Aula 4 Planejamento Qualidade das Subestações

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS
ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA
AULA 4
Planejamento e Qualidades 
Operativas das Subestações Elétricas
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ASPECTOS FUNDAMENTAIS
• Toda subestação faz parte integrante de um sistema elétrico, seja
qual for o seu porte;
• Para atendimento às necessidades deste sistema, é necessário
que se definam previamente as exigências operacionais da
subestação (p. ex.: segurança, confiabilidade, etc.);
• Essas necessidades são atendidas a partir da correta escolha do
chamado “Diagrama Unifilar Básico” da subestação, o qual responde,
de maneira simples e imediata, a todos os quesitos operacionais que
se deseje da mesma.
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MATERIAIS FILTRANTES
• AREIA
• AGREGADOS BRITADOS
• GEOTÉXTIL (SINTÉTICOS)
• ETC.
FATORES A SEREM CONSIDERADOS NO 
PLANEJAMENTO DE UMA SUBESTAÇÃO
• O planejamento de uma subestação deve ser definido tendo como
função básica o fator custo, embora outros fatores também sejam
levados em conta.
• A par de todas as outras considerações que serão feitas a seguir, o
custo da instalação será sempre o elemento que definirá a solução
a ser adotada para a subestação.
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MATERIAIS DRENANTESOUTROS FATORES
Além do custo da instalação, é comum se avaliar, dentre as 
alternativas de custo equivalente, a que ofereça uma maior
CONFIABILIDADE
“EXPECTATIVA DE UM BOM FUNCIONAMENTO DAS 
INSTALAÇÕES, DE FORMA A SE ATINGIR O OBJETIVO DE 
MANTER O FORNECIMENTO DA ENERGIA AOS 
CONSUMIDORES”
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OUTROS FATORES (cont.)
Segurança do Sistema
Continuidade de Operação
Flexibilidade Operativa
Facilidade de Manutenção
Simplicidade da Proteção
Reportam-se diretamente à
operação do sistema ao qual 
a subestação se vincula
Relacionam-se com a 
subestação em si mesma
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SEGURANÇA DO SISTEMA
• Fator que se confunde com a própria confiabilidade, em sua
concepção mais ampla;
• Podemos entender “segurança” como sendo a capacidade do
esquema em eliminar defeitos, sem, no entanto, comprometer a
operação do sistema de potência;
• Assim, a segurança está intimamente relacionada com a
seletividade (coordenação) do sistema de proteção elétrica;
• Somente poderemos ter um sistema de proteção efetivamente
seletivo se o esquema elétrico da subestação permitir que todos os
circuitos possam operar, mesmo que o disjuntor esteja em processo
de manutenção.
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SEGURANÇA DO SISTEMA (cont.)
• Considerando-se que, como foi visto, o custo da instalação é um 
fator predominante no planejamento, é provável e comum que, em 
um mesmo sistema elétrico, existam subestações com diferentes 
graus de segurança, conforme sua importância relativa na operação
do sistema;
• No entanto, um conceito deve ficar bem claro:
NENHUMA INSTALAÇÃO SERÁ 100% SEGURA!!
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CONTINUIDADE DE OPERAÇÃO
• O próprio nome já diz o que essa qualidade significa para o sistema
elétrico;
• Se partimos da premissa de que a continuidade de operação da 
subestação está ligada ao seu funcionamento em qualquer 
condição (principalmente contra defeitos na própria subestação), 
veremos que nenhum esquema elétrico garante esta possibilidade...
• No entanto, sabe-se que determinados esquemas tiram a 
subestação de serviço, qualquer que seja o defeito e outros 
permitem parte do seu funcionamento, ainda que na presença de 
um ou mais defeitos simultâneos.
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CONTINUIDADE DE OPERAÇÃO (cont.)
• Uma condição básica no planejamento da subestação é a definição
do grau de continuidade operativa desejado, ou seja, qual ou
quais circuitos pré-determinados devem se manter em serviço
durante os defeitos;
• Outra situação em que a continuidade na operação da subestação
deve ser mantida é aquela em que grandes blocos de energia são
transmitidos. As subestações que interligarem esses sistemas de
transmissão, deverão ter a sua continuidade preservada, ainda que
em condições de defeitos.
