ANÁLISE DE ELABORAÇÃO PROJETO EXISTENTE SUBESTAÇÃO

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UNINASSAU JOÃO PESSOA - EPITACIO PESSOA
ENGENHARIA ELÉTRICA
VISNEI ALEXANDRE DE SOUSA
ANA MARIA DE ANDRADE OLIVEIRA
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
UMA ABORDAGEM PRÁTICA DE UM PROJETO DE UMA SUBESTAÇÃO EM 69 / 13,8 KV
João Pessoa
2019
VISNEI ALEXANDRE DE SOUSA
ANA MARIA DE ANDRADE OLIVEIRA
UMA ABORDAGEM PRÁTICA DE UM PROJETO DE UMA SUBESTAÇÃO EM 69 / 13,8 KV
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como
requisito parcial para conclusão do curso de ENGENHARIA
ELÉTRICA da UNINASSAU JOÃO PESSOA - EPITACIO
PESSOA
João Pessoa
2019
Ficha catalográfica gerada pelo Sistema de Bibliotecas do REPOSITORIVM do Grupo SER EDUCACIONAL
O48u
Oliveira, Ana Maria de Andrade. 
 Uma Abordagem Prática de um Projeto de Uma
Subestação em 69 / 13,8 Kv / Ana Maria de Andrade
Oliveira, Visnei Alexandre de Sousa. - UNINASSAU: João
Pessoa - 2019
 26 f. : il
 Artigo Científico (Curso de Engenharia Elétrica) -
Uninassau João Pessoa - Epitacio Pessoa - Orientador(es):
M.sc. Girlene Lima Ribeiro
 1. Equipamentos Elétricos. 2. Dimensionamento. 3.
Parâmetros de Proteção. 4. Projeto Elétrico. 5. Subestação
Elétrica. 6. Electrical Equipment. 7. Electrical Project. 8.
Electrical Substation. 9. Protection Parameters. 10. Sizing. 
I.Título 
II.M.sc. Girlene Lima Ribeiro
UNINASSAU - JOÃ CDU - 62
 
1Ana Maria de A. Oliveira. UNINASSAU - João Pessoa, PB, Brasil. E-mail:mary.ana202128@gmail.com 
2 Visnei Alexandre de Sousa. UNINASSAU - João Pessoa, PB, Brasil. E-mail: visneigba@hotmail.com 
3 Girlene Lima Ribeiro. UNINASSAU. João Pessoa, PB, Brasil. E-mail: girleneng@gmail.com 
 
Uma abordagem prática de um projeto de uma Subestação em 69 / 13,8 kV 
A practical approach to a substation project at 69 / 13.8 kV 
 
Ana Maria de Andrade Oliveira¹ 
 Visnei Alexandre de Sousa² 
Girlene Lima Ribeiro³ 
RESUMO 
Esse artigo se propõe a apresentar uma abordagem prática de um projeto de uma Subestação 
Elétrica (SE) de Alta Tensão de 69/13,8 kV , com carga total instalada de 2.793,00 kW, 
tendo em vista que o cliente opta por um aumento de carga de 60% o transformador foi 
dimensionado para uma potência de 5/6,25 MVA, sendo assim será demostrado as 
características de uma subestação existente e averiguado se a mesma encontra-se dentro das 
normas atuais, pois analisar as normas é de grande importância para a implantação de uma 
nova Subestação . Todos os valores que foram aplicados e apresentados neste trabalho são 
obtidos de uma subestação já existente, será apesentado a metodologia de análise, a 
preparação e execução do projeto. Além do mais, abordará a análise de curto-circuito do 
sistema, que embasa o estudo de proteção da Subestação, descreve também o tipo de barra, e 
será apresentado os desenhos dos projetos civil, elétrico e eletromecânico, onde traz, 
respectivamente, o levantamento planialtimétrica, planta baixa da subestação, diagrama 
trifilar, localização dos equipamentos e malha de aterramento. 
 
PALAVRAS-CHAVE: Subestação Elétrica; Parâmetros de Proteção; Equipamentos 
Elétricos; Dimensionamento; Projeto Elétrico 
 
ABSTRACT 
This paper proposes to present a practical approach for a 69 / 13.8 kV High Voltage 
Electrical Substation (SE) project, with a total installed load of 2,793.00 kW, considering that 
the customer opts for an increase of the transformer to a power of 5 / 6.25 MVA, so the 
characteristics of an existing substation will be demonstrated and verified if it is within the 
current standards, since analyzing the standards is of great importance for the 
implementation of a new Substation. All the values that were applied and presented in this 
work are obtained from an existing substation will be presented the methodology of analysis, 
the elaboration and execution of the project. In addition, it will cover the short-circuit 
analysis of the substation protection study, also describes the type of bar, and will present the 
designs of the civil, electrical and electromechanical projects, where it brings, respectively, 
the planialtimetric survey, substation low plant, three-wire diagram, equipment location and 
ground loop. 
 
