Subestações

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SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS
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CONCEITOS BÁSICOS
SISTEMA ELÉTRICO
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CONCEITOS BÁSICOS DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
SISTEMA ELÉTRICO
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Transmissão de energia elétrica
A tensão elétrica que normalmente sai das unidades geradoras normalmente varia entre 6,5 KV e 20 KV
Devida à alta potência das geradoras, transmitir essa energia na tensão gerada constitui altas perdas por efeito joule. É preciso então aumentar a tensão
Em função disso, próximos às usinas geradoras existem subestações elevadoras, que elevam a tensão para valores padronizados: 69kv, 88 kv, 138 kv, 230 kv, 345 kv, 440 kv, 500 kv, 600 kv (em CC), 750 kv.
Quando a energia elétrica chega pelas linhas de transmissão próximo aos centros consumidores, ela precisa iniciar o processo de redução do nível de tensão. Essa tarefa é realizada pelas ETT – Estações Transformadoras de Transmissão
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Transmissão de energia elétrica
Essas estações, além de reduzir o nível de tensão, iniciam o processo de distribuição da energia elétrica
Por exemplo: uma LT de tensão igual ou superior a 230 kV, que chega em uma ETT, se transforma em várias LTs de 69, 88 ou 138 KV na saída dessa subestação
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Figura 1
Percurso da energia elétrica desde a geração até o consumo
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CONCEITOS BÁSICOS DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
SISTEMA ELÉTRICO
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Distribuição de energia elétrica
As LTs de menor tensão percorrem as cidades até chegarem às Estações Transformadoras de Distribuição (ETD), que rebaixam a tensão para níveis capazes de serem distribuídos pelos postes existentes nas ruas. Alguns valores padronizados: 3,8 kv, 11,9 kv, 13,2 kv, 13,8 kv, 20 kv, 23,5 kv, 34,5 kv
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Distribuição de energia elétrica
Os limites de variação de tensão definidos pela ANEEL estão regulamentados no PRODIST. Abaixo, as tabelas:
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CONCEITOS BÁSICOS DE UNIDADES CONSUMIDORAS DE ENERGIA ELÉTRICA
SISTEMA ELÉTRICO
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Unidades consumidoras
residencial, 
industrial, 
comercial e serviços, 
rural
poder público, 
iluminação pública, 
serviço público e 
Consumo próprio. 
Para efeito de aplicação das tarifas de energia elétrica, a ANEEL identifica os consumidores em classes e subclasses de consumo: 
Cada classe tem uma estrutura tarifária distinta de acordo com as suas peculiaridades de consumo e de demanda de potência, conforme relacionado no próximo slide.
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Unidades consumidoras
Alta tensão
A1 – tensão de fornecimento igual ou superior a 230 kV
A2 – tensão de fornecimento de 88 kV a 138 kV
A3 – tensão de fornecimento de 69 kV
A3a – tensão de fornecimento de 30 kV a 44 kV
A4 – tensão de fornecimento de 2,3 kV a 25 kV
AS – tensão de fornecimento inferior a 2,3 kV
Baixa tensão
B1 – residencial e residencial de baixa renda
B2 – rural, cooperativa de eletrificação rural e serviço público
de irrigação
B3 – demais classes
B4 – Iluminação pública
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Unidades consumidoras de alta tensão
Uma unidade consumidora de alta tensão pode se conectar no sistema elétrico em três pontos, conforme a demanda e disponibilidade do SEP no local:
Se a demanda for entre 75 KW e 2500 KW a conexão deve ocorrer em uma tensão inferior a 69 KV, ou seja após a ETD
Se a demanda exceder 2500 KW, a conexão pode ocorrer entre a ETT e a ETD, ou 
Se a demanda exceder 2500 kW, a conexão pode ocorrer antes da ETT na tensão igual ou superior a 230 KV
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Unidades consumidoras de alta tensão
Caso uma unidade consumidora possua uma demanda superior a 2500 kW e queira se conectar em uma tensão inferior a 69 kV (após a ETD), fica a critério da distribuidora local avaliar a disponibilidade da rede e aceitar ou não a conexão
Se for necessário realizar a extensão da rede elétrica ou reforçar os condutores existentes para atender uma unidade consumidora, provavelmente o consumidor poderá pagar uma parte dos custos
Em qualquer um dos pontos de conexão, o responsável pela unidade consumidora deve providenciar a construção de uma subestação capaz de receber a energia elétrica no nível de tensão contratado e realizar todas as transformações necessárias até a tensão de utilização
Comumente, as subestações construídas após as ETDs, na faixa de tensão de 3,8 a 34,5 kV, são chamadas de “cabines primárias”
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Unidades consumidoras de baixa tensão
Uma unidade consumidora de baixa tensão pode se conectar no sistema elétrico apenas em um ponto:
Após a ETD com circuitos de ligação provenientes de transformadores situados nos postes da rede de distribuição da concessionária local.
