Aula 13 Filosofias Serviços Auxiliares

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS
ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA
AULA 13
Filosofias Adotadas para 
os Serviços Auxiliares em 
Subestações Elétricas
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ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA
CLASSIFICAÇÃO DOS SERVIÇOS AUXILIARES
Os serviços auxiliares em B.T. podem ser classificados de acordo com a 
forma da tensão elétrica que os alimenta:
SERVIÇOS AUXILIARES 
ALIMENTADOS EM VCA 
(CORRENTES ALTERNADAS)
SERVIÇOS AUXILIARES 
ALIMENTADOS EM VCC 
(CORRENTES CONTÍNUAS)
e
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FUNÇÃO DOS SERVIÇOS AUXILIARES Vca NAS 
SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS
• A principal função do sistema de serviços auxiliares Vca é alimentar 
cargas em B.T., como por exemplo, ventiladores dos transformadores 
de potência, iluminação, carregadores de bateria, etc.;
• Como função de importância secundária, alimentam também cargas 
como motores de bombas d’água, tomadas de corrente, resistência 
de aquecimento de painéis, etc.; 
• Embora pareçam simples, nunca se deve prescindir de considerar a 
importância (independentemente do nível) das cargas caracterizadas 
como de serviços auxiliares.
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FUNÇÃO DOS SERVIÇOS AUXILIARES Vca NAS 
SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS (cont.)
• As cargas de serviços auxiliares são divididas em duas categorias:
CARGAS AUXILIARES 
ESSENCIAIS
CARGAS AUXILIARES NÃO 
ESSENCIAISe
Ventilação e ar condicionado da 
sala de telecomunicações
Iluminação da sala de controle
Ventiladores dos transformadores 
de potência
Carregador de baterias
Alimentação de bombas d’água
Iluminação normal
Tomadas de corrente
Aquecimento (desumidificação) de 
painéis
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FUNÇÃO DOS SERVIÇOS AUXILIARES Vcc NAS 
SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS
• Os serviços auxiliares Vcc nas subestações elétricas trazem com eles 
uma importância vital no funcionamento de todo sistema elétrico de 
potência;
• É através da alimentação Vcc que se atende 
� a maioria dos comandos elétricos dos equipamentos de manobra 
(chaves seccionadoras motorizadas) e de proteção (disjuntores);
� a operação dos dispositivos de proteção (relés);
� a iluminação de emergência (pátio externo e casa de controle);
� o sistema de telecomunicações;
� a maioria dos sinaleiros (lâmpadas e anunciadores de alarme).
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TOPOLOGIA DOS SERVIÇOS AUXILIARES
• Várias são as formas conceituais para a adoção de um sistema de 
serviços auxiliares, desde a mais simples até a mais complexa;
• A escolha do esquema mais adequado é feita em função dos 
seguintes aspectos:
Exigências de ordem legal (p. ex.: normas ANEEL, ONS, etc.)
Fatores econômicos (custo da implantação)
Quantidade de dispositivos a serem alimentados pelos serviços auxiliares
Importância da subestação no contexto do sistema elétrico
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TOPOLOGIA DOS SERVIÇOS AUXILIARES (cont.)
ESQUEMAS DE ALIMENTAÇÃO Vca
A. Esquema Vca
com alimentação 
simples:
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TOPOLOGIA DOS SERVIÇOS AUXILIARES (cont.)
OU
Transformador de 
Serviços Auxiliares
Painel de Serviços 
Auxiliares Vca
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TOPOLOGIA DOS SERVIÇOS AUXILIARES (cont.)
• sistemas de baixa confiabilidade.
• sistemas com implantação de baixo custo (econômicos);
• Utilização em subestações de pequeno e médio portes;
CARACTERÍSICAS DOS ESQUEMAS Vca COM 
ALIMENTAÇÃO SIMPLES
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TOPOLOGIA DOS SERVIÇOS AUXILIARES (cont.)
