Configurações de Barra

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CONFIGURAÇÕES DE BARRA
QUAL É A FUNÇÃO DA SUBESTAÇÃO?
• Proteção do sistema de transmissão
• Controle na intercâmbio de energia
• Garantir a estabilidade em regimes 
permanente e transitória
• Viabiliza o corte de carga e previne a perda 
de sincronismo
• Mantém a frequência do sistema dentro dos 
limites padronizados
QUAL É A FUNÇÃO DA SUBESTAÇÃO?
• Controle de tensão: através do OLTC dos 
transformadores e da redução do fluxo de 
reativos (por meio de equipamentos de 
compensação reativa)
• Permite a transmissão de dados (via PLC -
Power Line Carrier), com o intuito de apoiar 
no monitoramento, controle e proteção
• Auxilia na análise de defeitos
CLASSIFICAÇÃO DE SUBESTAÇÕES
1. Conforme a TENSÃO
• EAT, AT, MT, BT, HVDC (±600kV / 600~800km)
2. Conforme a INSTALAÇÃO
• Ao tempo
• Abrigada
3. Conforme a CONFIGURAÇÃO
• Isolada a ar
• SF6 (GIS)
CLASSIFICAÇÃO DE SUBESTAÇÕES
4. Conforme a APLICAÇÃO
• Elevação
• Transmissão / Subtransmissão
• Distribuição
• Industrial
• Mineração / Petróleo
NÍVEIS DE TENSÃO E SUBESTAÇÕES
• Transmissão
 1000kV / 765kV / 500kV / 
440kV / 350kV / 230kV
• Subtransmissão
 138kV / 88kV / 69kV / 34,5kV
PARTES E EQUIPAMENTOS DE UMA 
SUBESTAÇÃO
•Equipamentos 
externos
Linhas de chegada e 
saída
PARTES E EQUIPAMENTOS DE UMA 
SUBESTAÇÃO
PARTES E EQUIPAMENTOS DE UMA 
SUBESTAÇÃO
•Equipamentos 
externos
Barramentos
•Equipamentos 
externos
Transformadores
PARTES E EQUIPAMENTOS DE UMA 
SUBESTAÇÃO
PARTES E EQUIPAMENTOS DE UMA 
SUBESTAÇÃO
•Equipamentos 
externos
Isoladores
PARTES E EQUIPAMENTOS DE UMA 
SUBESTAÇÃO
•Equipamentos 
externos
Disjuntores
PARTES E EQUIPAMENTOS DE UMA 
SUBESTAÇÃO
•Equipamentos 
externos
Chaves
PARTES E EQUIPAMENTOS DE UMA 
SUBESTAÇÃO
•Equipamentos 
externos
Chaves
PARTES E EQUIPAMENTOS DE UMA 
SUBESTAÇÃO
•Equipamentos 
externos
Chaves
PARTES E EQUIPAMENTOS DE UMA 
SUBESTAÇÃO
•Equipamentos 
externos
Chaves de 
aterramento
PARTES E EQUIPAMENTOS DE UMA 
SUBESTAÇÃO
•Equipamentos 
externos
Para-raios
PARTES E EQUIPAMENTOS DE UMA 
SUBESTAÇÃO
•Equipamentos 
externos
TCs
PARTES E EQUIPAMENTOS DE UMA 
SUBESTAÇÃO
•Equipamentos 
externos
TPs
PARTES E EQUIPAMENTOS DE UMA 
SUBESTAÇÃO
•Equipamentos 
externos
Aterramento
PARTES E EQUIPAMENTOS DE UMA 
SUBESTAÇÃO
•Equipamentos 
externos
Cabos-guarda
PARTES E EQUIPAMENTOS DE UMA 
SUBESTAÇÃO
•Equipamentos externos
Estrutura de alvenaria e 
metálica
PARTES E EQUIPAMENTOS DE UMA 
SUBESTAÇÃO
•Prédio do escritório principal
•Prédio de acionamentos 
(switchgear) e painéis de 
controle
•Sala de baterias e 
distribuição de corrente 
contínua
PARTES E EQUIPAMENTOS DE UMA 
SUBESTAÇÃO
•Sistemas auxiliares: 
Sistema de combate a 
incêndio
Gerador a diesel
• Considerado parte essencial no switchgear
• Os barramentos são conectados para 
aumentar confiabilidade e flexibilidade 
operacional
PAINEL DE INTERCONEXÃO PRINCIPAL 
(RING MAIN UNIT)
PAINEL DE INTERCONEXÃO PRINCIPAL 
(RING MAIN UNIT)
• Presente nos níveis de tensão de 
11/22/33kV, 630/1250A, 
21kA@3s
SUBESTAÇÕES ISOLADAS A AR E A GÁS
SUBESTAÇÕES ISOLADAS A AR E A GÁS
• Subestações isoladas a ar
Ar é o meio primário de isolação
Popular quando não há 
restrições de espaço e 
ambientais
Exposta ao tempo
Não são completamente 
protegidas contra risco de 
choque elétrico
SUBESTAÇÕES ISOLADAS A AR E A GÁS
• Subestações isoladas a ar
Desvantagens
 Desperdício de grandes áreas
 Longos tempos de planejamento e 
execução
 Necessidade de manutenção com 
regularidade
 Deterioração da isolação com tempo 
devido à ação de poluentes
 Grandes dimensões devido à baixa 
capacidade dielétrica do ar
