Projetos de Subestações Apostila.pdf

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SUBESTAÇÕES - ÍNDICE
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1. Apresentação (01)
2. Introdução (01)
2.1. Sistema Elétrico – Componentes (01)
2.2. Estação (01)
2.3. Subestação (01)
2.4. Classe de Isolamento (01)
2.5. Classificação (02)
2.5.1. S/E de Transmissão (02)
2.5.2. S/E de Distribuição (Urbana e Rural) (02)
2.5.3. S/E Industrial (02)
2.6. Finalidades (02)
2.6.1. S/E Chaveamento ou Manobra (02)
2.6.2. S/E Elevadora (02)
2.6.3. S/E Abaixadora (02)
2.6.4. S/E Terminal (02)
2.7. Capacidade (02)
2.7.1. S/E de Pequeno Porte (02)
2.7.2. S/E de Porte Médio (02)
2.7.3. S/E de Grande Porte (03)
2.8. Tipos (03)
2.8.1. S/E ao Tempo (03)
2.8.2. S/E Interna (Abrigada) (03)
2.8.3. S/E Blindada (03)
2.8.4. S/E Mista (03)
2.9. Prioridades (03)
2.9.1. Primeira Categoria (03)
2.9.2. Segunda Categoria (03)
2.9.3. Terceira Categoria (03)
3. Definições (03)
3.1. Equipamento de Manobra (03)
3.1.1. Ativo (04)
3.1.2. Passivo (04)
3.1.3. Chave (Switch) (04)
3.1.4. Chave a Oleo (Oil Switch) (04)
3.1.5. Chave Seca (04)
3.1.6. Chave a Ar (Air Switch) (04)
3.1.7. Chave de Faca (Knife Switch) (04)
3.1.8. Chave de Chifres (Horn Gap Switch) (04)
3.1.9. Chave de Abertura Simples (Single Break Switch) (04)
3.1.10. Chave de Abertura Dupla (Double Break Switch) (04)
3.1.11. Chave Unipolar (Single Pole Switch) (04)
3.1.12. Chave Bipolar (Double Pole Switch) (04)
3.1.13. Chave Tripolar (Three Pole Switch) (04)
3.1.14. Chave de Isoladores Rotativos (Rotating Insulador Switch) (05)
3.1.15. Chave Basculante (Tilting Insulator Switch) (05)
3.1.16. Chave de Abertura Vertical (Vertical Break Switch) (05)
3.1.17. Chave de Abertura Lateral (Side Break Switch) (05)
3.1.18. Chave Fusível (Fuse Disconnecting Switch) (05)
3.1.19. Chave com Fusíveis (Switch Fuse) (05)
3.1.20. Chave de Controle (Control Switch) (05)
3.1.21. Chave Auxiliar (Auxiliary Switch) (05)
3.1.22. Chave Separadora (Disconnecting Switch) (05)
3.1.23. Chave Terra (Ground Switch) (05)
3.1.24. Disjuntor (Circuit Breaker) (05)
3.1.25. Disjuntor a Oleo (Oil Circuit Breaker) (05)
3.1.26. Disjuntor a Ar (Air Circuit Breaker) (06)
3.1.27. Disjuntor a Jato de Ar ou Sopro (Air Blast Circuit Breaker) (06)
3.1.28. Disjuntor Seco (06)
3.2. Equipamento de Transformação (06)
3.3. Equipamentos de Comando, Controle e Proteção (06)
SUBESTAÇÕES - ÍNDICE
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3.3.1. Equipamentos de Comando (06)
3.3.2. Equipamentos de Controle (06)
3.3.3. Equipamentos de Proteção (06)
3.3.3.1. Relés de Sobre-Corrente e Relés de Sobre-Corrente Direcional (06)
3.3.3.2. Relés de Distância (06)
3.3.3.3. Relés de Sobre-Tensão (07)
3.3.3.4. Relés Diferenciais (07)
3.3.3.5. Relés de Religamento (07)
3.3.3.6. Corta-Circuito Fusível (Fuse Cutont) (07)
3.3.3.7. Corta-Circuito Fusível Indicador (Indicating Fuse) (07)
3.3.3.8. Corta-Circuito Fusível Religador (Reclosing Fuse) (07)
3.3.3.9. Fusível (Fuse Unit) (07)
3.3.3.10. Fusível de Expulsão (Expulsion Fuse Unit) (07)
3.4. Diversos (07)
3.4.1. Barramento – Barra (Bus: Busbar) (07)
3.4.2. Estruturas para Instalação de Equipamentos de Manobra (08)
4. Custos (08)
5. Diagramas Básicos de Ligações e Suas Grandezas de Influência (08)
5.1. Grandezas de Influência (08)
5.1.1. Tipo de Corrente (09)
5.1.2. Valores de Tensão (09)
5.1.3. Variedades de Tensão (09)
5.1.4. Freqüência (09)
5.1.5. Potência de Curto-Circuito (09)
5.1.6. Tratamento do Ponto Neutro (09)
5.1.7. Plano de Localização (09)
5.1.8. Condições Climáticas e Perigo de Poluição do Ar (09)
5.1.9. Condições de Serviço da Rede (09)
5.1.10. Influência do Consumidor (09)
5.1.11. Segurança de Alimentação (09)
5.2. Diagramas Básicos (10)
5.3. Diagramas Unifilares (10)
5.3.1. Pontos de Observação para Confecção do Diagrama Unifilar (10)
5.3.1.1. Regime Normal (10)
5.3.1.2. Regime Anormal (10)
5.3.1.3. Análise Técnico-Econômica (11)
5.3.2. Barramento Singelo (Simples) (11)
5.3.2.1. Características (11)
5.3.2.2. Aplicação (11)
5.3.2.2.1. Observações (12)
5.3.3. Barramento de Transferência ou Auxiliar (12)
5.3.3.1. Características (13)
5.3.3.2. Aplicação (13)
5.3.3.2.1. Observações (13)
5.3.4. Barramento Duplo (14)
5.3.4.1. Características (15)
5.3.4.2. Aplicação (15)
5.3.4.3. Exemplos (15)
5.3.4.3.1. Características (15)
5.3.4.3.2. Aplicação (15)
5.3.5. Sistema com Disjuntor Extraível (15)
5.3.5.1. Características (16)
5.3.5.2. Aplicação (16)
5.3.5.3. Exemplo (16)
5.3.5.3.1. Nota (16)
5.3.6. Sistema com Barramentos em Anel (16)
5.3.6.1. Características (16)
5.3.6.2. Aplicação (17)
5.3.6.3. Observações (17)
5.3.7. Sistema com Dois Disjuntores (17)
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5.3.7.1. Características (17)
5.3.7.2. Aplicação (17)
5.3.7.3. Observação (18)
5.3.8. Sistema com 1 e l/2 Disjuntores (18)
5.3.8.1. Aplicação (18)
5.3.9. Sistema com Chave Seccionadora de Passagem (By-Pass) (19)
5.3.9.1. Características (19)
5.3.9.2. Aplicação (19)
5.3.9.3. Exercício(20)
5.3.9.4. Adendo (21)
5.3.9.4.1. Instalação de Chaves de Aterramento (21)
5.3.9.4.2. Características (21)
5.3.9.4.3. Aplicação (21)
6. Princípios de Manobras em Subestações (21)
6.1. Introdução (21)
6.2. Chaveamento e Manobras no Sistema Elétrico de Potência (21)
6.2.1. Disjuntor (21)
6.2.2. Seccionadora (22)
6.2.3. Barramentos (22)
6.2.4. Disjuntores (23)
6.2.5. Seccionadoras (23)
6.2.6. Transformador (23)
6.2.7. Regulador de Tensão (23)
6.3. Confiabilidade Operacional (24)
7. Formas Básicas de Construção – Subestações ao Ar Livre (24)
7.1. Introdução. (24)
7.2. Subestações – Conceitos. (24)
7.3. Formas Básicas de Construção. (25)
7.3.1. Forma Simples de Construção de Uma Subestação. (25)
7.3.2. Ponto de Partida para o Projeto de uma Subestação. (26)
7.3.3. Forma Básica de Construção “KIELLINIE” Patente SIEMENS (Figuras 07.03.03.01, 07.03.03.02,
07.03.03.03 e 07.03.03.04). (28)
7.3.4. Forma Básica de Construção “DIAGONAL” (Figuras 07.03.04.01, 07.03.04.02 e 07.03.04.03).
(29)
7.3.5. Forma Básica de Construção “PERPENDICULAR” (Figuras 07.03.05.01, 07.03.05.02 e
07.03.05.03). (30)
7.3.6. Forma Básica de Construção “MASTRO INTERMEDIÁRIO” (Figuras 07.03.06.01, 07.03.06.02 e
07.03.06.03). (31)
7.3.7. Forma Básica de Construção “MASTRO EM T” (Figuras 07.03.07.01, 07.03.07.02, 07.03.07.03 e
07.03.07.04). (32)
7.3.8. Forma Básica de Construção “EXTRA ALTA TENSÃO” (Figuras 07.03.08.01, 07.03.08.02 e
07.03.08.03). (32)
8. Subestações Blindadas Isoladas a SF6 (33)
8.1. Apresentação (33)
8.2. Introdução (33)
8.3. Gás SF6 (34)
8.3.1. Comportamento Dielétrico (34)
8.3.2. Propriedades de Extinção (34)
8.3.3. Outras Propriedades (34)
8.4. Partes da Subestação (34)
8.5. Diagramas Unifilares Típicos (37)
8.6. Disposições Típicas de Subestações (38)
8.6.1. Apresentação (38)
8.7. Exemplo de Locais para Aplicação (40)
8.8. Comentários sobre a Implantação da Subestação Terminal Centro I da Light – São Paulo (40)
9. Dimensionamento Elétrico (41).
9.1. Capacidade de Interrupção (44).
9.2. A Corrente permanente de curto-circuito IK (45).
9.3. Cálculo dos valores das reatâncias de curto-circuito (46).
9.3.1. Reatância síncrona do gerador (46).
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9.3.2. Reatância percentual do transformador (46).
9.3.3. Reatância percentual de uma linha de transmissão (46).
9.3.4. Determinação da corrente eficaz média – IKMED (47).
10. Conceitos básicos para o cálculo de potência e corrente de curto-circuito (47).
10.1. Geradores acoplados em paralelo (47).
10.2. Transformadores acoplados em paralelo (48).
10.3. Gerador e transformador acoplados em série (48).
10.3.1. Gerador acoplado em série com transformador de mesma potência nominal (48).
10.3.2. Gerador conectado em série com um transformador de distinta potência nominal (48).
10.4. Gerador equivalente de uma linha de transmissão (49).
10.4.1. Exercício 1 (49).
10.4.1.1. Solução (49).
10.4.1.1.1. Curto-Circuito no pontoA (49).
10.4.1.1.2. Determinação do valor eficaz médio da corrente de curto-circuito (50).
10.4.2. Exercício 2 (50).
10.4.2.1. Solução (50).
10.4.3. Exercício 3 (52).
10.4.3.1. Cálculo das correntes e potências de curto-circuito para a alta tensão (52).
10.4.3.2. Cálculo das correntes e potências de curto-circuito para a baixa tensão (53).
11. Cálculo dos esforços térmicos e dinâmicos (54).
11.1. Introdução (54).
11.2. Esforços térmicos produzidos por curto-circuito (54).
11.2.1. Exemplo (55).
11.2.1.1. Solução (55).
11.3. Cálculo da área mínima da seção transversal do condutor através da corrente de curto-circuito (55).
11.3.1. Exemplo (55).
11.4. Cálculo das solicitações dinâmicas da corrente de curto-circuito (56).
11.4.1. Exemplo (56).
11.5. Força de atuação nos isoladores (56).
11.6. Transformadores de corrente (57).
11.6.1. Exemplo 1 (57).
11.6.2. Exemplo 2 (57).
12. Tabelas (58).
13. Exercício (59).
13.1. Geradores (59).
13.2. Conjunto LT e transformadores T1 (60).
13.3. Associação dos motores “S” em paralelo (60).
13.4. Cálculo do gerador equivalente da associação dos motores “M” e o transformador T2 (60).
13.4.1. Associação dos motores “M” (60).
13.4.2. Associação de Meq e transformador T2 (60).
13.5. Diagrama equivalente 1 (60).
13.6. Cálculo do gerador equivalente de GLT, GS e GT2 (61).
13.7. Diagrama equivalente 2 (61).
13.8. Cálculo da potência de curto-circuito na barra 13,8kV (61).
13.9. Associação em série de T3 com Geq do sistema (61).
14. Exercício (61).
14.1. I”K - Corrente simétrica de curto-circuito – valor eficaz (61).
14.2. IS - Valor máximo da corrente de curto-circuito – valor de pico (61).
14.3. IK - Corrente permanente de curto-circuito (61).
14.4. Id - Corrente de interrupção ou desligamento (62).
14.5. IKMED – Valor eficaz medio (62).
15. Projeto de S/E de 138 kV (62).
15.1. Localização da S/E no sistema elétrico (62).
15.2. Cálculos elétricos (62).
15.2.1. Diagrama unifilar básico (62).
15.2.2. Características básicas adotadas (62).
15.2.3. Condição normal (62).
15.2.4. Condição anormal (63).
15.2.5. Curto-Circuito trifásico para BT = 13,8kVA (63).
15.2.6. Cálculo dos esforços térmicos e dinâmicos (64).
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Página: 5
15.2.7. Transformadores de corrente e potencial (65).
15.2.8. Seccionadora e disjuntor (66).
15.3. Diagramas da S/E (67).
15.3.1. Diagrama da S/E (67).
15.3.2. Alternativas para o BAY (pórtico) de entrada para subestação (67).
15.3.3. Planta baixa da S/E (67).
15.3.4. Corte da S/E – Baixa tensão com saída subterrânea e equipamento em cubículo blindado (68).
15.3.5. Diagrama unifilar S/E 138/13,8kV – 25MVA (68).
16. Sistemas de Aterramento – Introdução (68).
17. Medição da resistividade ρ(Ω × m) – Método de Werner (68).
17.1. Efetuar as medições e anotar os valores na tabela (68).
17.2. Traçar curva da resistividade média x distância (69).
17.3. Exemplo de estratificação do solo e determinação da resistividade aparente (70).
18. Valores e efeitos da resistividade do solo (71).
19. Dimensionamento da malha de terra para subestações (71).
19.1. Dados para execução do projeto (71).
19.2. Roteiro de cálculo (72).
19.2.1. Observação (74).
19.2.1.1. Exemplo (75).
20. Transformadores para instrumentos – Introdução (78).
21. Generalidades sobre transformadores (78).
21.1. Transformadores de corrente - TCs (79).
21.1.1. Relação nominal (80).
21.1.2. Relação de espiras (80).
21.1.3. Relação efetiva ou relação verdadeira (80).
21.1.4. Erro de relação (80).
21.1.5. Erro de fase (80).
21.1.5.1. Nota 1 (81).
21.1.5.2. Nota 2 (81).
21.1.5.3. Definição da ABNT (81).
21.1.6. Corrente nominal e relação nominal (81).
21.1.7. Nível de isolamento (82).
21.1.8. Freqüência nominal (82).
21.1.9. Carga nominal (82).
21.1.10. Classe de exatidão nominal (83).
21.1.10.1. TCs para serviço de medição. (83).
21.1.10.1.1. Seleção da classe de exatidão (83).
21.1.10.1.2. Aplicações típicas (83).
21.1.10.1.2.1. Observações (83).
21.1.10.2. TCs para serviço de proteção (84).
21.1.10.2.1. Seleção da classe de exatidão (84).
21.1.10.2.1.1. Exemplos de designação. (84).
21.1.11. Fator de sobre-corrente nominal (85).
21.1.12. Fator térmico nominal (85).
21.1.13. Corrente térmica nominal (85).
21.1.14. Corrente dinâmica nominal (85).
21.1.15. Gráficos de limitação da classe de exatidão (85).
21.1.16. Tabelas e gráficos das limitações de carga e tensão para TC para serviço de relés das classes A e
B (86).
21.2. Transformadores de potencial – TPs (88).
21.2.1. Relação nominal (88).
21.2.2. Relação de espiras (88).
21.2.3. Relação real do TP (88).
21.2.4. Erro de relação (89).
21.2.5. Erro de fase (89).
21.2.6. Tensão primária nominal e relação nominal (90).
21.2.7. Nível de isolamento (90).
21.2.8. Freqüência nominal (90).
21.2.9. Carga nominal (91).
21.2.10. Classe de exatidão (91).
SUBESTAÇÕES - ÍNDICE
Página: 6
21.2.11. Potência térmica nominal (92).
21.2.12. Determinação de FCRP e do ângulo de fase ∝ de um TP a partir de dois valores conhecidos de
relação e de ângulo de fase (92).
21.3. Divisores capacitivos de potencial – DCPs (93).
21.3.1. Divisor de tensão capacitivo em vazio (93).
21.3.2. Divisor de tensão capacitivo com carga (93).
21.3.3. Divisor de tensão capacitivo compensado (94).
21.3.4. Princípio do divisor capacitivo de potencial (94).
21.3.4.1. Divisor capacitivo de potencial a vazio (94).
21.3.5. Conclusões (95).
21.3.6. Ilustrações (95).
21.3.6.1. Observação (97).
21.4. Instrumentos utilizados para ensaios (97).
21.5. Bibliografia (97).
SUBESTAÇÕES
Página: 01
CLASSE DE TENSÃO DE 
ISOLAMENTO NOMINAL (Kv)
TENSÃO DE LINHA (V) 
(VALOR EFICAZ)
NÍVEL DE ISOLAMENTO 
NBI (Kv)
15 9,571 a 16,500 95 - 110
25 16,501 a 26,250 150
35,5 26,251 a 36,225 200
46 36,226 a 48,300 250
69 48,301 a 72,450 350
92 72,451 a 96,600 450
138 96,601 a 144,900 550 - 650
161 144,901 a 169,050 650 - 750
230 169,051 a 241,500 825 - 900 - 1,050
345 241,501 a 362,250 1,175 - 1,300 - -1,425
440 362,251 a 462,000 1,425 - 1,550 - 1,675
CLASSE DE TENSÃO DE ISOLAMENTO NOMINAL
Tabela 02.04.01
1. APRESENTAÇÃO
A presente apostila foi elaborada com o objetivo de apresentar os conceitos sobre SUBESTAÇÕES DE
ALTA TENSÃO assim como as aplicações típicas. O assunto é vasto, e como existe dificuldade para encontrar o
assunto em uma única obra, justificou-se a presente apostila. Foram consultadas várias fontes, as quais estão
listadas ao final da apostila, e recomenda-se, à medida do possível que o leitor adquira-as para aprofundar-se no
assunto, uma vez que na elaboração desta não houve a intenção de se esgotar o tema.
Espero sim que os prezados leitores façam sugestões e críticas construtivas na esperança de que nas
futuras edições seja possível a apresentação de um trabalho melhor.
Aos amigos alunos, que sempre colaboraram com sugestões, apoio e entusiasmo, meus especiais
agradecimentos.
WALTER HENRIQUE BERNARDELLI
Abril de 1.981
REVISÃO - 1.996/Dezembro
2. INTRODUÇÃO
2.1. SISTEMA ELÉTRICO - COMPONENTES
As estações onde energia de diversas formas é transformada em Energia Elétrica tem o nome de “Usina
Elétrica”. (Usina Termelétrica, Usina Hidrelétrica, Usina Nuclear, etc.).
A Energia Elétrica produzida nas usinas é transportada para os consumidores através das Linhas de
Transmissão. As fontes de Energia, geralmente, são situadas distante dos centros de consumo, conseqüentemente
as distâncias cobertas pelas Linhas de Transmissão são bastante elevadas.
Com o aumento das distâncias para Transmissão de Energia e Potência, torna-se mais econômico, além
de outras vantagens, transmitir a Energia em Tensões mais elevadas. O método mais econômico é a transmissão
de Energia em corrente alternada, devido à fácil transformação e a conseqüente obtenção da tensão mais
adequada para cada caso, seja em Baixa, Média, Altaou Extra Alta Tensão.
 
