Subestações aula1

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Subestações
Prof. Moacyr Dias de Souza Junior
moacyr_dias@yahoo.com.br
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
1) Introdução a Subestações
 Definições;
 Evolução histórica;
 Classificação quanto ao: TIPO, FUNÇÂO, NÍVEL
DE TENSÃO, INSTALAÇÃO e OPERAÇÃO;
 Configuração básica dos equipamentos
instalados nas subestações;
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
2) Barramentos e Diagramas
 Introdução e definições;
 Configurações típicas dos barramentos;
 Diagramas Unifilar, Trifilar, de correntes dos
barramentos e de comando e de proteção.
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
3) Equipamentos e materiais das Subestações
 Seccionadores;
 Disjuntores;
 Transformadores de Corrente (TC’s);
 Transformadores de potencial (TP’s);
 Pára-raios.
Bibliografia Básica
• D’AJUZ, Ary, Equipamentos Elétricos
(especificação e aplicação em subestações de alta
tensão): Edições Eletrobrás, Furnas, 1989 - Rio de
Janeiro.
• CAMINHA, Amadeu C.. Introdução a proteção dos
sistemas elétricos. Editora Edgard Blucher Ltda. São
Paulo, 1977.
• ABNT NBR IEC 62271-100 – Disjuntores de Alta
Tensão de Corrente Alternada.
• ABNT NBR IEC 62271-102 – Chaves
Seccionadoras e de aterramento.
1) Introdução as Subestações
A demanda de energia elétrica está diretamente vinculada ao
desenvolvimento industrial e econômico mundial, onde as primeiras estações
conversoras de energia transformavam as diversas energias em eletricidade
para atender o requisitado.
Inicialmente a produção de energia elétrica estava próxima a carga, ou seja,
o que era gerado passava a ser consumido na proximidade sem necessidade
de qualquer conversão. Com o passar do tempo, o emprego de novas fontes
de energia e o desenvolvimento de centros industriais e residenciais
afastados das usinas, surgiram à necessidade do emprego de Linhas de
Transmissão. Com o aumento das distâncias para Transmissão de Energia e
Potência, tornou-se mais econômico a transmissão da 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. A partir daí, o emprego de
subestações tornou-se uma prática na transmissão e distribuição de energia
elétrica
1) Introdução as Subestações
DEFINIÇÃO 01: O conjunto de instalações elétricas
que compreendem equipamentos instalados em
ambiente abrigado ou ao tempo, destinado à
transformação da tensão, distribuição de energia,
seccionamento de linhas de transmissão e, em
alguns casos, à conversão de freqüência ou
conversão de Vca em Vcc”.
1) Introdução as Subestações
DEFINIÇÃO 02: 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.
Fonte: ANEEL - Procedimentos de Distribuição de
Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional –
PRODIST
Resolução Normativa nº 517/2012 (data de vigência –
14/12/2012)
http://www.aneel.gov.br/visualizar_texto.cfm?idtxt=18
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1) Introdução as Subestações
observações:
Uma subestação pode ser associada a uma central geradora,
controlando diretamente o fluxo de potência do sistema ou com
transformadores de força, convertendo a classe de tensão para
valores usualmente transmissíveis, ou ainda, conectar um
número de rotas de fornecimento em um mesmo nível de
tensão. Algumas vezes a subestação preenche duas ou mais
dessas funções.
Basicamente, qualquer subestação consiste de um número de
circuitos chegando e partindo, conectados entre si através de
uma bara ou sistema de barramento comum.
1) Introdução as Subestações
Observações » Atribuições das Subestações:
Monitoração do “status” de equipamentos;
Medição;
Proteção de linha, transformadores, barra, reator, perda de
sincronismo, etc;
Supervisão das proteções;
Religamento automático;
Localização de falha na linha;
Proteção de falha de disjuntor;
Monitoração de sobrecarga;
Sincronização;
Alarmes em geral;
1) Introdução as Subestações
Observações » Atribuições das Subestações:
Registro de seqüência de eventos;
Oscilografia;
Interface com Centros de Operação;
1) Introdução as Subestações
EVOLUÇÃO HISTÓRICA:
Evolução das Subestações - Edição 39, abril 2009.
Revista O Setor Elétrico.
1) Introdução as Subestações
Classificação quanto ao TIPO: Subestações de
Concessionárias e Industriais.
1.Subestações de Concessionárias:
Subestações no Nível de Distribuição;
Subestações no Nível de Sub-transmissão;
Subestações no nível de Transmissão.
1.Subestações de Concessionárias:
Subestações Industrial Receptora;
Subestação Industrial de Distribuição.
1) Introdução as Subestações
Subestações de Concessionárias - no Nível de
Distribuição (1 à 34,5 kV);
 São planejadas, projetadas e construídas segundo as
normas ABNT NBR-14039, relatórios da ABRADEE e
Resoluções do ANEEL;
 Além dessas recomendações, devem obedecer às
exigências específicas das distribuidoras de energia
(concessionárias) através das ND’s (Normas de Distribuição);
