Aula 7 Tipos de arranjos de barramentos em subestações

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Subestação
Aula 7: Tipos de arranjos de barramentos em subestações
Apresentação
Nesta aula, estudaremos os arranjos dos barramentos da subestação. Cada arranjo traz vantagens e desvantagens e,
principalmente, a possibilidade de aumento da confiabilidade do sistema pelo seu arranjo físico de montagem e conexão,
com diferentes características.
Veremos que os arranjos mais confiáveis são aqueles que possuem barramento duplo ou anel, com a possibilidade de
retirada de trechos da subestação sem interromper o fornecimento de energia. Desta forma, quanto mais complexo o
arranjo, maior será o custo de implementação da subestação e, normalmente, maior será a necessidade de espaço físico.
Objetivos
Descrever os tipos de arranjos de barramento;
Distinguir os principais arranjos, barramento simples, duplo e em anel;
Demonstrar suas vantagens e desvantagens, com a demonstração do melhor arranjo para cada situação.
Tipos de arranjos de barramento
Nos projetos de subestações, é muito importante a forma como os dispositivos são comutados para possibilitar uma operação
mais flexível e a possibilidade de, através de manobras, manter o fornecimento da energia elétrica. Abordaremos o arranjo dos
barramentos, que influencia na disposição dos equipamentos no pátio da subestação, em que cada arranjo influencia na
qualidade do serviço prestado.
Barra simples
Como o nome diz, é o arranjo mais simplificado, adequado para subestações pequenas, de tensões de subtransmissão ou
transmissão do Sistema Interligado Nacional ou de subestações industriais de consumidores.
Esse arranjo consiste em barramento interligado de um lado com a linha de transmissão e do outro com o disjuntor, que
alimenta o transformador. Alguns arranjos de barra simples podem ser feitos com dois barramentos, com um arranjo de duplo
barramento simples, sendo ambas interligadas de um lado à linha e, do outro, ao disjuntor.
Outra variação do arranjo é a barra simples seccionada, que permite que, na ocorrência de interrupções, parte dos
consumidores não fique sem energia.
 Barra simples.  Barra simples.
O arranjo do barramento simples possui as seguintes vantagens:

Baixo custo.

Possibilidade de uma manutenção ou evento indesejado
não interromper totalmente o fornecimento de energia.
As desvantagens são:

Esse sistema somente pode ser empregado em
subestações de pequeno porte.

Na ocorrência de defeito, toda a linha fica desconectada do
sistema.

A manutenção somente pode ser realizada com o sistema
desenergizado.

A confiabilidade deste arranjo é pequena.
O barramento simples pode ser associado a uma chave de by-pass, que melhora a confiabilidade do sistema, sendo que este
by-pass somente pode ser utilizado em caso de contingência ou manutenções por retirar parta da proteção do sistema.
 Barramento simples com by-pass
Barramento Duplo
Esse arranjo consiste na montagem de dois barramentos em AT, em que existe a possibilidade de manobra entre a barra 1 e 2,
aumentando a confiabilidade do sistema. Esse sistema possui alguns arranjos específicos.
Barramento duplo com um disjuntor
Possui vantagem da manobra entre barramentos, aumentando a confiabilidade em casos de defeito na barra.
 Arranjo barramento duplo com um disjuntor
Possui as seguintes vantagens:

Maior flexibilidade do que a barra simples, permitindo
realização de manutenções nas barras sem desligamento
da subestação.

A transferência pode ser realizada em carga com o
disjuntor.
As desvantagens são:

A falha no disjuntor de transferência da barra pode levar ao
desligamento total da subestação.

Na operação com um único barramento ocorre perda de
confiabilidade do sistema.
Barra principal e transferência
Esse arranjo é semelhante ao barramento simples com by-pass, utilizando um barramento duplo. Desta forma, os disjuntores
gerais podem ser eliminados do sistema através de seccionadoras de by-pass e as barras são interligadas com o emprego de
um disjuntor, mantendo a alimentação dos disjuntores de saídas para cada circuito que vai aos transformadores, conforme a
figura a seguir.
 Barramento principal e disjuntor de transferência
Como se trata de sistema sincronizado, com mesma sequência de fases, o
disjuntor e as seccionadoras de by-pass podem ser fechados primeiro e,
depois, serem retiradas as chaves dos disjuntores gerais para manutenção
sem interrupção do fornecimento.
Possui as seguintes vantagens:

Aumento da flexibilização do fornecimento em relação à
barra simples.