ESQUEMAS DE ALIMENTAÇÃO Vca
B. Esquema Vca com 
alimentação dupla, 
transferência manual e 
barra de B.T. simples:
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TOPOLOGIA DOS SERVIÇOS AUXILIARES (cont.)
OU
Transformadores de 
Serviços Auxiliares Painel de Serviços 
Auxiliares Vca
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TOPOLOGIA DOS SERVIÇOS AUXILIARES (cont.)
• um transformador de serviços auxiliares está sempre em “stand-by”
com transferência manual ou através de chave de reversão automática.
• sistema de maior confiabilidade em relação ao esquema Vca simples;
• Utilização em subestações de médio porte, onde exista mais de
uma barra de alimentação Vca em M.T. (p. ex.: 13,8 kV);
CARACTERÍSICAS DOS ESQUEMAS VCC COM 
ALIMENTAÇÃO DUPLA, TRANSFERÊNCIA MANUAL E 
BARRA DE B.T. SIMPLES
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TOPOLOGIA DOS SERVIÇOS AUXILIARES (cont.)
C. Esquema Vca
com alimentação 
dupla e GMG 
(grupo motor 
gerador de 
emergência) com 
transferência 
automática:
ESQUEMAS DE ALIMENTAÇÃO Vca
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TOPOLOGIA DOS SERVIÇOS AUXILIARES (cont.)
OU
Transformadores de 
Serviços Auxiliares
Painel de Serviços 
Auxiliares Vca
Grupo Motor Gerador 
de Emergência
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TOPOLOGIA DOS SERVIÇOS AUXILIARES (cont.)
• permite maiores opções de alimentação tanto para cargas essenciais
quanto para cargas não essenciais;
• o grupo motor gerador deve possuir capacidade suficiente para
alimentar as cargas essenciais, considerando-se a subestação em sua
etapa final de implantação.
• é utilizado em subestações de maior porte;
• Apresenta uma maior confiabilidade em relação aos esquemas
anteriores;
CARACTERÍSICAS DOS ESQUEMAS Vca COM 
ALIMENTAÇÃO DUPLA E GRUPO MOTOR GERADOR DE 
EMERGÊNCIA COM TRANSFERÊNCIA AUTOMÁTICA
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TOPOLOGIA DOS SERVIÇOS AUXILIARES (cont.)
A. Esquema Vcc com 
alimentação simples:
ESQUEMAS DE ALIMENTAÇÃO Vcc
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TOPOLOGIA DOS SERVIÇOS AUXILIARES (cont.)
OU
Painel Retificador 
(carregador de baterias)
Painel de Serviços 
Auxiliares Vca
Baterias Acumuladoras
Painel de Serviços 
Auxiliares Vcc
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TOPOLOGIA DOS SERVIÇOS AUXILIARES (cont.)
• as cargas Vcc durante a operação normal são alimentadas via 
carregador (retificador Vca / Vcc) sendo que, em regime de operação 
de emergência, estas cargas são assumidas pelas baterias 
acumuladoras (as quais normalmente, trabalham apenas em flutuação);
• Portanto, ainda que falte alimentação Vca, as cargas Vcc essenciais 
continuam sendo alimentadas pelas baterias acumuladoras, observada 
sua curva de descarga (usualmente dimensionada para 10 horas).
• atende, de forma satisfatória, as subestações de pequeno e médio 
portes;
• É o esquema mais geral utilizado para a alimentação de cargas Vcc;
CARACTERÍSICAS DOS ESQUEMAS Vcc COM 
ALIMENTAÇÃO SIMPLES
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B. Esquema Vcc com 
alimentação dupla:
ESQUEMAS DE ALIMENTAÇÃO Vcc
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TOPOLOGIA DOS SERVIÇOS AUXILIARES (cont.)
OU
Painéis Retificadores 
(carregadores debaterias)
Painel de Serviços 
Auxiliares Vca
Baterias 
Acumuladoras
Painel de Serviços 
Auxiliares Vcc
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TOPOLOGIA DOS SERVIÇOS AUXILIARES (cont.)
