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26 2. Projeto de uma Rede de Distribuição de Energia As definições a seguir foram retiradas de algumas normas das concessionárias do grupo Neoenergia: a) Área urbana - Definido de acordo com o sistema de cadastro centralizado da distribuidora. b) Aterramento Temporário - Ligação elétrica efetiva, confiável, adequada e intencional à terra, destinada a garantir a equipotencialidade, mantida continuamente durante a intervenção na instalação elétrica. c) Banco de Capacitor - Dispositivo capaz de gerar um fluxo de energia elétrica reativa capacitiva, ou seja, com fase oposta à energia reativa dos dispositivos indutivos, diminuindo os valores de perdas e de queda de tensão no sistema elétrico de distribuição. d) Banco Regulador de Tensão – Conjunto de reguladores de tensão interligados de modo a funcionar como uma unidade reguladora. e) Cabo Coberto - Cabo dotado de cobertura protetora extrudada de material polimérico, visando à redução da corrente de fuga em caso de contato acidental do cabo com objetos aterrados e diminuição do espaçamento entre condutores. f) Cabos Isolados Multiplexados de BT - Cabo de potência multiplexado autossustentado, constituído por três condutores-fase de alumínio de seção compactada, com isolação sólida extrudada de polietileno reticulado (XLPE), nas cores preto, cinza e vermelho, classe de tensão 0,6/1 kV, dispostos helicoidalmente em torno de um condutor neutro em liga de alumínio isolado (XLPE) utilizados em redes aéreas secundárias. g) Cabos Isolados Multiplexados de MT - Cabo de potência multiplexado autossustentado, constituído por três condutores fase, isolados e blindados, com cobertura, reunidos ao redor de um elemento de sustentação para utilização em redes aéreas de distribuição de energia elétrica até 15 kV, conforme ABNT NBR 9024. h) Capacitor - Dispositivo de regulação e controle de reativo do sistema elétrico da distribuição. i) Chave Automática - Dispositivo de proteção contra sobrecorrente, automático, destinado a abrir e religar uma ou mais vezes um circuito de corrente alternada, de acordo com uma sequência determinada de operações. j) Chave Religadora Fusível - Chave utilizada para proteção de equipamentos e ramais das redes de distribuição de energia em ramais que alimentam núcleos rurais, visando a redução de interrupções prolongadas motivadas por falhas transitórias. k) Carga Instalada - Soma das potências nominais dos equipamentos elétricos instalados na unidade consumidora, em condições de entrar em funcionamento, expressa em quilowatts. 27 l) Demanda - Média das potências elétricas instantâneas solicitadas ao sistema elétrico durante um período de tempo especificado. m) Estrutura - Conjunto de peças de concreto e/ou ferro galvanizado que se destina a fixar e sustentar os condutores de uma rede aérea de distribuição. n) Extensão de Rede de Distribuição Primária - Novo circuito primário ou acréscimo de um trecho de rede em tensão primária de distribuição, inclusive a adição de fases, construído a partir de ponto da rede existente. o) Extensão de Rede de Distribuição Secundária - Novo trecho de rede em tensão secundária de distribuição construído a partir de ponto da rede existente. p) Fator de Demanda - Razão entre a demanda máxima num intervalo de tempo especificado e a carga instalada na unidade consumidora. q) Ponto de Entrega - É a conexão do sistema elétrico da distribuidora com a unidade consumidora, definindo o limite de responsabilidade da distribuidora. r) Queda de Tensão Máxima - Diferença de tensão compreendida entre o barramento da subestação e o ponto mais desfavorável onde se situa um transformador de distribuição ou um consumidor primário. s) Ramal de Ligação - Conjunto de condutores e acessórios instalados entre o ponto de derivação da rede da Distribuidora e o ponto de entrega. t) Rede de Distribuição Aérea Multiplexada de Baixa Tensão - Rede de baixa tensão que opera com tensão máxima de 380 V, utilizando condutores encordoados, conhecidos comercialmente como multiplexados. u) Rede de Distribuição Compacta (RDC) - Rede de distribuição aérea de energia elétrica com cabos cobertos