KEY-WORDS : Electrical substation; Protection Parameters; Electrical Equipment; Sizing; 
Electrical project 
 
2 
 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
As subestações estão presentes em todo processo do SEP, desde a transmissão de 
energia elétrica até a distribuição. Dentro do sistema de transmissão, as subestações estão 
localizadas nos pontos de conexão com geradores, consumidores e agências distribuidoras, 
tendo como sua principal característica elevar ou rebaixar os níveis de tensão, garantindo a 
disponibilidade de energia com confiabilidade e segurança. Enquanto isso, no sistema de 
distribuição, elas são responsáveis pela recepção da energia elétrica que provém das redes de 
subtransmissão e estão localizadas nos grandes centros urbanos, sendo responsáveis pelo 
rebaixamento do nível de tensão a valores caracterizados como média tensão que podem 
variar de 2,3 kV até 44 kV (ABRADEE,2019). 
Para que uma subestação de distribuição entre em funcionamento, são necessárias 
uma equipe técnica especializada e a elaboração de um projeto elétrico em conformidade com 
normas elaboradas pelas concessionárias de energia elétrica. No caso de uma subestação 
construída na Paraíba, a mesma deve apresentar projeto em conformidade com a Norma 
Técnica Unificada (NTU) 005.1 - Critérios para Elaboração de Projetos de Subestações Tipo 
Urbana A, elaborada pela Energisa-PB. Além dessa referência são utilizadas algumas Normas 
Brasileiras (NBR) como: NBR IEC 60694 - Especificações comuns para normas de 
equipamentos de manobra de alta-tensão e mecanismos de comando; NBR 9050 – 
Acessibilidade a Edificações, Mobiliário, Espaços e Equipamentos Urbanos; NBR 5356 
Transformador de Potência (NTU005, 2017). 
Diante disto, as normas são necessárias para nortear o projetista nos 
dimensionamentos adequados e fazer aquisição de aparelhamentos com especificações 
apropriadas, pois a qualidade energética depende diretamente de equipamentos compatíveis e 
de correspondente eficiência. 
 Com base nas abordagens anteriores, o objetivo geral desse trabalho consistirá na 
apresentação de projeto padrão concessionária de uma subestação em 69/13,8 kV – 5/6,25 
MVA existente. E será analisado se o mesmo está em conformidade com as normas atuais. 
 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
A seguir serão abordados conceitos relevantes ao processo de compreensão do 
artigo onde serão abordados tópicos fundamentais ao entendimento das subestações. 
3 
 
2.1 Subestação 
É um conjunto de equipamento, cuja finalidade é controlar o fluxo de potência, 
modificar os níveis de tensão e corrente, permitir a distribuição de energia elétrica e proteger 
o sistema elétrico de potência. Elas são classificadas, conforme o nível de tensão, quanto à 
relação entre os níveis de tensão de entrada e saída, quanto ao tipo de instalação, e quanto ao 
seu isolamento (MUZY, 2012). 
Quando classificadas conforme o nível de tensão, caracterizam-se como Baixa 
tensão quando seu nível de tensão é igual ou inferior a 1 kV; como Média Tensão quando seu 
nível de tensão é superior a 1 kV até 34,5 kV; como Alta Tensão quando seu nível de Tensão 
está entre 34,5 kV e 230 kV e Extra Alta Tensão quando os níveis de tensão são superiores a 
230 kV. (MUZY, 2012). 
Caracteriza as subestações de manobra, que são aquelas que possibilitam o 
seccionamento dos circuitos e são responsáveis pelo chaveamento das linhas de transmissão, 
subestações elevadoras, responsáveis por elevar a tensão para nível de transmissão, com o 
intuito de diminuir as correntes e perdas e as subestações abaixadoras, que são responsáveis 
por rebaixar a tensão, podendo assim ser instalada em centros urbanos sem que haja 
problemas para a população (MUZY, 2012). 
Caracterizam as subestações ao tempo ou externas, que são empregadas em 
subestação de Alta Tensão com tensão de 34,5kV á 230 kV e Extra Alta tensão com tensões 
superiores a 230 kV (MUZY, 2012). 
Quando classificadas quanto ao seu isolamento, elas podem ser a ar (AIS), que são 
bastante empregadas em subestações de Alta Tensão que possuem níveis de tensão abaixo de 
230 kV e Extra Alta Tensão que possuem níveis de tensão acima de 230 kV. 
2.2 Esquema da Subestação 
Para definir o esquema de uma subestação deve-se levar em consideração o 
arranjo elétrico e físico dos equipamentos, assim como o tipo de barramento e os 
equipamentos de manobras. Os principais esquemas de manobras existentes em subestações 
de Alta Tensão (AT) e Extra Alta Tensão (EAT) são (SILVA, S.H., 2010): 
Arranjo de Barra Simples, utiliza apenas a interligação de barramento por um 
disjuntor, porém não possui uma boa confiabilidade, pois quando há necessidade de 
manutenção é preciso interromper o fornecimento de energia (SILVA, S.H., 2010). Esse 
esquema de barramento é bastante utilizado em subestações de pequeno porte em média e alta 
4 
 
tensão, e são aplicadas em subestações de distribuição ou subestações industriais para 
atendimento a cargas específicas (INOVAEQ, 2013). A Fig. 1, mostra o esquema Arranjo de 
Barra Simples. 
 
 
Figura 1-Arranjo de Barra Simples 
Fonte-INOVAEQ,2013 
 
 
Bem semelhante à barra simples, o Barra Simples com By-Pass porém é inserido 
um disjuntor de by-pass, fazendo com que haja uma melhor confiabilidade, pois permite 
manutenção no disjuntor sem que haja necessidade de interromper o fornecimento de energia 
(SILVA, S.H., 2010). A Fig.5 pode-se observar o detalhe do Arranjo de Barra Simples com 
By-Pass. 
 
Figura 2-Arranjo Barra Simples com By-Pass 
Fonte-INOVAEQ, 2013 
 
5 
 
O Arranjo Barra Principal e Barra de Transferência, consiste na utilização de duas 
barras e um disjuntor reserva. Nessa configuração, não há necessidade de interromper o 
fornecimento de energia e nem do By-Pass, pois a carga fica conectada a uma barra principal, 
e quando há manutenção, apenas faz a transferência das cargas para a barra de transferência 
(SILVA, S.H., 2010). 
 
