Arranjo de subestaçãoParte 2

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Parte 2
ARRANJOS DE SUBESTAÇÃO
2.1 Definição de Bay 
(vão ou unidade funcional de uma subestação e seus componentes)
Parte de um sistema de potência, concentrada em um dado local, compreendendo primordialmente as extremidades de linhas de transmissão e/ou distribuição, com o s respectivos dispositivos de manobra, controle e proteção, incluindo obras civis e estruturas de montagem, podendo incluir também transformadores, conversores e/ou outros equipamentos.
Equipamentos elétricos em subestações 
1- Cabo de alta tensão Os cabos de alta tensão
2 - Muflas
3 - Para-raios
4 - Disjuntores 
 5 - Chaves seccionadoras
 6 - Transformador
 7- Transformador de potencia
 8- Transformador corrente 
 9- Isoladores 
1 Cabo de alta tensão Os cabos de alta tensão têm características bem diferentes dos cabos de baixa tensão. Alem de condutor de cobre ou alumínio no centro do cabo , ele ainda possui outras camadas ao seu redor. Logo ao redor do condutor central, existe uma camada de fita semicondutora, depois desta presente a isolação propriamente dita que pode ser de diversos materiais, como por exemplo, PVC (cloreto de polivinila), XLPE (polietileno) ou EPR (etileno propileno). Ao redor da isolação existe outra camada de fita semicondutora, depois está instalada a blindagem ou malha de aterramento e a ultima camada é de uma proteção mecânica de borracha mecânica de borracha.
2- Muflas terminais primárias ou terminações Mufla terminal primária ou terminação é um dispositivo destinado a restabelecer as condições de isolação da extremidade de um condutor isolado quando este é conectado a um condutor nu. Basicamente existem três tipos de terminações que podem ser utilizadas tanto em meio externo como interno: 
3- Para-raios: Os para-raios instalados em subestações são destinados a proteger os equipamentos de um circuito contra surto de tensão transitório de origem externa provocado por descargas atmosféricas e/ou sobretensões de origem interna provocadas por manobras e chaveamentos.
4- Disjuntores: São equipamentos destinados a interromper a corrente elétrica de um circuito em condições normais, anormais ou em curto circuito. Uma das funções do disjuntor é a extinção do arco elétrico. Ao interromper a corrente elétrica em um circuito, há formação de arco elétrico que é definido pela passagem da corrente elétrica através do ar ou do meio isolante. Como a rigidez dielétrica milhares de graus. A intensidade do arco elétrico do arco elétrico depende da corrente da corrente que está percorrendo o circuito no momento de sua 
Os tipos de disjuntores mais comuns são:
 • Grande voluma de óleo (GVO) 
• Pequeno volume de óleo (PVO) 
• Gás. 
• Vácuo 
 Grande voluma de óleo (GVO) Pequeno volume de óleo (PVO) 
 
 Disjuntor Gás Disjuntor a vácuo 
5- Chaves seccionadoras: São dispositivos destinados a realizar manobras de abertura e fechamento de circuito elétrico sem carga. Geralmente as chaves seccionadoras utilizadas em subestações são trifásicas com acionamento simultâneo das três fases por intermédio de um comando único
6- Transformador: É um equipamento elétrico estático que, por maio de indução eletromagnética, transfere energia do circuito primário para o circuito secundário mantendo a mesma frequência e, em geral, alterando os valores de tensão e corrente. A chamada parte ativa do transformador é composta de bobinas e núcleo. A bobina de alimentação é chamada de primária e a de saída é chamada de secundária. 
7- Transformador de potencial São equipamentos que permitem aos instrumentos de medição e proteção funcionarem adequadamente sem que seja necessário possuir tensão de isolamento de acordo com a rede a qual estão ligados. Os valores padronizados de tensão secundária são 115V ou 115V / √3. Desta forma os instrumentos de medição e proteção utilizam componentes de baixa isolação reduzindo o tamanho dos mesmos.
8 - Transformador de corrente: São equipamentos que permitem aos instrumentos de medição e proteção funcionarem adequadamente sem que seja necessário possuírem correntes nominais de acordo com a corrente de carga do circuito ao qual estão ligados. 