 Caracterizam-se pelo fornecimento aos consumidores
com demandas na faixa de 75 a 2500 kW, tipos residenciais
(condomínios), hospitais, pequenos estabelecimentos
industriais e setor público (hospitais, escolas, etc)
1) Introdução as Subestações
Subestações de Concessionárias - no Nível de Sub-
Transmissão (acima de 34,5 à 138 kV);
 São planejadas, projetadas e construídas segundo as
Resoluções do ANEEL e das distribuidoras de energia
(concessionárias) através de manuais de instruções
específicos para grandes consumidores;
 Em alguns casos, o nível de 138 kV pode ser atendido
pelo ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico),
dependendo da localização e topologia da subestação;
1) Introdução as Subestações
Subestações de Concessionárias - no Nível de
Transmissão (acima de 138 kV);
 Estes níveis de tensão (230, 500 e 750 kV) compõem a
chamada “Rede Básica”;
 A rede básica é administrada pelo ONS (Operador
Nacional do Sistema Elétrico);
1) Introdução as Subestações
Subestações Industriais - Receptora
 A SE Receptora (ou SE Principal) tem a sua tensão
definida pelo fornecedor da energia (Concessionária ou ONS)
em função da topologia do sistema elétrico - rede básica ou
não, da demanda contratada e do local onde será instalada;
 Eventualmente, o consumidor industrial pode ser
auto-produtor (dispor de geração própria). Ainda nesse caso,
deve-se subordinar às exigências da ANEEL ou ONS onde
aplicável;
1) Introdução as Subestações
Subestações Industriais – de Distribuição
 Tratam-se de Subestações internas à planta
industrial, com a finalidade de fornecer alimentação às
cargas em nível de tensão adequado;
 Usualmente, esses níveis de tensão situam-se entre 2,4 e
34,5 kV;
1) Introdução as Subestações
Classificação quanto a FUNÇÃO:
1.Transformação: Elevadora ou Abaixadora;
2.Seccionadora, de Manobra ou de Chaveamento;
3.Reguladora;
4.Conversora.
1) Introdução as Subestações
Transformação: alteração nos níveis de tensão para adequá-
las a transmissão, distribuição e consumo.
1 – SE Elevadora: localizadas em saídas de usinas, utilizadas
para elevar a níveis de tensão para transmissão e sub-
transmissão.
2 – SE Abaixadora: Localizadas normalmente no final de um
sistema de transmissão, próximas aos centros de carga, ou de
suprimento a uma indústria.
1) Introdução as Subestações
Seccionadora, de Manobra ou de Chaveamento: Conexão e
desconexão de componentes do sistema de transmissão ou
distribuição, para orientar fluxo de energia e isolar partes
com defeitos.
Regulação: Regular os níveis de tensão de modo a mantê-los
nos limites aceitáveis e admissíveis, isso através do emprego
de equipamentos de compensação tais como reatores,
capacitores, compensadores estáticos, etc.
Conversora: Associadas a sistemas de transmissão em CC (SE
Retificadorae SE Inversora). Assim, estas são destinadas para
atuar na modificação de freqüência ou corrente alternada
para contínua e vice-versa.
1) Introdução as Subestações
Classificação quanto ao NÍVEL de TENSÃO:
SE de MT: tensão nominal de 1 kV à 69 kV;
SE de AT: tensão nominal de 69 à 230 kV;
SE de EAT: tensão nominal acima de 230 kV.
1) Introdução as Subestações
Classificação quanto a INSTALAÇÃO:
Subestação Externa ou ao tempo: equipamentos expostos ao
tempo;
Subestação Interna ou abrigada: equipamentos instalados em
lugares abrigados (edificação ou câmera subterrânea),
podendo ser cubículos metálicos, subestações isoladas a gás
(SF6);
1) Introdução as Subestações
Classificação quanto a OPERAÇÃO:
Subestações com operador: supervisão (SDSC) e operação
local ;
Subestações semi-automáticas: sistema automatizado ou
intertravamentos eletro-mecânico que impedem operações
indevidas;
Subestações automatizadas: supervisionada a distância sem
auxílio de operação local;
1) Introdução as Subestações
Configuração básica dos equipamentos instalados nas
subestações
As subestações são compostas por conjuntos de
elementos, com funções específicas no SEP, denominados de
vãos (bays) que permitem a composição da subestação em
módulos .
Os bays que usualmente compõem as subestações são:
barra, entrada ou saída de linha, transformação, banco de
capacitor ou vão de regulação e interligação de barras.
1) Introdução as Subestações
GESTÃO DE PROJETOS: Planejamento da expansão do
sistema de transmissão.
A expansão do sistema de transmissão é apresentada
pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE) no
Programa de Expansão da Transmissão (PET) e no
Plano Decenal (PD) e pelo Operador Nacional do
Sistema (ONS) no Plano de Ampliações e Reforços
(PAR).
ONS-»
http://apps05.ons.org.br/procedimentorede/procedimento_rede/procedimento_
rede.aspx
1) Introdução as Subestações
O PET e o PD elaborado pela EPE após estudos de
planejamento de longo prazo, e o PAR elaborado pelo ONS
após estudos das necessidades de curto prazo da rede
elétrica, indica as linhas de transmissão e subestações
necessárias para a prestação dos serviços de transmissão de
