq) Utilizar EPI e EPC;
ar) Utilizar ferramentas e instrumentos;
as) Utilizar novas tecnologias.
Convido você a se alimentar de conhecimentos teóricos com a leitura dessa obra de extrema importân-
cia para sua formação técnica. 
Bons estudos!
 1 Introdução 17
2
Geração de energia nada mais é do que a sua produção com a utilização de várias fontes, 
podendo ser tradicionais como hidráulica e térmicas, ou alternativas – também chamadas de 
fontes limpas – como solar e eólica. A geração de energia possui complexidade técnica e eco-
nômica, visto que a energia pode ser dividida em: 
a) Física: que é compreendida pelas energias Hidráulica, Mecânica, Cinética e Dinâmica 
dos corpos;
b) Química: que contempla as energias originadas da energia da combustão, de células 
fotoelétricas e fotovoltaicas e de origem das reações químicas; 
c) Atômica: originária da divisão do átomo; 
d) Elétrica: originada da movimentação de elétrons em um campo elétrico.
Baseado nas características da geração de energia que fazem parte de cada tipo, sendo ela 
solar, eólica, hidráulica, térmica, nuclear e maremotriz, pode-se converter as outras formas de 
energia na elétrica. Vejamos:
a) Hidrelétrica: transforma energia potencial e cinética em elétrica;
b) Termoelétrica: o combustível gera calor que aquece a água, movimenta o motor e gera 
energia elétrica. As térmicas a gás, carvão, diesel, óleos, gasolina, biomassa, etc. geram 
calor via energia química;
c) Nucleares: geram calor, através da quebra atômica, para ser utilizada em turbinas aco-
pladas a geradores a fim de gerar energia elétrica;
d) Solares: geram calor através da energia luminosa para aquecimento de água em resi-
dências, hotéis e indústrias ou geram energia elétrica através das placas fotovoltaicas;
e) Eólicas: a matéria-prima utilizada é a força dos ventos;
f) Maremotriz: geram energia elétrica através das ondas do mar.
A finalidade dos vários tipos de produção de energia existentes, conforme pode ser visto 
na figura seguinte, pode ser representada pelos Sistemas Híbridos. Estes nada mais são do que 
Geração de energia – 
 características e diagramas
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 20
sistemas isolados de geração solar, eólica ou térmica que trabalham na seguinte ordem: quando há sol, ou 
vento, ou ainda óleo diesel para queimar nas turbinas. 
Figura 1 - Sistemas híbridos de geração de energia 
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
Nesse capítulo, estudaremos sobre a geração de energia com o objetivo de conhecer as normas e pa-
drões da concessionária local e, principalmente, os vários tipos de produção de energia elétrica, tão ne-
cessária à melhoria da qualidade de vida de todos, uma vez que toda energia elétrica produzida precisa 
ser transmitida e distribuída para os grandes, médios e pequenos consumidores, não podendo estocar a 
energia elétrica, e sim, a matéria-prima, como a água, o gás natural, o óleo diesel, o carvão, etc.
Ao concluir esse capítulo, esperamos que você seja capaz de identificar sistemas elétricos, bem como 
utilizar novas tecnologias de produção de energia, que são as fontes alternativas de geração.
2.1 APLICAÇÕES ConformE normAS E PAdrÕES dA ConCESSIonárIA LoCAL
A Energia Elétrica é produzida em centrais elétricas que utilizam diversas fontes primárias de energia. 
Esta energia, após ser produzida é transportada e distribuída para os Centros de Consumo, que são o espa-
ço onde se localizam os consumidores residenciais, comerciais, industriais, rurais, iluminação pública, etc. 
A cada segmento de Geração (G), Transmissão (T) e Distribuição (D) estão associados os custos, que acres-
cidos de uma justa remuneração dos investimentos, se transformam em tarifa, a qual pagamos na conta 
de energia mensal. A partir disso, cada Concessionária de Energia local exige que sejam consultadas suas 
normas e padrões internos para o desenvolvimento de qualquer projeto elétrico de seus clientes.
2.2 TIPoS dE GErAÇÃo – dImEnSIonAmEnTo – fUnCIonAmEnTo E LIGAÇÕES
Para que haja economia na produção da energia elétrica, existem vários tipos de geração. As tradicionais 
são as usinas hidráulicas, as térmicas e as nucleares. Já as conhecidas como fontes alternativas de produção 
 2 GErAÇÃo dE EnErGIA – CArACTEríSTICAS E dIAGrAmAS 21
de energia são as solares, eólicas, de biomassa, maremotriz e geotérmicas, que utilizam, respectivamente, 
o potencial do sol, dos ventos, dos restos orgânicos, das ondas do mar e do fundo da terra.
 SAIBA 
 MAIS
Para aprofundar seus conhecimentos em fontes alternativas de energia, consulte 
o site do Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio Brito (CRESESB).
A seguir, veremos as especificidades de cada tipo, o seu funcionamento, e o processo de ligação.
2.2.1 GERAÇÃO SOLAR
A geração solar tem como fonte o sol e é aplicada para diversas finalidades, tendo como principais for-
mas de uso a geração fotovoltaica e aproveitamento do calor do sol para aquecimento de água.
Para produção de energia solar costuma-se utilizar a energia geradapor módulos fotovoltaicos, os quais 
produzem o chamado efeito fotovoltaico, que decorre da excitação dos elétrons de alguns materiais na 
presença da luz solar. Entre os materiais mais adequados para a conversão da radiação solar, em energia 
elétrica, usualmente chamados de células solares ou fotovoltaicas, destaca-se o silício.
Os projetos de geração de energia própria nas indústrias devem fornecer aos usuários economia, esta-
bilidade na rede e respeito ao meio ambiente. A geração própria é feita, principalmente, através de mó-
dulos fotovoltaicos instalados nos telhados ou lajes das indústrias que devem ser dimensionados através 
de estudos do consumo mensal, seguindo todas as normas, evitando sistemas superdimensionados, com 
superaquecimento e ambientes incorretos.
Figura 2 - Configuração de um sistema solar
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 22
A eficiência de conversão das células solares é medida pela proporção da radiação solar incidente sobre 
a superfície da célula que é convertida em energia elétrica, que posteriormente será inserida na rede elé-
trica da concessionária.
Um dos benefícios da utilização dessa energia é que o usuário poderá, por fim, balancear a energia 
consumida com a gerada pelo sol e fazer a compensação com um desconto na fatura do consumidor, 
reduzindo assim os custos. Além da redução dos custos, os sistemas fotovoltaicos oferecem diversas van-
tagens para a rede elétrica, como a redução de perdas de transmissão e distribuição de energia já que o 
consumo da eletricidade é no mesmo local em que é produzida, é uma energia limpa, necessita de pouca 
manutenção, entre outras.
