sistema de proteção SF6

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Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Subestações
Por: Antônio Carlos Delaiba
Arnaldo José Pereira Rosentino Junior
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O Hexafluoreto de Enxofre
Propriedades Elétricas: 
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Integrated GIS Solution
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Fatores para comparação das SE’s
Fator Meio-Ambiente;
Fator Espaço;
Fator Recursos Financeiros;
Fatores Técnicos;
Fatores Sociais;
Fatores Políticos.
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Fator Meio-Ambiente
Licença Prévia;
Impacto Visual;
Poluição Atmosférica;
Ruídos;
Clima;
Interferência Eletromagnética.
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Fator Espaço
SE compacta cerca de 40 % da Convencional;
SE Hibrida cerca de 60% da Convencional;
Pode não haver espaço para implantação da Convencional;
SE Compacta pode ser verticalizada.
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Fator Recursos Financeiros
Custos de Investimento;
Custos de Operação;
Custos de Manutenção;
Custos de Obras Futuras para Ampliação;
Parcerias;
Recursos gerados por cargas de novos consumidores;
Custo do m2.
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Fatores Técnicos
Grau de Importância;
Numero de Consumidores;
Proximidade ao centro de carga;
Perdas Elétricas;
Requisitos de Continuidade;
Previsão de Expansões Futuras;
Flexibilidade da SE para manobras;
Segurança;
Prazo de implantação das obras – Convencional (36 meses) – SF6 (28 meses);
Dimensão das obras de construção civil;
Modernização e automatização.
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Fatores Sociais
Atendimento da empresa;
Desapropriações e ações judiciais;
Riscos para terceiros.
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Fatores Políticos
Regras de zoneamento urbano.
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Aspectos de Alta Relevância
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Aspectos de Média Relevância
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Aspectos de Baixa Relevância
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Influência na Implantação da Obra
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Estudo de Caso – Substituição de uma SE já existente
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Análises – Fator Meio Ambiente 
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Análises – Fator Espaço
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Análises – Fator Recursos Financeiros 
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Análises – Fator Técnicos
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Análises – Fatores Sociais e Políticos
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Análise Geral
SE Convencional: 3580 pontos;
SE Hibrida: 3390 pontos;
SE Compacta: 3240 pontos.
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Execução de um projeto de uma SE a SF6 – Planejamento e Processo de Engenharia
Qualidade:
Adquirida quando um único fabricante, executa tanto a fabricação quanto os testes (teste de rotina e on-site);
Os bays são pré-montados o quanto for possível (limitado apenas pelo transporte) = Processo de construção posterior rápido, e falhas são reduzidas;
Quando todo o conjunto da GIS é finalizado, testes dielétricos são realizados, o que não é apropriado para a AIS.
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Execução de um projeto de uma SE a SF6 – Planejamento e Processo de Engenharia
Segurança:
Devido à blindagem, os operadores e outras pessoas são altamente protegidos, já que é impossível estar em contato direto com “partes vivas” da subestação. Além disso a proteção contra vandalismo é garantida;
As conseqüências de um arco interno são normalmente contidas dentro da região blindada sob rápida atuação da proteção. Mesmo em pior situação, ele é limitado através de um dispositivo de alívio de pressão ou um incêndio após algum tempo. Nenhuma parte da GIS irá explodir, e a região danificada ficará restrita ao compartimento do gás.
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Manutenção
M1 : Recomendada uma inspecção visual só uma vez por ano (subestação em serviço).
M2 : Um primeiro exame reduzido por períodos de 4-6 anos (painel fora de serviço).	Não é necessária nenhuma inspecção intermédia.
M3 : Primeiro grande exame depois de 12-18 anos.
M4 : Inspecção excepcional com substituição de contatos (alcançado o limite de desgaste - painel fora de serviço).
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Equipamentos
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Controle
Funções:
Supervisão da densidade do gás e da posição do disjuntor;
Bloqueio de comandos, quando manobradas as seccionadoras e as chaves de aterramento rápido;
Contador de operação do disjuntor;
Indicação do diagrama monofásico, e indicação da posição de todos aparatos primários, tais como disjuntor, chaves, junto com indicadores por LED;
Displays contendo valores de corrente, tensão, potência ativa e reativa;
Alarmes;
Etc.
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Disjuntor
Funções:
Confiável capacidade de abertura e fechamento para correntes de curto-circuito ou a carga pesada;
Fácil acesso à parte ativa para inspeção;
Nível baixo de ruído;
Elevada suportabilidade dielétrica tanto na posição fechada, quanto aberta;
Religamento automático monofásico;
Mecanismo de operação compacto por mola;
Tipo “pressão-única”
Durante interrupção, um êmbolo de compressão na câmara gera pressão de SF6 suficiente para extinguir o arco entre os contatos;
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Disjuntor
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Chave Seccionadora/ Aterramento
Funções:
A chave seccionadora/aterramento combina duas funções: chave seccionadora e chave de aterramento para manutenção, dividindo um mecanismo de operação em comum;
Arranjo variável das partes ativas permite até oito diferentes configurações;
Confiável capacidade de chaveamento para pequenas correntes capacitivas e correntes de transferência de barramento; 
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Chave Seccionadora/ Aterramento
Funções:
Elevada capacidade para conduzir correntes nominais e de curto-circuito;
Inter-travamento mecânico entre chave seccionadora e de aterramento;
Possibilidade de operação manual;
Mecanismo de operação em um ou três pólos;
Localização do dispositivo de comando fora do compartimento;
Possibilidade de visualização da posição e visualização da condição dos contatos.