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Categorias de ligação EDP ESCELSA Baixa tensão: 127/220 V e 220/380 V
U1: até 5 kW, fase + neutro (monofásica)
U2: de 5 a 9 kW, fase + neutro (monofásica )
D1: até 9 kW, 2 fases + neutro (bifásica)
D2: de 9 a 15 kW, 2 fases + neutro (bifásica)
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Categorias de ligação EDP ESCELSA Baixa tensão: 127/220 V e 220/380 V
T1: até 15 kW, 3 fases + neutro (trifásica)
T2: de 15 a 26 kW, 3 fases + neutro (trifásica )
T3: de 26 a 34 kW, 3 fases + neutro (trifásica)
T4: de 34 a 41 kW, 3 fases + neutro (trifásica)
T5: de 41 a 47 kW, 3 fases + neutro (trifásica)
T6: de 47 a 57 kW, 3 fases + neutro (trifásica)
T7: de 57 a 75 kW, 3 fases + neutro (trifásica)
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Categorias de ligação EDP ESCELSA Alta tensão: classe 15 kV
Aplica-se ao fornecimento de energia elétrica em média tensão com tensões nominais da classe de 15 kV, sistema trifásico, com carga instalada superior a 75 kW ou até o limite de 2.500 kW de demanda contratada, a serem ligadas nas redes aéreas de distribuição primárias da EDP ESCELSA
A distribuidora pode ainda estabelecer tensão de fornecimento em MT, sem observar os critérios referidos, quando: 
A unidade consumidora tiver equipamento que, pelas características de funcionamento ou potência, possa prejudicar a qualidade do fornecimento a outros consumidores;
Houver conveniência técnica e econômica para o subsistema elétrico da distribuidora, desde que haja anuência do consumidor.
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Categorias de ligação EDP ESCELSA Alta tensão: classe 15 kV
É permitido também os casos onde o titular da unidade consumidora com características de atendimento em tensão secundária, exceto nos casos de sistemas subterrâneos em tensão secundária, optar por tensão primária de distribuição, desde que haja viabilidade técnica do subsistema elétrico e assuma os investimentos adicionais necessários ao atendimento, conforme previsto na Resolução ANEEL 414.
Para os demais casos que se enquadrarem na Resolução ANEEL 414 de 09 de setembro de 2010, consultar previamente a Concessionária.
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CONCEITOS E SISTEMATIZAÇÃO
SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS
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Definição 
Uma subestação elétrica pode ser definida como um conjunto de condutores, aparelhos e equipamentos destinados a modificar as características de energia elétrica (corrente e tensão), permitindo a sua distribuição aos pontos de consumo em níveis adequados de utilização.
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Definição 
São instalações elétricas e civis destinadas a alojar medição, proteção e transformação. É formada por um conjunto de equipamentos que devem atender às necessidades de fornecimento de energia elétrica das instalações por ela alimentadas, permitindo sempre a flexibilidade de manobras, a acessibilidade para manutenção, a confiabilidade quanto à proteção e à operação. E a segurança tanto para os equipamentos quanto para o pessoal envolvido
 
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Funções 
Uma subestação pode ter a função de
manobrar, 
transformar, 
seccionar e 
distribuir. 
Uma única pode ter todas estas funções ou ter algumas apenas.