2.2. ESTAÇÃO
Termo genérico empregado para designar um agrupamento de equipamentos elétricos capaz de executar
uma ou mais funções na geração, no transporte e na distribuição de energia elétrica, incluindo local e
edificações.
2.3. SUBESTAÇÃO
Estação transformadora cuja função é transformar e regular a energia elétrica sob tensão de transmissão
ou sub-transmissão em energia elétrica sob tensão de distribuição, bem como alimentar os circuitos de
distribuição, mediante equipamento que permite manobrar, comutar e/ou transformar energia elétrica para sua
devida finalidade.
2.4. CLASSE DE ISOLAMENTO
Os equipamentos da
Subestação devem suportar as sobre-
tensões de origem interna e externa
sem sofrerem danos. No entanto,
algumas sobre-tensões são tão
elevadas que é necessário a
instalação de dispositivos protetores,
pois caso contrário, o grau de
isolação seria tão alto que não se
justificaria economicamente. As
aplicações desses dispositivos estão
baseadas nas teorias de
“Coordenação de Isolamento”.
SUBESTAÇÕES
Página: 02
Em função da graduação da isolação, as estruturas isolantes são divididas em classes de valores
diferentes da rigidez dielétrica. O conjunto desses valores de tensão, tanto na freqüência industrial ou sob
impulso, forma uma escala de nível de isolamento, conforme apresentado na tabela 02.04.01 apresentada na
página 01.
2.5. CLASSIFICAÇÃO
2.5.1. S/E DE TRANSMISSÃO
Obrigatoriamente deverá possuir transformador de força. Geralmente é utilizada para a transformação
de altas tensões, e de elevadas potências: Exemplo: 150.000 kVA (150 MVA), 345/138 kV. Todas tensões são de
transmissão (não tem distribuição).
2.5.2. S/E DE DISTRIBUIÇÃO (URBANA E RURAL)
Requer o transformador de força com as tensões secundárias de 34,5 kV ou abaixo. As tensões
primárias, geralmente não excedem 138 kV, e as potências 50.000 kVA.
2.5.3. S/E INDUSTRIAL
As tensões primária variam de acordo com a capacidade de transformação e as condições do sistema da
Companhia Concessionária local (Sistema Elétrico da Região). As secundárias, geralmente, são mais elevadas
do que o padrão residencial - 220, 380, 440 V ou acima, para cargas especiais.
2.6. FINALIDADES
2.6.1. S/E CHAVEAMENTO OU MANOBRA
Subestação cuja função é realizar, exclusivamente manobra de linha. Obrigatoriamente não deverá ter
transformador de força para serviço auxiliar, geralmente usa-se transformadores de potencial. Funções: ligar e
desligar as linhas de transmissão do sistema, e demais serviços de manobra.
2.6.2. S/E ELEVADORA
Observa-se o fluxo normal de potência de baixa tensão para alta tensão, são aplicadas normalmente em
usinas geradoras.
2.6.3. S/E ABAIXADORA
Observa-se o fluxo normal de potência, inverso ao anterior, ou seja, de alta para baixa tensão, são
aplicadas na grande maioria das instalações.
2.6.4. S/E TERMINAL
Subestação cuja função é receber diretamente a energia de uma ou mais estações geradoras, através de
linhas de transmissão e alimentar estações, através das linhas de sub-transmissão.
2.7. CAPACIDADE
2.7.1. S/E DE PEQUENO PORTE
Normalmente são as subestações abaixadoras de distribuição de até 5.000 kVA e 69 kV.
2.7.2. S/E DE PORTE MÉDIO
Estão incluídas nesta classe, tanto as subestações de distribuição, transmissão e chaveamento,
apresentando tensões e capacidades médias de até 138/69 kV e 50.000 kVA.
SUBESTAÇÕES
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2.7.3. S/E DE GRANDE PORTE
Possuem altas tensões e grandes capacidades de transformação, com elevado número de Barramentos,
disjuntores, transformadores e linhas de transmissão.
2.8. TIPOS
2.8.1. S/E AO TEMPO
Ideal para as condições do Brasil, que possui grandes áreas disponíveis e clima adequado, apresentando
vantagens que justificam a sua aplicação. São normalmente de porte médio e grande, classificadas em
transmissão, distribuição e industrial.
2.8.2. S/E INTERNA (ABRIGADA)
São normalmente abrigadas em alvenaria, com isolação em ar com pequena capacidade para aplicações
industriais, ou de porte médio em regiões com grande poluição de ar, como Cubatão, ou com restrições
climáticas, como muita neve, etc. São limitadas pela dificuldade da construção de grandes galpões para servirem
de abrigo.
2.8.3. S/E BLINDADA
As de pequeno porte são blindadas, isoladas em ar. As de grande porte, acima de 138 kV, são blindadas
e isoladas em gás SF6 ou Nitrogênio. São aplicadas em industrias ou grandes centros urbanos.
2.8.4. S/E MISTA
Nestas subestações a alta tensão fica ao tempo ou abrigada em alvenaria, com isolação em ar, com
cubículos e quadros de distribuição blindadas, na média e baixa tensão, também isolados em ar.
2.9. PRIORIDADES
O tipo do equipamento escolhido para a subestação, o diagrama unifilar, ligado à confiabilidade e
funcionamento do sistema, e a análise técnico-econômica, são os fatores que devem ser considerados para
oferecer um alto grau de serviço aos consumidores, com nível de tensão adequado, freqüência estável, potência
disponível e reduzido número de interrupções.
2.9.1. PRIMEIRA CATEGORIA
Consumidores Especiais como Hospitais, Bombeiros, Aeroportos, Usinas Petroquímicas e de Alumínio,
Fundição com fornos a arco, etc.
2.9.2. SEGUNDA CATEGORIA
Todos os consumidores em geral - Indústrias, Comércio, Residências, inclusive Indústrias Rurais.
2.9.3. TERCEIRA CATEGORIA
Fazendas e consumidores temporários ou sazonais, com pequenas rendas e grande fator de diversidade.
3. DEFINIÇÕES
Os equipamentos de uma subestação podem ser assim classificados:
3.1. EQUIPAMENTO DE MANOBRA
Enquadram-se disjuntores e chaves seccionadoras, cabendo uma nova divisão, qual seja:
SUBESTAÇÕES
Página: 04
3.1.1. ATIVO
Disjuntor, visto que pode manobrar sob carga normal ou defeito. Esta manobra poderá ser comandada
pelo operador, a partir da chave de comando instaladas nos painéis de comando da subestação ou no próprio
disjuntor ou automaticamente, para defeitos, através de relés de proteção.
3.1.2. PASSIVO
Seccionadoras, as quais normalmente não podem ser manobradas em carga.
3.1.3. CHAVE (SWITCH)
Dispositivo destinado a estabelecer e a interromper um circuito elétrico mediante fechamento e abertura
dos contatos. Sua operação só é possível entre limites estabelecidos de tensão, de intensidade de corrente, e em
condições normais do circuito, funcionando no máximo com estes valores nominais.
3.1.4. CHAVE A ÓLEO (OIL SWITCH)
A abertura e o fechamento dos contatos se faz imerso em óleo, e normalmente permite a operação com
carga nominal, e, são também denominadas como seccionadoras para manobras com carga.
3.1.5. CHAVE SECA
A abertura o e fechamento dos contatos se faz em meio gasoso, e, podem operar com carga ou a vazio,
dependendo de sua concepção e especificação.
3.1.6. CHAVE A AR (AIR SWITCH)
Onde a abertura e o fechamento dos contatos se faz em ar, normalmente para manobra a vazio.
3.1.7. CHAVE DE FACA (KNIFE SWITCH)
Chave seca, onde o elemento móvel é constituído por uma ou mais lâminas articuladas, que se adaptam
por encaixe às garras de contatos.
3.1.8. CHAVE DE CHIFRES (HORN GAP SWITCH)
Chave seca provida de hastes condutoras nos contatos destinados a facilitar a extinção de arco.
3.1.9. CHAVE DE ABERTURA SIMPLES (SINGLE-BREAK SWITCH)
Chave que interrompe o circuito num só ponto.
3.1.10. CHAVE DE ABERTURA DUPLA (DOUBLE-BREAK SWITCH)
Chave que interrompe o circuito em dois pontos.
3.1.11. CHAVE UNIPOLAR (SINGLE POLE SWITCH)
Chave de um polo, com operação independente e individual.
3.1.12. CHAVE BIPOLAR (DOUBLE POLE SWITCH)
Chave de dois pólos, cujos contatos se abrem ou fecham simultaneamente.
3.1.13. CHAVE TRIPOLAR (THREE POLE SWITCH)
Chave de três pólos, cujos contatos se abrem ou fecham simultaneamente.
SUBESTAÇÕES
Página: 05
3.1.14. CHAVE DE ISOLADORES ROTATIVOS (ROTATINGINSULADOR SWITCH)
Chave na qual a abertura ou fechamento dos contatos é obtida pela rotação de um ou mais dos
isoladores que suportam as partes condutoras da chave.
3.1.15. CHAVE BASCULANTE (TILTING INSULATOR SWITCH)
Chave na qual a abertura ou fechamento dos contatos é obtida pelo movimento basculante de um ou
mais dos isoladores que suportam as partes condutoras da chave.
3.1.16. CHAVE DE ABERTURA VERTICAL (VERTICAL BREAK SWITCH)
Chave na qual o movimento da lâmina se faz num plano perpendicular ao da base de montagem.
3.1.17. CHAVE DE ABERTURA LATERAL (SIDE BREAK SWITCH)
Chave na qual o movimento da lâmina se faz num plano paralelo ao da base de montagem.
3.1.18. CHAVE FUSÍVEL (FUSE DISCONNECTING SWITCH)
Chave na qual os fusíveis fazem parte integrante da peça móvel dos contatos móveis. Exemplo: Chave
corta-circuito ou chave Matheus.
3.1.19. CHAVE COM FUSÍVEIS (SWITCH FUSE)
Conjunto constituído por uma chave e um ou mais fusíveis, os quais não fazem parte integrante da peça
móvel dos contatos móveis.
3.1.20. CHAVE DE CONTRÔLE (CONTROL SWITCH)
Chave destinada a comandar eletricamente equipamentos de manobra e contendo indicação de sua
última operação realizada.
3.1.21. CHAVE AUXILIAR (AUXILIARY SWITCH)
Chave acionada em conseqüência de operação de qualquer equipamento principal, destinada a atuar
sobre circuitos auxiliares, tais como os de sinalização e bloqueio, etc.
3.1.22. CHAVE SEPARADORA (DISCONNECTING SWITCH)
Chave a ar que pode funcionar como chave comutadora ou como chave de desenergização do circuito
da fonte, sendo operada somente quando não passar corrente pelos seus contatos.
3.1.23. CHAVE TERRA (GROUND SWITCH)
Chave destinada a estabelecer e a interromper a ligação à terra, de um circuito ou de parte de um
equipamento.
3.1.24. DISJUNTOR (CIRCUIT BREAKER)
Dispositivo capaz de interromper e estabelecer um circuito elétrico, mediante abertura e fechamento de
contatos em condições anormais e normais do circuito, e geralmente destinado à abertura automática.
NOTA: Condições normais e anormais.
3.1.25. DISJUNTOR A ÓLEO (OIL CIRCUIT BREAKER)
Disjuntor no qual a abertura e o fechamento dos contatos se faz em óleo.
SUBESTAÇÕES
Página: 06
3.1.26. DISJUNTOR A AR (AIR CIRCUIT BREAKER)
Disjuntor no qual a abertura e o fechamento dos contatos se faz em ar.
3.1.27. DISJUNTOR A JATO DE AR OU SOPRO (AIR BLAST CIRCUIT BREAKER)
Disjuntor a ar no qual a extinção do arco é auxiliada por um jato de ar.
3.1.28. DISJUNTOR SECO
Disjuntor no qual a abertura e o fechamento dos contatos se fazem em meio gasoso.
3.2. EQUIPAMENTO DE TRANSFORMAÇÃO
São equipamentos de transformação das características elétricas das tensões e correntes, proteção de
outros equipamentos contra surtos de tensão e equipamentos para comunicação. Neste item, enquadram-se os
transformadores de potência, transformadores de potencial (TP), transformadores de corrente (TC), pára-raios,
filtros de onda (bobina de bloqueio). Podem ser incluídos ainda neste item, os reatores, reguladores de tensão e
capacitores, os quais destinam-se à melhoria da regulação das linhas de transmissão possibilitando um melhor
rendimento dos sistemas a que estão conectados.
3.3. EQUIPAMENTOS DE COMANDO, CONTROLE E PROTEÇÃO
Destinam-se à supervisão dos sistemas elétricos. Conectados aos secundários dos TP’s e TC’s tomam
uma imagem do que ocorre eletricamente nos circuitos onde estão ligados os equipamentos.
Podem ser divididos em:
3.3.1. EQUIPAMENTOS DE COMANDO
Destinam-se ao acionamento de disjuntores e chaves seccionadoras. Podem ainda serem vistos como
local ou remoto, em função das suas localizações, com relação ao equipamento a ser acionado, manual ou
automático, em função da necessidade ou não da participação do operador.
3.3.2. EQUIPAMENTOS DE CONTROLE
Destinam-se à supervisão dos sistemas elétricos. Incluem-se neste item os indicadores de tensão,
corrente, potência ativa e reativa, temperatura, freqüência, medidores de controle e de faturamento,
registradores gráficos de tensão, corrente, potência ativa e reativa, temperatura, registradores de defeitos
(oscilógrafos), anunciadores óticos e acústicos, localizadores de defeitos, etc.
3.3.3. EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO
Este item compreende principalmente os reles de proteção que podem ser subdivididos em função de
sua aplicação, como segue:
3.3.3.1. RELÉS DE SOBRE-CORRENTE E RELÉS DE SOBRE-CORRENTE DIRECIONAL
Utilizados em linhas de transmissão (138 kV) de pequenas extensões, alimentadores de distribuição
(13,8 / 11,5 kV), proteção de retaguarda de transformadores, etc. Podem ainda serem de fase ou de terra, função
do tipo de falta a ser detectada. A utilização do elemento direcional é definida em função das características do
circuito a ser protegido considerada a seletividade da atuação das proteções, possibilidade de inversão do sentido
da corrente elétrica, etc.
3.3.3.2. RELÉS DE DISTÂNCIA
Utilizados em linhas de sub-transmissão (138 kV) médias e longas e linhas de transmissão (230kV
acima).
SUBESTAÇÕES
Página: 07
Recebem informações de tensão e corrente da linha protegida, resultando da divisão dessas grandezas
uma impedância que se substancialmente alterada, caracteriza a ocorrência de defeito, provocando a atuação do
relé. Em função das características construtivas do relé, pode ainda ser subdividido em: Relé de Impedância,
Relé de Reatância, Relé de Impedância Modificada, etc.
3.3.3.3. RELÉS DE SOBRETENSÃO
Destinam-se à proteção dos circuitos elétricos contra sobretensões ocorridas principalmente por
manobras. Podem ser instantâneos ou temporizados, normalmente ajustados diferentemente com o elemento