• um dos retificadores Vca / Vcc é ligado ao barramento Vcc das cargas 
essenciais e o outro ao barramento Vcc das cargas não essenciais;
• outra alternativa que também pode ser escolhida é a seguinte: em 
condições normais de operação, um dos conjuntos retificador-baterias
alimenta todas as cargas Vcc da subestação enquanto que o outro 
conjunto permanece em “stand-by” para situações de emergência.
• permite uma maior confiabilidade na alimentação das cargas Vcc (tanto 
essenciais quanto não essenciais);
• É o esquema aplicável a subestações de grande porte, onde exista 
mais de uma barra de alimentação Vca;
CARACTERÍSICAS DOS ESQUEMAS Vcc COM 
ALIMENTAÇÃO DUPLA
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CRITÉRIOS PARA ESPECIFICAÇÃO DO 
TRANSFORMADOR DE SERVIÇOS AUXILIARES
• A potência (kVA) é definida a partir de todas as 
cargas auxiliares da subestação, adotando-se um 
fator de potência igual a 0,90 se as mesmas forem 
preponderantemente resistivas ou 0,80, caso 
indutivas;
• é importante analisar se o transformador deve 
atender apenas à 1ª etapa da subestação ou à sua
etapa final. Isto decorre de uma definição técnico-
econômica;
• as tensões primária e secundária devem ser definidas 
em função da tensão de distribuição (M.T.) disponível 
na subestação e da tensão requerida pelas cargas 
auxiliares a serem alimentadas (B.T.).
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CRITÉRIOS PARA ESPECIFICAÇÃO DO 
RETIFICADOR DE TENSÃO (Vca / Vcc)
• É dimensionado em função do:
� valor da corrente (A) das cargas a serem 
alimentadas;
� consumo das cargas permanentemente 
alimentadas pelo mesmo em Vcc;
� Valor de Ampéres-hora (A.h) previstos para o 
ciclo de descarga das baterias acumuladoras;
� tempo necessário para recarga das baterias 
acumuladoras (usualmente 10 horas).
• prever medições de corrente e tensão Vca e Vcc.
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CRITÉRIOS PARA ESPECIFICAÇÃO DO PAINEL DE 
SERVIÇOS AUXILIARES Vca
• Prever circuitos independentes para cada carga que 
necessite ser alimentada;
• tanto para a proteção da alimentação geral quanto a dos 
circuitos dos ramais deverão ser utilizados disjuntores 
termo-magnéticos em caixa moldada com correntes 
nominais e capacidade de ruptura adequadas;
• prever medições de corrente e tensão na barra principal 
Vca;
• nos circuitos dos ramais, onde existir a necessidade de 
constantes operações (p. ex.: iluminação), prever chave 
seccionadora sob carga em série com a proteção;
• prever circuitos reserva para ampliação futura.
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CRITÉRIOS PARA ESPECIFICAÇÃO DO PAINEL DE 
SERVIÇOS AUXILIARES Vcc
• As recomendações são as mesmas feitas 
para o painel de serviços auxiliares Vca;
• prever medições de tensão e corrente na 
barra principal Vcc (positivo e negativo).
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CRITÉRIOS PARA ESPECIFICAÇÃO DAS BATERIAS 
ACUMULADORAS
• Podem ser utilizadas baterias ácidas ou alcalinas;
• uma vez definida a tensão de alimentação Vcc, define-se o número de elementos 
do conjunto (p. ex.: 60 elementos para 125 Vcc);
• pode-se dimensionar o conjunto com capacidade 
(A.h) apenas para atender a primeira etapa ou 
para atender à subestação em sua etapa final 
(critérios técnico-econômicos);
• a capacidade da bateria é definida em 
Ampéres-hora (A.h) e o seu dimensionamento é
efetuado para os ciclos de descarga estimados 
em possíveis condições de emergência;
• o período da emergência considerado é de 10 h, sendo que no final deste 
período, a tensão da bateria não deverá ser inferior a 10% do seu valor nominal.