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Chave de aterramento rápida
Funções:
Abertura lenta através de um motor elétrico, e fechamento rápido por mola;
Aterramento confiável do circuito principal;
Alta capacidade de conduzir corrente de curto-circuito na posição fechada;
Alta capacidade de perceber a corrente de curto-circuito;
Possibilita condução de correntes capacitivas e indutivas;
Operação manual possível.
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Chave Seccionadora/ Aterramento
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Transformador de Tensão e Corrente
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Transformador de Potencial
Funções:
Usados para o sistema de proteção ou medidor;
São baseados no principio de transformador eletromagnético, onde os enrolamentos primários e secundários são separados galvanicamente;
Os pólos monofásicos dos transformadores de tensão indutivos são conectados ao restante da GIS através de um flange.
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Transformador de Corrente
Funções:
Os transformadores de corrente do tipo anel envolve o condutor primário concentricamente;
Enrolamentos secundários localizados fora do compartimento a gás SF6 e mecanicamente protegido.
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Pára - Raios
Funções:
GIS, Linhas aéreas, Transformadores de potência, etc., geralmente requerem proteções a sobretensões por pára-raios;
As partes ativas, principalmente os resistores de óxido de metal (alta capacidade de absorção de energia)são alocados no invólucro contendo o SF6;
O fluxo do gás SF6 assegura a eficiência de resfriamento ao redor dos resistores.
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Elementos de Conexão
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Terminais
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Buchas SF6 - Ar
Funções:
São disponíveis em duas versões diferentes: com isoladores de porcelana ou com isoladores de fibra reforçados por resina;
A prova de vandalismo e explosão;
Resistividade a tempestade de areia;
Leve;
Manutenção livre.
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Arranjos
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Arranjos
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Arranjos
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Arranjos
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Barramento Simples com Buchas SF6 - Ar
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Barramento Duplo 
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Barramento Duplo com Terminal de Cabo
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Bay de Barramento Duplo 
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Barramento Triplo com Barramento de Transferência 
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Barramento
Triplo com Barramento de Transferência 
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Esquema Disjuntor Duplo
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Esquema Disjuntor e Meio
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Seção de um Arranjo Disjuntor 1½ 
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Esquema Disjuntor e Um Terço
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Esquema em Anel
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Barramento Simples com Barramento de Transferência 
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Arranjo Duplo com dois Bays de Linha (Aéreo e po Cabo), um Bay de transformador e um Bay de acoplamento
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Aplicação 1 - Igarapava
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Aplicação 1 - Igarapava
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Aplicação 1 - Igarapava
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Aplicação 1 - Igarapava
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Aplicação 1 - Igarapava
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Aplicação 1 - Igarapava
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Aplicação 1 - Igarapava
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Aplicação 1 - Igarapava
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Aplicação 1 - Igarapava
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Aplicação 2 – ITAIPU
 Corredor que dá acesso ao eixo que liga o gerador a turbina 
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Aplicação 2 – ITAIPU
 Acima o gerador elétrico, abaixo a turbina que é acionada pela água 
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Aplicação 2 – ITAIPU
 Nesta sala ficam os compactos transformadores, que elevam os 18kV das máquinas para módicos 500kV
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Aplicação 2 – ITAIPU
 Transformador Compacto (750 MW)
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Aplicação 2 – ITAIPU
 Visão Ampla
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Aplicação 2 – ITAIPU
 Subestação da usina, toda isolada em SF6, Trata-se de um arranjo de disjuntor e meio, de 500kV 
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Aplicação 2 - ITAIPU
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Aplicação 2 - ITAIPU
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Aplicação 2 – ITAIPU
Se esta subestação fosse convencional teria algumas dezenas de quilômetros quadrados
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Aplicação 2 – ITAIPU
Imagine, a menos de 1 metro de um condutor energizado com 500kV
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Aplicação 2 – ITAIPU
Os barramentos, a menos de 4 metros do chão, a menos de 70 cm uns dos outros
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Aplicação 2 - ITAIPU
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Aplicação 3 - TermoBahia
Un = 245 kV, In = 2000 A, Is = 40 kA 
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Aplicação 4 – Tucuruí
Mini SE isolada a SF6
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Aplicação 4 – Tucuruí
 Trafo elevador de 15 para 500kV, repare no barramento isolado em SF6
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Arquitetura em experiência realizada na AREVA T&D para a medição de DP’s
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