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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA AULA 8 Diretrizes para Elaboração de Arranjos Físicos de Subestações CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA Arranjo físico de uma subestação nada mais é do que a representação em desenhos (plantas, elevações e cortes) devidamente cotados, de todos os equipamentos montados segundo as diretrizes impostas pelas normas e pelas boas práticas das instalações para: • ancoragem nos pórticos de LT’s e saídas de RD’s; • estrutura suporte para barramentos e equipamentos; • barramentos e conexões entre equipamentos; • montagem dos equipamentos diversos (Chaves, TC’s, TP’s, etc.); • disposição das circulações, passagens de veículos, pedestres etc. QUE SIGNIFICA “ARRANJO FÍSICO” DE UMA SUBESTAÇÃO? CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA QUE PRINCIPAIS PRÉ-REQUISITOS DEVEM ESTAR DEFINIDOS PARA SE PROJETAR O ARRANJO FÍSICO DE UMA SUBESTAÇÃO? • Acesso à subestação já definido • Posicionamento das chegadas de e saídas de LT’s ou RD’s já definido • Diagrama Unifilar já consolidado • Área do terreno já escolhida CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA Para se dar início à concepção do ”arranjo físico da subestação ”, é imprescindível que sejam do conhecimento do projetista civil os seguintes elementos: • Indicação da direção dos nortes de projeto e magnético • Nível da elevação do terreno já terraplenado • Marcos topográficos Mx, My, Mz e Mw (*) (*) Todas as cotas da subestação devem ser referidas aos eixos formados pelas retas Mx – My e Mz – Mw. CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA • Em uma instalação onde os níveis de tensão já estejam definidos, é importante se avaliar as distâncias (mínimas e recomendadas) para os afastamentos entre condutores sob tensão (fase-fase e fase-terra, passagem de pedestres e de veículos); DISTANCIAMENTO ELÉTRICO Obs: A preferência deve recair sobre as distâncias recomendadas; distâncias mínimas somente devem ser aceitas quando não existir outra alternativa. • Os valores usuais estão apresentados na tabela a seguir. CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA 1000060002900+fmax4500+fmax29002750450031001300345 2300+fmax3950+fmax23002200395028401050 86005000 1930+fmax3350+fmax1930190033502440900 230 800040001350+fmax2500+fmax1350133025001720650138 70003600740+fmax1500+fmax740680150087035069 68003000390+fmax800+fmax39035080045020034,5 6800300031028060036015023 6800300026019040025011013,8 Recom.Mín.Recom.Mín.Recom.Mín. Ø – TØ – ØØ – TØ – Ø Altura Mínima Passagem Veículos Altura Mínima Passagem Pedestres Condutores Flexíveis sob TensãoCondutores Rígidos sob Tensão TSI (kV) Vnom. do sist. (kV) DISTÂNCIAS ELÉTRICAS A RESPEITAR PARA PROJETOS DE SUBESTAÇÕES EXTERNAS (mm) CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA OUTRAS RECOMENDAÇÕES REFERENTES À DISPOSIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS NO ARRANJO FÍSICO DA SUBESTAÇÃO � Estudar criteriosamente os meios de retirada dos transformadores principais (principalmente quando se tratar de mais de uma unidade) � Estudar os raios de curvatura para manobras de caminhões e carretas nas vias de circulação no interior da subestação; � Estudar a melhor solução para o acesso de pessoas e veículos; � Observar para a distância entre dois equipamentos adjacentes numa mesma fase: • o vão máximo (flecha máxima admissível do condutor de interligação, seja ele rígido ou flexível); • o espaçamento mínimo em torno de cada equipamento destinado à sua manutenção; • o espaçamento mínimo para acesso de veículos que transportem equipamentos e materiais destinados às montagens/manutenção CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA OUTRAS RECOMENDAÇÕES REFERENTES À DISPOSIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS NO ARRANJO FÍSICO DA SUBESTAÇÃO (cont.) � Todo pátio de equipamentos deve ser coberto com uma camada de 100 mm de pedra britada; CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA OUTRAS RECOMENDAÇÕES REFERENTES À DISPOSIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS NO ARRANJO FÍSICO DA SUBESTAÇÃO (cont.) A distância elétrica fase-terra nas condições de chave de manobra aberta e fechada pode variar, dependendo do tipo construtivo da chave. Veja o exemplo abaixo para uma subestação classe 138 kV: Obs.: neste caso, confirmar se a menor distância verificada atende à “distância elétrica” mínima exigida. CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA CARREGAMENTO MÁXIMO NOS PÓRTICOS DE ANCORAGEM DE LT’s NAS SE’s DE A.T. 10001000600600150Cabo Para-raios 