temporizado, com ajuste inferior ao do elemento instantâneo.
3.3.3.4. RELÉS DIFERENCIAIS
Destinam-se à proteção dos transformadores, reatores e barramentos, operando para defeitos dentro da
zona protegida.
3.3.3.5. RELÉS DE RELIGAMENTO
Destinam-se ao fechamento automático de linhas abertas por defeito, com o objetivo de reduzir ao
máximo o tempo de interrupção de fornecimento de energia elétrica. A supervisão dos sistemas de potência pode
ser feita ainda através de equipamentos de telecomando, telemedição e teleproteção, utilizando-se para estes fins,
microondas ou equipamento “carrier”. Podemos ainda incluir as proteções tipo fusível que são utilizadas nas
instalações de Alta Tensão.
3.3.3.6. CORTA-CIRCUITO FUSÍVEL (FUSE-CUTONT)
Dispositivo constituído por um fusível e respectivo porta fusível, destinado a interromper um circuito
pela abertura do elo fusível quando a corrente do circuito, que o percorre, ultrapassa um determinado valor.
3.3.3.7. CORTA-CIRCUITO FUSÍVEL INDICADOR (INDICATING FUSE)
Corta circuito fusível constituído de modo a indicar automaticamente a interrupção do circuito. O tubo
automaticamente se desloca para a posição de circuito aberto após a interrupção do circuito.
3.3.3.8. CORTA-CIRCUITO FUSÍVEL RELIGADOR (RECLOSING FUSE)
Corta-Circuito fusível com dois ou mais fusíveis, no qual a operação de um deles acarreta,
automaticamente, com ou sem atraso intencional, o restabelecimento do circuito, pela inserção de outro fusível
que ainda não tenha operado.
3.3.3.9. FUSÍVEL (FUSE UNIT)
Conjunto removível constituído por elo fusível e demais partes integrantes essenciais ao funcionamento
do elo fusível.
3.3.3.10. FUSÍVEL DE EXPULSÃO (EXPULSION FUSE UNIT)
Fusível caracterizado pela expulsão de gases produzidos pelo arco durante a interrupção do circuito.
3.4. DIVERSOS
3.4.1. BARRAMENTO - BARRA (BUS: BUSBAR)
Condutor ou grupo de condutores, geralmente sob a forma de barra, tubo ou laminado, constituindo
ligação comum a dois ou mais circuitos, pelo qual circula corrente com perdas desprezíveis e a distâncias
relativamente pequenas.
SUBESTAÇÕES
Página: 08
3.4.2. ESTRUTURAS PARA INSTALAÇÃO DE EQUIPAMENTOS DE MANOBRA
Estruturadestinada a suportar o equipamento de manobra e seus pertences.
4. CUSTOS
O objetivo principal do nosso estudo, é procurar uma forma prática de projeto e aplicação de
subestações. As subestações transformadoras, por exemplo, utilizadas para fornecer energia elétrica às indústrias,
podem assumir os mais variados aspectos e disposições, tornando-se mesmo difícil encontrar-se duas
subestações idênticas. Por esse motivo, fixar os diversos tipos e padronizá-los torna-se uma tarefa incomum.
Mas, por outro lado, poder-se-a desenvolver várias configurações, as quais poderão servir como orientação
básica para qualquer tipo de subestação. A função ou tarefa mais importante das subestações é garantir a máxima
segurança de operação e serviço a todas as partes componentes dos Sistemas Elétricos. As partes defeituosas ou
sob falta devem ser desligadas imediatamente e o abastecimento de energia deve ser restaurado por meio de
comutações ou manobras. Consequentemente, a escolha das ligações quando do planejamento de uma
subestação, assume um significado especial e deve ser realizada estritamente de acordo com o planejamento do
sistema elétrico. Em sistemas elétricos interligados, a falta de uma subestação não resulta em uma falta de
alimentação, pois a energia poderá ser suprida por outra subestação do sistema.
Para tais subestações, não é necessário distender muito em sua construção. Por outro lado, em redes
radiais puras, todos os consumidores ficariam simultaneamente sem energia, quando a subestação de alimentação
principal sair fora de serviço.
 1. Nestes casos, é importante considerar a possibilidade de alimentação da subestação com
circuitos duplos e a instalação de barra auxiliar para garantir o fornecimento aos
alimentadores.
Outros fatores que influenciam na escolha do diagrama de ligações são:
 1. a possibilidade de seccionamento e divisão das cargas da rede, por exemplo, para reduzir a
potência de curto-circuito;
 2. a sensibilidade e reação dos consumidores em caso de interrupção do fornecimento de energia,
por tempo curto ou prolongado;
 3. a influência mútua entre os consumidores em caso de flutuações da tensão para subestações
acima de 30 kV;
 4. regulação da tensão para fornecimento a consumidores distantes da subestação.
Ao lado do ponto de vista técnico, deve-se lembrar os custos que estão ligados à escolha do tipo de
subestação a ser construída, isto é, todos os requisitos técnicos exigidos para uma subestação são proporcionais
aos custos de investimento. Os custos de uma subestação crescem quase linearmente com a tensão. Para
instalações ao ar livre os custos isolados permanecem constantes, enquanto que nas instalações abrigadas podem
variar, devido ao custo da parte civil, que depende principalmente da tensão. Por esse motivo, a classe de tensão
138 kV é normalmente o limite alcançado para subestações abrigadas convencionais, na maioria dos casos. Na
Alemanha Ocidental, por exemplo, existe somente uma subestação abrigada de 220 kV; a execução foi escolhida
nestes moldes devido à poluição do ar causada por uma usina termoelétrica. Com o advento das subestações
blindadas a SF6, houve uma revolução na técnica de subestações abrigadas, e essas são projetadas até 750 kV.
Como exemplo, a comparação de custos de uma subestação de 138kV, instalação exterior e barramento singelo
com diversos grupos de ligação e com seccionadores do tipo pantográfico, está assim constituída: 69% -
aparelhos e equipamentos;
18% - montagem e materiais utilizados durante a montagem;
13% - estruturas e fundações.
Barramento Duplo - custo 12% maior que o primeiro;
Barramento Triplo - custo 22% maior que o primeiro.
Do total orçado, 70% representa equipamentos de Alta Tensão, incluindo o transformador de força, e, os
30% restantes, são distribuídos entre os demais itens.
5. DIAGRAMAS BÁSICOS DE LIGAÇÕES E SUAS GRANDEZAS DE INFLUÊNCIA.
5.1. GRANDEZAS DE INFLUÊNCIA
Desde que um nó pertencente a um sistema elétrico, condutores (cabos subterrâneos ou linhas aéreas)
devam ser desligados ou estabelecer ligações de continuidade, sem alterações substanciais, é conveniente a
criação de uma instalação de manobra ou subestação, pela introdução de elementos seccionadores.
SUBESTAÇÕES
Página: 09
Desta maneira, pode-se tratar de um simples ponto de distribuição, de onde vários condutores de
alimentação entram e saem ou de uma subestação transformadora da tensão de alimentação. Ambos os tipos
básicos possuem seu significado e sua importância, dependentes de sua situação na rede e sua tarefa quanto ao
fornecimento de energia. No planejamento ou projeto de uma instalação dessa natureza, deve-se levar em
consideração as seguintes grandezas de influência:
5.1.1. TIPO DE CORRENTE
Contínua, Alternada Bifásica ou Trifásica.
5.1.2. VALORES DE TENSÃO
Baixa, Média, Alta e Extra-Alta Tensão.
5.1.3. VARIEDADES DE TENSÃO
Os diversos níveis de tensões, interligados pelos transformadores a uma única subestação.
5.1.4. FREQUÊNCIA
Instalações destinadas ao acoplamento de sistemas com freqüências diferentes.
5.1.5. POTÊNCIA DE CURTO CIRCUITO
É determinativa para a escolha dos equipamentos; solicitações térmicas e dinâmicas dos condutores de
ligação.
5.1.6. TRATAMENTO DO PONTO NEUTRO
Influencia, principalmente o cálculo do aterramento, a escolha dos equipamentos e as distâncias entre as
diversas partes vivas da subestação.
5.1.7. PLANO DE LOCALIZAÇÃO
Mais utilizado para escolha da forma de execução (construção) da instalação.
5.1.8. CONDIÇÕES CLIMÁTICAS E PERIGO DE POLUIÇÃO DO AR
Os equipamentos devem ser próprios para estas instalações.
5.1.9. CONDIÇÕES DE SERVIÇO DA REDE
Qual a função que a instalação
desempenhará na rede.
 5.1.10. INFLUÊNCIA DO CONSUMIDOR
Por exemplo, serviços com cargas
fortemente variáveis: fornos, máquinas de solda,
etc., podem produzir perturbações no sistema
elétrico, interferindo em outros consumidores de
energia elétrica conectados ao mesmo sistema.
5.1.11. SEGURANÇA DE ALIMENTAÇÃO
Por exemplo, alimentação de indústrias
químicas, instalações de tratamento de água,
serviços auxiliares de usinas, etc., requerem
SUBESTAÇÕES
Página: 10
maior confiabilidade e segurança na alimentação, se comparados aos requisitos exigidos por pequenas cargas
rurais ou sazonais. Antes de apresentarmos os diversos diagramas básicos de ligações, vamos recordar o “método
de alimentação por dois caminhos”, cada vez mais aplicado em todos os diagramas básicos de ligações. Em
princípio, a maneira de manter a alimentação de um consumidor, através de dois caminhos, deve partir do exame
de toda a rede de alimentação. A figura 05.01.11.01, indica um exemplo deste método.
Muitas vezes não é possível realizar as duas alimentações, conforme indicado na figura 05.01.11.01,
por esse motivo a instalação deve apresentar alta segurança de serviço. Mas, sempre que possível deve-se
procurar orientar um projeto de uma rede de tal modo que cada consumidor possua, pelo menos, duas
possibilidades de ser alimentado.
5.2. DIAGRAMAS BÁSICOS
O projeto de uma instalação é realizado, com maior facilidade com o auxílio de um diagrama de
ligações, o qual é completado no decorrer do surgimento de idéias, até que contenha todas as indicações, assim
como os dados técnicos dos equipamentos, materiais, instrumentos e diversos. Um sistema de barramentos
adicional, em uma subestação de 138 kV, provoca um aumento de preço de 10 a 12% (subestações ao ar livre) e
de 28% (subestações abrigadas). Isto significa, que a escolha de um diagrama IDEAL de ligações pode
representar uma economia significativa nos custos totais de investimento. Cumpre ressaltar que cada
concessionária de energia elétrica, em função dos níveis de tensão de operação das subestações a serem
projetadas e construídas, normalmente utiliza um determinado tipo de configuração.
A título de exemplo, a CESP (Companhia Energéticade São Paulo) utiliza para tensões até 230 kV, a
possibilidade “barra dupla com “By-Pass”, para tensões de 345 a 460 kV “disjunto e meio” e para tensões de
550 kV “disjuntor duplo”. É evidente que a medida que aumenta a flexibilidade operativa e a confiabilidade da
subestação, o custo de implantação da mesma também cresce. Em função das necessidades, características
elétricas, confiabilidade, etc., a subestação é definida a partir de um diagrama unifilar que fixa o princípio de
funcionamento da mesma, características dos equipamentos de pátio, comando, controle e proteção. Várias são
as possibilidades de funcionamento, das quais podemos salientar: barra simples, barra simples seccionada,
barra principal e barra de transferência, barra dupla, barra dupla e barra de transferência, barra dupla com
“bay-pass”, barra tripla, anel, anel , duplo ou interligado, disjuntor de um terço, disjuntor e meio, disjuntor
duplo.
Em uma primeira afirmação podemos dizer que, em muitos casos, por exemplo é suficiente a utilização
de barramento SINGELO. Assim sendo, façamos um estudo comparativo de todos os diagramas básicos,
apresentando suas vantagens e desvantagens.
5.3. DIAGRAMAS UNIFILARES
No diagrama unifilar estão, geralmente, apresentados todos os principais equipamentos elétricos de uma
subestação; tais como, transformadores de força, transformadores de potencial, de corrente, disjuntores, fusíveis
de força, chaves aéreas, pára-raios, etc., bem como as ligações dos circuitos entre os equipamentos. Todos os
aparelhos e equipamentos elétricos deverão ser apresentados, no diagrama unifilar, em suas posições “normais”,
de acordo com as quais as derivações dos circuitos estão desenergizadas e nenhuma força externa é aplicada ao
equipamento. Ex. As chaves fusíveis deverão ser apresentadas em posição aberta.
É necessário, também, indicar os principais dados em valores nominais do equipamento, ao lado do
símbolo. Ex.: Disjuntor 14,4 kV - 400 A - 500 MVA; transformador trifásico 138-13,8 kV 5/6,25 MVA ONAN
ONAF. É recomendável também indicar os principais instrumentos e tipo de proteção por relés do circuito.
5.3.1. PONTOS DE OBSERVAÇÃO PARA CONFECÇÃO DO DIAGRAMA UNIFILAR
5.3.1.1. REGIME NORMAL
 1. Condições operativas: Capacidade da potência nominal e capacidade de C.C.
 2. Manutenção de: barramento, disjuntores, chaves seccionadoras, linhas, transformadores.
5.3.1.2. REGIME ANORMAL
 1. Condições de C.C. em: linha, barramento, transformador.
SUBESTAÇÕES
Página: 11
FLEXIBILIDADE 
OPERATIVA
FALHA 
EXTERNA
FALHA 
INTERNA DISJUNTOR BARRAMENTO SECCIONADORAS
PERDA DO 
CIRCUITO
PERDA 
DA S/E
COM 
INTERRUPÇÃO 
DO SERVIÇO
COM 
INTERRUPÇÃO 
DO SERVIÇO
COM 
INTERRUPÇÃO 
TOTAL OU 
PARCIAL DO 
SERVIÇO
SEGURANÇA DO 
SISTEMA FACILIDADE DE MANUTENÇÃO
NENHUMA
Tabela 05.03.02.01
5.3.1.3. ANÁLISE TÉCNICO-ECONÔMICA
Na confecção dos
diagramas unifilares dever-se-a
levar em conta também o custo
do equipamento aplicado, em
relação à flexibilidade e
confiabilidade do esquema
escolhido. Da mesma forma o
esquema deverá ser analisado do
ponto de vista da probabilidade
de ocorrência de defeitos, bem como a freqüência da manutenção de cada equipamento.
5.3.2. BARRAMENTO SINGELO (SIMPLES)
Representa o tipo básico, e é suficiente para um grande número de subestações de distribuição. (Figuras
05.03.02.01, 05.03.02.02 e Tabela 05.03.02.01).
 