fixados em espaçadores sustentados por cabo mensageiro, apresentando uma configuração compacta. v) Rede de Distribuição Rural (RDR) - Rede de distribuição de energia elétrica situada fora do perímetro urbano de uma cidade, vila ou povoado. w) Rede de Distribuição Urbana (RDU) - rede de distribuição do sistema de energia elétrica das áreas urbanas e/ou suburbanas dos centros populacionais. x) Rede Primária – Rede de média tensão de distribuição com tensões nominais de operações de 11,9 kV, 13,8 kV e 34,5 kV. y) Rede de Distribuição Aérea Multiplexada de Baixa Tensão - Rede de baixa tensão que opera com tensão máxima de 380 V, utilizando condutores encordoados, conhecidos comercialmente como multiplexados. z) Regulador de Tensão - Equipamento em que a tensão é controlada em degraus, por meio de derivações, sem interrupção do fornecimento de energia à carga. aa) Religador Automático - Dispositivo de proteção contra sobrecorrente, automático, destinado a abrir e religar uma ou mais vezes. 28 bb) Sistema de Distribuição - Sistema elétrico com tensão máxima de 36,2 kV que, derivado do barramento secundário de uma subestação de distribuição, atinge os pontos de consumo. cc) Sistema Monofásico com Retorno pela Terra (MRT) - Rede primária provida de um condutor fase cujo retorno da corrente é feito através do solo. dd) Unidade Consumidora - Conjunto composto por instalações, ramal de entrada, equipamentos elétricos, condutores e acessórios, incluída a subestação, quando do fornecimento em tensão primária, caracterizado pelo recebimento de energia elétrica em apenas um ponto de entrega, com medição individualizada, correspondente a um único consumidor e localizada em uma mesma propriedade ou em propriedades contíguas. ee) Rede Primária - rede de média tensão com tensão nominal de operação de 13,8 kV. ff) Rede Secundária Multiplexada - rede de baixa tensão, operando com tensão máxima de 380 V, utilizando condutores encordoados, conhecidos comercialmente como multiplexados. Fig. 2.1 – Rede de distribuição urbana O projeto constará da utilização de postes de concreto, ou de fibra, com cruzeta tipo T, ou cruzetas de beco, dispostos sobre a planta de uma localidade. Nesse projeto usaremos postes primário e secundário, projetados, com seus respectivos condutores, transformadores e luminárias. Obedecendo aos seguintes critérios: 29 Critérios para elaboração de projetos de Redes de Distribuição • A rede de distribuição aérea deve ser projetada em conformidade com as normas ABNT NBR 15688:2009 e ABNT NBR 15992:2011. • Os condutores devem ser escolhidos mediante estudo econômico que leve em consideração: densidade e crescimento da carga, capacidade de transporte de energia, características da área, perdas técnicas, reaproveitamento dos padrões e agressividade da atmosfera. • Os isoladores devem ser escolhidos de acordo com as características da estrutura, da rede e da área a qual estarão inseridos. • Os postes de seção circular serão utilizados apenas para iluminação pública especial. • Postes de 9 metros deverão ser utilizados com estruturas de rede secundária, não havendo previsão de instalação de rede primária. • Postes de 11 ou 12 metros deverão ser utilizados com estruturas de rede primária ou secundária com previsão de instalação da primária. • Postes de 12 metros serão utilizados para execução de derivação e instalação de equipamentos. • Profundidade de engastamento: m, sendo L = comp. do poste. Critérios de Locação dos Postes Nas áreas urbanas a locação dos postes deverá determinar vãos de até 40 metros. Em casos especiais poder-se-á projetar vãos de até 50metros que é o máximo vão permitido para o espaçamento vertical do circuito secundário de 0,20 metros. Nos casos onde existir somente rede primária poderão ser utilizados, inicialmente, vãos de até 80 metros, prevendo-se futura intercalação de postes. No cruzamento de ruas, os postes que formam o vão de travessia deverão distar de 4 a 10 metros do alinhamento dos terrenos, salvaguardando os casos em que as condições não permitam o afastamento acima. Os postes deverão ser locados preferencialmente nas divisas dos lotes e de forma a evitar entradas de garagem, pátios de postos de gasolina, praças públicas, portas de armazéns, janelas de prédios, sacadas e marquises. Também deverão ser locados de tal forma que o número máximo de consumidores por poste seja de 7 e o comprimento do ramal, seja no máximo de 35 metros. Em ruas de até 20 metros de largura, incluindo o passeio, os postes deverão ser locados sempre de um mesmo lado (disposição unilateral) observando-se a sequência da rede existente. 