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FLEXIBILIDADE OPERATIVA
• O conceito de flexibilidade operativa pode ser explicado como 
sendo a “característica do esquema que permite a distribuição das
cargas ativa e reativa entre os circuitos da subestação, estando o
sistema de potência em operação normal ou de emergência”;
• Isso significa que o esquema deve permitir um agrupamento de
circuitos de várias maneiras;
• Um exemplo que pode indicar uma boa flexibilidade operativa é o
que utiliza dois barramentos conforme será visto adiante. Essa 
concepção permite que inúmeras combinações de circuitos sejam 
feitas e ainda a subestação pode se repartir em duas outras, 
operando inclusive com tensões diferentes em seus barramentos.
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FLEXIBILIDADE OPERATIVA (cont.)
• A flexibilidade operativa, pela sua própria conceituação, é uma
qualidade muito importante quando a subestação pertence a um
sistema de transmissão fortemente interligado e com alternativas de
suprimento de potências ativa e reativa;
• Nas subestações com esquemas radiais, a importância do duplo
barramento não se refere propriamente à flexibilidade operativa,
mas sim na possibilidade de se dar manutenção em cada um dos
barramentos, principalmente se a mesma estiver localizada em
regiões de grande poluição ambiental.
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QUALIDADE NA MANUTENÇÃO
• Como foi visto, trata-se de uma qualidade operativa que se
relaciona com a subestação em si mesma;
• Isso quer dizer que, na concepção da subestação, devem ser 
tomados cuidados especiais quanto à facilidade de se promover a 
sua manutenção. Senão vejamos:
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QUALIDADE NA MANUTENÇÃO (cont.)
• Acesso de veículos transportando os equipamentos e materiais;
• Acesso dos equipamentos até o local de sua instalação (montagem
e retirada do material após os trabalhos);
• Espaço suficiente para uma manutenção segura do ponto de vista
de mão de obra;
• Possibilidade de manutenção de determinado circuito com os 
demais energizados (inclusive os circuitos vizinhos).
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SIMPLICIDADE DA PROTEÇÃO
• A exemplo da manutenção facilitada, a proteção concebida com 
simplicidade é uma qualidade operativa de uma subestação;
• É importante ressaltar, no entanto, que “simplicidade” não significa
“economia” do ponto de vista das necessidades de ordem técnica.
• Não se deve, por exemplo, suprimir uma determinada proteção sob 
uma justificativa qualquer que não tenha uma sólida base técnica. 
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SIMPLICIDADE DA PROTEÇÃO (cont.)
• A proteção deve, portanto, ser simples, porém
� Seletiva / Coordenada
� de rápida atuação
� incluir todas as funções operacionais requeridas
• Em outras palavras, a simplicidade da proteção terá um maior grau
de qualidade operativa quanto mais simples e completa for a sua 
concepção.
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FATORES ADICIONAIS QUE MERECEM DESTAQUE
• Além dos aspectos de qualidade operativa já mencionados, o
planejamento de uma subestação deve considerar ainda, os
seguintes fatores:
Facilidade das ampliações / expansões
Limitação dos níveis de curto-circuito
e
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FACILIDADE DAS AMPLIAÇÕES / EXPANSÕES
• Sabe-se de antemão que a maioria das subestações é construída
por etapas; Isso torna relevante o estudo para que suas expansões
sejam devidamente planejadas no início de sua implantação;
• O planejamento deve incluir, neste caso, a previsão de áreas físicas
adicionais, a exigência de desligamento dos circuitos em operação
durante as obras de ampliação, etc;
• A definição do esquema a ser adotado é importante pois, às vezes
um esquema é excelente para operação da subestação em sua
primeira etapa, porém não oferece facilidades para as ampliações;
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LIMITAÇÃO DOS NÍVEIS DE CURTO CIRCUITO
• Os níveis de curto-circuito são aspectos técnicos de apreciável
importância na definição do esquema da instalação;
• Isso se explica pelo fato de que a limitação desses níveis, quando
necessária, requer a obrigatoriedade de um conveniente
seccionamento no esquema elétrico a ser definido.
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CONCLUSÕES
• As qualidades operativas em um esquema elétrico guardam entre si 
as seguintes relações principais:
Confiabilidade Segurança
Continuidade
Confunde-se com
Relaciona-se com
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CONCLUSÕES (cont.)
• É interessante observar que, para cada esquema em particular,
devem ser analisados separadamente as suas qualidades operativas:
Por exemplo:
� Quando se tratar de um defeito externo à subestação, o aspecto
relevante é a sua SEGURANÇA (embora um defeito no 
barramento possa comprometer a segurança do sistema);
� Quando se tratar de um defeito interno à subestação, o aspecto
relevante é a sua CONTINUIDADE.