 
Figura 3-Arranjo Barra Principal e Barra de Transferência 
Fonte-INOVAEQ, 2013 
 
2.3 Principais Componentes de uma Subestação de 69 kV 
 
As Subestações são compostas por diversos equipamentos, dentre eles se 
destacam: Transformador de Potência, Para-Raios, Chaves Seccionadoras, Transformador de 
Potencial (TP), Transformador de Corrente (TC), Disjuntor, Isoladores, Relé de Proteção e 
Resistor de Aterramento (MUZY,2012). 
Além dos equipamentos, as Subestações também são compostas por diversos 
componentes como, Casa de Comando, Dutos e Canaletas, Muro de Arrimeo, Malha de 
Aterramento e Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA). Para melhor 
entendimento verifica-se na Fig. 4 uma Subestação ao tempo de classe de tensão de 69/13.8 
kV, ela tem uma entrada de linha em 69 kV e rebaixa a tensão para 13.8 kV. 
6 
 
 
Figura 4-Subestação Ao Tempo 13.8 kV 
Fonte : Autor, 2019, 2019 
2.3.1. Equipamentos de uma Subestação 
 
 Chaves Seccionadoras: Segundo a NBR 6935, a chave seccionadora é um dispositivo de 
segurança que é utilizado para isolar um circuito após a manobra de abertura em 
equipamentos energizados. Na Fig.5, observasse uma chave seccionadora tripolar com 
abertura simultânea, para manobrar um disjuntor de 69 kV. 
 
Figura 5-Chave Seccionadora Tripolar 
Fonte:Autor, 2019,2019 
 
 Para-raios: São dispositivos de proteção cuja finalidade de prevenir e evitar que os 
equipamentos de um sistema elétrico sejam danificados por sobretensões, atuando como 
limitadores de tensão. Eles são utilizados na proteção de isolamento de Linhas de 
Transmissão (LT) e Linhas de Distribuição (LD) contra descargas atmosféricas 
(ARAÚJO M.A.,2010). Na Fig.6, observasse um conjunto de Para Raio conectado a 
Chave Seccionadora de Entrada para Proteger o Isolamento da Linha de Transmissão de 
69 kV. 
 
7 
 
 
Figura 6-Para Raio 
Fonte:Autor, 2019 
 
 Transformador de Potencial (TP): É utilizado como instrumentos de medição e 
proteção na SE. Obtém a isolação através do acoplamento magnético de ambos os 
circuitos (primário e secundário), de modo que a diminuição da tensão, proporcional entre 
os circuitos faz com que se tenha nível de segurança para exercer tais funções (proteção e 
medição) (INOVAEQ, 2013). Na Fig.7, observasse um conjunto de TC de Proteção, ele é 
de uso exclusivo do cliente, e uma de suas principais funções é interligar ao circuito dos 
relés de proteção para proteger disjuntor, em caso de falta no sistema elétrico. 
 
 
Figura 7-TP de Proteção 
Fonte: Autor, 2019 
8 
 
 
 Transformador de Corrente (TC): Assim como o TP ele é utilizado como de Medição e 
de Proteção, é dividido em classe A de alta impediência e Classe B de baixa impedância. 
Ele é utilizado para adequação de correntes e para os equipamentos de proteção e de 
medição, portanto, as tensões e correntes são satisfatoriamente reduzidas, de modo que os 
aparelhos que trabalham instalados no circuito secundário do transformador possam ser 
produzidos relativamente pequenos, não necessitando de uma rigidez dielétrica alta. 
(INOVAEQ,2013). Na Fig.8, observasse um conjunto de TC de Proteção, também é 
conectado ao sistema de Relés para proteger o Disjuntor. 
 
 
Figura 8- Transformador de Corrente (TC) 
Fonte: Autor, 2019 
 
 
 Disjuntor: É um equipamento que se destaca no sistema elétrico de potência por ser 
empregado, coordenado com os relés de proteção, para interromper correntes de curto-
circuito no mínimo espaço de tempo. São apropriados para reestabelecer correntes de 
falta, da mesma forma estabelece e obstruir correntes de grandezas muitos menores e de 
isolar partes dos sistemas quando na posição aberta (MAMEDE FILHO,2005; 
INOVAEQ,2013). Na Fig.9, observasse um Disjuntor, com isolação a Gás-SF6 e de 72,5 
kV, aplicado a Subestação de 69 kV. 
9 
 
 
Figura 9 - Disjuntor de 72,5 kV Extinção a Gás SF6 
Fonte- Autor, 2019,2019 
 
 Transformador de Potência: É um equipamento elétrico, capaz de transferir energia de 
um circuito primário ao circuito secundário, mantendo a mesma frequência, 
(COSTA,2011), é o principal equipamento de uma subestação, dentre as suas principais 
características, destaca-se a grande vantagem da corrente alternada em comparação com a 
corrente contínua, pois possibilita adquirir qualquer nível de tensão almejado, com 
porcentagem mínima de perdas. O isolamento de um transformador é composto por óleo e 
celulose e resina epoxi, onde o óleo atua refrigerando o transformador (CARVALHO, 
MENDES, CORREIA, INOVAEQ, 2013). 
 
 
Figura 10-Transformador 
Fonte: Autor, 2019,2019 
 
10 
 
2 METODOLOGIA 
O estudo de caso foi a análise de um projeto já existente de uma subestação em 
69/13,8 kV, para conferir se foi elaborado corretamente com as normas atuais, no qual 
embasará na Norma de Transmissão Unificada NTU 005.1 - Critérios Para Elaboração De 
Projetos De Subestações Tipo Urbana A . Outra ferramenta utilizada, foi o AutoCad para 
elaboração dos desenhos arquitetônicos e estruturais, e o Terrômetro para medição da 
resistividade do solo para averiguação da conformidade com a Norma NTU005.1. 
 