5.3.2.1. CARACTERÍSTICAS
 1. Boa visibilidade da instalação; com isso é reduzido o
perigo de manobras errôneas por parte do operador.
 2. Reduzida flexibilidade operacional; em casos de
distúrbios ou trabalhos de revisão no barramento é
necessário desligar toda a subestação.
 3. Baixo custo de investimento; representa 88% de uma
instalação idêntica, em 138 kV, com barramento duplo.
 4. pela introdução de um seccionamento ao longo do
barramento (Figuras 05.03.02.03 e 05.03.02.04) são
oferecidas possibilidades adicionais de operação em
grupo, limitações de distúrbios e possibilidade de
divisão da rede. Além disso, os consumidores podem
ser alimentados, no mínimo de duas maneiras
diferentes. A operação com duas tensões e freqüências,
também é possível.
5.3.2.2. APLICAÇÃO
 1. Subestações transformadoras e de distribuição (Figura 05.03.02.05 - pontos 2, 3 e 4), quando a
segurança de alimentação dos consumidores pode ser obtida por intermédio de comutações.
SUBESTAÇÕES
Página: 12
FLEXIBILIDADE 
OPERATIVA
FALHA 
EXTERNA
FALHA 
INTERNA DISJUNTOR BARRAMENTO SECCIONADORAS
PERDA DO 
CIRCUITO
PERDA 
TEMPORÁRIA 
PARCIAL OU 
TOTAL DA S/E
COM 
INTERRUPÇÃO 
DO SERVIÇO
COM 
INTERRUPÇÃO 
TOTAL OU 
PARCIAL DO 
SERVIÇO
COM 
INTERRUPÇÃO 
TOTAL OU 
PARCIAL DO 
SERVIÇO
SEGURANÇA DO SISTEMA FACILIDADE DE MANUTENÇÃO
RESTRITA
Tab ela 05.03.02.02
 2. Em pontos da rede para os quais não há
necessidade de fornecimento contínuo (sem
interrupção).
5.3.2.2.1. OBSERVAÇÕES
 1. A rede de média tensão (Figura 05.03.02.05 -
13,8kV) é normalmente dividida em redes
isoladas, em ilha.
 2. sistema que utiliza barramento simples
(singelo), com seccionamento ao longo do
mesmo, pode ser executado utilizando-se um
disjuntor como seccionador longitudinal.
Assim, obtém-se o chamado BARRAMENTO
SINGELO COM DISJUNTOR DE
ACOPLAMENTO LONGITUDINAL (Figura
05.03.02.06).
Esta execução oferece uma conexão mais
simples, fácil e com possibilidades de separação das
diversas partes, sem
interrupção do serviço.
Oferece, ainda, a
possibilidade de conexão de
uma bobina limitadora de
corrente juntamente com o
disjuntor. Uma instalação
com esse tipo de execução
básica determina maior
liberdade de movimento no que se refere às diversas possibilidades de operação. Esta conexão é encontrada,
freqüentemente, nas instalações de consumo próprio de usinas elétricas, em instalações de média tensão (até 34,5
kV), de grande porte onde há necessidade de se seccionar os barramentos por causa da presença de altas correntes
de curto-circuito.
 