energia elétrica pela Rede Básica (RB).
Todos esses planos são analisados e consolidados pelo
Ministério de Minas e Energia (MME), resultando num
conjunto de empreendimentos de transmissão necessário
para o atendimento do sistema no período considerado.
Com base nestas informações, a Agência Nacional de Energia
Elétrica (ANEEL) prepara os editais para os leilões das novas
instalações de transmissão.
1) Introdução as Subestações
GESTÃO DE PROJETOS: Premissas no Plano DECENAL.
O Plano DECENAL apresenta as premissas de
crescimento da demanda de energia e a expansão do
parque gerador, bem como as premissas demográficas,
macroeconômicas e setoriais, que foram consideradas
no planejamento, caracterizando assim o cenário
nacional e internacional, em que foram analisadas e
selecionadas as alternativas de expansão do sistema
elétrico..
1) Introdução as Subestações
GESTÃO DE PROJETOS: Premissas no Plano DECENAL
– OBSERVAÇÕES.
As variáveis econômicas, tais como a taxa de
crescimento da economia, possuem impactos
relevantes sobre a projeção do consumo de energia. A
exemplo disto destaca-se o peso que a evolução do
setor industrial possui sobre autoprodução de
eletricidade. A análise do consumo de energia depende
também de estudos prospectivos setoriais.
1) Introdução as Subestações
GESTÃO DE PROJETOS: Premissas no Plano DECENAL
– OBSERVAÇÕES.
Da mesma forma, os indicadores demográficos
possuem impactos relevantes sobre o consumo de
energia. Como exemplo, a perspectiva de evolução da
relação habitante/domicílio, variável fundamental
para a projeção do consumo residencial de energia..
1) Introdução as Subestações
GESTÃO DE PROJETOS: Metodologia de Composição das
unidade modulares de Subestações.
Os planos de expansão são analisados e consolidados pelo
Ministério de Minas e Energia (MME), resultando num
conjunto de empreendimentos de transmissão necessário para o
atendimento da carga do Sistema Interligado Nacional (SIN).
Com base nestas informações, a Agência Nacional de Energia
Elétrica (ANEEL) prepara os editais para os leilões das novas
instalações de transmissão. Realizados os leilões e definidos os
vencedores, estes deverão assinar os respectivos contratos de
concessão.
O contrato de concessão exige a apresentação de orçamento
que deve ser utilizado pela empresa como referência para
implantação das instalações correspondentes.
1) Introdução as Subestações
GESTÃO DE PROJETOS: Metodologia de Composição das
unidade modulares de Subestações.
Vantagem da apresentação de orçamento → possibilidade de
estabelecer faixas de valores de preços por nível de tensão, tanto
para as Receitas Anuais Permitidas (RAP), como para os diversos
tipos de subestações e equipamentos. Estes indicadores são
importantes para o estabelecimento da estratégia econômica na
formulação dos lances do leilão.
Observa-se que a elaboração destes orçamentos deve levar em
consideração as características de cada subestação especificada
no edital, tais como tensão, potência de transformação,
correntes nominais e de curto-circuito, níveis de isolamento,
arranjo do barramento e condições ambientais da região (vento,
temperatura ambiente, etc).
1) Introdução as Subestações
GESTÃO DE PROJETOS: Metodologia de Composição das
unidade modulares de Subestações.
Objetivando estabelecer padronização de conceitos e valores, a
ANEEL apresenta metodologia para elaboração do orçamento e
para a formação e atualização de banco de preços dos diferentes
tipos de subestações e equipamentos. Este item visa apresentar, de
forma resumida, as premissas básicas desta metodologia e preços
estimativos de alguns equipamentos.
A metodologia indicada pela ANEEL para elaboração de
orçamentos de subestações é baseada no conceito de modulação.
Os módulos são detalhados e quantificados com base em materiais,
equipamentos e serviços necessários à execução do
empreendimento. A Resolução Homologatória ANEEL nº 758, de 6
de janeiro de 2009, apresenta esta metodologia.
1) Introdução as Subestações
GESTÃO DE PROJETOS: Metodologia de Composição das
unidade modulares de Subestações.
Neste sentido, o banco de preços de referência ANEEL utiliza
igualmente o conceito de modulação em que a subestação é
subdividia em unidades menores, as quais representam setores
bem definidos em termos funcionais, operacionais e físicos.
Esta concepção de modulação da subestação facilita as estimativas
de sua expansão, caso típico de autorização de reforços em
instalações de transmissão, por trazer o detalhamento físico e
respectivo orçamento dos módulos a serem utilizados no
empreendimento, conferindo maior flexibilidade na elaboração de
orçamentos.
1) Introdução as Subestações
GESTÃO DE PROJETOS: Metodologia de Composição das
unidade modulares de Subestações.
Pela metodologia uma subestação é composta por todos os
módulos necessários ao seu funcionamento, como módulos de