Por ser um processo relativamente novo, a maioria das pessoas não tem o conhecimento necessário 
para aproveitar dessa modalidade que é de extrema importância na integração ao sistema elétrico brasi-
leiro, especialmente, como modalidade de micro e minigeração fotovoltaica solar para geração de energia 
elétrica, a fim de que unidades consumidoras de pequeno e médio porte possam contribuir com o sistema 
e se tornar um produtor independente de energia limpa.
CASoS E rELAToS
Parque Solar conectado à rede elétrica
Uma empresa de energia solar tentou se conectar à rede de distribuição de uma concessionária. 
Foram necessários vários estudos de conexão, utilizando os padrões e regras estabelecidos pela dis-
tribuidora de energia local. Após a realização destes estudos e a construção de uma subestação de 
energia de chaveamento para permitir o entroncamento do parque solar na rede de distribuição, a 
obra foi iniciada e concluída.
Os consumidores puderam ter sua energia elétrica reforçada através da geração solar conectada à 
rede de distribuição da concessionária local. Com a elevação da produção da energia, não houve 
mais a necessidade de racionalização do uso da eletricidade por parte dos consumidores, conforme 
orientação da distribuidora de energia local.
A rede elétrica foi reforçada para suportar mais consumidores ligados a ela, permitindo um aumento 
do número de clientes conectados ao sistema. Então, a satisfação dos mesmos aumentou, visto que 
puderam ser adquiridos mais equipamentos elétricos e eletrônicos, já que havia mais disponibilida-
de de energia elétrica na rede de distribuição.
Os clientes que se tornam micro ou minigeradores poderão contribuir para que outros consumidores 
possam ser interligados a esse sistema e serem beneficiados com a energia elétrica. Podemos ver na figura 
a seguir esse tipo de ligação em espaços residenciais.
 2 GErAÇÃo dE EnErGIA – CArACTEríSTICAS E dIAGrAmAS 23
kwh kwh
kwh
kwh
kwh
kwh
Quadro de
energia
Energia consumida
Energia injetada
Figura 3 - Minigeração de energia conectada à rede
Fonte: SENAI DR BA, 2018.
Conforme visto na imagem anterior, micro ou minigeração é o consumidor gerando sua energia elétri-
ca, através do sistema fotovoltaico e disponibilizando para a rede a energia que sobra e que não é utilizada. 
Para tal, há necessidade de se ter um quadro de energia, que medirá a energia gerada pelo consumidor 
que é exportada para a rede. A diferença é computada em favor do consumidor, que pagará uma conta de 
energia mais barata.
A energia solar é uma fonte alternativa, renovável e não poluente. Entretanto, uma das restrições técni-
cas à difusão de projetos de aproveitamento da energia solar é a baixa eficiência dos sistemas de conver-
são de energia, o que torna necessário o uso de grandes áreas para a captação de energia em quantidade 
suficiente para que o empreendimento se torne economicamente viável. Comparada, contudo, a outras 
fontes, como a energia hidráulica, que muitas vezes exige grandes áreas inundadas, observa-se que a limi-
tação de espaço não é tão restritiva ao aproveitamento da energia solar.
2.2.2 GERAÇÃO EÓLICA
A energia eólica é uma forma de se obter energia elétrica a partir da energia dos ventos (cinética). Com 
isso, ela é mais limpa e por ser renovável no sistema se torna bastante flexível; ao contrário de outras fontes, 
para se gerar energia eólica deve-se atentar apenas ao regime dos ventos. É possível perceber que a ener-
gia eólica tem um grande valor para matriz energética, na complementação da fonte hídrica.
A energia eólica, no âmbito da micro e minigeração, se mostra um grande referencial para auxiliar a 
matriz, pois normalmente são instaladas próximas aos centros de carga e são conectadas à rede da conces-
sionária, que controla todo o sistema de medição, fazendo leituras entre a energia consumida e a gerada, 
e, a depender, o consumidor ainda ficará com crédito de energia, gerando uma grande economia.
Os sistemas eólicos podem ser de três tipos: isolados, híbridos e eólicos. Os isolados são sistemas nor-
malmente instalados em locais de difícil acesso, onde não foi possível ou até, em muitos casos, inviável a 
disponibilidade de uma rede de transmissão. Estes sistemas, normalmente, são aplicados em eletrificação 
rural. Normalmente utilizam alguma forma de armazenamento em que, na maioria dos casos, são utiliza-
dos bancos de baterias para, em conjunto com um inversor, tornar possível a utilização de aparelhos elétri-
cos, conforme pode ser observado na figura seguinte.
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 24
Telefones
Geladeiras
Lâmpadas
Computadores
Aerogerador
Controlador 
de carga Eletrodomésticos
Baterias
Inversor
Figura 4 - Configuração de um sistema eólico isolado
Fonte: CRESESB, [20--]. (ADAPTADO). 
Os sistemas híbridos trabalham em conjunto, ou seja, interligados, aproveitando as matérias-primas 
da natureza como o sol, o vento e a biomassa (que são folhas e galhos de árvores sem vida). Quando o 
sol é utilizado, através do uso das placas fotovoltaicas, tem-se a geração solar. O vento é utilizado para a 
produção da energia eólica e a biomassa, o óleo diesel e o gás natural compõem a geração térmica. Es-
tas fontes de geração trabalham isoladas, quando da disponibilidade das matérias-primas mencionadas 
anteriormente, ou seja, se tem sol, a solar é utilizada; se há ventos, a eólica é usada. Na falta dessas duas 
matérias-primas, a geração térmica entra em operação.
Já os sistemas eólicos interligados à rede geram a energia elétrica, através dos ventos, e se conectam 
à rede elétrica. Portanto, a eletricidade produzida pela usina de energia eólica é, então, transmitida pelas 
redes de transmissão de energia e distribuída pelas concessionárias locais de energia para o uso em sua 
casa ou empresa.
2.2.3 GERAÇÃO HIDRÁULICA
Quando se refere à matriz de geração de energia elétrica, cerca de quase 64%, segundo a Agência Na-
cional de Energia Elétrica (ANEEL), provêm de usinas hidroelétricas que aproveitam a vazão dos rios para 
transformar energia mecânica em elétrica.
A energia hidrelétrica funciona de maneira bem simples. Ela utiliza a energia natural encontrada em um 
rio que flui rapidamente de uma elevação alta para uma superfície mais baixa, ou seja, consiste no apro-
veitamento de desníveisno relevo geográfico para acumular grandes volumes de água dos rios através 
de barragens, que são responsáveis pela contenção da água acumulando-a para ser usada na geração de 
energia a fim de movimentar uma turbina, através das energias cinética (que é a massa vezes a velocida-
de da água ao quadrado) e da potencial (que é a massa da água vezes a aceleração da gravidade) e gerar 
 2 GErAÇÃo dE EnErGIA – CArACTEríSTICAS E dIAGrAmAS 25
energia elétrica pelo gerador.
Figura 5 - Turbina hidráulica
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018. 