30 Estruturas com os seus circuitos elétricos Distância entre os postes (metros) Altura padrão (metros) Esforço das estruturas (kgf) Primária 80 11 e 12 600 Secundária 40 9 300 Primária e Secundária 40 11 e 12 600 Simbologia utilizada no Projeto de Distribuição de Energia DESCRIÇÃO EXISTENTE PROJETADO Poste de Concreto Duplo T - Primário Poste de Concreto Duplo T - Secundário Poste Circular de Concreto Poste de Concreto Ornamental Poste de Aço ____ Poste de Aço Ornamental ____ Poste de Madeira Circular Circuito Primário Circuito Secundário Circuito Primário e Secundário em Poste Primário Encabeçamento Primário Encabeçamento Secundário Encabeçamento dos circuitos Primário e Secundário Seccionamento do circuito Primário Seccionamento do circuito Secundário Amarração e derivação do circuito primário Amarração e derivação do circuito secundário Derivação do circuito Primário Derivação do circuito Secundário 31 Circuito Primário com encabeçamento do circuito secundário Circuito secundário com encabeçamento do circuito Primário Cruzamento Secundário com ligação Cruzamento Secundário sem ligação Cruzamento Primário com Ligação Cruzamento Primário sem Ligação Aterramento Estai de âncora Estai de poste Estai de cruzeta Pára-raio tipo válvula Luminária incandescente - 100 W Luminária Mista - 160 W Luminária vapor de mercúrio - 125 W Luminária vapor de mercúrio - 250 W Luminária vapor de mercúrio - 400 W Luminária Fluorescente Luminária vapor de sódio - 70 W 32 Luminária vapor de sódio - 150 W Relé fotoelétrico individual Relé fotoelétrico de comando em grupo Interruptor horário Chave magnética Transformador da empresa Transformador particular Transformador de cooperativa Transformador da empresa em cabina Transformador particular em cabina Transformador de cooperativa em cabina Chave fusível sem abertura em carga Chave fusível com abertura com carga Chave a óleo unipolar Chave a óleo tripolar Chave faca unipolar sem abertura em carga Chave faca unipolar com abertura em carga 33 Chave faca tripolar sem abertura em carga Chave faca tripolar com abertura em carga Estruturas Primárias com condutores nus Estrutura de alinhament o reto e pequenos ângulos Estrutura para aplicação em ângulos, sem ancoragem 34 Estrutura de fim de linha (encabeçame nto) Estrutura de amarração intermediári a com ângulos 35 Estrutura de amarração intermediári a com ângulos da até 120º Estrutura com transformad or 36 Estrutura fim de linha com transformad or Estrutura de amarração intermediári a com chave fusível 37 Estrutura de alinhament o reto e chave fusível na derivação Estruturas Primárias (Rede Compacta) CE1 38 CE2 CE3 39 CE4 CE3-CE3 2.7. Caminhamento da Rede Primária No traçado dos alimentadores deverão ser observados os seguintes critérios: O caminhamento deverá ser o mais próximo possível das concentrações de carga, seguindo o sentido de crescimento da área. Seguir, preferencialmente, o lado não arborizado das ruas ou avenidas. As ruas ou avenidas escolhidas para o trajeto, deverão estar topograficamente definidas e seu traçado aprovado pela Prefeitura Municipal. O traçado deve ser tal que evite a proximidade de sacadas e marquises, evitar ruas de tráfego intenso, evitar o lado da rua onde estão instalados as redes de água e esgotos, evitar a construção de pequenas derivações objetivando apenas locar um transformador 40 exatamente no centro da carga e o traçado deve permitir que se mantenha a configuração radial da rede. Deverão ser evitadas mudanças constantes de direção perseguindo pequenas concentrações de carga, como também, sempre que possível, circuitos duplos, principalmente em áreas muito movimentadas. No caso de projeto de reformas, deve ser considerado o máximo aproveitamento da rede