Aula 3 Subestações blindadas Subterrâneas Móveis

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS
ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA
AULA 3
Subestações Elétricas Blindadas a 
Gás SF6, de Compensação Reativa, 
Subterrâneas, Unitárias e Móveis
A – SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS BLINDADAS A 
GÁS SF6
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ENTENDENDO MELHOR O GÁS SF6 COMO 
ISOLANTE ELÉTRICO E SUAS APLICAÇÕES 
NAS SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS BLINDADAS 
• A técnica do SF6 desenvolveu-se muito rapidamente como agente
de corte e isolante elétrico nos circuitos de alta tensão com
disjuntores, seccionadoras, TP`s, TC`s, etc.;
• Para melhor entender o sucesso deste gás em relação às suas 
aplicações na eletricidade, vamos analisar as suas propriedades: 
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PROPRIEDADES DO GÁS SF6 
• O Hexafluoreto de Enxofre (SF6) é um material sintético, criado 
intencionalmente graças à Engenharia Química;
• Em condições normais de temperatura e pressão, é um gás não
inflamável, incolor, inodoro e não venenoso;
• É quimicamente estável e possui exelentes propriedades como
isolante e como supressor do arco elétrico;
• Nas mesmas CNTP, apresenta uma resistividade elétrica 2,5 vezes
superior à do azoto e uma rigidez dielétrica também 2,5 vezes 
maior do que a do ar atmosférico, ou seja, equivalente a dos
melhores óleos isolantes.
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6,162 kg/m³ a 20°C e a 0,101 MpaDensidade como Gás
22,8 atm a 21°CPressão de Vapor
1,002026 a 20°C e a 0,101 MpaConstante Dielétrica
1,91 kg/LDensidade como Líquido
2510 kg/m³Densidade como Sólido
- 50,8°CTemperatura de Liquefação
- 63,8°CTemperatura de Sublimação
146,06 a 3,84 MpaMassa Molecular
CARACTERÍSTICAS FISICO-QUÍMICAS DO SF6 
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CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DAS 
SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS BLINDADAS A 
GÁS SF6
• São regidas pela ABNT através da NBR-10019;
• São comercialmente produzidas na faixa de 72,5 kV a 800 kV;
• Devido às suas características 
particulares de encapsulamento e 
suas dimensões reduzidas 
(arranjos compactos), são 
especialmente indicadas para 
instalação em regiões com custo 
do terreno elevado ou onde o 
espaço disponível é determinante.
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• Um sistema eficiente de vedação garante 
taxas baixíssimas de vazamento do gás 
SF6 inferiores a 1%/compartimento de
gás/ano;
• Sua estrutura modular permite atender a 
diversos arranjos de layout, o que facilita, 
inclusive, futuras ampliações;
• São também recomendadas para operar 
em regiões ambientalmente severas 
(poluição, salinidade, etc.) e onde o 
aspecto “urbanização” exerce influência 
na definição da escolha.
CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DAS 
SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS BLINDADAS A GÁS 
SF6 (cont.)
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VANTAGENS NA UTILIZAÇÃO DO SF6 NAS 
SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS BLINDADAS
• Permite uma grande variedade de
opções na escolha da localização
da subestação (tanto urbana quanto
industrial);
• Provoca pouco ou quase nenhum
impacto ambiental e estético
nas áreas urbanizadas;
• Economia de espaço nas instalações de A.T., principalmente em
subestações;
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VANTAGENS NA UTILIZAÇÃO DO SF6 NAS 
SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS BLINDADAS (cont.)
• Garante maior segurança
operacional e, consequentemente,
menor probabilidade de ocorrerem 
defeitos, fator de evidente
importância na economia e na 
qualidade do serviço;
• O gás SF6 pode ser considerado
como um material que não
envelhece.
• Não sofre influência das condições climáticas uma vez que sua 
instalação ocorre normalmente no interior de edificações;
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• Maior custo global da instalação,
se comparada às subestações
convencionais de igual porte; 
• Exige uma mão de obra
especializada para sua manutenção
de rotina;
• Exige ferramental e mão de obra
específica para manuseio do gás.
DESVANTAGENS NA UTILIZAÇÃO DO SF6 
NAS SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS BLINDADAS
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ASPECTOS / DIMENSÕES DE ALGUNS 
ARRANJOS MODULARES DE 
SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS BLINDADAS A 
GÁS SF6
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COMO É CONSTITUÍDA UMA SUBESTAÇÃO 
ELÉTRICA BLINDADA A GÁS SF6
• Os componentes principais (barramentos, disjuntores, seccionadoras,
TC`s, TP`s, etc.) são montados nos blocos das estruturas modulares,
formando os “bays” conforme os diagramas unifilares específicos;
• Todo conjunto é montado no
interior de um galpão com o pé
direito e demais dimensões
adequadas ao acesso e transporte
de pessoas, materiais e veículos. 