entradas de linha, de conexão de tensão e do tipo de arranjo,
subdividem-se em três tipos: Módulos de infraestrutura, Módulo
de manobra e Módulo de Equipamento.
→ Módulo de infraestrutura → consiste no conjunto de todos os
itens (bens e serviços) de infraestrutura comuns à subestação, tais
como terreno, cercas, terraplanagem, pavimentação, iluminação
do pátio, proteção contra incêndio, abastecimento de água, redes
de esgoto, malha de terra e cabos para-raios, canaletas,
edificações, serviço auxiliar, etc.
1) Introdução as Subestações
GESTÃO DE PROJETOS: Metodologia de Composição das
unidade modulares de Subestações.
Módulo de Manobra → consiste no conjunto de equipamentos,
materiais e serviços à implantação dos setores de manobra;
Módulo de Equipamento → é composto pelos equipamentosprincipais da subestação e pelos materiais e serviços necessários a
sua instalação.
1) Introdução as Subestações
GESTÃO DE PROJETOS: Itens que compõem o
orçamento de subestações.
Custo Direto → compreende as despesas com
aquisição de equipamentos, materiais e serviços de
construção, montagem eletromecânica, canteiro de
obras, comissionamento, engenharia e administração
local.
→ montagem eletromecânica → compreende o
somatório das despesas de montagem (mão de obra e
fornecimento de materiais de instalação e consumo)
dos diversos equipamentos e materiais.
1) Introdução as Subestações
GESTÃO DE PROJETOS: Itens que compõem o
orçamento de subestações.
Comissionamento → compreende todas as despesas
para a aceitação do empreendimento, incluindo
ensaios e inspeções dos equipamentos e instalações no
campo que permitirão a sua operação comercial. Foi
estipulado um percentual de 2% sobre o valor de
aquisição de equipamentos, materiais e serviços de
construção.
1) Introdução as Subestações
GESTÃO DE PROJETOS: Itens que compõem o
orçamento de subestações.
Engenharia → inclui despesas com topografia,
projetos básicos e executivo, atividades de inspeção de
fornecimento e fiscalização de projeto. Estipula-se um
percentual de 1% sobre o valor de aquisição de
equipamentos, materiais e serviços de construção.
Administração Local → inclui despesas com a
fiscalização direta da obra. Corresponde a 2% sobre o
valor de aquisição de equipamentos, materiais e
serviços de construção.
1) Introdução as Subestações
GESTÃO DE PROJETOS: Itens que compõem o
orçamento de subestações.
Eventuais → Compreende um valor do orçamento
estimado sobre os custos diretos, a fim de cobrir
imprevistos que venham a acontecer durante a
execução do empreendimento. Estipula-se um
percentual de 3% sobre o valor do custo direto.
Custo Indireto → Compreende as despesas com a
administração central e/ou local de empreendimento,
contabilizados através de rateio proporcional. Foi
estipulado um percentual de 2% sobre o valor do
Custo Direto.
1) Introdução as Subestações
GESTÃO DE PROJETOS: Itens que compõem o orçamento
de subestações → OBSERVAÇÕES.
A elaboração dos orçamentos de subestações deve levar em
consideração as características especificadas no edital, tais
como tensão, potência de transformação, correntes nominais
e de curto-circuito, níveis de isolamento, arranjo do
barramento e condições ambientais da região (vento,
temperatura ambiente, etc).
A ANEEL apresenta metodologia para elaboração do
orçamento e para a formação e atualização de banco de
preços dos diferentes tipos de subestações e equipamentos. A
metodologia para a elaboração de orçamentos de subestações
é baseada no conceito de modulação. Os módulos são
1) Introdução as Subestações
GESTÃO DE PROJETOS: Itens que compõem o orçamento
de subestações → OBSERVAÇÕES.
Detalhados e quantificados com base em materiais,
equipamentos e serviços necessários à execução do
empreendimento.
Para formação do banco de preços de equipamentos, a ANEEL
estabelece valores para as cinco regiões geográficas (Norte,
Nordeste, Sul, Centro-Oeste e Sudeste) de modo a atender às
diferenças regionais em termos de clima, relevo, vegetação,
solo, transporte, mão de obra, etc, que implicam a adoção de
diferentes critérios de projetos e, consequentemente, de
parcelas de custos distintas.
2) Barramentos e Diagramas
DEFINIÇÃO → Arranjo de Barramento: É a forma de
conexão entre linhas, transformadores e cargas de
uma subestação.
INTRODUÇÃO: A seleção criteriosa da configuração
de barra da futura subestação é um fator essencial
para o sistema elétrico. Ao longo da vida útil da
subestação, o sistema no qual ela está inserida sofrerá
as consequências desta escolha. Se a configuração de
barra estiver aquém das necessidades do sistema,
pode-se fragilizá-lo, se estiver além haverá
investimentos ociosos. Portanto, a decisão sobre qual
2) Barramentos e Diagramas
configuração de barra utilizar em uma dada
subestação e a sua evolução ao longo do tempo é uma
das tarefas mais importantes para a inserção de uma
nova subestação no sistema elétrico.
2) Barramentos e Diagramas