SUBESTAÇÕES ISOLADAS A AR E A GÁS
• Subestações isoladas a gás:
Hexafluoreto de enxofre é utilizado como 
gás de isolação (SF6)
SF6: Atóxico, não inflamável, estável, 
longa duração, 3 vezes “mais dielétrico” 
que o ar
Utilizada em tensões de 72.5kV, 145kV, 
300kV, 420kV e acima
Todos os equipamentos (disjuntores, 
barramentos, TCs, TPs, etc. são 
preenchidos com SF6)
SUBESTAÇÕES ISOLADAS A AR E A GÁS
• Subestações isoladas a gás:
Utilizada quando há restrições de espaço
Aplicada em condições difíceis de clima e de 
ambiente
Maior confiabilidade do que subestações isoladas 
a ar
Custo maior do que subestações isoladas a ar
Utilizadas em áreas abrigadas (requer 10% da 
área de subestações tradicionais)
Requer nível de manutenção maior (pessoal 
especializado)
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Pode ser entendido como sendo a maneira pela 
qual os equipamentos do pátio de manobras 
estão conectados, ou seja, a conectividade 
elétrica da subestação
Configuração em barra dupla com 
disjuntor e meio
Corte típico de arranjo físico em barra dupla com disjuntor e meio
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
Configuração em barra dupla com disjuntor 
simples a quatro chaves
Corte típico de arranjo físico em barra dupla com disjuntor simples a quatro chaves
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
Disposição geral e arranjo físico dos pátios de manobras da SE Samambaia-
DF, com 3 pátios de manobras, em 500/345/138 kV 
Disposição geral e arranjo físico dos pátios de manobras da SE Itajubá-MG, com 
2 pátios de manobras, em 500/138 kV
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
•Barra simples (BS)
•Barra principal e de 
transferência
•Barra dupla
•Anel
•Disjuntor e meio
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Barra Simples (BS)
Todos os circuitos estão conectados a mesma barra
Falha de apenas um disjuntor resulta na interrupção de todo o 
barramento
Manutenção de um disjuntor requer o desligamento do circuito 
correspondente
Manutenção do barramento requer desligamento de todos os 
circuitos
Configuração mais simples e barata
Menor área de instalação e facilidade para expansão de 
capacidade
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Barra Simples (BS)
Pode-se lançar mão de recursos de baixo custo para melhorar a 
flexibilidade operativa:
 Introduzir um seccionamento de barra com a instalação da chave 
seccionadora 1
 Instalar chaves de bypass nos disjuntores, como a chave seccionadora 2, 
que permite manutenções e reparos no disjuntor sem desligar elementos da 
transmissão
 Instalar chave transversal, entre os transformadores, chave 3, de tal forma 
que um disjuntor possa proteger dois transformadores temporariamente, 
para liberar um dos disjuntores (os equipamentos dos bays devem ter 
capacidade nominal compatível com a necessidade)
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Barra Principal e de Transferência (BP+T)
Um barramento ou mais é adicionado à configuração Barra Simples
O barramento de transferência é energizada através do 
fechamento das chaves de isolação
A proteção é bastante complexa poque o disjuntor de TIE precisa 
lidar com cada situação de manutenção de qualquer outro disjuntor
O procedimento de chaveamento é complicado para manutenção 
de qualquer disjuntor
A falha de um disjuntor ou falha no barramento resulta na 
interrupção de toda a subestação
Mais confiável que a configuração Barra Simples
Mais flexível em operação e manutenção
Mais cara por causa do barramento e chaves adicionais
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Barra Principal Seccionada e Transferência (BPS+T)
