Aula_4_ComponentesdaSubestao_ConceitosImportantes_20230920170815

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Componentes da Subestação
Conceitos Importantes
1Distribuição de Energia Elétrica
E-mail:
francielli.cordeiro@animaeducacao.com.br
franciscarpini@gmail.com
Subestações
Principais Equipamentos
2
CS  Chave seccionadora; 
CT  Chave seccionadora com lâmina de terra; 
BB  Bobina de Bloqueio; 
BTO  Barramentos; 
DJ  Disjuntor (Fixo e extraível); 
RL  Religador; 
CF  Chave fusível; 
PR  Pára-raios; 
TC  Transformador de Corrente; 
TP  Transformador de Potencial; 
TPC (DCP)  Transformador de Potencial Capacitivo (TP)
TF  Transformador de Força; 
TSA  Transformador de Serviços Auxiliares; 
SA  Serviços Auxiliares; 
LT  Linhas de Transmissão 
RP  Relés de proteção; 
Outros  Instrumentos de Medida; 
 Acessórios para Transformador. 
 
Distribuição de Energia Elétrica
Subestações – Principais Equipamentos
• Chave Seccionadora:
• São dispositivos que não são projetados para fechamento e abertura sob carga;
• Quando encontram-se na posição aberta, essas chaves asseguram uma distância de 
isolação que satisfaz os requisitos de segurança especificados;
• São utilizadas em subestações para permitir 
manobras de circuitos elétricos, sem carga, 
isolando disjuntores, transformadores, 
religadores, reguladores de tensão, linhas, 
transformadores de medição e de proteção e 
barramentos; 
• Também são utilizadas em RDs urbana e rural 
com a finalidade de seccionar os 
alimentadores durante os trabalhos de 
manutenção ou realizar manobras diversas 
previstas pela operação;
Distribuição de Energia Elétrica
Subestações – Principais Equipamentos
• Chaves Fusíveis:
• São dispositivos de proteção destinados à abertura 
automática, monofásica, com o objetivo de proteger 
trechos de rede ou equipamentos contra eventuais 
sobrecorrentes;
• O elo fusível é a parte ativa da chave fusível  elemento 
que sente o defeito e, juntamente com a chave, 
interrompe-o, num tempo suficientemente pequeno, para 
evitar os danos que certamente o defeito iria ocasionar;
• São aplicadas para a proteção de sobrecorrentes de 
circuitos primários, sendo utilizadas em redes aéreas de 
distribuição urbana e rural e em pequenas subestações de 
consumidores e de concessionárias;
Distribuição de Energia Elétrica
Subestações – Principais Equipamentos
• Bobina de Bloqueio:
• São usadas em sistemas de transmissão e distribuição 
em todo o mundo;
• São componentes chave de sistemas de onda 
portadora (Power Line Carrier - PLC) para 
telecontrole, telefonia, teleproteção e telemedição;
• É constituída por uma indutância em série com a 
linha de transmissão, possuindo um capacitor em 
paralelo para efeito de sintonização da frequência 
desejada;
• Apresenta uma alta impedância para as frequências 
de onda portadora e uma impedância desprezível ao 
fluxo de corrente normal de 60 Hz de uma linha de 
transmissão;
Distribuição de Energia Elétrica
Subestações – Principais Equipamentos
• Transformador de Potencial Capacitivo (TPC) 
– Divisor de Potencial Capacitivo (DCP):
• Oferece as características de um 
transformador indutivo juntamente com as 
de um capacitor de acoplamento, em um 
mesmo equipamento.
• Os capacitivos TPC, são construídos, de 
forma genérica, por dois capacitores em 
série, formando um divisor capacitivo, 
topologia tal que tem a vantagem de 
permitir comunicação através do sistema 
carrier.
Transformador de Potencial Capacitivo 
como Transmissor e Receptor Carrier
• Um dos motivos da utilização de transformadores de potencial capacitivo é a sua 
obrigatoriedade de utilização em linhas de transmissão com comunicação carrier.
• Utiliza-se um aparelho transmissor receptor para tratamento de sinal normalmente com 
frequência na faixa de 10 kHz a 300 kHz. 
