GTD_Aula_011_Distribuição_Energia

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Geração, Transmissão e Distribuição 
de Energia Elétrica 
 
EELET.10N1 
Aula 11 
 
Prof. Edgard Pereira Cardoso 
2/2014 
Centro Universitário Newton de Paiva 
Instituto de Ciências Exatas 
Escola de Engenharia Elétrica 
1 
 Distribuição de Energia 
2 
 - CUNP/ICET/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 2/2014 3 
Introdução 
• O sistema de distribuição de energia elétrica no Brasil é operado 
por 67 empresas, sendo 09 na região norte, 11 na região 
nordeste, 05 na região centro-oeste, 22 na região sudeste e 17 na 
região sul; 
4 
Introdução 
• O sistema de distribuição brasileiro é regulado por um 
conjunto de regras dispostas em Resoluções da Aneel e no 
documento intitulado Procedimentos de Distribuição – 
PRODIST 
• O PRODIST disciplina as formas, condições, 
responsabilidades e penalidades relativas à conexão, 
planejamento da expansão, operação e medição da 
energia elétrica e estabelecendo critérios e indicadores de 
qualidade. 
 - CUNP/ICET/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 2/2014 
5 
Introdução 
• O PRODIST é composto por oito módulos: 
 Módulo 1 - Introdução 
 Módulo 2 - Planejamento da Expansão do Sistema de Distribuição 
 Módulo 3 - Acesso aos Sistemas de Distribuição 
 Módulo 4 - Procedimentos Operativos do Sistema de Distribuição 
 Módulo 5 - Sistemas de Medição 
 Módulo 6 - Informações Requeridas e Obrigações 
 Módulo 7 - Perdas Técnicas Regulatórias 
 Módulo 8 - Qualidade da Energia Elétrica 
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Introdução 
• O sistema de distribuição de energia elétrica é parte do sistema 
elétrico situado entre o sistema de transmissão e a entrada de 
energia dos consumidores. 
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Introdução 
• As tensões de conexão padronizadas para Alta tensão (AT) e 
Média Tensão (MT) do sistema de distribuição são: 
 138 kV (AT); 
 69 kV (AT); 
 34,5 kV (MT); 
 13,8 kV (MT). 
• As tensões nominais padronizadas em Baixa Tensão (BT) - 
Prodist Módulo 3 são: 
8 
Sistema de Distribuição: 
• O sistema de distribuição pode ser dividido em componentes como: 
 Sistema de Subtransmissão; 
 Subestações de Distribuição; 
 Sistema de Distribuição Primário (Alimentadores de Distribuição) 
 Transformadores de Distribuição; 
 Sistema de Distribuição Secundário; 
 Ramais de ligação 
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Sistema de Distribuição: 
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Sistema de Subtransmissão 
• O sistema de Substransmissão é parte do Sistema de 
Distribuição entre os Sistemas de Transmissão e as Subestações 
de Distribuição. 
• As topologias utilizadas na Subtransmissão são: 
 Radial 
 Radial com recurso 
 Anel (loop) 
 Reticulado (grid or network) 
• A maioria desses sistemas utiliza tensões de 69 a 138 kV. 
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Diagrama Unifilar - Sistema de Subtransmissão- Radial 
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Diagrama Unifilar - Sistema de Subtransmissão 
 Radial com Recurso 
 - CUNP/ICET/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 2/2014 
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Diagrama Unifilar - Sistema de Subtransmissão - Em Anel 
 - CUNP/ICET/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 2/2014 
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Diagrama Unifilar - Sistema de Subtransmissão 
Em Reticulado 
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Subestações 
• [Prodist]: Conjunto de instalações elétricas 
em média ou alta tensão que agrupa os 
equipamentos, condutores e acessórios, 
destinados à proteção, medição, manobra e 
transformação de grandezas elétricas.” 
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Subestações 
• As subestações (SE) são pontos de convergência, entrada e 
saída, de linhas de transmissão ou distribuição. Com 
frequência, constituem uma interface entre dois 
subsistemas. 