• Para subestações que tiveram aumento considerável do 
número de circuitos conectados, pode-se inserir um bay
de seccionamento na barra principal
• Embora o seccionamento não elimine por completo o risco 
de perda total da subestação devido à ocorrência de 
falhas, a sua probabilidade é reduzida, pois somente 
uma falha no disjuntor de seccionamento é que 
provocará este evento severo
• A flexibilidade para a manutenção das secções de 
barras tem uma sensível melhora, mantendo-se a 
subestação parcialmente em operação
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Barra Dupla com Disjuntor Simples a Três Chaves (BD-Ds-3 ch)
Cada circuito é equipado com 1disjuntor e é conectado a ambos 
os barramentos por meio de chaves
Um disjuntor de TIE NF conecta os barramentos, permitindo maior 
flexibilidade operacional
No caso de falha em um dos barramentos, o mesmo pode ser 
isolado, enquanto os circuitos demais circuitos continuam a operar 
através do outro barramento
Maior confiabilidade e custo maior em relação a configuração 
Barra Simples
Requer maior área para instalação do que a configuração Barra 
Simples
Comum com um barramento de transferência adicional em 
subestações de transmissão EAT
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Barra Dupla com Disjuntor Simples 
a Quatro Chaves (BD-Ds-4 ch)
• Barra Dupla com Disjuntor Simples a 
Cinco Chaves (BD-Ds-5 ch)
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Barra Dupla com Disjuntor Simples a 
Três e Quatro chaves (BD-Ds-3 e 4 ch)
• Barra Dupla e Transferência com Disjuntor 
Simples a Três e Quatro Chaves ( BD+T)
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Barra Dupla Seccionadas com Disjuntor Simples a 
Quatro Chaves (BDSDs-4 ch)
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Barra Dupla com Disjuntor Duplo (BD-Dd)
Dois barramentos e dois disjuntores por circuito
Ambos os barramentos são normalmente energizados e 
qualquer circuito pode ser removido para manutenção sem 
necessidade de interrupção
No caso de falha de um dos barramentos, todos os circuitos 
podem ser supridos através do barramento remanescente
(isolando-se o barramento em falha)
Maior confiabilidade mas custo maior
Normalmente encontrado em subestações de transmissão de EAT 
ou de plantas de geração
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Barra Dupla com Disjuntor Duplo (BD-Dd)
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Anel Simples (AN)
Possui boa flexibilidade operacional e alta confiabilidade 
(qualquer um dos disjuntores pode ser aberto e isolado para 
manutenção sem interrupção do serviço)
Se ocorrer uma falha, ela será isolada abrindo um disjuntor em 
ambos os lados do circuito (apenas o circuito com falha é isolado 
enquanto todos os outros circuitos permanecem em serviço)
A principal desvantagem é que, se ocorrer uma falha, o anel é 
dividido, resultando em duas seções isoladas, as quais podem 
não ter a combinação adequada potência (fonte/carga) - pode-
se evitar conectando os circuitos de fonte e carga lado a lado
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Anel Simples (AN)
Podem ser expandidos para acomodar circuitos adicionais, 
mas geralmente não são adequados para mais de seis (um 
planejamento cuidadoso deve ser usado para evitar 
dificuldades em expansões)
Quando a expansão da subestação é necessária para 
acomodar mais circuitos, o esquema de barramento em anel 
pode ser facilmente expandido para a configuração de um 
e meio disjuntor
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Anel Múltiplo (ANM)
Subestações em 230, 345 e 500 kV
A configuração continua a ser econômica, conectam-se oito 