2000200010001000200200200Fase 345 kV230 kV138 kV69 kV34,5 kV23 kV13,8 kVCondutor Esforço de Tração por Condutor (kgf) kgf kgf kgf Condutor Fase Cabo Para-raios CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA DISTÂNCIA MÍNIMA ENTRE VIGAS DE ANCORAGEM E CABOS PARA-RAIOS NAS SUBESTAÇÕES DE A.T. 70005000350030002000 345 kV230 kV138 kV69 kV34,5 kV23 kV13,8 kV Distância Mínima A (mm) A CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA ALTURA MÍNIMA DAS VIGAS DE ANCORAGEM DE LT’s NAS SUBESTAÇÕES DE A.T. 2000018000120009500800063006300 345 kV230 kV138 kV69 kV34,5 kV23 kV13,8 kV Altura Mínima A (mm) A CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA DISTÂNCIAS ENTRE CONDUTORES E PÓRTICO DE CHEGADA DE LT’s A AB B 50004400225021001180550B 60005600325024001520700A 345 kV230 kV138 kV69 kV34,5 kV23 kV13,8 kV Distâncias Mínimas (mm) CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA ALTURAS MÍNIMAS ENTRE A BASE DO EQUIP. / SOLO (A) E CONDUTOR VIVO / SOLO (B) 6100510041003600310031003100B 2500250025002500250025002500A 345 kV230 kV138 kV69 kV34,5 kV23 kV13,8 kV Alturas Mínimas (mm) CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA DISTÂNCIAS MÍNIMAS EM ESTRUTURAS DE BARRAMENTOS RÍGIDOS 11000900070005500400040004000B 4500400025001500800600400A 345 kV230 kV138 kV69 kV34,5 kV23 kV13,8 kV Distâncias Mínimas (mm) A A B CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA DISTÂNCIAS MÍNIMAS EM ESTRUTURAS DE BARRAMENTOS FLEXÍVEIS 131001210081007100650051005100B 60005600325025001520800450A 345 kV230 kV138 kV69 kV34,5 kV23 kV13,8 kV Distâncias Mínimas (mm) A B A CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA ASPECTOS RELEVANTES DO ARRANJO FÍSICO RELACIONADOS ÀS OBRAS CIVIS DAS SUBESTAÇÕES Sistema de drenagem pluvial Sistema de abastecimento de água e rede de esgoto Localização das bases suporte de equipamentos e estruturas Localização da casa de controle no layout da subestação CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DA CASA DE CONTROLE � Inicialmente deve se dispor das dimensões e quantitativos dos equipamentos que serão instalados na casa de controle, p. ex.: • painéis de comando, medição •••• cubículos do sistema de e sinótico; comunicação (carrier); • painéis de serviços auxiliares •••• sistema de rádio comunicação; (Vca e Vcc); •••• painel retificador de tensão. CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINASGERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EQUIPAMENTOS DA CASA DE CONTROLE(cont.) � Inicialmente deve se dispor das dimensões e quantitativos dos equipamentos que serão instalados na casa de controle, p. ex.: • sistema supervisório; • medição digitalizada; • baterias acumuladoras. CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA COMPARTIMENTOS DA CASA DE CONTROLE � Com base nesses dados, projeta-se a disposição dos mesmos, sendo usual: • 01 sala de painéis; • 01 sala para o conjunto de baterias acumuladoras; • 01 instalação sanitária completa; • 01 depósito de pequenos materiais (relés, instrumentos de teste, etc.) CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA LOCALIZAÇÃO DA CASA DE CONTROLE NO LAYOUT DA SUBESTAÇÃO Prever canaletas sob os painéis, de modo a receber com facilidade de montagem e manutenção os cabos de B.T. provenientes do pátio de equipamentos (secundário de TC’s, TP’s, comando de disjuntores, chaves seccionadoras, transformadores, etc.); Fornecer ao projetista de civil / arquitetura o padrão desejado de acabamento; Sempre que possível, posicionar a casa de controle próxima do portão de acesso à subestação; Estudar um fácil acesso para os veículos que transportem os equipamentos a serem instalados no interior da casa de controle; Posicionar a casa de controle em local onde a fiação de B.T. seja a mais centralizada possível em relação aos equipamentos de origem no pátio externo; CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EXEMPLO DE PROJETO DE CASA DE CONTROLE DE SUBESTAÇÕES CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA EXEMPLO DE PROJETO DE CASA DE CONTROLE DE SUBESTAÇÕES (cont.) CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA OBRAS CIVIS (BASES SUPORTES) Após consolidado o arranjo dos equipamentos em conformidade com as distâncias definidas, deve-se preparar uma planta com a localização de todas as bases de estruturas suportes, equipamentos, casa de controle, cerca externa, portões, circulações e acesso; CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA OBRAS CIVIS (BASES SUPORTES) cont. As bases (fundações) civis normalmente são niveladas a 200 mm acima da cota de nível de referência do solo terraplenado; 2 