9- Isoladores: São elementos que tem como função elétrica isolar os condutores em relação a estrutura de suporte, devido a diferença de potencial entre o condutor e a terra, ou outros condutores de fase. Mecanicamente devem ser capazes de suportar esforços produzidos pelos condutores. Os principais materiais utilizados na fabricação de isoladores são a cerâmica, o vidro, epóxi fibra de vidro e poliméricos.
 Tipo Barra Simples.
Este é o esquema mais simples de uma subestação. Neste esquema, todos os circuitos se conectam a mesma barra e na ocorrência de alguma falta, estes circuitos serão desligados devido à perda dos circuitos na presença de uma falta ou na manutenção do disjuntor, esse arranjo é utilizado em subestações de pequeno porte. A figura apresenta o diagrama esquemático desta configuração.
Diagrama unifilar de uma SE (Barra Simples).
Vantagem: Esse arranjo para uma subestação é o que apresenta o menor custo de implementação, e uma menor área necessária para a sua instalação, não apresenta muitas possibilidades de operação incorretas.
Desvantagem: Em uma manutenção é preciso interrompe o fornecimento de energia.
Abaixo as características da configuração Barra Simples: 
Menor área necessária. 
Baixa confiabilidade. 
Baixa disponibilidade. 
Perda do circuito na manutenção do disjuntor. 
Instalação extremamente simples. 
Custo reduzido. 
A ampliação do barramento não pode ser realizada sem a completa desenergização da subestação. 
Sua utilização não é aconselhada para a alimentação de cargas que possam ser interrompidas. 
Barra Simples com a Utilização do By-Pass.
O esquema Barra Simples pode apresentar uma melhor disponibilidade com a utilização de uma chave de By-Pass para a alimentação dos circuitos sem interrompe o fornecimento de energia. O diagrama unifilar de uma subestação com uma chave de By-Pass é apresentada abaixo.
Diagrama unifilar de uma subestação Barra Simples com By - Pass.
As Características apresentadas por um sistema barra simples com a utilização de uma chave de By – Pass é a mesma apresentada pela configuração barra simples. Esta configuração se diferencia da configuração barra simples por possui um custo um pouco mais elevado devido a utilização de chaves de By – Pass. Uma outra característica desta configuração é que o circuito perde a proteção e a seletividade da proteção na ocorrência de uma falta, o defeito em um dos circuitos causa o desligamento em todos os circuitos ligados a esta subestação.
Vantagem: Não apresenta muita possibilidade de manobras incorretas, possibilita manutenção nos disjuntores sem desenergizar o circuito.
Desvantagem: Custo elevado devido a utilização de By-pass, falta de proteção na utilização do by-pass.
Barra Simples Seccionado
O esquema Barra Simples Seccionado é utilizado quando se deseja alguma seletividade. O barramento da subestação é seccionado utilizando um disjuntor e duas chaves seccionadoras.
O esquema unifilar desta configuração é apresentado a seguir:
Diagrama unifilar do esquema Barra Simples Seccionada.
A presença das chaves seccionadoras do disjuntor tem a finalidade de isolação na necessidade da manutenção do disjuntor. 
Vantagem: Maior continuidade no fornecimento, facilidades na execução dos serviços de manutenção e em caso de falha da barra, são desligado os consumidores ligados a seção afetada.
Desvantagem: A manutenção do disjuntor o circuito associado a ele tem de ser desenergizado.
	Este esquema apresenta as seguintes características:
Maior continuidade no fornecimento de energia quando comparado ao esquema Barra Simples.
Maior facilidade na execuçãodos serviços de manutenção.
Este arranjo pode funcionar com duas entradas de alimentação.
Em caso de falha da barra somente são desligados os circuitos conectados a seção afetada.
 O esquema de proteção é mais completo.
Apresenta um baixo custo de implementação, porém maior que o esquema Barra Simples.
A manutenção de um disjuntor desliga o circuito correspondente.
A ampliação do barramento é realizada desligando um dos alimentadores o outro permanece ligado.