O aproveitamento da energia hidráulica para geração de energia elétrica é feito por meio do uso de 
turbinas hidráulicas, devidamente acopladas a um gerador. Com eficiência que pode chegar a 90%, as tur-
binas hidráulicas são atualmente as formas mais eficientes de conversão de energia primária em energia 
secundária.
Vejamos a seguir as vantagens e desvantagens na utilização e geração da energia hidráulica:
a) Vantagens
 - Baixo custo do megawatt;
 - Forma de energia limpa e sem poluentes;
 - Geração de empregos;
 - Desenvolvimento econômico;
 - Regulação do curso do rio;
 - Controle de enchentes e secas na região.
b) Desvantagens
 - A destruição da vegetação natural;
 - Assoreamento do leito dos rios;
 - Desmoronamento de barreiras;
 - Extinção de certas espécies de peixes e torna o ambiente propício à transmissão de doenças 
como malária e esquistossomose.
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 26
Daremos continuidade aos nossos estudos conhecendo a geração térmica. Vejamos.
2.2.4 GERAÇÃO TÉRMICA
A geração térmica trata-se de um conjunto de equipamentos que tem como função produzir energia 
elétrica a partir da energia térmica obtida pela combustão de determinado produto combustível, como 
óleo diesel, gás natural, biomassa, conforme pode ser visto na figura seguinte.
Figura 6 - Usina térmica 
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
A geração da energia térmica consiste em um processo mecânico, em que a queima de combustível 
se faz presente. O calor é produzido pelo sistema mecânico e depois convertido em energia elétrica pelo 
gerador.
 Entre os combustíveis utilizados em usinas térmicas o mais lucrativo é a biomassa, geralmente feita a 
partir do bagaço da cana-de-açúcar e da casca do arroz. Estes são mais baratos se comparados aos com-
bustíveis fósseis, além de serem muito menos poluentes.
A principal característica da energia térmica é o seu alto rendimento. O calor é produzido pelo sistema 
mecânico e depois convertido em energia elétrica pelo gerador. Basicamente, a energia térmica é gerada 
através do seu alto teor de calor. No ato da geração, as temperaturas podem chegar a até 500°C. No Brasil, 
o sistema de geração térmica não é viável, pois depende muito das situações climáticas do país.
 2 GErAÇÃo dE EnErGIA – CArACTEríSTICAS E dIAGrAmAS 27
Na figura seguinte pode ser observado o esquema de uma usina térmica.
Vapor d’água
Fornalha
Caldeira
Gerador
Turbina
Condensador
Água
Figura 7 - Esquema de geração térmica
Fonte: SENAI DR BA, 2018.
Para a utilização dessa forma de geração de energia, podemos destacar:
a) Vantagens:
 - Construção barata;
 - Proximidade do mercado consumidor;
 - Reduz custo com torres e linha de transmissão;
 - Barateia os custos de transmissão da área de produção até aquele que recebe a energia;
 - Seus combustíveis são mais ecológicos que os outros usados na maioria das outras usinas, 
como o gás natural, que tem origem na natureza, bem como, uma combustão limpa.
b) Desvantagens: 
 - Poluição;
 - Preço dos combustíveis;
 - Desmatamento de áreas imensas para obtenção da matéria-prima;
 - Lixo atômico: liberação do dióxido de carbono.
 FIQUE 
 ALERTA
Cuidados ambientais de preservação da natureza devem ser tomados, em 
relação à emissão de gases tóxicos que são emitidos, pelas usinas térmicas, 
prejudicando a camada de ozônio.
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 28
Embora as fontes alternativas de energia sejam muito adequadas às suas utilizações, certos cuidados 
com o meio ambiente devem ser tomados para que não haja destruição das reservas naturais mundiais e 
possa-se manter o planeta nas melhores condições de sobrevivência de seus habitantes.
2.2.5 GERAÇÃO NUCLEAR
A chamada energia nuclear ou termonuclear é baseada na divisão de átomos de um determinado ele-
mento químico. Ao serem divididos, os átomos liberam certa energia. Para se entender o que é a energia 
nuclear é necessário entender que existem forças de atração e repulsão nestes átomos, conforme pode ser 
visto na figura seguinte:
e e
Elétron repele elétron
p p
Próton repele próton
e p
Elétron atrai próton
Figura 8 - Atração e repulsão entre átomos
Fonte: SENAI DR BA, 2018.
A energia nuclear também pode ser ainda utilizada na fabricação de bombas nucleares.
O reator nuclear é um sistema onde a reação de fissão em cadeia é mantida sob controle e a energia 
liberada na fissão é usada como fonte de calor para ferver água, cujo vapor aciona uma turbina geradora, 
que produz eletricidade como numa usina termoelétrica convencional. O calor gerado eleva a temperatura 
da água no interior do reator. Numa bomba circula água quente para um gerador de vapor de água (GV) e 
o vapor aciona uma turbina que opera um gerador elétrico. Portanto, o reator é a parte integrante principal 
das usinas nucleares, onde a fissão nuclear ocorre de modo controlado e a energia liberada é aproveitada 
para a produção de energia elétrica.
O calor liberado na fissão aquece a água, mantida a alta pressão. Esta, por sua vez, aquece outra porção 
de água que entra em ebulição. O vapor produzido faz a turbina girar, cujo eixo se liga a um gerador elétri-
co o qual, por sua vez, transforma a energia do movimento em energia elétrica.
 2 GErAÇÃo dE EnErGIA – CArACTEríSTICAS E dIAGrAmAS 29
Na figura seguinte tem-se o processo que ocorre em um reator nuclear.
Vaso de contenção
Circuito primário
Circuito secundário
Sistema de água de refrigeranração
Vaso de
pressão
Barras de
controle 
Água
Bomba Bomba
Tanque de água
de alimentação
Condensador
Bomba
Gerador
elétricoTurbina
Elemento
combustível
Gerador
de vapor
Bomba principal de
refrigeração do reator
Pressurizador
Vapor
Reator Torre de
transmissão
Figura 9 - Processo interno do reator nuclear
Fonte: SENAI DR BA, 2018.
A partir da energia gerada pelo reator temos a instalação industrial da usina nuclear para produção de 
eletricidade.
Podemos destacar como vantagens da geração de energia nuclear:
a) Não contribui para o efeito estufa;
b) Não polui o ar com gases de enxofre, nitrogênio, particulados, etc.;
c) Não utiliza grandes áreas (uma central não requer um grande espaço para sua instalação);
d) Grande disponibilidade de combustível;
e) É a fonte mais concentrada de geração de energia;
f) Não necessita de armazenamento da energia produzida em baterias;
g) Não depende da sazonalidade climática (chuvas e ventos).