Podem-se dividir as configurações de barra de
subestações em dois grandes grupos: o primeiro, das
configurações com conectividade concentrada. Neste
grupo estão, por exemplo, as configurações em barra
simples e as configurações do tipo barra dupla
disjuntor simples. Umas das principais características
das configurações deste grupo é que as contingências
simples externas a elas, no geral, são menos severas do
que as contingências simples internas à subestação,
onde normalmente ocorre grande perda de circuitos.
2) Barramentos e Diagramas
O segundo grupo é o das configurações em
conectividade distribuída. Neste grupo estão, por
exemplo, as configurações em anel simples e eme
barra dupla com disjuntor e meio. Neste grupo, as
contingências simples externas ou internas,
normalmente, não provocam grande perda de
circuitos, porém as contingências duplas podem
provocar grandes perdas de circuitos, bem como a
formação de ilhas elétricas no sistema.
2) Barramentos e Diagramas
Critérios Técnicos para escolha do Arranjo de
Barramento:
•Segurança do sistema elétrico;
•Flexibilidade operativa;
•Condições para limitação dos níveis de curto-
circuito;
•Simplicidade do sistema de proteção;
•Baixo custo de instalação.
2) Barramentos e Diagramas
Segurança do sistema elétrico:
No planejamento de um sistema elétrico é
fundamental a definição de requisitos a serem
atendidos pelas subestações para que a segurança do
sistema seja obtida. Estes requisitos devem certamente
considerar que nenhuma subestação será totalmente
confiável. O arranjo ideal é aquele que para qualquer
falha interna resultasse sempre na possibilidade de
eliminação da mesma sem perda da interligação do
sistema elétrico, e para qualquer falha no sistema
elétrico apenas e exclusivamente o elemento afetado
2) Barramentos e Diagramas
é isolado. Isto é impossível de ser alcançado, porém
pode-se chegar bem próximo. Considerando este
conceito pode-se dizer que, do ponto de vista de falha
externa, os arranjos mais adequados seriam aqueles
que têm disjuntores distintos para cada circuito e para
falhas internas, aqueles que têm duplicação das
possibilidades de interligação dos circuitos. Um
arranjo que praticamente satisfaz estas condições é o
arranjo chamado de disjuntor duplo e barra dupla.
Neste arranjo são duplicadas as possibilidades de
interligação dos circuitos e cada circuito tem
disjuntores distintos para sua isolação.
2) Barramentos e Diagramas
Porém, por ser necessária a abertura de dois
disjuntores, a probabilidade não ser bem sucedida a
isolação da falha externa é maior.
2) Barramentos e Diagramas
Flexibilidade Operativa:
Significa poder repartir as cargas ativas e reativas de
acordo com as necessidades dos sistema. Assim, deve
ser possível agrupar os circuitos para que sejam
obtidas as melhores condições de regulação, tanto em
condições de operação normal quanto em condições
de emergência. Nestas condições, os arranjos com
barramentos múltiplos, onde estão incluídos os do tipo
“disjuntor e meio” e “duplo disjunto, são superiores aos
arranjos em anéis.
2) Barramentos e Diagramas
Alguns arranjos neste caso são de difícil visualização pelo
operador e em outros , quando de rejeições de carga,
exigem um número maior de manobras, pois as mesmas
devem ser realizadas em sequências bem definidas.
Deve-se ainda considerar que, quando se faz o uso da
flexibilidade, pode-se também estar reduzindo a segurança
operativa da instalação. Um exemplo disto, são os arranjos
em anel ou do tipo “disjuntor e meio” onde, para obtenção
da segurança, deve-se operar com todos disjuntores
fechados. Entretanto, quando se faz uso da flexibilidade,
parte dos disjuntores estão abertos.2) Barramentos e Diagramas
Limitação do Nível de Curto-Circuito:
Sendo a vida útil de uma subestação de pelo menos 25
anos, e considerando que no planejamento de um
sistema elétrico nem sempre é possível prever sua
estrutura para prazos superiores a 10 ou 15 anos, é
provável que em algumas subestações os níveis de
curtos-circuitos para os quais a mesma foi
dimensionada, sejam superados após um determinado
período de operação.
2) Barramentos e Diagramas
Um aspecto portanto a ser levado em conta na escolha do
arranjo de barramento seria a possibilidade de, através de
seccionamento do mesmo, manter os níveis de curto-
circuito no local, dentro da capacidade dos equipamentos.
2) Barramentos e Diagramas
Simplicidade do sistema de proteção:
Um sistema de proteção simples é fundamental para o
bom funcionamento da instalação e sua simplicidade é
proporcional à simplicidade dos arranjos de
barramentos. Sistemas de proteção complexos
implicam em maiores possibilidades de falhas.
Arranjos de barramentos com múltiplas barras,
quando se pretende sua plena utilização, resultam em
sistemas de intertravamentos complexos que podem
comprometer o bom funcionamento da instalação.
2) Barramentos e Diagramas