5.3.3. BARRAMENTO DE TRANSFERÊNCIA OU AUXILIAR
SUBESTAÇÕES
Página: 12
Os barramentos auxiliares (Figura 05.03.03.01), normalmente estão conectados ao barramento principal
por intermédio de um disjuntor e oferecem vantagens adicionais, tais como:
SUBESTAÇÕES
Página: 13
FLEXIBILIDADE 
OPERATIVA
FALHA 
EXTERNA
FALHA 
INTERNA DISJUNTOR BARRAMENTO SECCIONADORAS
PERDA DO 
CIRCUITO
PERDA 
TEMPORÁRIA 
PARCIAL OU 
TOTAL DA S/E
SEM 
INTERRUPÇÃO 
DO SERVIÇO
COM 
INTERRUPÇÃO 
DO SERVIÇO
COM 
INTERRUPÇÃO 
TOTAL OU 
PARCIAL DO 
SERVIÇO
SEGURANÇA DO SISTEMA FACILIDADE DE MANUTENÇÃO
RESTRITA
Tabela 05.03.03.01
 
5.3.3.1. CARACTERÍSTICAS
 1. Livre possibilidade de manobra para qualquer disjuntor, sem desligamento da derivação
correspondente. Alta segurança de alimentação.
 2. Conexão de
derivações sem
disjuntor e sem
utilização dos
barramentos
principais.
 3. Aumento de
custos
relativamente
reduzido, aproximadamente 4% em se comparando
com uma subestação de 138 kV - barramento duplo.
5.3.3.2. APLICAÇÃO
 1. Pontos da rede, nos quais é exigida alta segurança de
alimentação quando, por exemplo, existe
predominância de circuitos singelos.
 2. Em conexão com barramentos múltiplos, para
localidades com forte poluição do ar, quando a
limpeza acarreta desligamentos freqüentes.
5.3.3.2.1. OBSERVAÇÕES
 1. Normalmente os transformadores de corrente são
colocados entre o transformador e a chave
seccionadora CSA ou na saída de linha (Circuitos A e
B), para que eles permaneçam em serviço mesmo
durante a utilização do disjuntor auxiliar
(acoplamento), no circuito de reserva. Deste modo, a
proteção do transformador pode ser facilmente comutada para o disjuntor de reserva (auxiliar).
Caso as linhas não tenhamcomprimentos variáveis, os transformadores de corrente para as saídas de
linhas podem ser dispostos conforme indica o circuito D, da figura 05.03.03.01. Com isso pode-se
comutar facilmente o relê de distância para o disjuntor de reserva.
SUBESTAÇÕES
Página: 14
Não seria previdente comutar os transformadores de corrente, pois esses não podem trabalhar com o
secundário aberto, mesmo por pouco tempo.
 2. barramento auxiliar, em conexão com um sistema de barramentos duplos, oferecem uma grande
segurança contra interrupções de fornecimento. Quase todas as partes da instalação podem ser,
consequentemente, comutadas sem tensão e sem interrupções do fornecimento.
5.3.4. BARRAMENTO DUPLO
Quando:
 1. instalações de grande porte devem
trabalhar com tensões e freqüências
diferentes.
 2. existem vários consumidores em uma
instalação, cujos valores nominais
de consumo são reunidos em uma
única alimentação.
 3. é necessário o serviço isolado de
vários pontos de alimentação por
causa do valor das correntes de
curto-circuito.
 4. serviço da instalação deve ser
contínuo, sem sofrer qualquer
interrupção. Por exemplo: durante a
manutenção dos equipamentos da
instalação.
Então:
 1. é necessário, automaticamente, o emprego de
barramentos múltiplos.
De forma geral, chega-se sempre à solução empregando-se
barramentos duplos (Figura 05.03.04.01); esta escolha depende da
natureza da instalação, tipo de acoplamento dos barramentos, etc..
Em alguns casos, chega-se à conclusão da necessidade do
emprego de 4 até 6 barramentos; por exemplo: instalações para
consumo próprio de usinas
elétricas; pontos de união
de grandes redes; reunião
de diversos consumidores
com tarifas diferentes.
Conforme foi dito
acima, a escolha do sistema
de barramentos duplos é dependente, também, da disposição de
acoplamento. As figuras 05.03.04.02, 05.03.04.03 e 05.03.04.04 indicam sistemas de barramentos duplos com
disjuntores de acoplamento TRANSVERSAL e LONGITUDINAL.
 