Pra todas as funções, sua operação deve garantir máxima segurança à todo o sistema
Parte defeituosa ou sob falta deve ser desligada imediatamente 
O reestabelecimento da energia elétrica deve ser o mais breve.
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Classificação 
Quanto ao sistema
Central de transmissão
Receptora de transmissão (ETT)
Subtransmissão (ETD)
De consumidor
Quanto à instalação
Abrigada (instalação interior)
De alvenaria
Ramal de entrada
subterrâneo
Ramal de entrada aéreo
Modular metálica
Ao tempo (instalação exterior)
Aérea em plano elevado
De instalação no nível do solo
Quanto ao nível de tensão
Baixa tensão: até 1KV
Média tensão: entre 1KV e 66KV
Alta tensão: entre 69KV e 230KV
Extra alta tensão: entre 231KV e 800KV
Ultra alta tensão: acima de 800KV
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Subestação central de transmissão
É aquela normalmente construída ao lado das usinas geradoras de energia elétrica, cuja finalidade é elevar o nível de tensão fornecido pelos geradores para transmitir a potência gerada aos grandes centros de consumo
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Subestação central de transmissão
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Subestação central de transmissão
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Subestação receptora de transmissão (ETT)
É aquela construída próxima aos grandes blocos de carga e que está conectada, através de linhas de transmissão, à subestação central de transmissão ou a outra subestação receptora intermediária
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Subestação de subtransmissão (ETD)
É aquela construída em geral, no centro de um grande bloco de carga, alimentada pela SE receptora e de onde se originam os alimentadores de distribuição primários, suprindo diretamente os transformadores de distribuição e/ou SE de consumidor
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Subestação de subtransmissão (ETD)
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Subestação de subtransmissão (ETD)
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Subestação de consumidor
É aquela construída em propriedade particular suprida através de alimentadores de distribuição primários, originados das SEs de subtransmissão, que suprem os pontos finais de consumo.
A resolução nº 414 de 2010 da ANEEL diz que a tensão de fornecimento aos consumidores deve obedecer o que segue:
tensão secundária em rede aérea: quando a carga instalada na unidade consumidora for igual ou inferior a 75 kW; 
tensão secundária em sistema subterrâneo: até o limite de carga instalada conforme padrão de atendimento da distribuidora; 
tensão primária de distribuição inferior a 69 kV: quando a carga instalada na unidade consumidora for superior a 75 kW e a demanda a ser contratada pelo interessado, para o fornecimento, for igual ou inferior a 2.500 kW; e 
tensão primária de distribuição igual ou superior a 69 kV: quando a demanda a ser contratada pelo interessado, para o fornecimento, for superior a 2.500 kW. 
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Sistema simplificado de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica
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TENSÃO IGUAL OU SUPERIOR A 69 KV
SUBESTAÇÃO DE CONSUMIDOR
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Subestação de consumidor ≥ 69 kV
A proteção da entrada de energia dessa subestação deve ser sempre realizada por meio de disjuntor e relés. Caso a subestação tenha dois circuitos de entrada, é recomendado que exista um disjuntor para cada circuito
Os equipamentos de medição são sempre de fornecidos pela distribuidora mas instalados pelo consumidor. Todos esses equipamentos, inclusive o cubículo onde estão instalados, serão lacrados.
Na entrada da subestação deve haver um para-raios para cada fase, especificado de acordo com a norma da distribuidora.