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COMO É CONSTITUÍDA UMA SUBESTAÇÃO 
ELÉTRICA BLINDADA A GÁS SF6 (cont.)
• Apenas o transformador principal (que pode ter, ou não, o seu
isolamento a gás SF6) fica externo ao conjunto dos blocos modulares;
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COMO É CONSTITUÍDA UMA SUBESTAÇÃO 
ELÉTRICA BLINDADA A GÁS SF6 (cont.)
B – SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS DESTINADAS 
A COMPENSAÇÃO REATIVA
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CONSIDERAÇÕES GERAIS
• Para se suprir às necessidades de reativos em um sistema elétrico, 
podem ser adotadas várias soluções;
• As mais comuns são: 
� compensadores ou geradores síncronos capazes de fornecer
reativos capacitivos (em avanço) ou reativos indutivos (em
atraso);
� capacitores em derivação nos barramentos das subestações
compensam o fator de potência em atraso de motores e
transformadores;
� capacitores em série nas linhas reduzem a regulação de tensão 
da linha e aumentam a estabilidade da mesma;
� reatores em derivação instalados nos barramentos das 
subestações ou no terciário dos bancos de transformadores em
condições de cargas leves compensam a elevação de tensão na
extremidade das linhas longas.
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EQUIPAMENTOS USUALMENTE INSTALADOS 
EM UMA SUBESTAÇÃO ELÉTRICA DE 
COMPENSAÇÃO REATIVA
• Motores ou geradores síncronos;
• Bancos de capacitores (em série ou em derivação);
• Reatores;
• Pára-raios;
• Chaves seccionadoras tripolares (na entrada do circuito);
• Chaves seccionadoras tetrapolares (aterramento);
• Transformadores de corrente de medição e proteção;
• Oscilógrafos.
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EXEMPLOS DE SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS 
DE COMPENSAÇÃO REATIVA
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EXEMPLOS DE SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS 
DE COMPENSAÇÃO REATIVA
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EXEMPLOS DE SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS 
DE COMPENSAÇÃO REATIVA
C – SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS 
SUBTERRÂNEAS
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POR QUE CONSTRUIR SUBESTAÇÕES 
ELÉTRICAS SUBTERRÂNEAS?
A necessidade de se construir subestações 
elétricas sob o nível do piso pode decorrer de 
exigências de várias origens. Por exemplo:
• Técnicas;
• Paisagísticas / Arquitetônicas;
• Operacionais;
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NECESSIDADES DE ORIGEM TÉCNICA
• Nas instalações industriais, devido a questões de poluição, 
tráfego de pessoas e veículos, etc.;
• Nas instalações das distribuidoras de energia elétrica em função 
de uma maior segurança pessoal, quando a subestação se 
localizar em centros urbanos de grande densidade demográfica;
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NECESSIDADES DE ORIGEM TÉCNICA (cont.)
• Em função de indisponibilidade de área para implantação da
subestação no nível da superfície;
• Em função de uma melhor localização para a distribuição a centros
de cargas com um mínimo de queda de tensão;
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NECESSIDADES DE ORIGENS 
PAISAGÍSTICAS / ARQUITETÔNICAS
• Quando se tratar de locais
tombados pelo patrimônio
histórico;
• Em áreas de lazer da 
população (parques, jardins,
etc.);
• Em áreas urbanas com o
objetivo de se evitar impactos 
ambientais;
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NECESSIDADES DE ORIGENS 
OPERACIONAIS
• Em instalações de processos industriais subterrâneos (minerações);
• Em instalações com espaços confinados em geral;
• Em instalações próximas a depósitos de explosivos e combustíveis; 
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EXEMPLOS DE 
CONSTRUÇÃO DE 
SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS 
SUBTERRÂNEAS
D – SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS UNITÁRIAS
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CONCEITUAÇÃO
O conceito de “Subestação Elétrica Unitária” pode ser entendido 
como sendo um
“conjunto de equipamentos projetados e montados de forma 
ordenada, acoplados uns aos outros, servindo-se como alimentação 
de cargas a partir de uma fonte de suprimento primária de energia 
elétrica, após passar por uma transformação de tensão”.
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COMPOSIÇÃO BÁSICA DE UMA 
SUBESTAÇÃO ELÉTRICA UNITÁRIA
As Subestações Elétricas Unitárias são testadas e montadas em 
fábrica. Em seguida, são desmontadas para transporte e 
novamente acopladas e montadas no campo.
