Arranjo Barramentos

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DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA
SUBESTAÇÕES
PROFESSOR JOSEMAR
Arranjos
de
Barramentos
Márcio Rodrigues
&
Júlio Carvalho
ARRANJO: Forma de conexão entre linhas,
transformadores e cargas de uma
subestação.
• Flexibilidade requerida em termos de 
facilidade de manobras;
• Continuidade e confiabilidade 
operacionais;
• Manutenções;
• Custos de implantação.
Barramento Simples
Vantagens:
• Instalações extremamente 
simples;
• Manobras simples, 
normalmente ligar e 
desligar circuitos 
alimentadores;
• Custo reduzido.
alimentadores
faca de terra
linha
disjuntor
seccionadora
Barramento Simples
Desvantagens:
• Falha no barramento ou num 
disjuntor resulta no desligamento 
da subestação.
• A ampliação do barramento não 
pode ser realizada sem a completa 
desenergização da subestação.
• Pode ser usado apenas quando 
cargas possam ser interrompidas 
ou tenha-se outras fontes durante 
uma interrupção.
• A manutenção de disjuntor de 
alimentadores interrompe 
totalmente o fornecimento de 
energia para os consumidores 
correspondentes.
alimentadores
faca de terra
linha
disjuntor
seccionadora
Duplo Barramento Simples
Vantagens:
• Cada circuito tem dois 
disjuntores dedicados.
• Flexibilidade de conexão 
de circuitos para a outra 
barra.
• Qualquer disjuntor pode 
ser retirado de serviço 
para manutenção.
• Fácil recomposição.
Duplo Barramento Simples
Desvantagens:
• Custo mais elevado.
• Perderá metade dos circuitos 
para falha num disjuntor se os 
circuitos não estiverem 
conectados em ambas as 
barras.
Barramento Simples Seccionado
Vantagens:
• Maior continuidade no 
fornecimento;
• Maior facilidade de execução 
dos serviços de manutenção;
• Este arranjo pode (é indicado) 
para funcionar com duas (ou 
mais) fontes de energia;
• Em caso de falha da barra, 
somente são desligados os 
consumidores ligados à
seção afetada.
Barramento Simples Seccionado
Desvantagens:
• Não se pode transferir 
uma linha de uma 
barra para outra;
• A manutenção de um 
disjuntor deixa fora de 
serviço a linha 
correspondente;
• Esquema de proteção 
é mais complexo.
Barra Principal e de Transferência
Vantagens:
• Custo inicial e final baixo;
• Qualquer disjuntor pode 
ser retirado de serviço 
para manutenção;
• Equipamentos podem ser 
adicionados e/ou retirados 
à barra principal sem 
maiores dificuldades.
Barra Principal e de Transferência
Desvantagens:
• Requer um disjuntor extra 
para conexão com a outra 
barra;
• As manobras são 
relativamente complicadas 
quando se deseja colocar 
um disjuntor em 
manutenção;
• Falha no barramento ou 
num disjuntor resulta no 
desligamento da 
subestação.
Barramento Duplo, um Disjuntor
Vantagens:
• Permite alguma flexibilidade 
com ambas as barras em 
operação;
• Qualquer uma das barras 
poderá ser isolada para 
manutenção;
• Facilidade de transferência dos 
circuitos de uma barra para 
outra com o uso de um único 
disjuntor de transferência e 
manobras com chaves.
Barra 1
Disj.
Barra 2
Barramento Duplo, um Disjuntor
Desvantagens:
• Requer um disjuntor extra (de 
transferência) para conexão 
com a outra barra;
• São necessárias quatro chaves 
por circuito;
• A proteção do barramento pode 
causar a perda da subestação 
quando esta operar com todos 
os circuitos num único 
barramento;
• Alta exposição a falhas no 
barramento;
• Falha no disjuntor de 
transferência pode colocar a 
subestação fora de serviço.
Barra 1
Disj.
Barra 2
Barramento Duplo, Duplo Disjuntor
Vantagens:
• Arranjo mais completo;
• Muito mais flexível;
• Maior confiabilidade.
Desvantagem:
• Muito mais caro.
Aplicação:
• Instalações de grande 
potência (UHV);
• Continuidade de fornecimento.
A
B
D11
D12
D21
D22
Barramento Duplo com 
Disjuntor e Meio
Vantagens:
• Maior flexibilidade de 
manobra;
• Rábida recomposição;
• Falha nos disjuntores 
adjacentes às barras
retiram apenas um circuito
de serviço;
• Chaveamento independente 
por disjuntor;
B
A
Barramento Duplo com 
Disjuntor e Meio
Vantagens:
• Manobras simples com
relação ao chaveamento;
• Qualquer uma das barras 
poderá ser retirada de
serviço a qualquer tempo
para manutenção;
• Falha num dos barramentos
não retira circuitos de serviço.