3 RESULTADOS 
Todo projeto de subestação inicia-se pela análise da carga instalada do cliente, 
para que seja realizado o cálculo da demanda máxima, e assim dimensionado todos os 
equipamentos da subestação. Como base foi analisado um projeto já existente, sendo assim 
todos os dados foram fornecidos pelo cliente para verificação de conformidade com a 
NTU005.1. 
Para realizar o cálculo da demanda utiliza-se o Fator de Demanda que é fornecido 
pela concessionária em sua Norma de Distribuição Unificada (NDU) 002. Para o cliente em 
questão foi utilizado o cód. 91 - Fabricação de artigos de material plástico para usos-exclusive 
embalagem e acondicionamento que possui um FD. Máx de85%. 
Na Tab. 4 será apresentada a carga instalada informada pelo cliente, contendo a 
potência dos principais equipamentos utilizados na fábrica. 
Descrição Qtd Potência (kW) 
Extrusora 1 1.250,00 
Filtro de polímero 1 11,00 
Sistema de vácuo 1 80,00 
Sistema de extrusão e corte 1 35,00 
Bomba de agua extrusão 1 15,00 
Termorregulador 1 90,00 
Viscosímetro 1 1,00 
Painel C1 Buhler (110V) 1 4,40 
Painel M11 Buhler 1 175,00 
Painel M12 Buhler 1 220,00 
Painel M13 Buhler 1 440,00 
Painel M15 Buhler 1 44,00 
Iluminação e Tomadas (vias e utilidades) 1 297,00 
Iluminação externa (ruas e utilidades) 1 131,00 
Total (kW) 2.793,00 
Tabela 1- Carga Instalada Total 
Fonte- Autor, 2019,2019 
11 
 
Para realizar o cálculo da demanda utilizou o FD. Máximo X Carga Instalada. Na 
Tab.5 será apresentado o cálculo da demanda total apresentado no projeto do cliente. Verifica-
se que a demanda total foi de 2.580,49 kVA . 
 
Demanda Máxima atribuída: FP 85% 
(Carga Inst. X FD.máx.) = 
2.374,00 kW 
Demanda Máxima total (kVA) = Dmáx/0,92 2.580,49 kVA 
Tabela 2- Demanda total em KVA 
Fonte- Autor, 2019,2019 
 
Observa-se que transformador foi dimensionado tendo uma previsão de aumento 
de carga de 60%, pois o projeto aborda uma potência de 5 / 6,25 MVA. 
Com conhecimento dos dados da carga instalada, e já calculado a demanda e 
definido a potência da Subestação, decorre a análise da viabilidade do terreno onde devem ser 
feitos estudos de resistividade do solo e levantamento planialtimétrico, estudos de 
resistividade do solo, estudos do vento, uma série de estudos devem ser feitos para poder 
implantar uma subestação, para assim dar-se início ao projeto da subestação, nesse artigo será 
analisado apenas o projeto civil, elétrico e eletromecânico. 
Todo o projeto deve ser dimensionado e orientado pelas normas das 
concessionárias, como essa subestação se localiza na região do Nordeste mas precisamente na 
Paraíba ela foi baseada nas normas da concessionária local, Energisa-PB, as Normas De 
Transmissão Unificada (NTU 005.1) - Critérios Para Elaboração De Projetos De Subestações 
Tipo Urbana A pois é ao tempo, próximo aos arredores urbanos, e contém apenas uma linha 
de transmissão e seu barramento é simples com by-pass, foi escolhido esse tipo de barramento 
pois tem uma viabilidade econômica mais viável e diferente do barramento simples poderá ser 
feito manutenção. 
4.1.2 Projeto Civil 
Na parte civil, deve-se levar em consideração todo o processo da fundação da SE, 
o qual deve conter o levantamento planialtimétrico, dutos de passagem e canaletas, casa de 
comando, base do resistor de aterramento, base do disjuntor e caixa coletora de óleo. 
 O Levantamento Planialtimétrico é de suma importância, pois, nele se contém 
todos os detalhes topográficos, posição real do norte, dimensões horizontais, perímetros e 
todas as informações necessárias para a construção da subestação. 
 
12 
 
4.1.3. Projeto Elétrico 
O projeto elétrico é composto por diagrama trifilar que será apresentado no 
Apêndice A, diagramas de comandos CC, diagrama de comando CA, diagrama funcional, 
projeto da fiação elétrica da casa de comando e dos serviços auxiliares e diagrama do painel. 
4.1.4 Projeto Eletromecânico 
O projeto eletromecânico aborda todas as características da subestação, estruturas 
de suporte, localização dos transformadores, dimensionamento dos condutores e malha de 
aterramento. 
4.2. Características da Subestação Existente 
A subestação estudada é classificada como ao tempo, caracterizada por Urbana 
Tipo A, pois tem uma entrada de linha de 69 kV, tem um arranjo de Barra Simples com By-
Pass, e é considerada rebaixadora, tendo em vista que rebaixa a tensão de entrada para 13.8 
kV. A sua capacidade total é de 5/6,25MVA, ou seja, quando ela está atuando com carga 
máxima e resfriamento forçado, o transformador de força suporta uma carga de 6,5MVA. 
Na Fig. 11 será demostrado a vista lateral da subestação. Nela, pode-se observar o 
módulo de entrada de linha em 69 kV, provido de um pórtico de concreto armado, um 
conjunto de três para-raios (PR) de 72,5 kV e uma chave seccionadora (CH01) tripolar de 69 
kV- 600 A, com comando simultâneo, dotado de lâmina de terra, montagem vertical e 
abertura lateral. O módulo de medição ilustrado na Fig.11 é composto de seis estruturas, em 
concreto armado, para apoio dos capitéis, sendo três para os transformadores de corrente e 
três para os de potencial de 69 kV. 
 