PAINEL DE ENTRADA CIRCUITO PRIMÁRIO NA TENSÃO 
DE ALIMENTAÇÃO DA FONTE
TRANSFORMADOR DE 
POTÊNCIA
PAINEL DE SAÍDA
CIRCUITO SECUNDÁRIO NA 
TENSÃO DE ALIMENTAÇÃO DAS 
CARGAS
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FORMAS CONSTRUTIVAS USUAIS DAS 
SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS UNITÁRIAS
SALAS ELÉTRICAS LOCAIS ONDE NÃO EXISTEM EDIFICAÇÕES
EXECUÇÃO EXTERNAEXECUÇÃO INTERNA
E – SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS MÓVEIS
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CONCEITUAÇÃO
Uma “Subestação Elétrica Móvel” é, basicamente, um conjunto de 
equipamentos interligados entre si em fábrica, montados sobre um 
semi-reboque, formando um “bay” de alimentação e transformação em 
níveis de tensão pré-determinados.
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POR QUE ULTILIZAR SUBESTAÇÕES 
ELÉTRICAS MÓVEIS?
As Subestações Elétricas Móveis constituem a solução de 
emergência para as concessionárias e consumidores de energia 
elétrica, proporcionando um rápido restabelecimento da energia no 
caso da ocorrência de faltas no sistema elétrico e ainda flexibilidade 
para manutenção programada das subestações convencionais. 
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CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS GERAIS 
DAS SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS MÓVEIS
POTÊNCIAS ATÉ
12,5 MVA E 
TENSÕES ATÉ
138 kV
Construídas de acordo com a 
legislação do trânsito, de forma a 
permitir uma circulação livre, sem 
qualquer restrição
POTÊNCIAS 
ACIMA DE 
12,5 MVA
Mesmo sendo construídas em 
atendimento à legislação do trânsito, 
algumas de suas características 
técnicas (p. ex.: peso por eixo, peso 
total, largura, comprimento ou altura) 
podem ultrapassar os limites legais, 
exigindo, portanto, uma licença 
especial do trânsito para circulação
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CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS GERAIS DAS 
SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS MÓVEIS (cont.)
MONTAGEM
Sào montadas sobre um 
semi-reboque, com 
características apropriadas 
para transitar também em 
estradas de terra, podendo 
chegar até locais distantes, 
ainda que servidos por uma 
malha viária deficiente
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PRINCIPAIS APLICAÇÕES DAS 
SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS MÓVEIS
Devido às suas características próprias, este tipo de subestação é
utilizado em atendimento principalmente às seguintes aplicações:
• Atendimento emergencial no caso de paradas intempestivas de 
subestações convencionais
• Alimentação de cargas sazonais ou temporárias
• Back-up em caso de falhas em transformadores ou equipamentos
de subestações existentes
• Start-up de instalações de maior porte, ainda não operacionais
• Na manutenção preventiva das subestações convencionais
• Atendimentos a eventos (shows, feiras, exposições, etc)
• Reforço provisório de carga de subestações existentes
• Fornecimento de energia durante a etapa de construção das
subestações convencionais
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EXIGÊNCIAS PARA O CORRETO 
FUNCIONAMENTO DE UMA SUBESTAÇÃO 
ELÉTRICA MÓVEL
• Prever uma proteção contra a incidência de descargas atmosféricas
sobre o equipamento
• Impedir o acesso ou aproximação de pessoas não autorizadas
• Delimitar a área e sinalizar o perigo potencial que representa o 
equipamento (risco elétrico)
• Promover um sistema de aterramento eficiente (aterrar todas as 
partes metálicas não condutoras de energia)
• Posicioná-la da forma mais adequada junto ao ponto de conexão
• Posicioná-la de forma que o veículo que tracione a carreta tenha:
� Facilidade de acesso
� Facilidade de manobras nas chegadas e saídas
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EXEMPLO DA CONEXÃO DE UMA 
SUBESTAÇÃO ELÉTRICA MÓVEL À REDE DE 
ALIMENTAÇÃO
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SUBESTAÇÃO ELÉTRICA MÓVEL JÁ
CONECTADA À REDE DE ALIMENTAÇÃO
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OUTRAS FORMAS CONSTRUTIVAS DE 
SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS MÓVEIS
SUBESTAÇÕES CONSTRUÍDAS 
SOBRE “SKID”
• Este tipo construtivo é montado
sobre perfis de aço, com
configuração apropriada para 
arraste do conjunto móvel
através de outro veículo;
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OUTRAS FORMAS CONSTRUTIVAS DE 
SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS MÓVEIS (cont.)
• Sua aplicação é intensa em 
instalações onde a alimentação
elétrica necessita ter alterado o 
seu posicionamento (necessidade
de se dispor de energia elétrica em
locais diferentes,onde o
deslocamento periódico é uma
exigência). Ex.: processos de 
extração mineral.
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OUTRAS FORMAS CONSTRUTIVAS DE 
SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS MÓVEIS (cont.)
SUBESTAÇÕES CONSTRUÍDAS 
SOBRE RODAS
• Este tipo construtivo é montado
sobre rodas, com configuração 
apropriada para movimentação
do conjunto móvel através de
outro veículo;