7Distribuição de Energia Elétrica 
• O sinal é transmitido no próprio condutor da linha de transmissão.
• O divisor capacitivo dos transformadores de potencial capacitivos 
é utilizado como capacitor de acoplamento por apresentar baixa 
impedância à frequência da onda portadora e bloqueia a corrente 
à frequência de 60Hz, oferecendo a ela um caminho de alta 
impedância. 
• É usado como parte do circuito de sintonia, em conjunto com a 
unidade de sintonia, estando ligado diretamente à linha de 
transmissão, evitando influências da frequência da rede de energia 
nos equipamentos carrier.
8Distribuição de Energia Elétrica
TP Capacitivo
Subestações – Principais Equipamentos
• Disjuntores:
• São dispositivos de manobra mecânica, capazes de estabelecer, de conduzir e de 
interromper correntes sob condições normais de um circuito, assim como estabelecer, 
conduzir por tempo especificado e interromper correntes elétricas, sob condições 
anormais especificadas do circuito, tais como as de curto-circuito;
• A classificação de um disjuntor está a 
associada a maneira pela qual os arcos 
elétricos são extintos em seus contatos;
• Podem ser classificados em:
• Disjuntor de interrupção de ar, 
• Disjuntor de jateamento de ar, 
• Disjuntor de hexafluoreto de enxofre e
• Disjuntor a vácuo.
Subestações – Principais Equipamentos
• Transformador de Corrente (TC):
• Pode ser empregado tanto na medição de corrente ou de energia, como na proteção 
de sistemas elétricos;
• São equipamentos que permitem 
aos instrumentos de medição e 
de proteção um funcionamento 
adequado, sem que seja 
necessário o uso de 
equipamentos com correntes 
nominais elevadas, ou seja, que 
haja as mesmas proporções das 
correntes de carga dos circuitos 
aos quais estão ligados;
Subestações – Principais Equipamentos
• Transformador de Potencial (TP):
• São equipamentos que permitem aos instrumentos 
de medição e de proteção um funcionamento 
adequado, sem que seja necessário possuir tensão 
de isolamento de acordo com a tensão da rede à 
qual estão ligados;
• Os instrumentos de medição e de proteção são 
dimensionados em tamanhos reduzidos com 
bobinas e demais componentes de baixa isolação;
• Os transformadores de potencial são equipamentos 
utilizados para suprir aparelhos que apresentam 
elevada impedância, tais como voltímetros, relés de 
tensão, bobinas de tensão de medidores de energia, 
etc.
 
Subestações – Principais Equipamentos
• Para-raios:
• É um dispositivo que é isolante durante a ocorrência da tensão 
normal de trabalho da rede elétrica, mas que permite o fluxo 
para a terra das sobretensões existentes;
• Após cessarem essas sobretensões, o para-raios volta a isolar a 
rede da terra;
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• São utilizados nos componentes 
das linhas de transmissão e das 
redes aéreas de distribuição 
urbanas e rurais;
Subestações – Principais Equipamentos
• Relés de Proteção:
• São dispositivos elétricos destinados a responder a condições de entrada(s) numa maneira 
predeterminada e após condições especificadas ocasionar a operação de contatos ou 
outra mudança abrupta similar nos circuitos elétricos de controle associados;
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• As grandezas analisadas nos relés são geralmente elétricas (podem 
ser mecânicas, térmicas ou similares ou combinações de grandezas);
• Havendo por exemplo um curto-circuito, a corrente de curto 
sensibiliza o relé. 
• Este opera enviando um sinal para a abertura do disjuntor. 
• Com a abertura, o trecho defeituoso é desconectado do sistema. 
• O sistema continua a operar, porém, desfalcado do trecho 
defeituoso; 
O que é um relé de proteção?
• Os relés de proteção ou IEDs (Intelligent Eletronic Devices) são dispositivos cujo 
objetivo é monitorar as condições do sistema elétrico onde ele está inserido e, ao 
identificar condições anormais, dar ordem de acionamento para um ou mais 
disjuntores, retirando de operação os equipamentos ou dispositivos envolvidos com o 
desequilíbrio.