existente. A rede primária com condutores nus de alumínio, por ser de menor custo, deve ser projetada em caráter geral, sempre que não existam impedimentos à sua utilização. A rede de iluminação pública deverá ser projetada em circuito independente e exclusivo com caminhamento abaixo da rede secundária. Estruturas Secundárias Características das Estruturas Secundárias: a) Nomenclatura anterior B - Baixa tensão. A - Amarração. D - derivação 2, 4 - Número de fios Estruturas Secundárias com condutores nus - Circuito Monofásico 41 42 Estruturas Secundárias - Circuito Trifásico 43 44 45 Estruturas Secundárias – Rede de Cabos Multiplexados (Nomenclatura atual) 46 47 48 49 Caminhamento da Rede Secundária No traçado da rede secundária deverão ser observados os seguintes critérios: A rede secundária principal (barramento dos transformadores de distribuição) deve preferencialmente, ser implantada sob o tronco dos alimentadores primários. A rede secundária principal deverá ser instalada em ruas e avenidas de fácil acesso e de maior densidade de carga. O traçado da rede deverá seguir, preferencialmente o lado não arborizado das ruas, evitar a proximidade de sacadas e marquises, evitar o lado da rua onde estão implantados as redes de água e esgoto e evitar a proximidade de redes telegráficas. Deve ser considerada a instalação da rede secundária dos dois lados da rua, sempre que a largura desta for superior a 20 metros, incluindo os passeios. Quando o traçado da rede coincidir com o traçado da rede telefônica, devem ser obedecidos os termos do contrato de uso mútuo de postes. No caso de projeto de reformas, deve ser considerado o máximo aproveitamento da rede existente. A rede de iluminação pública deverá ser projetada em circuito independente e exclusivo com caminhamento abaixo da rede secundária. Condutores Em projetos de RDU devem ser utilizados condutores, conforme tabela abaixo: TIPO DE REDE TIPO DE CONDUTORES MATERIAL DESCRIÇÃO Rede Primária Nus Alumínio 1/0 CAA, 4/0 CAA e 336,4 CA Rede Primária Nus Cobre 35mm2, 70mm2 e 120mm2 Secundária Multiplexada isolados para 1 kV Alumínio 35mm2, 70mm2 e 120mm2 Identificação dos Circuitos Primário e Secundário 50 Circuito Projetado Circuito Existente Tipo do Condutor Secundário Secundário CA – s/ alma de aço Primário Primário CAA – c/ alma de aço Transformadores de Distribuição Potência Nominal Recomenda-se que as potências nominais, em kVA, dos transformadores trifásicos de distribuição, tensão nominal de 13,8 kV, para postes, sejam padronizados em 15, 30, 45, 75 e 112,5 kVA. Fig. 2.2 – Transformador de Distribuição Dimensionamento Os Transformadores serão dimensionados de forma a atender o crescimento da carga até o ano 5, em função da taxa de crescimento da área, e de sorte até atingir naquele ano o seu carregamento final (máximo), quando será substituído por outro de maior capacidadeou promover-se-á a sub - divisão da área de influência. Desta forma recomenda-se o dimensionamento inicial de transformadores de: 15 kVA - áreas de consumidores tipo A . 30 kVA - áreas de consumidores tipo B. 51 45 kVA - áreas de consumidores tipo C. 75 kVA - áreas de consumidores tipo D. a) Consumidores tipo A - Consumidores de poucos recursos cuja possibilidade de utilizar eletrodomésticos são mínimas (no máximo ferro e rádio). b) Consumidores tipo B - Consumidores cujas possibilidades de utilizar alguns aparelhos eletrodomésticos razoáveis (radio, ferro, geladeira, chuveiro). c) Consumidores tipo C - Consumidores com reais possibilidades de utilizar todos os eletrodomésticos e no máximo dois chuveiros. d) Consumidores tipo D - Consumidores que utilizam ou podem utilizar todos os eletrodomésticos. Obs.: somente poderão ser instalados para-raios tipo distribuição em transformadores com potência nominal acima de 45 kVA. CONDUTORES DA REDE SECUNDÁRIA POTÊNCIA DO TRAFO CONDUTOR DA FASE CONDUTOR DO NEUTRO 15 3 X 35 mm2 1 X 35 mm2 30 3 X 35 mm2 1 X 35 mm2 45 3 X 70 mm2 1 X 70 mm2 75 3 X 70 mm2 1 X 70 mm2 112,5 3 X 120 mm2 1 X 70 mm2 Luminárias e Lâmpadas Critérios Básicos A fixação de níveis de iluminamento médio de uma rua é um dos pontos básicos de um projeto de iluminação. A escolha deste