E como desvantagens desse tipo de geração:
a) Grande risco de acidente na central nuclear;
b) Necessidade de armazenar o resíduo nuclear em locais isolados e protegidos (+30a);
c) É a mais cara comparada às demais fontes de energia;
d) Os resíduos produzidos emitem radioatividade durante muitos anos;
e) Necessidade de isolar/lacrar a central após seu encerramento;
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 30
f) Dificuldades no armazenamento dos resíduos (questões de segurança e localização).
CURIOSIDADES
Você sabia que a matéria-prima da energia nuclear, que é composta 
pelo urânio-235, é a fonte mais concentrada na geração de energia, 
visto que um pequeno pedaço pode promover a geração de energia 
capaz de abastecer uma cidade inteira? Portanto, a utilização de 
84 mil toneladas de combustível é equivalente a apenas 15% da 
energia primária produzida pelo urânio-235
A energia nuclear é muito eficiente, visto que 1g de urânio é capaz de gerar uma quantidade grande de 
energia elétrica. Para se gerar energia elétrica, atravésda energia nuclear, é necessário se ter a quebra, ou 
seja, a divisão, por exemplo, do átomo de Urânio-235, que é matéria-prima mineral, altamente radioativa.
Para fundir os núcleos, necessita-se de pressões muito altas, por exemplo, as que ocorrem no interior do 
Sol, onde núcleos de hidrogênio se fundem em núcleos de hélio e estes se fundem em núcleos maiores, 
chegando até o carbono. Dessa forma, o Sol se mantém aceso, banhando a Terra com energia luminosa. A 
energia nuclear é, então, essencial para a existência da vida na Terra, e, em última análise, fonte primária de 
quase todas as outras formas de energia que conhecemos. Ela é responsável pelo atendimento de 18% das 
necessidades mundiais de eletricidade.
2.2.6 MAREMOTRIZ - ENERGIA DOS MARES
Energia maremotriz, ou energia das marés, é o modo de geração de energia por meio do movimento 
das marés. Dois tipos de energia maremotriz podem ser obtidos:
a) Energia cinética: das correntes devido às marés;
b) Energia potencial: pela diferença de altura entre as marés alta e baixa.
Na figura seguinte, pode ser visto como as ondas do mar impulsionam as hélices do sistema de geração 
denominado de maremotriz.
Figura 10 - Geração pelas ondas do mar 
Fonte: SENAI DR BA, 2018.
Podemos enumerar as vantagens e desvantagens da energia maremotriz:
 2 GErAÇÃo dE EnErGIA – CArACTEríSTICAS E dIAGrAmAS 31
a) Vantagens:
 - É uma fonte de energia renovável e alternativa;
 - É uma fonte de energia não poluente;
 - Há grande volume de água do mar para geração de energia.
b) Desvantagens:
 - Os custos de instalação são bastante elevados;
 - Necessidade de ter uma situação geográfica favorável, ou seja, presença de marés no litoral;
 - Para a instalação, deve haver um desnível entre marés bastante elevado (cerca de 5,5 m);
 - Pode ocorrer impacto ambiental na implantação do sistema, principalmente com relação ao 
ecossistema marinho;
 - Necessidade de instalações reforçadas para suportar tempestades e deteriorações;
 - Baixo rendimento, pois seu funcionamento não é contínuo.
As fontes de energia alternativas são a forma mais limpa de se gerar energia elétrica, utilizando os re-
cursos disponibilizados na natureza e sem poluir o meio ambiente. A diversificação na produção da ener-
gia elétrica é de grande importância para a ampliação da geração, já que as fontes convencionais, como 
hidráulica, térmica e nuclear, são esgotáveis, ao passo de que as usinas solar, eólica e maremotriz são ines-
gotáveis. 
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 32
 rECAPITULAndo
Vimos nesse capítulo que a Geração de Energia é de suma importância para que se tenha energia 
elétrica, melhorando a qualidade de vida de todos nós, com a utilização de várias formas ou fontes, 
sendo estas tradicionais como a hidráulica e térmica, ou as alternativas – chamadas de fontes limpas 
– como solar e eólica. 
A energia elétrica é produzida em centrais elétricas, que utilizam diversas fontes primárias de ener-
gia – centrais hidroelétricas e termoelétricas. Esta energia, após ser produzida, é transportada e dis-
tribuída para os Centros de Consumo – local onde se localizam os consumidores residenciais, comer-
ciais, industriais, rurais, iluminação pública, etc.
A finalidade dos vários tipos de produção de energia existentes, conforme foi visto neste capítulo, é 
a diversificação da geração, para que se possa sempre ter eletricidade, a fim de atender à demanda 
cada vez mais crescente. Dentre os tipos de geração, compreendemos que a solar é aquela cuja 
matéria-prima é o sol; a eólica é impulsionada pelos ventos; a maremotriz é movida pelas ondas 
do mar; e a nuclear é gerada a partir da fissão nuclear do Urânio-235. As fontes convencionais são a 
energia hidráulica, que tem como matéria-prima a água, e a térmica, que utiliza o gás natural, o óleo 
diesel e a biomassa (que são galhos e folhas mortas de árvores), que são transformados em gás e 
pressurizados, a fim de acionar as turbinas para a geração da energia elétrica.
 2 GErAÇÃo dE EnErGIA – CArACTEríSTICAS E dIAGrAmAS 33
3
A continuidade da distribuição de energia elétrica é essencial para o dia a dia de qualquer 
consumidor. Com base nisso, são realizadas manutenções preditivas, preventivas e corretivas 
nos equipamentos elétricos em subestações e redes de distribuição, bem como, estudos de 
proteção e aumento de carga com o objetivo de evitar e corrigir qualquer tipo de falha que 
possa vir a ocorrer nos sistemas de transmissão e distribuição.
 FIQUE 
 ALERTA
Cuidados devem ser tomados na operação e manutenção de 
uma subestação de energia, visto que há riscos de acidentes com 
pessoas e equipamentos. Por isso, antes da realização de qualquer 
atividade é necessária a realização da Avaliação Preliminar de Risco 
a fim de que sejam mitigados os possíveis riscos de acidentes (APR).
Todos os equipamentos elétricos possuem uma função específica com o objetivo de dar 
continuidade na transmissão e distribuição de energia elétrica. Essas funções serão estudadas 
no decorrer deste capítulo.
Figura 11 - Subestação de energia
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
Subestações de energia
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 36
Conforme pode ser visto na figura anterior, uma subestação (SE) é formada por um conjunto de equi-
pamentos de manobra e/ou transformação e ainda, eventualmente, por um conjunto de compensação de 
reativos usados para dirigir o fluxo de energia em um sistema de potência e possibilitar a sua diversificação 
através de rotas alternativas. Ela possui dispositivos de proteção capazes de detectar os diferentes tipos de 
defeitos (faltas) que ocorrem no sistema e de isolar os trechos onde estas faltas ocorrem.