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Classificação das Subestações 
• Quanto à Função: 
 SE de Manobra: 
 Permite manobrar partes do sistema, inserindo ou 
retirando-as de serviço, em um mesmo nível de tensão. 
 SE de Transformação: 
 SE Elevadora 
• Localizadas na saída das usinas geradoras. 
• Elevam a tensão para níveis de Transmissão e 
Subtransmissão (transporte econômico da energia). 
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Classificação das Subestações 
 SE de Transformação: 
• Quanto à Função: 
 SE Abaixadora 
• Localizadas na periferia das cidades. 
• Diminuem os níveis de tensão evitando 
inconvenientes para a população como: rádio 
interferência, campos magnéticos intensos, e faixas 
de passagem muito largas. 
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Classificação das Subestações 
• SE de Distribuição: 
 Diminuem a tensão para o nível de distribuição primária 
(13,8kV – 34,5kV); 
 Podem pertencer à concessionária ou a grandes consumidores. 
• SE de Regulação de Tensão: 
 Através do emprego de equipamentos de compensação tais 
como reatores, capacitores, compensadores estáticos, etc. 
• SE de Conversoras: 
 Associadas a sistemas de transmissão em CC (SE Retificadora e 
SE Inversora) 
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Classificação das Subestações 
• Quanto ao Nível de Tensão: 
 SE de Alta Tensão – tensão nominal abaixo de 230kV. 
 SE de Extra Alta Tensão - tensão nominal acima de 230kV 
• Quanto ao Tipo de Instalação 
 Subestações Desabrigadas - construídas a céu aberto em locais 
amplos ao ar livre. 
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Classificação das Subestações 
• Quanto ao Tipo de Instalação 
 Subestações Abrigadas- construídas em locais interiores 
abrigados. 
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Classificação das Subestações 
• Quanto ao Tipo de Instalação 
 Subestações Blindadas 
 Construídas em locais abrigados. 
 Os equipamentos são completamente protegidos e isolados em 
óleo ou em gás (ar comprimido ou SF6). 
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Classificação das Subestações 
• Quanto à Forma de Operação 
 Subestações Semi-Automáticas: 
 Possuem computadores locais ou intertravamentos 
eletromecânicos que impedem operações indevidas 
por parte do operador local 
 Subestações com Operador: 
 Exige alto nível de treinamento de pessoal 
 Uso de computadores na supervisão e operação 
local só se justifica para instalações de maior porte. 
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Classificação das Subestações 
 Subestações Automatizadas: 
 São supervisionadas à distância por intermédio 
de computadores e SCADA (Supervisory Control 
and Data Acquisiton). 
• Quanto à Forma de Operação 
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Equipamentos de uma Subestações 
• São vários os equipamentosexistentes em uma SE, tais como: 
 Barramentos; 
 Linhas e alimentadores; 
 Equipamentos de disjunção: Disjuntores, Religadores, chaves; 
 Equipamentos de transformação: Transformadores de Potência, 
 Transformadores de Instrumentos: Transformador de Potencial 
(TP) e de Corrente (TC) e transformador de serviço; 
 Equipamentos de proteção: relés (primário, retaguarda e 
auxiliar), fusíveis, para-raios e malha de terra; 
 Equipamentos de compensação: reatores, capacitores, 
compensadores síncronos, compensadores estáticos 
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Equipamentos de uma Subestações 
 - CUNP/ICET/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 2/2014 
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Equipamentos de uma Subestações 
 - CUNP/ICET/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 2/2014 
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Sistema Elétrico - Subestações e Linhas 
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Equipamentos de uma Subestações 
 São condutores reforçados, geralmente sólidos e de 
impedância desprezível, que servem como centros 
comuns de coleta e redistribuição de corrente. 