• O relé numérico, mais atual, pode ter, dependendo da aplicação, diversas outras 
funcionalidades, tais como: 
–controle de equipamentos, 
–medição, 
– localização de defeitos, 
–registro de eventos, 
–registro de oscilografias, 
–verificação de sincronismo, 
–monitoramento do disjuntor, entre outras.
14Distribuiçãode Energia Elétrica
Aplicações do Relé de Proteção
• Uma aplicação que vale a pena ressaltar é a comunicação. 
• Em decorrência das funcionalidades agregadas e as facilidades de comunicação, 
principalmente com o uso de rede de fibras ópticas dentro de uma subestação, tem-se a 
integração da supervisão, comando, controle e proteção.
• Percebe-se que o relé tem um papel além da proteção. 
• Tipos de Relé de Proteção
• De maneira geral os relés são classificados da seguinte forma quanto ao seu aspecto 
construtivo: 
• Relés eletromecânicos;
• Relés eletrônicos ou estáticos;
• Relés digitais;
• Relés digitais numéricos;
15Distribuição de Energia Elétrica
Princípio de Operação dos Relés de 
Proteção
• Em relação aos relés de atração eletromagnética, o princípio de operação é simples: 
“convertem” tensões e corrente em forças elétricas e magnéticas. 
• Essas forças promovem o movimento de um contato, que aciona o circuito de 
abertura de um disjuntor.
16Distribuição de Energia Elétrica
Subestações – Principais Equipamentos
• Transformadores de Potência (TF – Trafo):
• São aparelhos estáticos, à indução, cuja principal função é de elevar ou reduzir a 
tensão nos circuitos de potência
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Subestações – Principais Equipamentos
• Chaves de Aterramento:
• As chaves de aterramento somente podem ser operadas quando a linha está 
desenergizada e é utilizada para que se evitem energizações do bay;
• Utilizada também para a eliminação das induções devido à proximidade de Linhas de 
Transmissão ou em função de sobretensões de origem atmosféricas, as quais podem 
assumir valores perigosos;
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Distribuição de Energia Elétrica
Subestações – Codificação
• Atualmente  padronizado pelos procedimentos de rede (ONS);
• Sistema de codificação – Eletrosul 
– A codificação dos equipamentos é composto por um número composto de 
3 partes (conjunto de números e letras);
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Distribuição de Energia Elétrica
Subestações – Codificação
• Identificação do nível de tensão: 
– Até 13,8kV  1 e 2
– 44kV ou 69kV  3 e 4
– 138kV  5 e 6
– 230kV  7, 8 e 9
– 500kV  10 e 11
• Identificação do bay (onde se encontra o 
equipamento):
– Bay de chegada, alimentação do barramento, 
saída, transferência, entre outros;
– Ordem crescente  1 a 9 (caso tenha mais de 9, a 
numeração do bay volta ao número 1, mas altera-
se o número de identificação do nível de tensão);
ABC
112
Barramento
Saída
115
111
Distribuição de Energia Elétrica
Subestações – Codificação
• Sistema de codificação – Eletrosul 
– Identificação dos equipamentos
• Disjuntor  0 e 2 (numeração par)
• Seccionadora de barra  1 e 3
• Seccionadora de LT/Circuito  5, 7 e 9
• Geradores  G
• Transformadores  TRAFO (TF)
• Autotransformador  AUTOTRAFO (ATF)
– Exemplos: 
• Equipamento 1091 
• Equipamento 722
• Equipamento TF1
21
 chave seccionadora do bay 9, tensão de 500kV
 disjuntor do bay 2, tensão de 230kV
 Transformador de força 1
Distribuição de Energia Elétrica
Exemplo
• Equipamento 10 9 1 
22Distribuição de Energia Elétrica
Classe de Tensão: 500 kV
bay 9
Chave 
seccionadora
Conceitos Importantes
• Potência Ativa
• Potência Reativa
• Potência Aparente (Total)
• Demanda
• Demanda Máxima
• Demanda Média
• Demanda Contratada
• Demanda Medida
• Demanda Faturável
• Fator de Carga
• Fator de Demanda
• Fator de Diversidade
• Fator de Coincidência
• Fator de Utilização
• Fator de Potência
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Curso Básico de Regulação, Comercialização e Operação no Sistema Interligado NacionalDistribuição de Energia Elétrica
24Curso Básico de Regulação, Comercialização e Operação no Sistema Interligado Nacional
Conceitos Importantes
• Potência Ativa (kW): Potência que efetivamente realiza trabalho, gerando calor, 
iluminação, movimento, entre outros.