3.1 CaraCteríStiCaS GeraiS daS SubeStaçõeS
As subestações de energia elétrica são de grande importância no Sistema Elétrico de Potência (SEP), 
pois funcionam como ponto de controle e transferência, exercendo as seguintes funções:
Como são pontos de operação do SEP, as subestações devem possuir ações de comandos coordenadas 
a partir de programas e filosofias de operação, que nada mais são do que as formas simples e eficientes de 
operar um sistema elétrico, em conformidade com informações coletadas a partir de sistemas de medição 
e proteção. Nas subestações, existem também equipamentos como transformadores de força e linhas de 
transmissão, transmissão de dados e controle, que compõem um sistema elétrico de potência, conforme 
pode ser visto na figura seguinte:
A Geração
B Transmissão
C Dispositivos 
de automação 
da distribuição
D Distribuição
F Consumidores residenciais
E Consumidores comerciais
e industriais
Usina hidroelétrica
Transformador
Subestação
transmissora
Subestação
distribuidora
Figura 12 - Sistema Elétrico de Potência 
Fonte: SENAI DR BA, 2018.
 3 SubeStaçõeS de eNerGia 37
Um SEP reúne os seguintes equipamentos e dispositivos de proteção e medição:
a) Sistema: é utilizado para designar todo o circuito elétrico, geradores, cargas e motores de aciona-
mento dos geradores; 
b) Carga: é utilizada para indicar:
 - Um dispositivo ou um conjunto de dispositivos que consomem energia elétrica; 
 - A potência absorvida de um determinado circuito de alimentação;
 - A potência ou a corrente que está passando por uma máquina ou linha.
c) Barramento: é a conexão elétrica, de impedância nula, o que significa que ela não contribui para o 
cálculo dos valores dos curtos-circuitos da subestação, porque seu valor é desprezível. Essa conexão 
interliga vários dispositivos como cargas, linhas, etc. O barramento tem a forma de barras de cobre 
ou alumínio.
3.2 tipoS de SubeStaçõeS
As subestações podem ser classificadas quanto a sua função e a sua instalação, sendo:
a) Transformadoras elevadoras (que são próximas aos centros de geração);
b) Abaixadoras (próximas aos centros de carga);
c) Aéreas;
d) Abrigadas.
Transformadoras elevadoras Abaixadora
Aérea Abrigada
Quadro 1 - Tipos de subestações
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
INSTALAÇÕES DE SISTEMASELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 38
Os vários tipos de subestações existentes têm aplicações específicas, considerando seus equipamentos 
de manobra e/ou transformação, bem como sua construção, ou seja, se é aérea ou abrigada, ou ainda, 
aquela utilizada na rede de distribuição. 
3.2.1 Diagrama Unifilar
Os esquemas ou diagramas estão classificados como: unifilares e multifilares. Os unifilares são eficientes 
pela sua simplicidade e são utilizados em grande escala nas operações elétricas. Já os multifilares contem-
plam todas as fases e são muito utilizados pelas equipes de Manutenção e Comissionamento. Nesse mate-
rial, estudaremos de forma específica os diagramas unifilares. 
 CURIOSIDADES
Para que um sistema opere, é necessário que haja três fases, A, B e C. 
Estas são representadas por diagramas trifilares ou multifilares. Porém, 
a visualização do sistema é facilitada, quando se tem apenas uma das 
fases no diagrama, que é chamado de unifilar.
O diagrama unifilar representa, através de uma fase, todos os equipamentos pertencentes a uma subes-
tação, a fim de que seja identificada a posição de cada um deles, quanto ao seu funcionamento eficiente.
D
72V1 12V1
02B1
42T1
01H1
02T1
92T1
91T1
91T2
91H2
91Y1
01Y1
91H1
71T1
11T1
11T2
11Y1
51H1
41H1
82V1
02E1
42T2
82B1
92T2
02T2
01H2
71T2
92V1
02V1
C
7,5/9,375
MVA
7,5/9,375
MVA
D
D D
D
D
01B2
8182
71Y1
X5
(Motores de 1000 HP)
11B2
51H2 41H2
C
01B3
11F1
71F1
91F1
01F1
x10
(Motores de 500 CV)
81B3
Figura 13 - Diagrama unifilar 
Fonte: SENAI DR BA, 2018.
Os diagramas unifilares são esquemas em que cada 3 elementos é simbolizado por apenas 1 elemento, 
ou seja, é a representação do sistema elétrico por uma de suas fases de energia. Caso seja necessário re-
presentar um número diferente de 3, deve-se colocar ao lado do símbolo o número representativo entre 
parênteses.
No quadro a seguir, é possível observar a simbologia utilizada na construção dos diagramas unifilares.
 3 SubeStaçõeS de eNerGia 39
Disjuntor
Condutor, cabo aéreo
Cabo subterrâneo
Barramento
Chegada
Saída
Chave de aterramento
Chave seccionadora tripolar sem chispador
Chave seccionadora tripolar com chispador
Chave seccionadora manopolar
Chave fusível
Chave fusível
Fusível extraível
Chave a óleo
Disjuntor extraível
Para-raios
Regulador de tensão
C
ReligadorR
D
Reator
Transformador de aterramento
Transformador de corrente
Transformador de corrente de bucha
Capacitor
Trafo regulador
Transformador de força
Transformador de potencial (PT)
DESCRIÇÃO SIMBOLOGIA
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 40
TP com divisor capacitivo
Ligação trifásica triangular
Ligação trifásica em estrela
Ligação trifásica estrela com neutro aterrado
Ligação trifásica estrela com
neutro aterrado através de resistor
Ligação trifásica estrela com
neutro aterrado de reator
Quadro 2 - Simbologia utilizada em um diagrama de subestação
Fonte: SENAI DR BA, 2018.
3.2.2 iDEnTifiCaÇÃO E CODifiCaÇÃO DE Uma SUbESTaÇÃO
A codificação de uma subestação é essencial para a identificação de cada um de seus equipamentos, 
pois ela facilita a operação e a manutenção da mesma. Ela é realizada por equipamento dentro da subesta-
ção, a fim de que o operador, durante uma manobra, possa se referir a cada um dos equipamentos por um 
código, que é entendido por todos os envolvidos na operação e manutenção da subestação.
Definiremos agora a codificação do conjunto de caracteres alfanuméricos que individualiza cada equi-
pamento, cada dispositivo elétrico dentro de uma S/E. Cada código é composto de até SETE caracteres ou 
dígitos.
a) Funções de cada dígito
 - 1º Dígito: define o tipo de equipamento;
 - 2º Dígito: define o nível de tensão de operação;
 - 3º Dígito: define a função e/ou posição do equipamento;
 - 4º Dígito: define a posição ou número de ordem;
 - 5º Dígito: define a separação dos caracteres;
 - 6º Dígito: define a sequência e/ou função do equipamento;
 - 7º Dígito: define a sequência do equipamento.