• Barramentos 
 A denominação arranjo ou topologia de uma SE é 
usada para as formas de se conectarem entre si as 
linhas, transformadores e cargas de uma 
subestação; 
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Equipamentos de uma Subestações 
• Barramentos 
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Barramentos de Subestações 
• Os Arranjos mais comuns para as SE: 
 Barramento simples; 
 Duplo barramento simples; 
 Barramento simples seccionado; 
 Barramento Principal e de Transferência; 
 Barramento duplo com um disjuntor; 
 Barramento duplo com disjuntor duplo 
 Barramento duplo de disjuntor e meio; 
 Barramento em anel; 
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Barramentos de Subestações 
• Barramento Simples- Singelo 
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Barramentos de Subestações 
 Mais simples, mais econômico, e menos seguro; 
• Barramento Simples- Singelo 
 Todos os circuitos conectam-se a uma única barra com 
um disjuntor para cada circuito; 
 A subestação possui uma só barra de AT e/ou BT; 
 Utilizado em SEs de pequena potência; 
 Características: 
 Vantagens: 
 Manobras simples, normalmente ligar e desligar circuitos 
alimentadores 
 Instalações simples; 
 Custo reduzido; 
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Barramentos de Subestações 
• Barramento Simples- Singelo 
 Baixa confiabilidade; 
 A ampliação do barramento não pode ser realizada sem 
a completa desenergização da subestação; 
 Falha ou manutenção no barramento sistema resulta no 
desligamento da subestação; 
 Desvantagens 
 A manutenção de disjuntor de alimentadores interrompe 
totalmente o fornecimento de energia para os 
consumidores correspondentes. 
 Falha ou manutenção nos dispositivos do sistema 
requerem a desenergização das linhas ligadas a ele; 
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Barramentos de Subestações 
• Barramento Duplo Barramento Simples 
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Barramentos de Subestações 
 Indicado para instalações consumidoras que 
requerem alta confiabilidade para cargas 
essenciais; 
• Duplo Barramento Simples 
 Encontradas nas subestações consumidoras do tipo 
hospital, hotel e muitos tipos de indústria. 
 Aceitam desligamentos rotineiros para cargas não 
essenciais; 
 Características: 
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Barramentos de Subestações 
 Vantagens: 
 Qualquer disjuntor pode ser retirado de serviço para 
manutenção; 
 Flexibilidade de conexão de circuitos para a outra barra; 
 Fácil recomposição.; 
 Desvantagens: 
 Custo mais elevado; 
 Falha no disjuntor de linha ou no barramento a ele ligado 
implica em perda das cargas não prioritárias devido à 
presença de disjuntor de intertravamento. 
• Duplo Barramento Simples 
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Barramentos de Subestações 
• Barramento Simples Seccionado 
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Barramentos de Subestações 
 Presença de um disjuntor de barra; 
• Barramento Simples Seccionado 
 Este arranjo é indicado para funcionar com 
duas ou mais fontes de energia. 
 Flexibilidade para manobras no ato da 
manutenção; 
 Características: 
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Barramentos de Subestações 
 Vantagens: 
 Maior facilidade de execução dos serviços de 
manutenção; 
 Maior continuidade no fornecimento; 
 Em caso de falha na barra, somente são desligados 
os consumidores ligados à seção afetada 
 Desvantagens: 
 A manutenção de um disjuntor deixa fora de 
serviço a linha correspondente; 
 Esquema de proteção é mais complexo. 
• Barramento Simples Seccionado 
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Barramentos de Subestações 
• Barramento Principal e de Transferência 
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Barramentos de Subestações 
 O vão de entrada de linha supre a barra principal através 
do disjuntor principal 
 Situação de emergência o disjuntor de transferência 
substitui o disjuntor principal, através do fechamento da 
chave seccionadora de “bypass” 
 Características: 
 A transferência da proteção do disjuntor principal do vão 
para o disjuntor de transferência através chave (função 
43): Normal (N), Em Transferência (ET) e Transferido (T). 
• Barramento Principal e de Transferência 
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Barramentos de Subestações 
 Vantagens: 
 Qualquer disjuntor pode ser retirado de serviço para 
manutenção. 
 Desvantagens: 
 Requer um disjuntor extra para conexão com a outra 
barra. 