• Potência Reativa (kvar): Potência necessária para gerar e manter os diversos campos 
elétricos e magnéticos de sistema de corrente alternada. Não produz trabalho. Quando é 
dada em valores positivos ela é indutiva; quando negativa ela é capacitiva.
• Potência Total (kVA): É a soma vetorial das potências ativa e reativa.
• Demanda Média (kW): É a relação entre a quantidade de energia elétrica (kWh) 
consumida durante um certo período de tempo e o número de horas desse período.
Distribuição de Energia Elétrica
0
5
10
15
20
25
30
35
Demanda 
Média
Demanda 
Máxima
Conceitos Importantes
25
• Demanda Ativa (kW): Média de potência ativa solicitada por uma unidade consumidora 
ao sistema elétrico durante um intervalo de tempo considerado.
• Demanda Medida (kW): Maior demanda de potência ativa, verificada por medição, 
integralizada em intervalos de 15 (quinze) minutos durante o período de faturamento (1 
mês).
Distribuição de Energia Elétrica
• Demanda Máxima (kW): Maior valor de demanda verificado durante um certo período 
(diário, mensal, anual etc.).
Conceitos Importantes
26Distribuição de Energia Elétrica
Exemplo
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• Um consumidor industrial tem carga que apresenta demanda instantânea de 20 kW, que se 
mantém constante durante dois minutos, ao fim dos quais passa bruscamente para 30 kW, 
mantém-se constante durante 2 min e assim continua em 10 kW até atingir 70 kW, quando se 
mantém constante por 2 min ao fim doas quais cai abruptamente para 20 kW e repete o ciclo.
• Pede-se para determinar a demanda dessa carga com intervalos de demanda de 10, 15 e 30 min, 
admitindo-se que o instante inicial seja o correspondente ao princípio dos dois minutos com 20 kW.
Distribuição de Energia Elétrica
Resolução
28Distribuição de Energia Elétrica
Conceitos Importantes
29Distribuição de Energia Elétrica
30
Conceitos Importantes
Distribuição de Energia Elétrica
Exemplo
31
• Um sistema elétrico de potência supre uma pequena cidade que conta com 3 circuitos, que 
atendem, respectivamente, cargas industriais, residenciais e de iluminação pública. 
• A curva diária de demanda de cada um dos circuitos, em termos de potência ativa, kW, está 
apresentada na tabela.
Pede-se:
• A curva de carga dos 3 tipos de consumidores e a do conjunto.
• As demandas máximas individuais e do conjunto.
• A demanda diversificada máxima.
• O fator de contribuição dos tipos de consumidores para a demanda máxima do conjunto.
Distribuição de Energia Elétrica
Tabela
32Distribuição de Energia Elétrica
33Distribuição de Energia Elétrica
Resolução
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35
Conceitos Importantes
Distribuição de Energia Elétrica
Exemplo
36
• Seja um trecho de um alimentador primário que supre conjunto de três transformadores, conforme figura 
abaixo:
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Conceitos Importantes
Distribuição de Energia Elétrica
Conceitos Importantes
38Distribuição de Energia Elétrica
Exemplo
39Distribuição de Energia Elétrica
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Conceitos Importantes
Distribuição de Energia Elétrica
Exemplo
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• Um alimentador trifásico, operando na tensão nominal de 22 kV, supre um conjunto de cargas. Conhecendo-se:
a) o comprimento da linha de 10 km;
b) A impedância série da linha 1,0 + j2,0 ohms/km;
c) A curva diária de carga do conjunto de cargas (figura abaixo).
Pede-se o fator de perdas e a energia dissipada na linha.
Resolução
42Distribuição de Energia Elétrica
Resolução
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