Possibilidade de manutenções sem desligamento total.
As desvantagens são:

O fechamento do disjuntor de transferência mantém as
cargas, porém com a proteção limitada.

Embora a confiabilidade seja maior do que o arranjo de
barramento simples, ela ainda é limitada.
Barramento duplo com disjuntor a três chaves
Nesta configuração, cada disjuntor pode ser conectado em qualquer das duas barras através de chaves seccionadoras. Esse
arranjo também permite que as duas barras operem juntas.
Nesse sistema, não há by-pass. Com isso, a retirada de um disjuntor implica em desligamento total do circuito, mesmo assim
possui boa confiabilidade.
 Barramento duplo a três chaves.
Barramento duplo com disjuntor a quatro chaves
Uma evolução do arranjo a três chaves, esse arranjo possui maior confiabilidade pela instalação de chaves de by-pass para
retirar um disjuntor do sistema sem perder o fornecimento de energia. Nesse arranjo, como pode ser notado pela figura, o
aumento da confiabilidade implica em aumento dos equipamentos necessários e, obviamente, dos custos envolvidos.
 Barramento duplo a quatro chaves.
Barramento duplo com disjuntor a cinco chaves
Outra evolução do esquema a quatro chaves, em que foi empregado mais uma chave por circuito, melhorando a flexibilização
nas operações de manutenção ou retirada do disjuntor da linha, que é empregado em níveis de alta tensão.
 Barramento duplo a cinco chaves.
Barra principal seccionada e transferência
Esse esquema aumenta mais a confiabilidade e permite expansão da subestação com aumento de circuitos pelo emprego de
seccionadora, que interliga barramentos principais. Como esse arranjo normalmente é empregado quando há dois circuitos
que chegam à subestação, a possibilidade de falta de fornecimento é menor através da interligação dos barramentos e
alimentação de todos os circuitos da barra por um circuito geral.
 Barramento principal seccionado e circuito duplo de chegada à subestação.
Barra dupla seccionada com disjuntor a quatro chaves
Configuração utilizada para ampliação da subestação ou quando há previsão para essa ampliação. Possui confiabilidade para
evitar perda de circuitos e para que cada disjuntor possa ser retirado do circuito.
 Barramento duplo seccionado e disjuntores a quatro chaves.
Barramento duplo com dois disjuntores
Esta variação aumenta a confiabilidade do sistema em relação ao esquema anterior, pois possui dois disjuntores para cada
circuito.
 Arranjo barramento duplo com dois disjuntores.
Esse tipo de arranjo apresenta como vantagem o aumento da confiabilidade
em relação ao arranjo de barra dupla com um disjuntor. Como desvantagem,
temos o custo mais elevado do que a barra simples.
Barramento duplo com um disjuntor e meio
Trata-se de uma alteração na disposição normal do barramento duplo com dois disjuntores, reduzindo um disjuntor do
esquema. Essa adaptação mantém praticamente todas as vantagens do barramento duplo com dois disjuntores, porém com o
custo menor de implantação. Esse nome vem do fato de se empregar três disjuntores para dois barramentos ficando, então, o
nome de um disjuntor e meio. Esse arranjo é empregado para subestações de 500 a 750 kV, no qual a segurança do
fornecimento é fundamental.
 Arranjo disjuntor e meio.
Possui as seguintes vantagens:

Alta confiabilidade, pois falhas isolam apenas o circuito
onde ocorreu a falta.

Cada disjuntor pode ser manobrado individualmente.

Custo reduzidoem relação à barra dupla com disjuntor
duplo.

Possibilidade de expansão da subestação.
As desvantagens são:

Necessidade de maior espaço físico da subestação para
instalação dos equipamentos.

Chaveamento e religamento automático requerem uma
maior quantidade de operações.
Outras variações análogas ao disjuntor e meio são o disjuntor e um terço e etc.
 Disjuntor e um terço.
 Atividade
1. A figura a seguir mostra o esquema elétrico de um arranjo típico de uma subestação.
Assinale a opção que apresenta o nome correto do arranjo da subestação.
a) Barramento duplo (principal e de transferência) com disjuntor de transferência.
b) Barramento duplo com três chaves.
c) Barramento duplo com quatro chaves.
d) Barramento duplo com by-pass.
e) Barramento duplo com disjuntor e meio.
Barramento em anel simples
Composto por, no mínimo, quatro disjuntores dispostos para formar um laço ou anel, que possui boa confiabilidade. Pela
possibilidade de alimentar um circuito pela interligação ao outro.
 Anel simples.
Possui as seguintes vantagens:

Possuir custo reduzido em relação a confiabilidade do
sistema.