 Falha no barramento principal resulta no 
desligamento da subestação; 
 As manobras são relativamente complicadas quando 
se deseja colocar um disjuntor em manutenção. 
• Barramento Principal e de Transferência 
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Barramentos de Subestações 
• Barramento Duplo com um Disjuntor 
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Barramentos de Subestações 
 Arranjo para instalações de grande porte e 
importância 
 A manutenção é feita sem a perda dos circuitos de 
linha de saída 
 Características: 
 Vantagens: 
 Permite alguma flexibilidade com ambas as barras 
em operação. 
 Cada linha pode ser conectada a qualquer barra. 
 Qualquer uma das barras poderá ser isolada para 
manutenção. 
• Barramento Duplo com um Disjuntor 
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Barramentos de Subestações 
 Desvantagens: 
 Requer um disjuntor extra de transferência para 
conexão com a outra barra; 
 São necessárias quatro chaves por circuito 
Falha no disjuntor de transferência pode colocar a 
subestação fora de serviço. 
 Facilidade de transferência dos circuitos de uma 
barra para a outra com o uso de um único disjuntor 
de transferência e manobras com chaves. 
 Vantagens: 
• Barramento Duplo com um Disjuntor 
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Barramentos de Subestações 
• Barramento Duplo com Disjuntor Duplo 
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Barramentos de Subestações 
 Aplica-se em instalações de grande potência; 
 Continuidade de fornecimento; 
 Características: 
 Vantagens: 
 Arranjo mais completo; 
 Desvantagens: 
 Alto custo. 
 Utilizado em subestações de EHV (extra-alta tensão). 
 Muito mais flexível; 
 Maior confiabilidade; 
 Qualquer uma das barras pode ser retirada de serviço a 
qualquer tempo para manutenção sem retirada de circuitos 
de serviço. 
• Barramento Duplo com Disjuntor Duplo 
 - CUNP/ICET/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 2/2014 
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Barramentos de Subestações 
• Barramento de Disjuntor e Meio 
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Barramentos de Subestações 
 Equivalente ao barramento duplo anterior, mas com 
uma importante simplificação 
 Utilização de um disjuntor e meio para cada entrada e 
saída, ao contrário de dois disjuntores por circuito no 
arranjo anterior; 
 Características: 
 É mais utilizado no Brasil nos sistemas de 500 kV e 
765 kV 
 Mais econômico e tem praticamente a mesma 
confiabilidade; 
• Barramento de Disjuntor e Meio 
 - CUNP/ICET/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 2/2014 
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Barramentos de Subestações 
 Vantagens: 
 Maior flexibilidade de manobra; 
 Desvantagens: 
 Demasiado número de operações envolvidas no ato 
de chaveamento e religamento dos equipamentos 
evolvidos. 
 Rápida recomposição; 
 Falha em um dos barramentos não retira os circuitos 
de serviço. 
• Barramento de Disjuntor e Meio 
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Barramentos de Subestações 
• Barramento em Anel 
 - CUNP/ICET/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 2/2014 
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Barramentos de Subestações 
• Barramento em Anel 
 Cada circuito de saída tem dois caminhos de 
alimentação, o tornado mais flexível 
 Características: 
 Vantagens: 
 Flexibilidade na manutenção dos disjuntores, 
podendo qualquer disjuntor ser removido para 
manutenção sem interrupção da carga;; 
 Necessita apenas um disjuntor por circuito; 
 Não utiliza conceito de barra principal; 
 Grande confiabilidade; 
 - CUNP/ICET/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 2/2014 
54 
Barramentos de Subestações 
 Desvantagens: 
 Se uma falta ocorre durante a manutenção de 
um disjuntor o anel pode ser separado em duas 
seções; 
 Religamento automático e circuitos de proteção 
são relativamente complexos. 
• Barramento em Anel 
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Sumário de Características de Arranjos de Barras 
 - CUNP/ICET/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 2/2014 
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Equipamentos de uma Subestações 
• Disjuntor 
 Dispositivo de manobra e proteção que permite a 
abertura ou fechamento de circuitos de potência em 
quaisquer condições de operação, normal e 
anormal, manual ou automática. 