Figura 11-Vista Lateral da Subestação 
Fonte- Autor, 2019, 2019 
 
Módulo de Entrada
 
Módulo De Medição
 
Módulo de Proteção Módulo de Transformação
 
13 
 
Ainda na Fig. 11, pode-se observar o módulo de proteção contra curtos-circuitos, 
sobrecorrentes, variações de tensão e frequência, bem como o seccionamento em 69 kV, em 
conformidade com a NBR 9030/85, será constituído por um disjuntor de 72.5 kV, isolamento 
e gás SF6, três transformadores de corrente de 69 kV e três transformadores de potencial de 
69 kV, equipado com um relé digital do tipo multifunção, SEL551C, agregando as funções de 
sobrecorrente (ANSI 50/51-50N/51N) e proteção de retaguarda de neutro (ANSI 50G) 
associado aos TC’s e TP’s. 
Para proteção de retaguarda de neutro, foi utilizado TC de bucha no neutro do 
transformador. O neutro será interligado a malha por meio de um resistor de aterramento de 
80 ohms, com tempo de descarga de 10s, com o objetivo de limitar as correntes de falha. 
O disjuntor de 72.5 kV é apresentado no Apêndice B, ele será instalado sob uma 
estrutura que permitirá o seu by-pass em caso de contingência. A estrutura é composta por um 
pórtico equipado com três chaves seccionadoras de 69 kV-630 A, sendo uma normalmente 
aberta (NA), de montagem horizontal e abertura central, outra normalmente fechada (NF), de 
montagem vertical e abertura lateral e a terceira em by-pass. 
O módulo de transformação visto na Fig. 11 será constituído pelas bases dos 
transformadores, em concreto simples, com perfis de aço para apoio e movimentação dos 
rodízios dos transformadores, permitindo sua mobilidade, um transformador de força 69/13.8 
kV- 5/6.25MVA e um pórtico equipado com chaves seccionadoras de 69 kV-630 A, 
montagem horizontal e abertura lateral. 
O trecho aéreo do ramal de entrada de 69kV foi executado em cabo de Alumínio 
(AL) 1/0 AWG - CAA, com cerca de 15 m, derivado de Linha de Transmissão de 69 kV, já 
instalado no local pela concessionária, onde alimentava a Subestação 69 kV da antiga fábrica 
de reciclagem instalada no local. 
A saída geral de 13.8 kV será composta por cabos de Média Tensão (MT) de 
150mm², que irão do secundário do transformador de 69 kV até os cubículos de MT na casa 
de comando, de onde partem os alimentadores para as demais subestações de 13.8 kV, que 
ficam situadas dentro dos setores reciclagem e resina, ou seja, serão duas saídas em 13.8 kV 
para alimentar a SE- Resina e a SE- reciclagem. Todo o percurso será subterrâneo e aéreo, por 
meio de muflas terminais. 
As proteções contra as descargas atmosféricas serão feitas por meio de para raios 
do tipo Franklins, instalados nas estruturas do pórtico de entrada do by-pass do disjuntor e do 
bay de 69 kV da subestação, como pode ser observado na Fig.11 anteriormente apresentada. 
14 
 
Os captores serão compostos por hastes de aço galvanizado a fogo, tipo cantoneira perfil “L” 
com 1000x50x50x6mm. O Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) foi 
interligado à malha de terra por meio de cobre nu de Ø 50mm². 
A malha de aterramento é composta por 35 hastes cobreadas de Ø 5/8”x 3 metros, 
interligadas com cabos de cobre nu Ø50mm², por meio de processo exotérmico, com o 
objetivo de manter um potencial de referência fixo e seguro dentro dos padrões definidos 
pelo IEEE/ABNT, projetada de acordo com o projeto da Subestação da antiga fábrica, 
apresentado no Apêndice C. 
Para comprovar que a malha de aterramentoestava dentro dos padrões solicitados 
pela norma, foram feitos testes de funcionalidade, objetivando na elaboração do laudo de 
aterramento para certificação de sua funcionalidade e averiguação das condições da malha de 
aterramento existente. 
Os pontos onde foram realizadas as medições para elaboração do laudo de 
aterramento estão apresentados na Fig. 12. Para as avaliações foi utilizando um terrômetro, a 
Fig. 13 apresenta um terrômetro de modelo TMD 20kWe, Nº série: IN813050-24167, 
fabricação INSTRUM. 
 