Por questões de confiabilidade do fornecimento de energia elétrica é comum essas subestações possuírem dois circuitos de alimentação. Entretanto, apenas um deverá estar ligado
A mesma premissa serve para transformador. Pode-se ter trafos reserva, e fica a critério do consumidor utilizá-los permanentemente ou deixá-los em stand-by
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Subestação de consumidor em tensão superior a 69 kV
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Diagrama típico de uma SE com tensão igual ou superior a 69 kV
Com duas entradas de alimentação e intertravamento
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Legenda do diagrama anterior
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TENSÃO INFERIOR A 69 KV
SUBESTAÇÃO DE CONSUMIDOR
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Subestação de consumidor < 69 kV
É alimentada em tensão primária de distribuição
Destinada a alojar medição e proteção, facultativamente, proteção
Deve ser construída no limite da propriedade com a via pública, preferencialmente próximo à entrada principal da unidade consumidora para facilitar o acesso dos representantes da distribuidora
Todas as partes condutoras não destinadas a conduzir eletricidade devem estar equipotencializadas ao terra
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Subestação de consumidor < 69 kV
Estão divididas em:
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Subestação simplificada Instalação em poste 
A sua montagem é externa a qualquer construção e feita em poste de concreto com cruzeta ou outros elementos de fixação para o ramal de entrada, chave fusível, para-raios, transformador e eletrodutos para o ramal de alimentação secundário
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Subestação simplificada Instalação em poste 
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Subestação simplificada Instalação em poste 
No compartimento de medição devem ser fixados o medidor e os TCs (quando necessários) fornecidos pela distribuidora e a barra de equipotencialização terra e neutro. Esse compartimento pode ser embutido em parede de alvenaria levantada sobre o nível do solo ou embutido em espaço próprio nos postes
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Subestação simplificada Instalação em poste 
No compartimento de proteção deve ser instalado o disjuntor ou a chave com fusível
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Subestação simplificada Instalação em poste 
No nível do solo deve estar a caixa de ligação quando saída é subterrânea e o aterramento
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Subestação simplificada Instalação em alvenaria
Pode ser construída uma edificação específica para a SE ou pode ser montada no interior de outra edificação no nível do solo. Em pavimento abaixo ou acima deve ser consultada a concessionária
Todo material deve ser incombustível, as paredes de alvenaria, o teto de laje de concreto
Possui um único cubículo que abriga todos equipamentos. Os equipamentos de AT são cercados por tela
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Subestação simplificada Blindada
Para essa SE, seu projeto devem ser homologadas previamente na distribuidora
Apresentam equipamentos e montagens eletromecânicas alojadas em cubículo construído de chapa metálica, com seu ramal de entrada subterrâneo
Devem impedir o acesso de animais no seu interior
Possui os seguintes compartimentos:
De entrada
De proteção primária
De transformação
De medição
De proteção secundária
Podem ser instaladas em recinto ou ao tempo
Existem SEs blindadas que em vez de ar, utilizam SF6 para garantir a isolação entre fases e entre fases e carcaça.
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Subestação convencional 
Podem ter um ou mais trafos trifásicos
Medição na AT
Proteção geral através de disjuntor com desligamento automático e acionado através de relés
A unidade transformadora pode estar na SE primária ou em SEs secundária
Devem estar dividas em cubículos
Se o transformador instalado for do tipo imerso em óleo e possuir potência igual ou superior a 500 kVA deve haver um sistema de drenagem e contenção
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Subestação convencional Em alvenaria 
Construída o mais próximo da entrada principal
Ramal de entrada aéreo ou subterrâneo. Caso a SE esteja recuada do limite da propriedade, deverá ser subterrâneo
Na área entre e SE e a via pública não deverá ter qualquer edificação ou ser utilizada para qualquer fim
Preferencialmente deve ser construída no nível do solo. Para ser construída em pavimento acima ou abaixo, deverá justificar à concessionária
Dividida em compartimentos. Todos os compartimentos devem ser protegidos por anteparos (telas, grades etc) e devem ser dimensionados suficientemente para abrigar os equipamentos, garantir a remoção e a circulação de pessoas durante a manutenção.
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Subestação convencional Blindada 
Para essa SE, seu projeto devem ser homologadas previamente na distribuidora
Apresentam equipamentos e montagens eletromecânicas alojadas em cubículo construído de chapa metálica, com seu ramal de entrada subterrâneo
Devem impedir o acesso de animais no seu interior
Possui os seguintes compartimentos:
De entrada
De proteção primária
De transformação
De medição
De proteção secundária
Podem ser instaladas em recinto ou ao tempo
Existem SEs blindadas que em vez de ar, utilizam SF6 para garantir a isolação entre fases e entre fases e carcaça.
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NORMA DE FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA EM TENSÃO PRIMÁRIA DE DISTRIBUIÇÃO – EDP
ESCELSA
LEGISLAÇÃO
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Definições
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Definições
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Definições
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