circuitos com apenas nove disjuntores
A instalação de um segundo laço elétrico, contíguo ao primeiro, 
conduz à estabilidade da configuração
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Barra Dupla com Disjuntor e Meio (BD-D1/2)
Possui 2 barramentos principais, que são normalmente 
energizados através dos 3 disjuntores entre os barramentos
Muito flexível, configuração de maior confiabilidade
Mais econômica que a configuração Barra Dupla
Qualquer disjuntor pode ser isolado e removido para fins de 
manutenção sem interromper o fornecimento de qualquer um 
dos outros circuitos
Um dos dois barramentos principais pode ser removido para 
manutenção sem interrupção do serviço para qualquer um 
dos outros circuitos
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Barra Dupla com Disjuntor e Meio (BD-D1/2)
Se um disjuntor do meio falhar, os disjuntores adjacentes 
também são disparados para interromper os dois circuitos
Se um disjuntor adjacente à barra falhar, o trip do disjuntor 
do meio não interromperá o serviço para o circuito associado 
ao disjuntor restante na cadeia
Apenas o circuito associado ao disjuntor com falha é retirado 
de serviço
Os esquemas de proteção são altamente complicados, pois o 
disjuntor do meio está associado a dois circuitos
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Barra Dupla com Disjuntor e Meio (BD-D1/2)
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Barra Dupla com Disjuntor e Meio Modificado (BD-D1/2-M)
Configuração em barra dupla com disjuntor 
e meio modificado – 6 terminais
Configuração em barra dupla com 
disjuntor e meio modificado – 8 terminais
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Barra Dupla com Disjuntor e Um Terço (BD-D1/3)
No Brasil praticamente não tem sido utilizada
Pode ser uma solução de menor custo que a configuração em 
barra dupla com disjuntor e meio
Propiciar também um desempenho superior em relação às 
demais configurações
A sua utilização em subestações com elevados fluxos de 
potência, como por exemplo, em subestações 
elevadora/manobra de usinas hidrelétricas, cujo número de 
máquinas seja aproximadamente o dobro do número de 
linhas de saída, poderia ser uma solução técnico-econômica 
ótima
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
• Barra Dupla com Disjuntor e Um Terço (BD-D1/3)
Levar vantagem em relação à configuração em BD-D1/2 na 
condição de perda das 2 barras, pois a separação de 
circuitos se dá em menor grau, podendo acarretar um 
ilhamento elétrico menos severo
Em determinados países, como o Canadá, esta configuração 
é largamente empregada em subestações de extra alta 
tensão
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
CONFIGURAÇÕES DE BARRAMENTOS
SELEÇÃO DE BARRAMENTOS EM 
SUBESTAÇÕES
• São utilizados em para conectar os 
alimentadores de entrada nos 
alimentadores de saída
• São de fácil instalação (não 
requerem bandejamento)
SELEÇÃO DE BARRAMENTOS EM 
SUBESTAÇÕES
• Posição dos barramentos (horizontal ou vertical)
• A corrente que o barramento deve suportar em operação normal
• A corrente nominal de curto-circuito que o barramento deve 
suportar durante a falta
• A corrente nominal de pico que o barramento no caso de 
descarga atmosférica
• A temperatura ambiente e a temperatura dissipada de cada 
componente conectado ao barramento
• O IP do painel contendo o barramento (quando for o caso)
• Número de seções ou bundles por fase
SELEÇÃO DE BARRAMENTOS EM 
SUBESTAÇÕES
• Exercício: Dimensione o barramento para um disjuntor a ar de 2500A, assumindo IP54 e 
temperatura ambiente de 40ºC
SELEÇÃO DE BARRAMENTOS EM 
SUBESTAÇÕES