Figura 12-Malha de Aterramento (Pontos e Medição - P1 e P2) 
Fonte- Autor, 2019, 2019 
. 
Figura 13- Terrômetro TMD 20kWe 
Fonte – Autor, 2019, 2019 
15 
 
 
As medições nos pontos P1 e P2 foram realizadas na área externa a subestação, 
utilizando-se uma haste de aterramento auxiliar com profundidade de 50 cm e distâncias 
variadas. Para a malha de aterramento, foi adotada uma distância para o ponto de 
engastamento da primeira haste de 150 metros. 
No ponto P1 foi realizado medições para constatar a resistência a cada metro 
conforme apresenta a Tab. 4, na Tab. 5 apresenta as medições feitas no ponto P2 
Medições por metro Valor(Ohms) 
1 65,42 m 4,90 (-5%*d) 
2 73,21 m 6,20 (-5%*d) 
3 81,00 m 6,40 (-5%*d) 
4 88,79 m 6,60 (-5%*d) 
5 96,58 m 6,40 (62%*d) 
6 104,37 m 6,20 (+5%*d) 
7 112,15 m 6,00 (+5%*d) 
8 119,94 m 7,50 (+5%*d) 
9 127,73 m 11,70 (+5%*d) 
Tabela 3- Resistência média de aterramento da malha da subestação P1. 
Fonte- Autor, 2019 , 2019 
 
Medições por metro Valor(Ohms) 
1 65,42 m 6,40 (-5%*d) 
2 73,21 m 7,30 (-5%*d) 
3 81,00 m 9,10 (-5%*d) 
4 88,79 m 9,20 (-5%*d) 
5 96,58 m 9,20 (62%*d) 
6 104,37 m 9,10 (+5%*d) 
7 112,15 m 10,40 (+5%*d) 
8 119,94 m 10,90 (+5%*d) 
9 127,73 m 11,60 (+5%*d) 
Tabela 4- Resistência média de aterramento da malha da subestação P2 
Fonte- Autor, 2019 , 2019 
 
Após as medições foi constatado que a malha de aterramento da subestação 
apresenta boa condição de funcionamento, com valores de resistências médio de P1=6,40 Ω e 
P2=9,17 Ω, ambos abaixo do valor sugerido em norma de 10 Ω, conforme NTU005.1. 
Os serviços auxiliares da subestação são compostos pelos circuitos de alimentação 
do disjuntor de 72.5 kV, do transformador de força de 69 kV, de alimentação do retificador de 
AC/DC, de iluminação artificial da SE, casa de comando e de tomadas de serviços do pátio 
operacional. 
Para alimentação e suprimento do painel de serviços auxiliares da subestação, será 
instalado na casa de comando um transformador trifásico de 15 kVA, 13800/380/220V-60Hz, 
16 
 
o qual estará interligado ao barramento de 13.8 kV por meio de uma seccionadora tripolar 
com porta fusíveis, equipados com fusíveis limitadores de corrente HH de 17,5 kV, de 1 A. 
Na parte interna da subestação serão instaladas placas de sinalização, conforme 
determina a norma, com os dizeres: “NÃO OPERAR ESTA CHAVE COM CARGA”, 
“CUBÍCULO PERMANENTEMENTE ENERGIZADO” e outras mensagens de alerta nos 
locais indicados no desenho em anexo. 
No portão principal e ao longo da cerca, serão fixadas placas com dizeres 
“PERIGO DE MORTE”. Além das sinalizações, a subestação possuirá 5 (cinco) extintores de 
incêndio, sendo instalados ao lado do acesso do pátio operacional, 1(um) de 6kg de CO2, para 
uso em disjuntor, 1(um) de pó seco de 6kg e 1(um) de pó seco de 50kg para uso em 
transformadores, conforme indicado no projeto, acompanhados das respectivas placas de 
sinalização, certificados de garantia e validade. No Apêndice D serão apresentados os 
critérios básicos de segurança de proteção contra incêndio, constando os pontos de localização 
dos extintores, rota de fuga, placas de advertências e todas as sinalizações de emergência. 
 
DESCRIÇÃO UN QTD 
Transformador de força 5/6.25MVA, 69/13.8 kV un 1 
Disjuntor SF6 72 kV un 1 
Para-raios tipo estação de 72 kV un 3 
TC 69 kV para medição un 3 
TP 69 kV para medição un 3 
TC 69 kV para proteção un 3 
TP 69 kV para proteção un 3 
Chave Seccionadora com lâmina de terra-69 kV un 1 
Chave Seccionadora sem lâmina de terra-69 kV un 4 
Transformador de 15 kVA 13.800/380/220 V-60Hz- serviços auxiliares un 1 
Resistor de aterramento 8 ohms un 1 
Retificador de baterias com banco de baterias un 1 
Isolador Polimérico de pedestal de 69 kV un 6 
Tabela 5- Relação de Equipamentos 
Fonte- Autor, 2019 
 
 
 Para o dimensionamento dos equipamentos de proteção da subestação será 
apresentado os dados nescessários para o dimensionamento assim como o coordenograma de 
fase e neutro. 
O presente coordenograma é referente ao ajuste de proteção a ser adotado ao 
projeto de subestação ao tempo de 69/13.8 kV, 5/6.5 MVA. E o estudo da seletividade em 
17 
 
AT/MT-69/13.8 kV, para determinação das ordens de graduação dos dispositivos, objetivando 
a coordenação entre os mesmos e a concessionária, a fim de que, quando na ocorrência da 
falta, seja desligado o menor número possível de cargas do sistema, bem como atender a 
proteção individual dos equipamentos envolvidos. 
Para os cálculos a seguir consideraremos a demanda informada pela empresa, a 
ser contratada de 2.950kW, operando com fator de potência de referência – FP = 0,92. 
Na Tab. 7 será apresentado os dados do cliente, na Tab.8 será apresenta os dados 
de curto circuito apresentado pela concessionária nos pontos de conexão existente, Tab. 9 será 
apresentado os dados de base do transformador. 
 