nível é baseada em uma série de fatores tais como: a importância do logradouro, o tráfego de veículos e o movimento de pedestres, além da obediência aos valores de iluminamento recomendado pela ABNT. 52 Níveis Mínimos de Iluminamento Horizontais Tráfego Motorizado Trânsito de pedestres Leve (Lux) Médio (Lux) Intenso (Lux) Leve 3 7,5 15 Médio 7,5 15 20 Intenso 15 20 25 Tipos de Lâmpadas Com o objetivo de racionalizar investimentos e economizar energia, nos projetos de iluminação pública, sem prejuízo dos níveis de iluminamento médios definidos para cada tipo de via, recomenda-se a utilização dos seguintes tipos de lâmpadas: Vapor de Sódio Vapor de Mercúrio http://www.aluminosa.com.br/loja/fotos.asp?foto=imagens/produtos/271/V.%20DE%20S%C3%A0DIO%20DVSO-400%20-%20400W.jpg 53 Esquema de Ligação Esquema de Ligação Os projetos utilizando o padrão COSERN utilizaram a seguinte correspondência: Padrão Atual Novo Padrão Desenho VM 80 e 125 W VS 70 W VM 250 W VS 150 W 54 VM 400 W VS 250 W Tipos de Luminárias Com a finalidade de proporcionar uma melhor uniformidade do fluxo luminoso da lâmpada utilizada, recomenda-se o emprego dos seguintes tipos de luminárias: Luminária de alumínio estampada aberta, com acabamento interno anodizado. Luminária de alumínio estampada ou fundida, fechada com acabamento interno anodizado. Tipos de Comandos a) Comando Individual - Consiste o sistema de apenas um relé fotoelétrico, ligado diretamente ao secundário da distribuição, energizando ou desenergizando uma lâmpada. b) Comando em Grupo - Consiste basicamente de uma célula fotoelétrica, que atua sobre um relé auxiliar e qual comanda uma chave magnética energizando o circuito. Aterrramento Todos os transformadores deverão ter seu ponto neutro e sua carcaça ligado à terra através de uma mesma haste. Os pontos finais de cada circuito secundário também deverão ser aterrados através de uma haste de terra. Aterramento nos Equipamentos de Distribuição Transformadores em sua carcaça. Chaves a óleo em sua carcaça. 55 Seccionalizadores em sua carcaça. Regulador de tensão em sua carcaça. Chaves seccionalizadoras tripolares - na base desses equipamentos. Banco de capacitores - parte metálica das estruturas e quando a ligação deste exigir. Grupo de para-raios - a fim de completar a ligação normal. Critérios para elaboração de projetos de Redes de Distribuição A rede de distribuição aérea deve ser projetada em conformidade com as normas ABNT NBR 15688:2009 e ABNT NBR 15992:2011. Os condutores devem ser escolhidos mediante estudo econômico que leve em consideração: densidade e crescimento da carga, capacidade de transporte de energia, características da área, perdas técnicas, reaproveitamento dos padrões e agressividade da atmosfera. Os isoladores devem ser escolhidos de acordo com as características da estrutura, da rede e da área a qual estarão inseridos. Os postes de seção circular serão utilizados apenas para iluminação pública especial. Postes de 9 metros deverão ser utilizados com estruturas de rede secundária, não havendo previsão de instalação de rede primária. Postes de 11 ou 12 metros deverão ser utilizados com estruturas de rede primária ou secundária com previsão de instalação da primária. Postes de 12 metros serão utilizados para execução de derivação e instalação de equipamentos. Profundidade de engastamento: m, sendo L = comp. do poste. Critérios de Locação dos Postes Simbologia utilizada no Projeto de Distribuição de Energia Estruturas Primárias com condutores nus Estruturas Primárias (Rede Compacta) 2.7. Caminhamento da Rede Primária Estruturas Secundárias Características das Estruturas Secundárias: Estruturas Secundárias com condutores nus - Circuito Monofásico Estruturas Secundárias - Circuito Trifásico Estruturas Secundárias – Rede de Cabos Multiplexados (Nomenclatura atual) Caminhamento da Rede Secundária Condutores Identificação dos Circuitos Primário e Secundário Transformadores de Distribuição Potência Nominal Dimensionamento Luminárias e Lâmpadas Critérios Básicos Níveis Mínimos de Iluminamento Horizontais Tipos de Lâmpadas Tipos de Luminárias Tipos de Comandos Aterrramento Aterramento nos Equipamentos de Distribuição