SUBESTAÇÕES
Página: 15
FLEXIBILIDADE 
OPERATIVA
FALHA 
EXTERNA
FALHA 
INTERNA DISJUNTOR BARRAMENTO SECCIONADORAS
PERDA DO 
CIRCUITO
PERDA 
TEMPORÁRIA 
DA 
SUBESTAÇÃO
COM 
INTERRUPÇÃO 
DO SERVIÇO
SEM 
INTERRUPÇÃO 
DO SERVIÇO
COM 
INTERRUPÇÃO 
PARCIAL DO 
SERVIÇO
SEGURANÇA DO SISTEMA FACILIDADE DE MANUTENÇÃO
RAZOÁVEL
Tabela 05.03.04.01
5.3.4.1. CARACTERÍSTICAS
 1. liberdade de
escolha das
conexões
para
manobras.
 2. divisão
racional de
todos os
circuitos em dois grupos para limitação de distúrbios e divisão da rede.
 3. manutenção de um barramento, sem interrupção do fornecimento de energia aos circuitos, os quais
são conectados ao outro barramento.
 4. para a manutenção dos equipamentos de um circuito, é efetivamente necessário desligar essa
alimentação. Caso seja prevista uma forma de construção adequada, pode-se utilizar o disjuntor de
acoplamento e o segundo barramento como disjuntor de reserva daquele circuito.
Com essa solução, os aparelhos são “jampeados” com o auxílio de um cabo.
5.3.4.2. APLICAÇÃO
 1. Pontos de alimentação importantes, cuja saída de serviço coloca um consumidor em situações
desfavoráveis.
 2. Interligação de dois sistemas importantes.
5.3.4.3. EXEMPLOS
A figura 05.03.04.03.01 caracteriza um sistema de
barramento triplo, com seccionamento longitudinal triplo e
acoplamento transversal e longitudinal, acoplamento chamado
completo, que constitui uma variação do barramento duplo para
aplicações especiais.
Pelo exame da figura podemos concluir que tal
construção é muito dispendiosa e somente é aplicada em casos
muito especiais. Suas principais características e aplicações são:
5.3.4.3.1. CARACTERÍSTICAS:
 1. grande facilidade de movimento em serviço.
 2. altos custos.
 3. má visibilidade da instalação; com isso grande perigo de manobras errôneas por parte do
operador.
5.3.4.3.2. APLICAÇÃO
 1. somente em casos excepcionais, nos quais é exigida uma operação contínua em grupo, com
quaisquer disposições das alimentações.
 2. terceiro barramento fica então com objetivos de manutenção.
 3. pontos de acoplamento, quando estes são em grande número.
 4. instalações de grandes usinas elétricas.
5.3.5. SISTEMA COM DISJUNTOR EXTRAÍVEL
Esse tipo de sistema é aplicável em subestações
onde se exige economia de espaço.
Até agora somente foi aplicado para subestações até
138kV e a configuração típica é conforme apresentada na
figura 05.03.05.01.
SUBESTAÇÕES
Página: 16
5.3.5.1. CARACTERÍSTICAS
 1. Supressão de chave seccionadora. Intertravamentos simples evitam com segurança, que o disjuntor
se movimente.
 2. Áreas ou espaços de instalação reduzidos.
 3. Barramentos duplos exigem 2 disjuntores por circuito, consequentemente, mais dispendioso.
5.3.5.2. APLICAÇÃO
 1. Subestações para instalação abrigada (interiores), com barramento singelo para economia de espaço
(até 138 kV).
 2. Subestações para instalação abrigada (interiores), com barramento duplo, com dois disjuntores,
somente para extrema segurança de serviço.
5.3.5.3. EXEMPLO
A figura 05.03.05.03.01 indica um sistema de
barramentos duplos utilizando-se disjuntores
extraíveis.
5.3.5.3.1. NOTA
Apesar dos altos custos comparativos dessas
instalações, a técnica de utilização de disjuntores
extraíveis está sendo cada vez mais difundida,
principalmente em instalações de média tensão (0,6 a
30kV), conforme indica as figuras 05.03.05.03.01.01 (a
e b) e 05.03.05.03.01.02. A utilização de disjuntores e
transformadores de corrente, em um mesmo carrinho
não é aconselhável, quando existem diversificações de correntes nos consumidores, pois seria necessário manter
diversos disjuntores de reserva.
 
5.3.6. SISTEMA COM BARRAMENTOS EM ANEL
5.3.6.1. CARACTERÍSTICAS
 1. Um disjuntor pode sair de serviço sem prejudicar o funcionamento normal da instalação; mesmo
assim, são necessários somente n disjuntores para n circuitos.
 2. Todos os equipamentos localizados no “anel” devem ser dimensionados para a “maior corrente”
do anel (aproximadamente o dobro da corrente dos circuitos derivados).
 3. Sistema impróprio para grandes subestações, porque no caso do desligamento de dois disjuntores,
podem sair de serviço partes completas da instalação.
SUBESTAÇÕES
Página: 17
FLEXIBILIDADE 
OPERATIVA
FALHA 
EXTERNA
FALHA 
INTERNA DISJUNTOR BARRAMENTO SECCIONADORAS
PERDA DO 
CIRCUITO
PERDA DE 
UM 
CIRCUITO
SEM 
INTERRUPÇÃO 
DE SERVIÇO
COM 
INTERRUPÇÃO 
PARCIAL DE 
SERVIÇO
COM 
INTERRUPÇÃO 
PARCIAL DO 
SERVIÇO
SEGURANÇA DO 
SISTEMA FACILIDADE DE MANUTENÇÃO
BOA
Tabela 05.03.06.01
 
 1. A construção é dispendiosa.
 2. Pouca “visibilidade” de instalação e do fluxo de corrente.
5.3.6.2. APLICAÇÃO
 1. Em regiões onde existe predominância da técnica norte americana; para instalações de médio porte
até 6 derivações.
5.3.6.3. OBSERVAÇÕES
 1. Caso os transformadores (TC) de corrente estejam situados dentro do anel (disposição usual), quase
toda a instalação
fica coberta pela
faixa de proteção
das derivações.
Somente o trecho
entre o
transformador de
corrente e o
disjuntor
correspondente fica fora dessa proteção. Entretanto, caso sejam instalados transformadores de
corrente em ambos os lados do disjuntor, é possível uma proteção com sobre-alcance.
 2. Não se consegue com o sistema em anel, as mesmas condições apresentadas pelos barramentos
múltiplos, por exemplo: divisão da rede.
5.3.7. SISTEMA COM DOIS DISJUNTORES
5.3.7.1. CARACTERÍSTICAS
 1. Enorme segurança de serviço para toda a instalação.
 2. Altos custos de investimento, cerca de 160% se comparado a
uma subestação de 138kV com barramentos duplos.
5.3.7.2. APLICAÇÃO
 1. Para pontos importantes do sistemaelétrico, onde se requer
alta confiabilidade no fornecimento de energia elétrica.
SUBESTAÇÕES
Página: 18
5.3.7.3. OBSERVAÇÃO
Quando os
barramentos estão
trabalhando em paralelo e
com religamento
automático os dois
disjuntores devem ser
desligados e ligados em
sincronismo.
 
5.3.8. SISTEMA COM 1 E 1/2 DISJUNTORES
As características desse sistema são:
 1. para cada dois circuitos existe um disjuntor de reserva;
grande segurança de serviço.
 2. muitos disjuntores e seccionadores devem ser
especificados para suportar uma corrente dupla do
circuito derivado.
 3. construção dispendiosa e má visibilidade da instalação: perigo de manobras errôneas.
5.3.8.1. APLICAÇÃO
Para pontos de redes com elevadas exigências no que se refere à segurança de serviço.
 
FLEXIBILIDADE 
OPERATIVA
FALHA 
EXTERNA FALHA INTERNA DISJUNTOR BARRAMENTO SECCIONADORAS
PERDA DO 
CIRCUITO
PERDA DA 
CONTINUIDADE 
DE SERVIÇO
SEM 
INTERRUPÇÃO 
DE SERVIÇO
SEM 
INTERRUPÇÃO 
DE SERVIÇO
SEM INTERRUPÇÃO 
DE SERVIÇO OU 
INTERRUPÇÃO 
PARCIAL
SEGURANÇA DO SISTEMA FACILIDADE DE MANUTENÇÃO
EXCELENTE
Tabela 05.03.07.01
SUBESTAÇÕES
Página: 19
FLEXIBILIDADE 
OPERATIVA
FALHA 
EXTERNA FALHA INTERNA DISJUNTOR BARRAMENTO SECCIONADORAS
PERDA DO 
CIRCUITO
SEM PERDA DA 
CONTINUIDADE 
DE SERVIÇO
SEM 
INTERRUPÇÃO 
DE SERVIÇO
SEM 
INTERRUPÇÃO 
DE SERVIÇO
SEM INTERRUPÇÃO 
DE SERVIÇO OU 
INTERRUPÇÃO 
PARCIAL
SEGURANÇA DO SISTEMA FACILIDADE DE MANUTENÇÃO
EXCELENTE
Tabela 05.03.08.01
5.3.9. SISTEMA COM CHAVE SECCIONADORA DE PASAGEM (“BY-PASS”)
5.3.9.1. CARACTERÍSTICAS
 1. uma derivação pode ser mantida em serviço,
também para o caso da manutenção de seu
disjuntor. A proteção, quando isso acontecer é
assumida por um outro disjuntor.
 2. Seccionadoras sob carga, instaladas no lugar das
seccionadoras de passagem (by-pass),
possibilitam ou facilitam a comutação (ligar -
desligar) de linhas de transmissão e
transformadores a vazio.
 3. em conexão com barramentos duplos, o disjuntor
de acoplamento pode servir como reserva.
5.3.9.2. APLICAÇÃO
Em conexão com barramentos singelos para
subestações de pequeno e médio portes.
 