Descrição Valores Unidade 
Potência Instalada: 5.000 kVA 
N° de Transformadores: 1 Unid 
Demanda: 2.950 kW 
Fator de Potência referenciado: 0,92 
Tensão nominal primária (F-F): 69.000 V 
Tensão nominal secundária (F-F): 13.800 V 
Tabela 6- Dados do Cliente 
 Fonte- Autor, 2019 
 
 
Descrição Valores Unidade 
Geração na CHESF 
Nível de CC -𝐼𝑐𝑐 3∅: 4.556,10 A 
Nível de CC -𝐼𝑐𝑐 1∅: 2.401,30 A 
Impedância de Sequência Positiva-𝑍1: 0,06427+j0,17204 pu 
Impedância de Sequência Positiva-𝑍0: 0,11716+j0,67198 pu 
Tabela 7-Dados de Curto Circuito 
Fonte- Autor, 2019 
 
 
Descrição Valores Unidade 
𝑆𝑏 ( Potência de Base): 100 MVA 
𝑉𝑏𝑝 ( Tensão de Base Primária ): 69.000 V 
𝐼𝑏𝑝 ( Corrente de Base Primária ): 836,74 A 
𝑍𝑏𝑝 ( Impedância de Base Primária ): 47,61 Ω 
𝑉𝑏𝑠 ( Tensão de Base Secundária ): 13.800 V 
𝐼𝑏𝑠 ( Corrente de Base Secundária): 4.183,7 A 
𝑍𝑏𝑠 ( Impedância de Base Secundária ): 1,9044 Ω 
Tabela 8-Valores Base 
Fonte: Autor, 2019 
 
18 
 
Para calcular a corrente nominal (In) do circuito necessita da demanda de toda a 
unidade e o fator de potência de referência, a demanda informada pela empresa, a ser 
contratada de 2.950 kW, operando com fator de potência de referência FP = 0,92. 
Na Tab. 10 será apresentado os dados do transformador, nela está contido a 
impedância de potência positiva e zero, assim como a corrente nominal do transformador, a 
corrente máx. e a corrente ansi. 
 
 
 
 
Identificação kVA Z% 
Perdas no 
Cobre 
(W) 
Z1s (pu) Z0s (pu) Correntes ( A) 
T1 5000 7 33000 0,132+1,39376j 0,1122 + 1,84696j 
In Im Iansi 
41,84 334,7 598 
Tabela 9- Dados do Transformador 
Fonte: Autor, 2019 
 
 
 
A Tab. 11 apresenta os dados referente ao cálculo da corrente de partida do relé, 
como mostra, o valor da relação de transformação foi de 300/5 A, com classe de proteção 
10B400, pois sendo a máxima contribuição trifásica da concessionária de 4.556,10 A, temos 
que: 4.556,10/300 = 15,18𝑥 𝐼𝑛., logo o caso atende ao critério da não saturação de 20xIn. 
 
 
 
Tabela 10-Cálculo da Corrente de Partida do Relé 
Fonte: Autor, 2019 
 
 
O dado do relé é apresentado na Tab.12, onde informa que a curva deve ser muito 
inversa, para proteção do neutro e da fase, onde a corrente de pick-up do neutro é de 80 A e 
de fase de 40 A, ela apresenta também o tempo de proteção do cliente 
 
Demanda 
(kW) 
 FP de 
Referência 
Tensão 
(V) 
Corrente (A) Podemos definir a relação doTC de proteção 
como : (... /5A) In Ip 
2.950 0,92 69.000 27 40 300 
19 
 
Proteção de Fase Proteção de Neutro 
Pick-Up 
(A) 
Curva T Tipo de Curva 
Instant
âneo 
(A) 
Pick-Up 
(A) 0,1 x In 
(TC) 
Curva 
Tipo de 
curva 
Instantâ
neo (A) 
40 0,1 
NI - 
1041* 
 
30** 
 
0,05 
NI - 
80 
MI X MI X 
EI - EI - 
LONG - LONG - 
CURTOS- 
CIRCUITOS 
Icc3 
(A) 
Icc1 (A) 
Tempos (s) 
Proteção de Fase Proteção de Neutro 
Cliente Cliente 
Primário 
Nas 
buchas de 
AT de T1 
4599 2172 
0,0474 
 
0,0237 
 
Secundário 
Ref. 
primário 
Nas 
buchas de 
MT de T1 
530 320 
0,0739 
 
0,0465 
 
Na 
proteção 
sec. de T1 
529 319 
0,0741 
 
0,0466 
 
 
* Para permitir a corrente de magnetização do Transformador. 
**TAP mínimo do relé. 
Tabela 11- Dados do Relé 
Fonte: Autor, 2019 
 
 
 
Na Tab. 12 é apresentado os dados necessário para elaborar o coordenograma de 
fase e neutro para proteção do disjuntor. 
 
Características Gerais 
Frequência (Hz) 60 
Corrente Secundária (A) 5 
N° TC I1, I2, I3 
Tensão Primaria nominal (V) 69.000 
Tensão Secundária nominal (V) 13.800 
RTC 60 
FASE (A-B-C) NEUTRO 
PARAMETRO 
CURVA 
(coord) 
AJUSTE CURVA (coord) AJUSTE 
Is ( pick up) vermelha 40 verde 30 
Curva vermelha MI verde MI 
T vermelha 0,1 verde 0,05 
I def. vermelha 1041 verde 80 
T def. vermelha 0,05 verde 0,05 
I inst. vermelha 1041 verde 80 
Tabela 12-Parametros e Ajustes do Relé - SEL 551C 
Fonte: Autor 
 
20 
 
Na Tab.14 será apresentado os códigos ANSI do relé que são associados ao 
sistema de proteção, as sinalizações de alarme e proteções dos transformadores de 69kV. 
 