Sistemas nos quais cada disjuntor pode pertencer a mais de
uma zona de proteção também são mais complexos.
É fundamental portanto que, na escolha de um arranjo de
barramentos, se avalie corretamente os benefícios de uma
solução complexa com grande flexibilidade operativa,
comparada à complexidade inerente ao seu sistema de
proteção.
Na medida em que se adotam sistemas automáticos de
restabelecimento de serviço nos circuitos defeituosos
(religamento e outros), mais importante se torna a
simplicidade do arranjo.
2) Barramentos e Diagramas
Baixo custo de instalação:
Está diretamente ligada a complexidade do arranjo de
barramento.
2) Barramentos e Diagramas
Principais Arranjos utilizados no Brasil:
•Barra simples;
•Barra principal e barra de transferência;
•Barra dupla com “by-pass”;
•Barra dupla com barra de transferência;
•Disjuntor e meio;
•Anel duplo ou interligado.
2) Barramentos e Diagramas
Barramento Simples: todos os circuitos conectam-se a
uma única barra com um único disjuntor para cada
circuito.
2) Barramentos e Diagramas
Vantagens:
Instalações extremamente simples;
Manobras simples, normalmente ligar e desligar
circuitos alimentadores;
Custo reduzido;
2) Barramentos e Diagramas
Desvantagens:
Falha no barramento ou num disjuntor resulta no
desligamento da subestação (baixa confiabilidade);
A manutenção do barramento ou qualquer outro
circuito não pode ser realizada sem a completa
desenergização da subestação (baixa flexibilidade
operativa);
2) Barramentos e Diagramas
Barramento Principal e de
Transferência: nesse esquema
utilizam-se duas barras, onde as
linhas são conectadas na barra
principal e, em caso de
manutenção ou falha, usa-se a
barra de transferência.
2) Barramentos e Diagramas
Vantagens:
Custo de instalação baixo;
Maior flexibilidade operativa;
Desvantagens:
Requer disjuntor extra para conexão com a outra
barra;
Falha no barramento combinado ao disjuntor de
transferência, resulta em falha da subestação;
2) Barramentos e Diagramas
Barramento Duplo: parecido com o arranjo do
barramento principal e transferência, mas nesse caso
as cargas são divididas entre as duas barras.
2) Barramentos e Diagramas
Vantagens:
Permite melhor flexibilidade com ambas as barras em
operação;
Qualquer uma das barras poderá ser isolada para
manutenção;
2) Barramentos e Diagramas
Desvantagens:
Requer disjuntor extra (de transferência) para a
conexão da outra barra;
São necessários três chaves por circuito;
2) Barramentos e Diagramas
Barramento de disjuntor e meio: são três disjuntores
em série ligando uma barra dupla, sendo que cada
dois circuitos são ligados de um lado e outro do
disjuntor central de um grupo. Três disjuntores
protegem dois circuitos (isto é, existem 1½ disjuntores
por circuito) em uma configuração com dois
barramentos.
2) Barramentos e Diagramas
Vantagens:
Maior flexibilidade de manobra;
Falha nos disjuntores adjacentes às barras retiram
apenas um circuito de serviço;
Falha num dos barramentos não retira circuitos de
serviço;
Desvantagens:
Custo maior comparado as outras configurações;
2) Barramentos e Diagramas
2) Barramentos e Diagramas
2) Barramentos e Diagramas
Arranjo de Barramento baseado na indisponibilidade.
Um artifício técnico para estudo e constatação do
melhor Arranjo de Barramento a ser empregado numa
subestação é a taxa de falha ( ) e o tempo de reparo ( ),
onde estes dois multiplicados resultam na
indisponibilidade do sistema, ou indisponibilidade de
atendimento a um grupo de consumidores. Isso
multiplicado a valores, apresenta uma quantificação para
justificar investimentos em Arranjos de Barramentos, cujo
critério técnico é segurança do sistema.
 r
2) Barramentos e Diagramas
Definições:
Taxa de falha: representa o número de vezes que um
componente falhou em um dado período de tempo, dividido
pelo tempo total em que o componente permaneceu em
operação [falha ⁄ ano];
Tempo de Reparo: é definido como o tempo necessário
para que um determinado componente, em estado de falha, seja
substituído ou reparado e posteriormente recolocado em
operação [horas ⁄ falha];
Indisponibilidade: é a fração de tempo que um
componente ou sistema está fora de serviço devido a falhas
ocorridas durante um intervalo de tempo adotado
[horas ⁄ ano];
2) Barramentos e Diagramas
Topologia Série e Paralelo:
Os equipamentos podem ser representados,
topologicamente, através de conexões em série e paralelo.
Primeiramente usa-se equações para o agrupamento de
componentes em paralelo, e posteriormente as equações para o
agrupamento em série.
Sistema Série do ponto de vista da confiabilidade, um
conjunto de componentes constitui um sistema série, se para o
mesmo funcionar, todos os componentes devem,
obrigatoriamente, estar em funcionamento;
2) Barramentos e Diagramas
Dado os componenetes A e B, conforme figura abaixo.
A taxa de falha equivalente para este sistema é dado por.
Já o tempo médio de reparo equivalente.
BAS  
BA
BBAA
S
rr
r