FLEXIBILIDADE 
OPERATIVA
FALHA 
EXTERNA
FALHA 
INTERNA DISJUNTOR BARRAMENTO SECCIONADORAS
PERDA DO 
CIRCUITO
PERDA 
TEMPORÁRIA 
DA S/E
SEM 
INTERRUPÇÃO 
DE SERVIÇO
SEM 
INTERRUPÇÃO 
DE SERVIÇO
COM 
INTERRUPÇÃO 
PARCIAL DE 
SERVIÇO
SEGURANÇA DO SISTEMA FACILIDADE DE MANUTENÇÃO
RAZOÁVEL
Tabela 05.03.09.01
SUBESTAÇÕES
Página: 20
5.3.9.3. EXERCÍCIO.
Considerando todos os componentes perfeitos, energizar a subestação a partir do circuito de alta tensão
C1.
 1. C1, F29-4, Barra 138kV, F29-6, F29-8, F29-10, F29-14, F29-20, F29-48, F29-24, F29-30, F29-36,
F29-50, F29-26, F29-32, F29-38.
 2. F52-1, energizou o transformador.
 3. F52-2, energizou o regulador de tensão e barra de operação e transformador de serviço auxiliar da
S/E.
 4. F52-3, alimentador 1.
 5. F52-4, alimentador 2.
 6. F52-5, alimentador 3.
 7. F52-6, alimentador 4.
Isolar o disjuntor 52-3 para manutenção sem interromper o fornecimento de energia, utilizando o
disjuntor 52-5.
 1. F29-52, energizou barra de inspeção.
 2. F29-34, A52-3, A29-48 e A29-50 → Disjuntor 52-3 isolado.
SUBESTAÇÕES
Página: 21
5.3.9.4. ADENDO
5.3.9.4.1. INSTALAÇÃO DE CHAVES DE ATERRAMENTO
Com o objetivo de complementar os diversos esquemas apresentados, indicamos a seguir, as
características e aplicações das chaves de aterramento (Figura 05.03.09.05).
5.3.9.4.2. CARACTERÍSTICAS
 1. alta segurança para o pessoal de serviço.
 2. aumento da segurança de alimentação. Intertravamento contra conexões às partes já
aterradas.
 3. redução do tempo “fora de serviço”, durante a manutenção e reparos.
5.3.9.4.3. APLICAÇÃO
Em redes com ponto neutro aterrado através de baixa resistência ôhmica e, em particular para
instalações exteriores.
6. PRINCÍPIOS DE MANOBRAS EM SUBESTAÇÕES
6.1. INTRODUÇÃO
As manobras em uma subestação estão vinculadas aos propósitos definidos pelo CENTRO DE
OPERAÇÃO DE SISTEMAS (Despacho de carga), que supervisiona a região elétrica onde a subestação faz
parte.
A rapidez exigida para o manuseio de grande quantidade de energia elétrica, envolvendo elevado
número de regiões, cidades e clientes a ele conectado, exigiram um rígido controle do carregamento e da
freqüência do sistema de potência interligado
 O controle desses parâmetros, aliados à necessidade de se interligar cada vez maior quantidade de
diferentes sistemas elétricos, definiram a adoção da análise computacional para supervisão, controle e
desenvolvimento das grandes redes interligadas. As principais incumbências dos “Centros de Operação dos
Sistemas”, são:
 1. coletar dados para estudos elétricos;
 2. análise dos dados coletados;
 3. oferta de informações precisas ao setor elétrico;
 4. supervisão e controle dos equipamentos das Usinas e Subestações;
 5. coordenação de manobras para o restabelecimento seguro e rápido do fornecimento de energia, em
caso de falhas elétricas. Em especial falaremos sobre o item “e”.
6.2. CHAVEAMENTO E MANOBRAS NO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA.
Basicamente, as manobras no S.E.P. ocorrem nas subestações, tanto nas das usinas geradoras, como nas
demais subestações espalhadas por todo o sistema interligado.
Os disjuntores e seccionadores são responsáveis pela quase totalidade dessas intervenções, que ocorrem
em regime de operação normal, são as transferências de cargas entre linhas de transmissão e barramentos de
subestações, bem como a isolação de parte desses circuitos para programas de manutenção, e em regime de
contingência provocadas por faltas elétricas que quase sempre evoluem para um curto-circuito, ou provocados
por sobre cargas que podem até evoluírem para um black-out.
Cada um desses equipamentos, possuem uma característica diferente de operação, conforme descrito a
seguir:
6.2.1. DISJUNTOR
Dispositivo capaz de interromper ou estabelecer um circuito elétrico, mediante a abertura e fechamento
dos contatos principais, em condições de operação normal ou anormal, e geralmente destinado à abertura
automática.
SUBESTAÇÕES
Página: 22
6.2.2. SECCIONADORA
Dispositivo destinado a estabelecer e a interromper um circuito elétrico mediante fechamento e abertura
dos contatos limitados a parâmetros de tensão e intensidade de corrente.
 1. Seccionadora para
manobra a vazio, onde a
sua operação é possível
apenas submetida à tensão
nominal e a corrente
próxima a zero. Este tipo
de seccionadora equipa
praticamente 99% das
instalações.
 2. Seccionadora para
manobra com carga, onde
sua operação é possível se
submetida à tensão
nominal e à corrente
nominal.
Observamos que nenhuma
dessas seccionadoras podem operar em
situações de curto-circuito. O diagrama
unifilar da figura 06.02.01 mostra uma
subestação abaixadora onde a alta
tensão é equipada com barramento
singelo, e a baixa tensão com sistema
by-pass e nas figuras 06.02.02 e
06.02.03 vemos a foto da subestação
referida no diagrama.
6.2.3. BARRAMENTOS
O barramento simples na alta
tensão, é utilizado para distribuir
energia para o transformador de força.
Este barramento é alimentado por dois
circuitos “C-1” e “C-2” de uma linha
de transmissão. O barramento duplo
com sistema by-pass é utilizado para
alimentação dos circuitos
alimentadores 01, 02, 03 e 04 na baixa
tensão, e sua principal característica é
permitir a manobra para transferência
de cargas entre esses alimentadores, sem interrupção do fornecimento de energia elétrica.
 