Cód. ANSI Descrição 
26 Dispositivo térmico do equipamento (imagem térmica) 
49 Relé Térmico 
63 Relé de pressão de gás (buchholz) 
71 Nível de Oléo 
Tabela 13- Cód. ANSI 
Fonte: Autor 
Na Fig.14 será apesentado o coordenograma de fase e neutro. 
 
Tabela 14- Coordenograma de Fase e Neutro 
Fonte: Autor, 2019 
 
21 
 
5 CONCLUSÃO 
 
Ao longo desse trabalho, foi feito uma abordagem prática de um projeto de uma 
subestação de 69/13,8 kV, onde foi apresentado o cálculo da demanda e o dimensionamento 
do transformador. 
Para isso, foi feita uma vistoria inicial no local de implantação da subestação e 
levantamento de informações pertinentes que embasaram o dimensionamento e elaboração de 
projeto. Também foi feita uma consulta ao cliente a respeito de previsão de aumento de carga, 
bem como a checagem da carga instalada atual. 
Esse trabalho possibilitou uma abordagem sobre os procedimentos adotados para 
a elaboração de um projeto de subestação, levando em consideração os critérios para 
aprovação desse projeto, com base nas regulamentações vigentes em normas brasileiras e 
normas de agências concessionárias. Para tanto, a norma utilizada foi a NTU005.1, que 
padroniza subestação elétrica localizada em centros urbanos de 69 kV e 138 kV. Vale 
salientar que a inobservância de legislação vigente acarreta na desaprovação de qualquer 
projeto de subestação, promovendo prejuízo e atraso na sua execução. 
Assim como as normas, houve a necessidade de uso do software AutoCad, 
ferramenta primordial para elaboração dos desenhos técnico-construtivos, como a planta baixa 
da subestação, vistas laterais, cortes e diagramas. 
Também foi realizado um estudo sobre os principais componentes que interferem 
diretamente na implantação da subestação, como o projeto civil, levantamento 
planialtimétrico, projeto eletromecânico, dimensionamento e especificações adequadas da 
malha de aterramento, dentre outros. 
 A partir de todo o conhecimento aplicado a do roteiro exposto anteriormente, 
tornou-se possível calcular a demanda e dimensionar o transformador. A demanda total foi 
calculada a partir da carga instalada do cliente, demanda esta que se aproxima de 3.207 kVA. 
Tendo em vista que a fábrica tem previsão de aumento de carga, o transformador foi 
dimensionado com 5/6,25MVA. 
Ao final desse trabalho, é possível identificar toda a parte metodológica necessária 
para a concepção, assim como verifica-se o processo de elaboração e apresentação de um 
projeto de subestação e o coordenograma de proteção, pois a partir dele é possível 
dimensionar o disjuntor e os relés de proteção. Pode-se vislumbrar também o acervo de 
tabelas contendo os resultados dos cálculos de dimensionamento que se fizeram necessários 
para suprir a demanda existente e prevista. 
Matheus
Realce
22 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
ABRADEE. A distribuição de energia. Brasília: Associação Brasileira de Distribuidores de 
Energia Elétrica – ABRADEE. Disponível em < www.abradee.org.br/setor-eletrico/redes-
de energia-elétrica/ >. Acesso em: março. 2019 
 
ARAUJO, Marcel Ayres de A663p- Projeto de um sistema de proteção contra descargas 
atmosféricas para uma linha de transmissão de 69 kV. São Carlos,2010. 
 
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Chaves de terra e aterramento rápido. João Pessoa, p.2. Maio 2019. 
 
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recursos hídricos do Estado do Ceará para o PISF” - Equipamentos Elétricos em 
Subestações. Brasília, Novembro de 2011. 
 
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Subestações do tipo Urbana A. João Pessoa, 2019 
 
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de Subestações do tipo Urbana A. João Pessoa, 2019. 
 
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Renato Masago Gonçalves. Escola de Engenharia Elétrica de São Carlos da Universidade de 
São Paulo, 2012. 
 
INOVAEQ Equipamentos de alta tensão – prospecção e hierarquização de inovações 
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2013. 
 
MAMEDE FILHO J. Manual de Equipamentos Elétricos. 3 ed. Rio de Janeiro: LTC.2005. 
 
MAMEDE FILHO J & MAMEDE, Daniel Ribeiro, João. Proteção de sistemas elétricos de 
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MUZY, Gustavo Luiz Castro de Oliveira, Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola 
Politécnica/Departamento de Engenharia Elétrica, Rio de Janeiro, 2012. 
 
SILVA, S. H. de Morais- Barramento de Subestação: Um estudo de caso com 
barramentos rígidos. Universidade de Pernambuco, Recife, Maio de 2010. 
 
Chaves de 69kV
s/lâmina de terra,
montagem vertical,
abertura lateral.
Chaves de 69kV
s/lâmina de terra,
montagem vertical,
abertura lateral.
CASA DE COMANDOCASA DE COMANDO
MD
E
N
T
R
A
D
A
MD
RESISTOR
DE
ATERRAMENTO
B
A
Y
 
D
E
 
D
I
S
J
U
N
T
O
R
TRANSFORMADOR 5/6,25MVA
\Volumes\SSD Kingston\AUDIO VISUAL\00 Banco de imagens\00 - Logo\world eletrica.logo.png
\Volumes\SSD Kingston\AUDIO VISUAL\00 Banco de imagens\00 - Logo\world eletrica.logo.png
20cm
1
5
c
m
20cm
1
5
c
m
\Volumes\SSD Kingston\AUDIO VISUAL\00 Banco de imagens\00 - Logo\world eletrica.logo.png
20cm
1
5
c
m
CUBÍCULO
PERMANENTEMENTE
ENERGIZADO
SAÍDA