B
A
Barramento Duplo com 
Disjuntor e Meio
Desvantagens:
• Um e meio disjuntor por 
circuito;
• Chaveamento e religamento 
automático envolvem 
demasiado número de 
operações além do disjuntor 
intermediário e circuitos 
agregados.
B
A
Barramento em Anel
Vantagens:
• Custo inicial e final baixo;
• Flexibilidade de manutenção
nos disjuntores;
• Qualquer disjuntor pode ser 
removido para manutenção
sem interrupção da carga;
Barramento em Anel
Vantagens:
• Necessita apenas um 
disjuntor por circuito;
• Não utiliza barra principal;
• Cada circuito é alimentado 
através de disjuntores;
• Todas as chaves abrem os 
disjuntores.
Barramento em Anel
Desvantagens:
• Se uma falta ocorre 
durante a manutenção de 
um disjuntor o anel pode 
ser separado em duas 
seções;
• Religamento automático e 
circuitos de proteção 
relativamente complexos.
Barramento em Anel
Desvantagens:
• Para efetuar a manutenção num 
dado equipamento a proteção 
deixará de atuar durante esse 
período;
• Falha no disjuntor durante uma 
falta em um dos circuitos causa
a perda de um circuito adicional 
pois, um disjuntor já está fora de 
operação.
Barramento em Anel
Desvantagens:
• Necessidade de equipamentos
em todos os circuitos por não 
haver referência de potencial 
neste arranjo.
Esses equipamentos são 
necessários em todos os casos 
para sincronização, linha viva ou 
indicação de tensão.
Barramento em Anel
Desvantagens:
• Necessidade de equipamentos
em todos os circuitos por não 
haver referência de potencial 
neste arranjo.
Esses equipamentos são 
necessários em todos os casos 
para sincronização, linha viva ou 
indicação de tensão.
BARRAMENTOS ELÉTRICOS
BARRAMENTOS FLEXÍVEIS
• SUBESTAÇÕES DE 13,8kV a 34,5kV.
• BARRAMENTOS COM CONDUTORES DE 
COBRE. 
• BAIXA RESISTIVIDADE, BOA RESISTÊNCIA 
MECÂNICA, ALTA CAPACIDADE DE TROCA DE 
CALOR COM O AMBIENTE.
BARRAMENTOS ELÉTRICOS
BARRAMENTOS ELÉTRICOS
BARRAMENTOS RÍGIDOS
• SUBESTAÇÕES DE 138kV a 500kV.
• BARRAMENTOS COM CONDUTORES DE 
ALUMÍNIO. 
• SUPORTAM GRANDES CORRENTES DE CARGA 
E DE CURTO-CIRCUITO.
BARRAMENTOS ELÉTRICOS
BARRAMENTOS ELÉTRICOS
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO:
• CRITÉRIO ELÉTRICO
• CRITÉRIO TÉRMICO
• CRITÉRIO MECÂNICO
BARRAMENTOS ELÉTRICOSBARRAMENTOS ELÉTRICOS
CRITÉRIO ELÉTRICOCRITÉRIO ELÉTRICO
zz Corrente Nominal: a determinação é feita quando há Corrente Nominal: a determinação é feita quando há 
equilíbrio térmico entre o calor gerado pela corrente ao equilíbrio térmico entre o calor gerado pela corrente ao 
passar pelo condutor por efeito Joule e o calor dissipado passar pelo condutor por efeito Joule e o calor dissipado 
no ambiente.no ambiente.
zz Fabricantes determinam a capacidade de condução dos Fabricantes determinam a capacidade de condução dos 
barramentos através de processos experimentais e barramentos através de processos experimentais e 
ensaios.ensaios.
zz Tabelas de fabricantes relacionam diâmetro do Tabelas de fabricantes relacionam diâmetro do 
barramento, corrente nominal e temperatura.barramento, corrente nominal e temperatura.