 3 SubeStaçõeS de eNerGia 41
b) Características específicas do 3º e 4º dígito
 - Definem uma função própria ou associada do equipamento, linha ou barramento;
 - Lista dos equipamentos relacionando-os com os seus 19 dígitos;
 - A faixa definida para o 3° e 4° dígito é de 0 a 9.
c) Equipamentos definidos pelo 1º dígito
 - Gerador;
 - Transformador de força e aterramento;
 - Barramento;
 - Reator;
 - Capacitores síncronos e estáticos;
 - Regulador de tensão;
 - Linhas de transmissão e de distribuição (0)
 - Disjuntor (1);
 - Religador (2)
 - Chave seccionadora seca (3);
 - Chave fusível (4);
 - Chave a óleo (5);
 - Chave Seccionadora de aterramento rápido (6);
 - TC (7);
 - TP (8);
 - Para-raios (9).
d) Níveis de tensão definidos para o 2º dígito
 - 01 a 25 KV 1;
 - 26 a 50 KV 9;
 - 51 a 75 KV 2;
 - 76 a 150 KV 3;
 - 151 a 250 KV 4;
 - 251 a 550 KV 5;
 - 551 a 750 KV 6;
 - 751 a 1200 KV 7;
 - Acima de 1200 KV 8.
e) Características do 3° dígito
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 42
O 3º dígito, normalmente uma letra, caracteriza em alguns casos o tipo de equipamento a que se refere. 
Vejamos então alguns equipamentos com suas letras características:
 - Gerador .......................................................... G
 - Transformador de Aterramento .......... A
 - Barramento ................................................. B
 - Equipamento de Transferência .......... D
 - Reator ........................................................... E
 - Banco capacitor ......................................... H
 - Compensador síncrono .......................... K
 - Compensador estático ............................ Q
 - Regulador de tensão ............................... R
 - Transformador de força .......................... T
 - Transformador de potencial ................... TP
 - Linhas de Transmissão e Distribuição...... F; J; L; N; P; V; X; Y; W; Z.
De modo geral, os dígitos possuem as seguintes características: 
a) Definem a sequência e/ou função do equipamento;
b) Para o 3º dígito, que é operacional, pode ser utilizado letra ou número; 
c) O 5º dígito é utilizado quando os 4 primeiros dígitos coincidirem;
d) As chaves e bancos de capacitores com números superiores a 9 numa subestação deverão ser iden-
tificadas no 6º dígito;
e) Se existirem dois equipamentos similares na mesma tensão de operação conectados a um terceiro, 
serão identificados através do 6º dígito;
f) O 5º dígito é um traço utilizado quando o código tem mais de 4 dígitos;
g) O 6º dígito identifica a extensão do equipamento a ser utilizado, ou seja, se o mesmo está do lado 
fonte ou carga do circuito.
A relação alfanumérica do 6º caractere é a seguinte:
a) Seccionadoras de barramento: 1, 2, 3;
b) Seccionadora de disjuntor, regulador, religador do barramento: 4;
c) Seccionadora de disjuntor, religador ou regulador do lado contrário do barramento: 5;
d) Chave by-pass: 6;
 3 SubeStaçõeS de eNerGia 43
e) Chave de aterramento: 7;
f) Chave seccionadora de transferência: 1,2,3,4,5;
g) Chave seccionadora de gerador: 1, 2; 
h) Chave seccionadora para outras funções: 8, 9;
i) Banco capacitor: 1 a 9;
j) Equipamentos da mesma classe de tensão ligados a um terceiro: A, B, C, D, E.
Exemplo de aplicação do 6° caractere: codificar o primeiro transformador de força de uma subestação 
que opera nas tensões de 69/13,8 kV. 
02T1
Veja a explicação para a codificação apresentada:
O 1º dígito se refere ao equipamento: 0;
O 2º dígito, à tensão primária de 69 kV: 2;
O 3º dígito identifica que é transformador de força: T;
O 4º dígito mostra que é o primeiro transformador da subestação: 1.
3.3 equipameNtoS de uma SubeStação
Uma subestação de energia, seja ela elevadora ou abaixadora de tensão, possui vários equipamentos 
que permitem a sua adequada operação a fim de levar energia elétrica aos diversos tiposde consumidores, 
sejam eles industriais, comerciais ou residenciais.
3.3.1 EqUipamEnTOS DE manObra
Os equipamentos de manobra são utilizados para retirar de operação um circuito defeituoso ou recolo-
cá-lo em funcionamento, quando a devida manutenção for realizada. Eles podem ser disjuntores, chaves 
secionadoras e fusíveis.
DiSjUnTOrES
Os disjuntores são equipamentos de disjunção projetados para manobras e proteção de circuitos elétri-
cos. Eles interrompem e/ou reestabelecem as correntes elétricas em determinado circuito, sendo utilizadas 
como equipamentos de manobra para alimentação dos circuitos de linhas de transmissão e distribuição, 
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 44
subestações, transformadores, capacitores, dentre outros, conforme pode ser observado na figura seguin-
te:
Figura 14 - Disjuntor
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
ObjETivOS DO DiSjUnTOr
Os objetivos de um disjuntor são:
a) Interromper o mais rápido possível as correntes de defeito de um determinado circuito;
b) Energizar os mesmos circuitos em condições normais ou magnetizantes;
c) Religar as correntes em falta.
DiSjUnTOr X rElé
O disjuntor é associado à reles de proteção, ou seja, sem relé o disjuntor é apenas um interruptor, ser-
vindo como uma chave de disjunção ou a óleo, que apenas interrompe o circuito manualmente, ou seja, 
pela ação do operador. Isso porque os relés é que são os responsáveis pela análise das variáveis de corrente, 
tensão, potência, etc. do circuito, através dos sensores previamente ajustados, que podem enviar ordem de 
comando para os disjuntores quando surgirem valores não previstos nas variáveis monitoradas.
 3 SubeStaçõeS de eNerGia 45
CURIOSIDADES
A continuidade de um sistema de energia elétrica é essencial 
para o dia a dia de qualquer consumidor. Com base nisso, 
são realizadas manutenções preventivas e corretivas nos 
equipamentos elétricos em subestações e redes de distribuição, 
bem como, são realizados estudos de proteção e aumento de 
carga com o objetivo de evitar e corrigir qualquer tipo de falha 
que possa vir a ocorrer no sistema de distribuição.
3.3.2 TranSfOrmaDOrES DE fOrÇa
Os transformadores de força são equipamentos com operação estática que por meio de indução eletro-
magnética1 transfere energia de um circuito, chamado primário, para um ou mais circuitos denominados, 
respectivamente, secundário e terciário. Nesse processo, a mesma frequência é mantida, porém com ten-
sões e correntes diferentes, conforme figura seguinte.