 Os equipamentos de manobra são dimensionados 
para suportar correntes de carga e de curto-circuito 
nominais. 
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Disjuntor 
• Os disjuntores são classificados e denominados segundo a 
tecnologia empregada para a extinção do arco elétrico: 
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58 
Disjuntores a Sopro magnético 
• Usados em média tensão até 24kV, principalmente 
montados em cubículos 
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Disjuntores a Óleo 
• Possuem câmaras de extinção onde se força o fluxo de 
óleo sobre o arco; 
• Os disjuntores a Grande Volume de Óleo (GVO) são 
empregados em média e alta tensão até 230kV e têm 
grande capacidade de ruptura em curto-circuito; 
• Os disjuntores a Pequeno Volume de Óleo (PVO) cobrem 
em média tensão praticamente toda a gama de 
capacidade de ruptura de até 63kA. 
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60 
Disjuntores a Óleo 
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61 
Disjuntores a Vácuo 
• Ausência de meio extintor gasoso ou líquido; 
• O vácuo apresenta excelentes propriedades dielétricas, 
portanto a extinção do arco será de forma mais rápida; 
• A erosão de contato é mínima devido à curta duração do 
arco; 
• Podem fazer religamentos automáticos múltiplos; 
• Grande relação de capacidade de ruptura / volume 
tornando-os apropriados para uso em cubículos. 
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62 
Disjuntores a Vácuo 
Filme – Abertua de 
Disjuntor 
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63 
Disjuntores a Ar Comprimido 
• Vantagens: Rapidez de operação (abertura e fecho) 
aliadas às boas propriedades extintoras e isolantes do ar 
comprimido 
• Segurança: Meio extintor não inflamável, quando 
comparado ao óleo, garantem uma posição de destaque a 
estes disjuntores nos níveis de alta tensão. 
• Desvantagem: Alto custo do sistema de geração de ar 
comprimido e uso de silenciadores quando instalados 
próximos a residências; 
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Disjuntores a Ar Comprimido 
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Disjuntores a SF6 (Hexafluoreto de enxofre) 
• SF6 é um gás incolor, inodoro, não inflamável, 
estável e inerte até cerca de 5000oC comportando-
se como um gás nobre. 
• Durante o movimento de abertura forma-se um 
arco elétrico que deve ser extinto através de sopro 
do gás. A força de separação dos contatos 
simultaneamente aciona o pistão que produz o 
sopro sobre o arco. 
 - CUNP/ICET/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 2/2014 
66 
Disjuntores a SF6 (Hexafluoreto de enxofre) 
 - CUNP/ICET/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 2/2014 
67 
Religador 
• É um dispositivo interruptor autocontrolado com capacidade para: 
 Detectar condições de sobrecorrente; 
 Interromper o circuito se a sobrecorrente persiste por um 
tempo pré-especificado, segundo a curva t x I; 
 Automaticamente Religar para reenergizar a linha; 
 Bloquear depois de completada a sequência de operação para 
o qual foi programado 
 - CUNP/ICET/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 2/2014 
 - CUNP/ICE/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 1/2014 68 
Religador 
• O princípio de funcionamento de um religador pode 
ser descrito como: 
 Opera quando detecta correntes de curto-circuito, 
desligando e religando automaticamente os 
circuitos um número predeterminado de vezes; 
 A falta é eliminada em tempo definido pela curva 
de operação do relé, instantânea ou temporizada- CUNP/ICE/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 1/2014 69 
Religador 
 Os contatos são mantidos abertos durante 
determinado tempo, chamado tempo de 
religamento, após o qual se fecham 
automaticamente para reenergização da linha. 
 Os religadores podem ser instalados em 
subestações de distribuição ou em circuitos de 
distribuição 
 - CUNP/ICE/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 1/2014 70 
Religador - Funcionamento 
 - CUNP/ICE/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 1/2014 71 
Disjuntor x Relés 
Sequência de Operação do Disjuntor – Relés 
 - CUNP/ICE/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 1/2014 72 
Disjuntor x Relés 
• Tempo Morto de cada ciclo (os períodos em que o Disjuntor 
permanece aberto) também pode ser ajustado. 