..
2) Barramentos e Diagramas
Dessa forma, pode-se deduzir que a taxa de falha e o tempo
médio de reparo, para um sistema de n componentes, são
expressos, respectivamente por:



n
i
iS
1





n
i
i
n
i
ii
S
r
r
1
1
.


2) Barramentos e Diagramas
Utilizando os conceitos de freqüência e duração, a
indisponibilidade (Us) pode ser calculada como:
SSS rU  
2) Barramentos e Diagramas
Sistema Paralelo do ponto de vista da confiabilidade, um
conjunto de componentes constitui um sistema paralelo, se
para o mesmo funcionar, é necessário que apenas um dos
componenetes esteja em funcionamento.
2) Barramentos e Diagramas
A taxa de falha equivalente para este sistema é dado por.
Já o tempo médio de reparo equivalente.
 BABAP rr  ..
BA
BA
P
rr
rr
r



2) Barramentos e Diagramas
Utilizando os conceitos de freqüência e duração, a
indisponibilidade (Up) pode ser calculada como:
ppp rU  
2) Barramentos e Diagramas
Método dos Conjuntos Mínimos de Corte:
É o conjunto de ramos ou componentes do sistema que ,
quando se encontram simultaneamente fora de operação,
causam falha do sistema. Contudo, se um dos componentes do
conjunto volta a operar, o sistema também retorna à operação.
É possível definir para um determinado sistema, vários
conjuntos mínimos de corte.
2) Barramentos e Diagramas
Cortes de 1º Ordem:
É considerado corte de 1º ordem um componente ou
ramo que se estiverfora de operação, acarreta perda de
continuidade de serviço para o ponto de carga de interesse.
Cortes de 2º Ordem:
É considerado corte de 2º ordem dois componentes ou
ramos que, se estiverem simultaneamente fora de operação,
acarretam perda de continuidade de serviço para o ponto de
carga de interesse.
2) Barramentos e Diagramas
Exemplo: comparação de dois arranjos (barra simples
e arranjo em anel):
1 - Aplicação do Método de Conjunto Mínimo de
Corte para atendimento da LT1, com o Arranjo em ANEL.
2) Barramentos e Diagramas
Possíveis caminhos para operação da LT1.
LT1 Elementos
A B1 – S3 – D2 – S4 – B2
B B3 – S7 – D4 – S8 – B2
C B1 – S2 – D1 – S1 – B4 – S5 – D3 – S6 – B3 – S7 – D4 – S8 – B2
D B3 – S6 – D3 – S5 – B4 – S1 – D1 – S2 – B1 – S3 – D2 – S4 – B2
2) Barramentos e Diagramas
Tabela de Cortes.
Cortes de Primeira Ordem { B2 }
Obs.: a falha de B2 acarretará no não atendimento da LT1,
independente do caminho adotado (A, B, C ou D).
Cortes de Segunda Ordem {S4 ; S7}, {S4 ; S8}, {S4 ; D4},
{D2 ; S7}, {D2 ; S8}, {D2 ; D4}, {S3 ; S7}, {S3 ; S8}, {S3 ; D4}.
Obs.: Se falhar S4 e S8, a LT1 ficará fora de operação.
Cortes S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 D1 D2 D3 D4 B1 B2 B3 B4
A 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0
B 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0
C 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1
D 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
2) Barramentos e Diagramas
Considere os dados de taxa de falha e tempo médio de reparo
para os equipamentos, conforme tabela abaixo:
Assim, a taxa de falha total para a condição apresentada pelo
exemplo será:
Da mesma forma, o tempo médio de reparo total será:
Taxa de falha
(falha ⁄ ano)
Tempo Médio de Reparo
(horas ⁄ falha)
Disjuntor 0,5 2,0
Seccionadora 0,2 0,5
Barra 0,5 0,05
4383134282724484742 DSSSSSDDSDSDDSSSSSBTotal
 