Figura 15 - Transformadores de força
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
3.3.3 TranSfOrmaDOrES DE inSTrUmEnTOS
Os transformadores de instrumentos têm a finalidade de reduzir os valores de correntes e tensões pri-
márias, do lado de alta tensão do transformador de força, em outros de valores secundários, do lado de 
baixa tensão do mesmo transformador. Isso ocorre com o objetivo de alimentar relés de proteção, amperí-
metros, voltímetros e medidores de energia como wattímetros.
Os transformadores de instrumentos se dividem em transformadores de corrente e de potencial. Veja-
mos a explicação sobre eles.
1 Indução eletromagnética: se manifesta quando um campo magnético variável penetra em um fio condutor e desarruma 
a sua estrutura atômica, forçando, em consequência, a saída de elétrons do átomo, o que produz uma tensão induzida neste 
condutor.
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 46
TranSfOrmaDOr DE COrrEnTE
Um transformador de corrente ou simplesmente TC é um dispositivo que reproduz no seu circuito se-
cundário a corrente que circula em um enrolamento primário. Essa corrente é mantida em um valor com-
patível com a capacidade de condução de corrente determinada pelo fabricante do transformador de cor-
rente. Ela também é adequada para o enrolamento secundário, conforme figura seguinte.
Figura 16 - Transformador de corrente
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
TranSfOrmaDOr DE pOTEnCial
Os transformadores de potencial são equipamentos utilizados para transformar altas tensões (kV) em 
baixos valores mensuráveis (Volts).
Figura 17 - Transformador de potencial
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
 3 SubeStaçõeS de eNerGia 47
3.3.4 CapaCiTOrES SHUnT 
O capacitor é um equipamento utilizado para fornecer potência reativa capacitiva em sistemas elétricos 
como subestações, plantas industriais, quadros de distribuição, etc.
As principais funcionalidades do capacitor são:
a) Corrigir o fator de potência do sistema elétrico;
b) Elevar a tensão do sistema elétrico ao qual está conectado.
Figura 18 - Capacitores
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
Um capacitor é usado para regularizar o excesso ou a falta de potência reativa no sistema elétrico a fim 
de que o mesmo possa operar dentro das condições normais de tensão elétrica.
3.3.5 CHavES SECCiOnaDOraS primÁriaS
Para compreender o que são chaves seccionadoras primárias, vejamos de forma isolada os se-
guintes conceitos:
a) Chave: é o mecânico de manobra que, na posição aberta, assegura uma distância de isolamento e, 
na posição fechada, mantém a continuidade do circuito elétrico nas condições especificadas;
b) Seccionador: dispositivo capaz de conduzir correntes sob condições normais do circuito e durante 
um tempo especificado, correntes anormais, tais como Corrente Contínua (C.C.).
Chaves seccionadoras têm a função de separar os circuitos, quando o disjuntor está aberto. Elas propor-
cionam uma segurança às pessoas e aos circuitos.
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 48
Figura 19 - Chaves seccionadoras
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
Existem diversos tipos de chaves seccionadoras, pois elas são construídas levando em conta a finalidade 
e a tensão do circuito.
3.3.6 SECCiOnaDOrES fUSÍvEiS
O seccionador fusível, ou chave fusível, é um dispositivo de segurança de um circuito elétrico, que tem 
a função de interromper a passagem de corrente elétrica no circuito, quando a mesma ultrapassar o limite 
permitido por cada fusível, evitando assim um curto-circuito. São utilizados na proteção de transformado-
res de força, acoplados, em geral, a um seccionador interruptor. A principal característica desses disposi-
tivos de proteção é a sua capacidade de limitar a corrente de curto-circuito devido aos tempos extrema-
mente reduzidos em que atuam.
Os seccionadores fusíveis possuem uma elevada capacidade de ruptura, tornando-os adequados para 
aplicação em sistemas onde o nível de curto-circuito é de valor muito elevado, conforme mostrado na ima-
gem seguinte de um seccionador fusível de proteção de capacitores em 22 KV.
Figura 20 - Seccionadores fusíveis
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
 3 SubeStaçõeS de eNerGia 49
3.3.7 rEaTOrES
Reatores são ligados entre fases, entre fase e neutro ou, ainda, entre fase e terra, em um sistema de po-
tência, normalmente para compensação da corrente capacitiva do sistema.
Figura 21 - Reator derivação – 230 kV – 10 MVA
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
Os reatores são utilizados para dar suporte de reativo ao sistema de potência, ou seja, eles absorvem 
todo o excesso de potência reativa existente, que contribui para a elevação da tensão do sistema. 
3.3.8 malHaS DE aTErramEnTO
Nas subestações, existem dois objetivos para a existência da malha de aterramento. O objetivo principal 
do aterramento é a segurança e o segundo é a real proteção contra descargas atmosféricas, redução de 
corrente de curtos-circuitos em sistemas.
A malha de terra fica enterrada no chão e é composta de hastes de cobre ou de outro material metálico 
protegido contra corrosão.
Geralmente são realizados os seguintes tipos de aterramento:
a) Aterramento de equipamentos (parte metálica de máquinas, painéis, etc.);
b) Aterramento estático (descarga eletrostática);
c) Aterramento de sistemas elétricos (neutro de máquinas, transformadores);
d) Aterramento para manutenção;
e) Aterramento para equipamentos eletrônicos e computadores;
f) Aterramento para proteção contra descargas atmosféricas.
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 50
As seçõesmínimas de condutores de aterramento enterrados no solo são especificadas através da nor-
ma ABNT NBR 5410.
Cobre: 16 mm2
Aço: 16 mm2
Cobre: 2.5 mm2
Aço: 10 mm2
Protegido contra
corrosão
Cobre: 50 mm2 (solos ácidos ou alcalinos)
Aço: 80 mm2
Não protegido 
contra corrosão
NÃO PROTEGIDO CONTRA
 DANOS MECÂNICOS
PROTEGIDO CONTRA
 DANOS MECÂNICOS
Quadro 3 - Condutores de aterramento
Fonte: ABNT NBR 5410, 2004, 2008.
A seguir, veja na imagem um exemplo de malha de aterramento com hastes em paralelo.
Figura 22 - Malha de aterramento
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
Normalmente, as hastes são alinhadas em paralelo, padronizadas com um comprimento de 2,4 metros, 
diâmetro de meia polegada (1/2”) e são separadas em 3,0 metros uma da outra.
 3 SubeStaçõeS de eNerGia 51
3.3.9 iSOlaDOrES – mETaiS iSOlanTES
Os isoladores são utilizados para evitar fugas de corrente, que podem evoluir em severos curtos-circui-
tos e danificar cabos, estruturas e conectores.
Figura 23 - Isoladores
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
Os isoladores possuem as seguintes funções:
a) Suportar os esforços produzidos pelos condutores; 
b) Isolar os condutores submetidos a uma diferença de potencial em relação à terra ou em relação a 
um outro condutor de fase;
c) Manter a distância de isolamento entre duas estruturas com potenciais elétricos diferentes, impe-
dindo uma circulação indesejável de corrente;
d) Ter altos valores de resistência elétrica.