BARRAMENTOS ELÉTRICOS
TABELA Corrente nominal conforme normas NEMA
Temperatura Ambiente 40oC - Temperatura do Tubo 70oC
DIÂMETRODO TUBO
IPS
CAPACIDADE EM AMPERES – 60 Hz
INSTALAÇÃO ABRIGADA INSTALAÇÃO AO TEMPO
“STANDARD” EXTRA
PESADO
“STANDARD” EXTRA
PESADO
1” 590 680 700 840
1 ½” 840 1000 1010 1200
2” 1100 1215 1320 1460
2 ½” 1490 1610 1790 1930
3” 1765 2050 2120 2450
3 ½” 2030 2300 2400 2720
4” 2300 2650 2720 3130
4 ½” 2730 3180 3220 3760
5” 3100 3650 3660 4300
6” 3860 4600 4560 5400
BARRAMENTOS ELÉTRICOSBARRAMENTOS ELÉTRICOS
CRITÉRIO TÉRMICOCRITÉRIO TÉRMICO
zz Evitar recozimento do barramento durante o tempo de Evitar recozimento do barramento durante o tempo de 
curtocurto--circuito.circuito.
zz Para correntes de curtoPara correntes de curto--circuito todo calor produzido na circuito todo calor produzido na 
barra causa aumento de temperatura, porque devido ao barra causa aumento de temperatura, porque devido ao 
curto tempo de existência da falha não existem perdas curto tempo de existência da falha não existem perdas 
por radiação.por radiação.
zz Parâmetros considerados: área de seção do Parâmetros considerados: área de seção do 
barramento, tipo do material, duração do curtobarramento, tipo do material, duração do curto--circuito e circuito e 
temperatura inicial e final do barramento.temperatura inicial e final do barramento.
BARRAMENTOS ELÉTRICOS
A liga GB-D50SWP da ALCAN tem a seguinte equação 
para o aumento de calor devido às correntes de curto 
circuito:
 
258
258101018,2 10
4 



+
+
=
I
Fg
T
SxxIcc
θ
θ
Icc - corrente de curto circuito em Amperes
θF - temperatura final do tubo ºC (após a falha)
θI - temperatura inicial do tubo ºC
S - seção do tubo em cm2
T - tempo de duração da falha em segundos.
BARRAMENTOS ELÉTRICOSBARRAMENTOS ELÉTRICOS
CRITÉRIO MECÂNICOCRITÉRIO MECÂNICO
zz Esforços mecânicos: peso próprio do barramento, peso Esforços mecânicos: peso próprio do barramento, peso 
dos acessórios, carga do vento e carga do curtodos acessórios, carga do vento e carga do curto--circuito.circuito.
zz Cálculo de momento fletor, máxima tensão de tração, Cálculo de momento fletor, máxima tensão de tração, 
esforços dos ventos sobre o barramento e esforços esforços dos ventos sobre o barramento e esforços 
devido a curtodevido a curto--circuitos.circuitos.
BARRAMENTOS ELÉTRICOS
Equações para cálculo esforços mecânicos (Barramento tubular):
Momento fletor máximo
Máxima tensão de tração
Máxima deflexão
8
2WLM =
Y
M
=σ
EJ
WLf
384
5 4
=
BARRAMENTOS ELÉTRICOSBARRAMENTOS ELÉTRICOS
Equações para cálculo de esforços mecânicos:
Esforços de ventos sobre o barramento:
P: pressão do vento em kgf/m2
V: velocidade do vento em km/h
2.0045,0 VP =
BARRAMENTOS ELÉTRICOSBARRAMENTOS ELÉTRICOS
Equações para cálculo de esforços mecânicos:
Força sob efeito de curto-circuito:
Fb: força em Newton
Icc: corrente de curto circuito simétrica em amperes 
a: distância entre fases em cm
l: distância entre pontos de apoio em cm 
).(.10.22,11 22
2
7 aal
a
iccFb −+= −
BARRAMENTOS ELÉTRICOSBARRAMENTOS ELÉTRICOS
DISPONIBILIZAÇÃO DE CÓPIA DO TRABALHODISPONIBILIZAÇÃO DE CÓPIA DO TRABALHO
Solicitar via eSolicitar via e--mail:mail:
MARCIO@LACTEC.ORG.BRMARCIO@LACTEC.ORG.BR
JCARVALHO@HSBC.COM.BR JCARVALHO@HSBC.COM.BR 
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	ARRANJO: Forma de conexão entre linhas, transformadores e cargas de uma
	Barramento Simples
	Barramento Simples
	Duplo Barramento Simples
	Duplo Barramento Simples
	Barramento Simples Seccionado
	Barramento Simples Seccionado
	Barra Principal e de Transferência
	Barra Principal e de Transferência
	Barramento Duplo, um Disjuntor
	Barramento Duplo, um Disjuntor
	Barramento Duplo, Duplo Disjuntor
	Barramento Duplo com Disjuntor e Meio
	Barramento Duplo com Disjuntor e Meio
	Barramento Duplo com Disjuntor e Meio
	Barramento em Anel
	Barramento em Anel
	Barramento em Anel
	Barramento em Anel
	Barramento em Anel
	Barramento em Anel
	BARRAMENTOS ELÉTRICOS
	BARRAMENTOS ELÉTRICOS
	BARRAMENTOS ELÉTRICOS
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