SUBESTAÇÕES
Página: 23
6.2.4. DISJUNTORES
O disjuntor 52-1 é responsável pela conexão do barramento de A.T. ao transformador de força, etambém proteção do transformador e barra de 138kV do transformador. O disjuntor 52-2 é responsável pela
proteção das barras de B.T. e do regulador de tensão da estação. Os disjuntores 52-3, 52-4, 52-5 e 52-6 são
responsáveis pela conexão e proteção dos circuitos alimentadores.
6.2.5. SECCIONADORAS
As seccionadoras são para manobras a vazio, assim sua finalidade é isolar equipamentos ou trechos da
estação para serviços de manutenção e conectá-los novamente. Nesta configuração apresentada, as
seccionadoras 29-2 e 29-4 são responsáveis pela conexão da linha de transmissão ao barramento de 138kV, mas
sempre com os contatos do disjuntor 52-1 abertos.
6.2.6. TRANSFORMADOR
O transformador principal TF, com potência da ordem de 30MVA, alimenta todas as cargas ligadas à
subestação, recebendo energia em 138kV na A.T. e abaixando para 13,8kV na B.T.
O transformador TA é conectado através de uma chave corta-circuito à barra de 13,8kV, e sua função é
alimentar os circuitos auxiliares da estação, tais como: iluminação, ventiladores do transformador TF, sistemas
de retificação, motores, etc. Sua potência é geralmente de 45 kVA.
6.2.7. REGULADOR DE TENSÃO
Este equipamento tem a função de manter na barra de 13,8kV uma tensão estável previamente ajustada.
Possui um sistema servo-mecânico para aumentar ou diminuir a tensão que recebe na sua entrada, mantendo
sempre estável a tensão na sua saída, que está conectada à barra de B.T. Para evidenciar a flexibilidade de
manobras entre os circuitos da subestação, efetuaremos algumas simulações.
Estas seccionadoras são divididas em dois grupos:
 1. Considerando perfeitos todos os componentes da subestação, a seqüência para a energização da
instalação a partir do circuito C-1 será:
 1.1. C-1 - fechar 29-4 - energiza-se a barra 1 de 138kV;
 1.2. fechar 29-6, 29-8, 29-10, 29-14, 29-16, 29-20, 29-36, 29-38, 29-30, 29-32, 29-24, 29-26, 248,
29-50;
 1.3. fechar 52-1 - energiza-se a barra 2 de 138kV e o transformador TF;
 1.4. fechar 52-2 - energiza-se o regulador de tensão e a barra de operação;
 1.5. fechar 52-3 - energiza-se o alimentador 01;
 1.6. fechar 52-4 - energiza-se o alimentador 02;
 1.7. fechar 52-5 - energiza-se o alimentador 03;
 1.8. fechar 52-6 - energiza-se o alimentador 04;
 1.9. fechar o corta-circuito Fu-1 - energiza-se o transformador auxiliar TA.
 2. Isolar o disjuntor 52-4 para manutenção, transferindo a sua carga para o disjuntor 52-6, sem
interrupção do fornecimento de energia.
 2.1. fechar 29-28 - energiza-se a barra de operação;
 2.2. bloquear a proteção de falta a terra dos disjuntores envolvidos;
 2.3. fechar 29-40 - fecha-se o anel entre os alimentadores 02 e 04;
 2.4. abrir 52-4, 29-24, 29-26 - o disjuntor 52-4 está isolado para manutenção. A carga do
alimentador 02 será alimentada pelo disjuntor 52.6;
 2.5. retirar o bloqueio da proteção de falta a terra do 52-6.
 3. Após a manutenção colocar o disjuntor 52-4 em operação sem interrupção do fornecimento de
energia.
 3.1. fechar 29-24, 29-26, 52-4 - o disjuntor 52-4 está em operação;
 3.2. bloquear a proteção de falta a terra do 52-6
 3.3. abrir 29-40, 29-28 - desenergiza-se a barra de operação;
 3.4. retirar o bloqueio da proteção de falta a terra do 52-6 e 52-4 e a estação está em operação
normal.
 4. Isolar o disjuntor 52-2 para manutenção, sem interrupção do fornecimento de energia.
 4.1. bloquear a proteção de falta a terra e diferencial;
SUBESTAÇÕES
Página: 24
 4.2. fechar 29-12;
 4.3. abrir 52-2, 29-8, 29-10 - disjuntor isolado para manutenção.
 5. Após a manutenção, colocar o disjuntor 52-2 em operação sem interrupção do fornecimento de
energia.
 5.2. fechar 52-2, 29-8, 29-10;
 5.3. abrir 29-12;
 5.4. retirar o bloqueio da proteção a terra e diferencial - a estação está em operação normal.
Observamos que embora esta configuração não seja a mais completa, é possível um elevado grau de
manobrabilidade entre os circuitos sem interromper a energia aos consumidores ali conectados. É importante
sempre lembrar, que quanto maior o número de alternativas para manobras a planta da estação permitir, melhor
será sua performance.
6.3. CONFIABILIDADE OPERACIONAL.
Podemos entender confiabilidade operacional, como sendo a possibilidade do restabelecimento rápido e
seguro do fornecimento de energia quando uma causa externa ou interna venha produzir um desligamento
indesejado da instalação. Quanto mais rápido e seguro for esta recuperação, maior será a confiabilidade. A
regularidade operacional de um sistema de energia elétrica, está condicionado às facilidades operacionais
oferecidas desde a geração até a instalação do cliente. Outro fator importante é o tempo necessário à realização
de manobras para restabelecimento do sistema, superando os fatores que causaram as paralisações. Essas
paralisações são normalmente resultado dos seguintes fatores:
 1. condições atmosféricas;
 2. paralisações programadas;
 3. paralisações devido a surtos de tensão ou de correntes extraordinárias;
 4. acidentes com reparos de grande duração;
 5. acidentes fortuitos;
 6. probabilidade de falhas em componentes da instalação.
O fator econômico, participa de forma significativa, uma vez que toda interrupção é convertida sempre
em perdas monetárias, assim a máxima economia na operação de sistemas é meta a ser atingida. Esta otimização
é conseqüência da eficiente transformação energética da fonte produtora de energia, divisão racional das cargas
pelos circuitos, fator de carga do sistema, estabilidade do nível de tensão e freqüência, adequado fator de
potência e o acompanhamento sistemático da curva de consumo de energia elétrica. Esses fatores adequadamente
monitorados reverterão em benefícios financeiros tanto ao consumidor de energia como também à
concessionária supridora.
7. FORMAS BÁSICAS DE CONSTRUÇÃO - SUBESTAÇÕES AO AR LIVRE.
7.1. INTRODUÇÃO.
As redes de alta tensão até 138kV serviram, ha algumas décadas, quase tão somente à transmissão de
energia em grandes distâncias. Esses objetivos foram sendo absorvidos pelas classes de tensões mais altas 230,
345kV., etc., devido ao crescimento das concentrações de carga. Hoje em dia, as redes de alta tensão, com
tensões entre 69 e 138kV são utilizadas principalmente para a distribuição de energia. Na Europa foi escolhida a
classe de tensão 110kV, enquanto que no Brasil situa-se entre 69 e 138kV. O aumento constante da concentração
de carga e da complexidade das redes de distribuição faz com que haja um aumento conseqüente de pontos de
alimentação (nós) na rede de média tensão. Em todos esses casos devem ser construídas subestações que
preencham diversos quesitos tais como: adaptação ao local disponível, execução econômica e exigências de
serviço referentes à segurança, disposição e operação. Assim sendo, a evolução das várias formas utilizadas na
construção de subestações facilitou a implantação de diversas forma básicas, possibilitando assim uma escolha
adequada para cada tipo, escolha esta dependente, por um lado, do tipo e da disposição das chaves seccionadoras
dos barramentos e, por outro lado, da própria forma de distribuição dos barramentos e saídas de linha.
7.2. SUBESTAÇÕES - CONCEITOS.
Uma subestação é composta de chave seccionadora de barramento, cuja instalação varia de acordo com
a forma básica de construção escolhida, e de um grupo de equipamentos, isto é, disjuntores e transformadores de
força e de medida; caso necessário, também fará parte da instalação uma chave seccionadora de saída e pára-
raios. O grupo de equipamentos representa o ponto principal do circuito.
SUBESTAÇÕES
Página: 25
A ele estão diretamente dispostos os painéis de comando. A evolução das formas dos equipamentos
também colaborou decisivamente na construção das subestações. Por exemplo, a construção de disjuntores, sob a
forma de colunas singelas isoladas, permitiu que se conseguisse uma melhor visibilidade das linhas epontos de
conexão. Não são mais necessárias as estruturas de grande altura, o que facilita e simplifica a montagem e o
controle dos equipamentos.
7.3. FORMAS BÁSICAS DE CONSTRUÇÃO.
7.3.1. FORMA SIMPLES DE CONSTRUÇÃO DE UMA SUBESTAÇÃO.
As figuras 07.03.01.01, 07.03.01.02 e 07.03.01.03, representam uma forma bem simples de construção
de uma subestação. Esta concepção de projeto deu origem a todas as demais alternativas de plantas para
subestações, sendo assim possível sua adaptação a qualquer
finalidade e disponibilidade de local. É fundamental que o
projeto de uma subestação contemple a necessidade de
manutenção, dotando a instalação de requinte adequado a essas
atividades. É necessário a previsão de espaço para tráfico de
veículos, movimentação de equipamentos e locomoção das
equipes de manutenção. Nas figuras 07.03.01.04 e 07.03.01.05
observamos a previsão de zonas de manutenção para duas
configurações diferentes de barramentos.
SUBESTAÇÕES
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7.3.2. PONTO DE PARTIDA PARA O PROJETO DE UMA SUBESTAÇÃO.
Um ponto de partida para o projeto de
uma subestação é o mapeamento das grandezas e
parâmetros, tais como, nível de tensão, potência,
local, etc., que irão influenciar na definição do
modelo a ser adotado. Neste ponto o diagrama
unifilar deverá mostrar as características
principais da instalação, que por sua vez estará
indicada na planta do projeto principal. As figuras
07.03.02.03/04, mostra uma subestação ao tempo
com o tipo de construção em mastro
intermediário - corte e planta - apresentando
barramento flexível, na configuração de barras
duplas na A.T. e a baixa tensão conectado a um cabo isolado, na figura 07.03.02.01, vemos uma subestação com
barramento flexível. Os equipamentos estão assim distribuídos nas figuras 07.03.02.03 e 07.03.02.04, a partir da
linha de transmissão conectada do pórtico de A.T.
 1. seccionadora tripolar;
 2. TC de medição;
 3. TC de proteção;
 4. disjuntor de A.T.;
 5. barramento principal;
 6. seccionadoras tripolares do barramento principal;
 7. barramento auxiliar;
 8. seccionadoras tripolares do barramento auxiliar;
 9. disjuntor de proteção do transformador;
 10. TC de proteção e medição;
 11. pára-raios do transformador;
 12. saída dos cabos de B.T.;
 13. transformador de força.
O diagrama unifilar da figura 07.03.02.02, representa a distribuição dos equipamentos principais e
também os equipamentos de proteção e indicadores de corrente, assim distribuídos a partir da linha de
transmissão.
 1. PR - pára-raios de A.T.;
 2. 29-2 - seccionadora de linha;
SUBESTAÇÕES
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 3. 29-1 - seccionadora de aterramento;
 4. TC - de medição;
 5. c - instrumentos de medição;
 6. 3AD - três amperímetros com demanda – um para cada fase;
 7. TC - de proteção;
 8. ® - relê de proteção;
 9. 50/51 - relê de proteção de sobre-corrente;
 10. 50 - unidade instantânea
 11. 51 - unidade temporizada
 12. VABN - indicação das fases em que o instrumento está instalado - V - fase vermelha, A - Fase
azul, B - fase branca e N - neutro;
 13. 52-1 - disjuntor de A.T.;
 14. 29-4, 29-6, 29-8 e 29-10 - seccionadoras tripolares da barra de A.T.;
 15. 52-2 - disjuntor de proteção do transformador;
 16. 87/T - relê diferencial do transformador;
 17. 86/T - relê de bloqueio do transformador.
 18. 52-3 - Disjuntor de B.T.
As linhas tracejadas indicam o ponto de atuação de cada equipamento de proteção da subestação quando
estiverem na presença de um defeito.
SUBESTAÇÕES
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7.3.3. FORMA BÁSICA DE CONSTRUÇÃO “KIELLINIE” (Patente SIEMENS Figuras 07.03.03.01,
07.03.03.02, 07.03.03.03 e 07.03.03.04)
Esta forma de construção recebeu esse nome por serem as chaves seccionadoras de barramento
dispostas paralelamente ao barramento; os pólos das seccionadoras estão dispostos em linha. Os barramentos são
tencionados em pórticos, com cadeias duplas de isoladores que apresentam alta segurança. Essa disposição
possibilita um pequeno investimento em estruturas e permite uma ótima visibilidade da instalação.
 
SUBESTAÇÕES
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7.3.4. FORMA BÁSICA DE CONSTRUÇÃO - “DIAGONAL” (Figuras 07.03.04.01, 07.03.04.02, e
07.03.04.03)
Com a construção da chave seccionadora tipo pantográfica, conseguiu-se a premissa para essa forma de
execução, que tem como base a economia de espaço. O princípio dessa seccionadora está na sua forma de
contato; sua tesoura possibilita a ligação do barramento ao circuito pelo menor espaço. Quanto estão desligadas,
as seccionadoras ficam completamente separadas do barramento e, com isso, acessíveis, mesmo que o
barramento esteja energizado. As seccionadoras pantográficas também possibilitam uma ótima visibilidade da
instalação.
SUBESTAÇÕES
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7.3.5. FORMA BÁSICA DE CONSTRUÇÃO - “PERPENDICULAR” (Figuras 07.03.05.01, 07.03.05.02 e
07.03.05.03).
Em contraposição à primeira forma de execução (Kiellinie), as chaves seccionadoras de barramento são
instaladas perpendicularmente ao barramento, isto é, ao longo dos circuitos derivados. Os barramentos são
instalados sobre os próprios isoladores dos pólos das chaves seccionadoras e são mantidos na extremidade por
pequenos portais ou hastes. Em um segundo plano superior as derivações de linhas são tencionadas
perpendicularmente ao barramento. Os portais estendem-se ao longo da subestação. A instalação dos circuitos de
linhas em um plano superior facilita a movimentação na subestação.
SUBESTAÇÕES
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7.3.6. FORMA BÁSICA DE CONSTRUÇÃO - “MASTRO INTERMEDIÁRIO” (Figuras 07.03.06.01,
07.03.06.02 e 07.03.06.03).
Nesta forma de execução, as partes sob tensão situam-se em três planos distintos, onde o plano superior
é ocupado pelos circuitos de saída de linha, os quais estão tencionados entre o pórtico e o chamado mastro
intermediário. Os barramentos situados no plano intermediário são fixados em pórticos especiais, por baixo dos
circuitos.A conexão com o plano inferior, que é constituído das chaves seccionadoras de barramento, é feita
através de condutores verticais. Essa forma de construção possibilita uma fácil transposição do grupo de
equipamentos (disjuntor, seccionadora, transformadores de medição, etc.).
SUBESTAÇÕES
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7.3.7. FORMA BÁSICA DE CONSTRUÇÃO - MASTRO EM “T”. (Figuras 07.03.07.01, 07.03.07.02,
07.03.07.03 e 07.03.07.04)
Esta forma de execução é vantajosa quando não se tem área suficiente para a construção. A parte
principal da instalação é composta de uma estrutura em forma de “T”, onde estão situados os barramentos. As
seccionadoras do barramento estão montadas em ambos os lados, sob a forma de uma construção em ponte.
 
 
7.3.8. FORMA BÁSICA DE CONSTRUÇÃO - EXTRA ALTA TENSÃO (Figuras 07.03.08.01, 07.03.08.02
e 07.03.08.03).
As instalações de extra alta tensão
possui configuração com equipamentos
especiais. Na figura 07.03.08.01, verificamos
no diagrama unifilar que a instalação é
composta de duas linhas de transmissão
aérea e uma subterrânea, interligadas em
barramento duplo e conectadas a dois
transformadores de força. A manobra de
transferência entre barras é executada por
um disjuntor de transferência, em todos os
disjuntores de linha e dos transformadores
existe a possibilidade de efetuar-se by-
pass. Notamos que as seccionadoras
tripolares são todas com abertura dupla
lateral com coluna central giratória. As
figuras 07.03.08.02 e 07.03.08.03
apresentam alternativas para a mesma
SUBESTAÇÕES
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subestação da figura 06.03.08.01, porém, adota-se seccionadoras pantográficas, quando há
necessidade de liberação de espaço interno na subestação.
SUBESTAÇÕES
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A opção por seccionadoras com abertura dupla lateral com coluna central giratória, utiliza
espaço maior (figura 07.03.08.03), mas permite também maior área para circulação.
 
8. SUBESTAÇÕES BLINDADAS ISOLADAS