0 0 m m CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA OBRAS CIVIS (BASES SUPORTES) cont. As cotas de locação são lançadas entre os eixos principais de cada base e devem ser rigorosamente conferidas antes do início das obras. Um erro, por menor que seja, pode causar prejuízos irreparáveis na etapa de montagem dos equipamentos e estruturas. Distância entre eixos das bases CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA OBRAS CIVIS (BASES SUPORTES) cont. Da mesma forma, devem ser locadas todas as outras bases, cercas, portões, canaletas para cabos, paredes corta-fogo, etc. CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA OBRAS CIVIS (BASES SUPORTES) cont. As bases dos transformadores principais deverão ser projetadas para escoar, além das águas da drenagem pluvial, eventuais descargas de óleo em compartimentos específicos; CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA E REDE DE ESGOTO Trata-se de uma necessidade básica em qualquer instalação a existência do abastecimento de água e o seu conseqüente escoamento após o uso, o que é feito via esgoto sanitário; Outra alternativa é a construção de um poço artesiano. Nesse caso, os custos decorrentes são maiores (tubulação, bombeamento); Inexistindo redes de água e esgoto, a solução é a construção de uma cisterna. Nesse caso, corre-se o risco de não encontrar água no subsolo ou localizá-la muito profunda; Para cada subestação, a solução adotada é específica. O conveniente é que já exista uma infra-estrutura de saneamento básico na área de abrangência da subestação; CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA E REDE DE ESGOTO (cont.) A solução de última hipótese é a construção de uma caixa d’água (em geral 20.000 litros) em um local mais elevado possível, com a água descendo por gravidade e dispensando o bombeamento. Esta caixa é abastecida por caminhão pipa; CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA E REDE DE ESGOTO (cont.) Da mesma forma, a solução para o esgoto sanitário passa pela existência de uma infra-estrutura no local ou na construção de uma fossa séptica devidamente dimensionada e em local previamente escolhido. CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA DICAS PARA UMA CORRETA ELABORAÇÃO DE ARRANJO FÍSICO DE SUBESTAÇÕES 1 – Analise o diagrama unifilar definitivo. Uma vez definidas as direções das linhas aéreas de chegada e saída, inicie por um “bay” mais extenso (p. ex.: o bay de entrada de linha até o barramento principal); CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA DICAS PARA UMA CORRETA ELABORAÇÃO DE ARRANJO FÍSICO DE SUBESTAÇÕES (cont.) 2 – Faça esboços do arranjo desse bay em cortes longitudinais e transversais (sempre se lembrando que as conexões são normalmente trifásicas e a visão espacial nesse caso é fundamental); CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA DICAS PARA UMA CORRETA ELABORAÇÃO DE ARRANJO FÍSICO DE SUBESTAÇÕES (cont.) 6 – Nas conexões trifásicas, não se esquecer de conferir o correto faseamento (fase A com fase A, fase B com fase B e fase C com fase C); 7 – Utilizar as estruturas mais elevadas (p. ex.: pórticos de entrada de linha) para conexão dos cabos de blindagem contra raios. Se esta hipótese não existir, projetar postes de altura adequada para efetuar a blindagem; 3 – Utilize as distâncias elétricas recomendadas (fase-fase, fase-terra, passagem de pedestres, passagem de veículos, etc.); 4 – Projetar sempre lembrando-se dos espaços destinados a uma eventual manutenção dos equipamentos (entrada e saída de veículos e materiais); 5 – As vias de circulação de veículos devem possuir raios de curvatura adequados, de modo a se evitar manobras indesejáveis; CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA DICAS PARA UMA CORRETA ELABORAÇÃO DE ARRANJO FÍSICO DE SUBESTAÇÕES (cont.) 8 – Ficar atento para possíveis interferências (p. ex.: malhas de terra com sistemas de drenagem, passagem de canaletas entre bases de equipamentos, etc.); 9 – Não se esquecer de prever, na área, espaço para futuras ampliações / expansões. Esta área, deve ser contemplada por ocasião da elaboração de um arranjo planta que inclua todas as instalações até a etapa final da subestação; 10 – Caso o vão a ser vencido nas conexões entre equipamentos for extenso, utilizar cadeias de isoladores de pedestal como suporte intermediário; CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA DICAS PARA UMA CORRETA ELABORAÇÃO DE ARRANJO FÍSICO DE SUBESTAÇÕES (cont.) 11 – A partir do esboço dos desenhos em corte, fazer o esboço da planta de arranjo físico.
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