Total
DDDDDSDSDSDSDSDSSSSSSSSSDSDSSSSSSSSSBB
Total
rrrrrrrrrr
r   24242828272744448484747443438383131322 
2) Barramentos e Diagramas
     
   
4,0
0,25,0
0,25,0
25,00,25,05,02,0
25,0
5,05,0
5,05,0
04,05,05,02,02,0
82724443
82724443
84748373
84748373




















DS
DS
SD
DSDSSD
SDSDSDDSDS
SDSDSDDSDS
SS
SS
SS
SSSSSS
SSSSSSSSSS
SSSSSSSSSS
rr
rr
r
rr
rrrrr
rr
rr
r
rr
rrrrr




2) Barramentos e Diagramas
   
0,1
0,20,2
0,20,2
0,10,20,25,05,0
42
42










DD
DD
DD
DDDDDD
DDDD
DDDD
rr
rr
r
rr
rr


2) Barramentos e Diagramas
66,20,125,0404,045,0
44
2
4383134282724484742



Total
DDSDSSBTotal
DSSSSSDDSDSDDSSSSSBTotal



Total
DDDDDSDSDSDSDSDSSSSSSSSSDSDSSSSSSSSSBB
Total
rrrrrrrrrr
r   24242828272744448484747443438383737322 
55,0
66,2
465,144
22 


Total
DDDDSDSDSSSSBB
Total
rrrr
r 

2) Barramentos e Diagramas
463,155,066,2  rU 
2) Barramentos e Diagramas
2 - Aplicação do Método de Conjunto Mínimo de
Corte para atendimento da LT1, com Barra Simples.
Obs.: todos os elementos estão em série, logo só teremos
cortes de primeira ordem, ou seja, existe somente um
único caminho para atendimento da LT1.
2) Barramentos e Diagramas
Assim, a taxa de falha total para a condição apresentada pelo
exemplo será:
Da mesma forma, o tempo médio de reparo total será:
4231211 SDSBSDSTotal
 
Total
SSDDSSBBSSDDSS
Total
rrrrrrr
r 

44223311221111


2) Barramentos e Diagramas
3,22,05,02,05,02,05,02,0
4231211


Total
SDSBSDSTotal


025,005,05,0
0,10,25,0
1,05,02,0
11
2211
44332211
44223311221111





BBBB
DDDDDD
SSSSSSSSSS
Total
SSDDSSBBSSDDSS
Total
rr
rrr
rrrrr
rrrrrrr
r





2) Barramentos e Diagramas
   
054,1
3,2
025,00,121,0424
44223311221111







Total
Total
BBDDSS
Total
Total
SSDDSSBBSSDDSS
Total
r
rrr
r
rrrrrrr
r




4242,2054,13,2  rU 
2) Barramentos e Diagramas
Exemplo 02: Dado o diagrama unifilar abaixo, monte a tabela
com os possíveis caminhos para atendimento da carga (B7),
monte a tabela de cortes e calcule a taxa total de falha e o
tempo total de reparo.
Considere os valores de taxa de
Falha e tempo de reparo na tabela
abaixo.
Taxa de falha
(falha ⁄ ano)
Tempo Médio de 
Reparo
(horas ⁄ falha)
Disjuntor 0,5 2,0
Seccionadora 0,2 0,5
Barra 0,5 0,05
2) Barramentos e Diagramas
Diagrama elétrico: É a representação de uma
instalação elétrica (equipamentos, condutores e
dispositivos) ou parte desta através de símbolos
gráficos definidos em normas nacionais e / ou
internacionais.
Os diagramas elétricos podem ser subdivididos
em: diagrama unifilar, trifilar, funcional e diagramas
lógicos.
2) Barramentos e Diagramas
Diagrama Unifilar: No diagrama unifilar estão
geralmente apresentados todos os principais
equipamentos elétricos de uma subestação, tais como:
transformadores, disjuntores, chaves, pára-raios, etc.,
bem como as ligações dos circuitos entre os
equipamentos.. A ligação dos circuitos entre os
equipamentos são representados por um único traço,
ou seja, uma única fase, onde este varia de cor
conforme o nível de tensão.
2) Barramentos e Diagramas
2) Barramentos e Diagramas
Diagrama Trifilar: De forma similar ao digrama
unifilar, este também tem como foco a representação
dos equipamentos de potência (principais
equipamentos contidos na subestação), mas neste caso
a representação é realizada através de três traços (três
fases).
2) Barramentos e Diagramas
2) Barramentos e Diagramas
Diagrama funcional: Para representação da medição,
controle, comando e proteção realizada pelos
equipamentos de potência, representados nos
diagramas unifilar e trifilar, este tipo de diagrama
detalha o endereçamento de bornes, fiação e terminais.
Diagrama Lógico: Representa de forma macro a
atuação de proteção e automação onde envolve
principalmente controladores lógicos.
2) Barramentos e Diagramas
2) Barramentos e Diagramas