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 52
No quadro seguinte podem ser observadas as várias aplicações dos isoladores, que fazem parte das 
buchas dos equipamentos e dos passa-muros, que são colocados entre uma parede ou muro para isolar a 
tensão elétrica.
Isolador de polimérico
Isolador de vidro temperado
Isoladores de porcelana
Quadro 4 - Tipos de isoladores
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
No quadro a seguir, é possível observar os principais tipos de isoladores utilizados e suas aplicações:
De poliméricos De coluna
De porcelana De pino Em geral, na alta tensão
De vidro temperado De pino Em geral, na alta tensão
Em geral, na média tensão, exceto 
em orlas marítimas
ISOLADOR NOME APLICAÇÃO
Quadro 5 - Aplicações dos isoladores
Fonte: SENAI DR BA, 2018.
Os isoladores fazem parte das buchas e passa-muros com a finalidade de isolar médias e altas tensões 
elétricas, compreendidas entre 1 e 36 kV, bem como, entre 44 e 765 kV, respectivamente.
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3.3.10 CabOS iSOlaDOS
Os cabos isolados são utilizados, principalmente, em redes de distribuição de energia elétrica.
Figura 24 - Cabos condutores com material isolante
Fonte: SENAI DR BA; SHUTTERSTOCK, 2018.
Os cabos ou condutores isolantes são utilizados no sistema elétrico para a segurança das pessoas e 
equipamentos adjacentes, que são aqueles localizados próximos uns dos outros. Os cabos evitam conse-
quências danosas dos curtos-circuitos, provocados por falhas na rede de distribuição de energia.
3.3.11 COnECTOrES
Os conectores são os responsáveis por unir os cabos elétricos e dar continuidade ao fornecimento de 
energia. Os conectores são indispensáveis em um sistema elétrico de potência para interligar cabos ou 
condutores, a fim de dar continuidade ao circuito, como mostra a figura a seguir:
Figura 25 - Conector para cabos de alta tensão
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 54
3.3.12 barraS nUaS
As barras nuas ou barramentos nus fazem as interligações entre os bays, ou seja, cabos, conjunto de 
chaves seccionadoras ou fusíveis e disjuntor, das várias entradas e saídas de linhas de distribuição de ener-
gia. Como o próprio nome já diz, os barramentos nus não são isolados, ou seja, são constituídos por barra 
de alumínio ou cabos sem nenhum tipo de cobertura de proteção.
Os barramentos nus são utilizados em subestações aéreas, abaixadoras ou elevadoras de tensão. Eles 
são necessários para compor todas as interligações dos equipamentos necessários à operação da subesta-
ção, conforme figura a seguir.
Figura 26 - Barramento 
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
Os barramentos nus são de grande importância para as subestações de energia porque possibilitam a 
integração de alguns equipamentos, como chaves seccionadoras, disjuntores, para-raios e isoladores, ao 
restante dos componentes da subestação. Eles também são utilizados nas saídas dos alimentadores de 
média tensão das subestações.
CaSoS e reLatoS
Malha de aterramento
Uma descarga atmosférica caiu numa subestação, provocando sobretensão elevada. Esta causou a 
queima do sistema de corrente contínua, que alimenta os relés de proteção, o retificador (que trans-
forma corrente alternada em contínua) e o banco de baterias que mantém a tensão em 125 VCC.
Uma equipe multidisciplinar de engenheiros foi formada para investigar as causas destas queimas, 
que permitiram que o curto-circuito ficasse circulando por muito tempo, derretendo barramentos, 
 3 SubeStaçõeS de eNerGia 55
cabos e causando incêndio na subestação. Nenhuma proteção operou porque os relés ficaram inati-
vos pela falta do sistema de corrente contínua.
Após análise da equipe multidisciplinar, juntamente com o técnico em Eletromecânica Madson, ve-
rificou-se a descontinuidade da ligação das massas dos equipamentos à malha de terra da subesta-
ção. Isto ocorreu porque houve furto dos cabos de cobre que interligam as carcaças dos equipamen-
tos (transformadores, disjuntores, bancos de capacitores, etc.) à malha de aterramento enterrada no 
solo. Com isto, a corrente proveniente da descarga atmosférica não foi escoada devidamente, ele-
vando o potencial da subestação. Após a constatação deste fato, o técnico Madson fez a recomposi-
ção dos cabos de cobre a fim de corrigir o problema para que a subestação pudesse ser energizada. 
3.3.13 para-raiOS E DESCarrEgaDOrES DE CHifrE OU CEnTElHaDOrES 
As redes elétricas estão sujeitas a várias formas de fenômenos transitórios, envolvendo variações súbi-
tas de tensão e corrente provocadas por descargas atmosféricas, faltas no sistema ou operação de disjun-
tores ou seccionadores.
Os dispositivos de proteção que podem ser observados nas figuras seguintes devem possuir as seguin-
tes características fundamentais:
a) Sua operação não deve intervir no comportamento do sistema e não deve produzir esforços anor-
mais aos equipamentos;
b) O nível de proteção deve ser independente das condições ambientais;
c) O dispositivo deve manter a sua característica, após a ocorrência da sobretensão;
d) O dispositivo deve apresentar tempo de vida útil compatível com os demais equipamentos do sis-
tema;
e) O preço do equipamento deve ser economicamente viável.
Para-raios Descarregadores de chifre ou centelhadores
Figura 27 - Para-raios e descarregadores de chifre
Fonte: SHUTTERSTOCK, 2018.
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA (SEP) 56
Os centelhadores, também chamados de descarregadores de chifre, são utilizados para interromper 
pequenas correntes. São de cobre e geralmente possuem a área de contato em material de tungstênio. 
Os para-raios e descarregadores de chifre ou centelhadores têm funções distintas dentro de uma 
subestação de energia. Os para-raios protegem a subestação contra descargas atmosféricas. Os 
descarregadores de chifre e centelhadores protegem contra surtos de tensão provocados por manobras 
na subestação.
3.4 SiStemaS de proteção – reLé de SobreCorreNte, reLéS de Sub e Sobre teNSão, 
reLéS de GáS ou buChhoLz, reLéS de temperatura, reLé difereNCiaL, váLvuLa de 
aLívio de preSSão
Um sistema de proteção é composto por disjuntor, chaves seccionadoras, TC, TP e relé de proteção.
R1
Relé de
proteção
Sensor de
Tensão (TP)
Disjuntor
Sensor de
Corrente (TC)
Figura 28 - Sistema de proteção
Fonte: SENAI DR BA, 2018.
Iremos estudar mais detalhadamente o sistema de proteção, analisando as proteções internas e exter-
nas dos transformadores de força.
3.4.1 prOTEÇõES inTErnaS DOS TranSfOrmaDOrES DE fOrÇa
Os transformadores de força, com potência superior