Não possuir uma barra principal.

Ter a possibilidade de seccionamento do anel em duas
partes.

A área de implantação é relativamente menor que a do
barramento duplo.

Possibilidade de substituir um dos disjuntores do circuito
por chave seccionadora.
Como desvantagem, esse sistema fica vulnerável a falhas nas manutenções.
Barramento em anel múltiplo
Esse sistema apresenta muito boa confiabilidade e, por esta razão, é bem utilizado em subestações com tensão a partir de
230kV, existem variações na configuração do anel, mas, normalmente, a configuração montada é conforme o esquema a
seguir.
 Anel múltiplo.
Uma análise da figura mostrará que o arranjo possui oito linhas
conectadas e o uso de nove disjuntores, sendo esta relação
economicamente mais viável, tornado o arranjo financeiramente
interessante.
 Atividade
2. Assinale a alternativa incorreta sobre as desvantagens do arranjo de barramento simples.
a) Esse sistema somente pode ser empregado em subestações de pequeno porte.
b) Na ocorrência de defeito, toda a linha fica desconectada do sistema.
c) A manutenção somente pode ser realizada com o sistema desenergizado.
d) A confiabilidade deste arranjo é pequena.
e) Esse sistema apresenta baixo custo.
3. Complete as lacunas da frase:
“O barramento __________ pode ser associado a uma chave de _____________, que melhora a confiabilidade do sistema, sendo
que este by-pass somente pode ser utilizado em caso de ___________ ou manutenções por retirar parta da proteção do sistema”.
A alternativa que completa corretamente as lacunas é:
a) Simples, by-pass, contingência.
b) Anel, potencial, sobrecarga.
c) Duplo, comutação, falta.
d) Simples, comutação, curto.
e) Duplo, seccionamento, sobrecarga.
4. Analise as alternativas abaixo sobre o barramento duplo:
I. Possui maior flexibilidade do que a barra simples, permitindo realização de manutenções nas barras sem desligamento da
subestação;
II. A transferência pode ser realizada em carga pela chave seccionadora;
III. Possui desvantagens da falha no disjuntor de transferência da barra levar ao desligamento total da subestação.
Atribuindo V para verdadeiro e F para falso, assinale a alternativa com a sequência correta:
a) V, V, V.
b) V, F, V.
c) F, V, V.
d) V, V, F.
e) F, F, V.
5. Assinale a alternativa incorreta sobre o arranjo de barra dupla com disjuntor de transferência:
a) O fechamento das barras pode ser feito em carga, pois o disjuntor permite fechamentos desta forma.
b) As manutenções são realizadas com desligamento total da subestação.
c) Esse arranjo possui limitação da proteção e da confiabilidade.
d) O fechamento do disjuntor de transferência mantém as cargas, porém com a proteção limitada.
e) Esse arranjo é mais confiável do que o barramento simples.
6. Sobre o arranjo de um disjuntor e meio, analise as sentenças abaixo:
I. É uma variação do arranjo do barramento duplo com dois disjuntores, reduzindo a quantidade de dispositivos empregados e,
com isso, o diminuindo o custo
II. Esse arranjo é empregado nas subestações com tensões de 500kV a 750kV.
III. Apresenta boa confiabilidade, pois isola somente o disjuntor ou circuito onde ocorreu a falta
IV. Possui pouca necessidade de espaço físico em comparação ao arranjo do barramento simples
Atribuindo V para verdadeiro e F para falso, assinale a alternativa com a sequência correta:
a) V, V, V, F.
b) V, F, V, F.
c) F, V, V, V.
d) V, V, F, V.
e) F, F, V, F.
Referências
Barros, Benjamim Ferreira, Gedra, Ricardo Luís. Cabine Primária - Subestações de alta tensão de consumidor. São Paulo: Érica,
2011.
MAMEDE, João Filho. Proteção de sistemas elétricos de potência. Rio de Janeiro: LTC, 2013.
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