Transformador 
Disjuntor 
Disjuntor/ Religador 
 - CUNP/ICE/EE - Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica - 1/2014 73 
Chaves Fusível 
• E equipamento cuja função é proteger os circuitos primários 
contra sobrecorrentes originadas por sobrecargas, curtos-
circuitos, dentre outros; 
• São usados por muitas concessionárias de distribuição para 
proteger transformadores e ramais de alimentadores laterais; 
74 
Chaves Fusível 
• Utilizada nas redes aéreas de distribuição urbana e rural, bem 
como em pequenas subestações sejam elas do consumidor ou 
de concessionária de energia elétrica. 
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Chaves Fusível 
• As chaves fusíveis são constituídas das seguintes 
partes: 
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Chaves Fusível 
• Isolador de corpo único: normalmente são feitos de 
porcelana vitrificada ou poliméricos e possuir uma 
resistência mecânica capaz de suportar o impacto mecânico 
decorrente destas operações, sejam em condições normais 
ou de defeito no sistema elétrico a proteger; 
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Chaves Fusível 
• Gancho para abertura em carga: não possuem mecanismos 
de extinção do arco elétrico para operação por intervenção 
humana, estas não devem ser operadas em carga. Utiliza-se a 
ferramenta Loadbuster para operar a chave fusível com o 
circuito em plena carga; 
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Chaves Fusível 
• Articulação: exerce uma função fundamental na 
operação da chave fusível. 
• Cartucho ou porta-fusível: consiste de um tubo de 
fibra de vidro ou fenolite revestido internamente 
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Ferramenta Loadbuster 
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Chaves Fusível - Elos Fusíveis 
• Elos Fusíveis: dispositivo de proteção que tem a função de 
interromper a corrente de um circuito quando a mesma 
excede determinados valores. 
• O intervalo de tempo para sua abertura é inversamente 
proporcional à intensidade da referida corrente; 
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• A curva característica inversa de tempo x corrente de um 
fusível define o tempo para o fusível operar para diferentes 
níveis de corrente de falta. 
Chaves Fusível - Elos Fusíveis 
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• A curva mais a esquerda o tempo de fusão mínimo, 
enquanto que a curva mais a direita representa o tempo de 
eliminação máximo para diferentes níveis de corrente. 
Chaves Fusível - Elos Fusíveis 
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Chaves Fusível - Elos Fusíveis 
• Os elos fusíveis se caracterizam pela relação corrente x tempo de 
atuação que permitem sua classificação em três tipos, a saber: 
tipo H, tipo K e tipo T: 
 Elo fusível Tipo H: São considerados elos fusíveis de alto 
surto. Possuem a característica de ter uma ação lenta para 
altas correntes 
 Elo fusível Tipo K: São considerados fusíveis de atuação 
rápida. Utilizado na proteção de redes aéreas de 
distribuição urbana e rurais; 
 Elo fusível Tipo T: são de atuação lenta e empregados 
principalmente na proteção de circuitos primários de 
redes aéreas de distribuição. Estes elos fusíveis são pouco 
empregados no Brasil 
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Secionalizador 
• A cada vez que o religador interrompe a corrente de falta, o 
secionalizador conta a interrupção e, após um predeterminado 
número de interrupções, abre seus contatos antes da abertura 
definitiva do religador. 
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Secionalizador 
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Chaves Elétricas 
• São dispositivos de manobra, destinados a estabelecer ou 
interromper a corrente em um circuito elétrico. São 
dotadas de contatos móveis e contatos fixos e podem ou 
não ser comandadas com carga. 
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Chaves Elétricas 
• As chaves podem ser comandadas remotamente e 
acionadas a motor. 
• São chaves de segurança que garantem que uma linha seja 
aterrada durante operação de manutenção na linha e 
também auxilia na filosofia de proteção de equipamentos. 
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