 Questões
1- Dado o diagrama unifilar de um esquema elétrico típico de subestações de sistemas de potência, pode-se concluir que se trata de qual tipo de Barramento:
A. Barramento simples.
B. Barramento em anel.
C. Barra dupla com disjuntor e meio.
D. Barramento simples com duas entradas radiais e um ou mais transformadores.
E. Barramento simples seccionada.
2- Qual as características do arranjo tipo barra simples e suas vantagens em uma subestação.
R= Tem característica de um arranjo simples de fácil instalação e utilizado em subestações de pequeno porte, Baixa confiabilidade e disponibilidade, em uma manutenção necessita desenergizar todo o circuito.
Vantagem: O menor custo de implementação, menor área necessária para a sua instalação, não apresenta muitas possibilidades de operação incorretas.
3- Qual o tipo de possibilidade em execução de uma manutenção segura, uma subestação com dispositivo de By-Pass fornece.
R= Possibilita manutenção nos disjuntores sem interrompe o fornecimento de energia.
Arranjo tipo barra dupla
O esquema Barra Dupla é uma evolução do esquema Barra Principal e Transferência. A vantagem do esquema Barra Dupla em relação ao esquema Barra Principal e Transferência é que na falha de um dos disjuntores e/ou um dos barramentos não resulta no desligamento da subestação. Esta vantagem concebe a Barra Dupla uma maior confiabilidade.
A Figura 5 apresenta o diagrama elétrico para esta configuração.
Figura 5 - Diagrama unifilar do esquema elétrico Barra Dupla.
O esquema elétrico apresenta as seguintes características:
Permite uma maior flexibilidade com ambas as barras em operação.
Qualquer uma das barras podem ser isoladas para a manutenção e ampliação dos circuitos.
Facilidade da transferência de um dos circuitos de uma barra para a outra com o uso de um único disjuntor de transferência e chaves de manobra.
Apresenta a desvantagem da necessidade de quatro chaves por circuito e um disjuntor extra para a conexão com a outra barra acarretando em maiores custo de implementação e manutenção.
A proteção do barramento pode causar a perda da subestação quando esta operar com todos os circuitos em um barramento único.
Falha no disjuntor de transferência pode colocar a subestação fora de serviço.
Esse tipo de arranjo pode ter duas variantes conforme mostrado nas figuras 10 e 11 a seguir. Ele é adequado para sistemas de suprimento com muitas interconexões.
No arranjo, cada circuito tem a capacidade de se conectar a uma ou outra barra. A seleção de barra pode ser efetuada sobcarga. Caso haja alguma falha em uma barra, isso ocasionará a perda de todos os circuitos conectados à barra.
No entanto, os circuitos sobfalha poderão ser transferidos para a barra sã (ou seja, sem falhas) e restabelecidos. No arranjo do tipo barra dupla - 4 chaves, apenas a barra II pode ser utilizada como barra de transferência. Ao contrário, no tipo barra dupla - 5 chaves, ambas as barras poderão ser utilizadas.
Principais Vantagens
Usada principalmente em instalações de grande potência, possui um arranjo mais completo, permitindo uma maior flexibilidade e maior confiabilidade do sistema, pela continuidade de fornecimento.
Principais Desvantagens
Elevado custo de instalação e manutenção.
Questões Arranjo tipo barra dupla
1) As subestações são arranjadas de diferentes formas, com o objetivo de aumentar a confiabilidade no fornecimento de energia elétrica. Considerando o mesmo número de linhas de entrada e saída nas subestações, afirma-se que o(s).
Resposta = Arranjo barramento duplo disjuntor e meio tem praticamente a mesma confiabilidade no fornecimento de energia que o arranjo barramento duplo disjuntor duplo, porém com um custo menor.
2) Sobre as características das configurações de subestações, assinale as afirmativas a seguir.
I. Barra Dupla - um disjuntor permite que o defeito em um dos circuitos não afete a operação da subestação, pois cada circuito tem um disjuntor associado. II. Barramento em Anel - forma um circuito fechado por meio de manobras das chaves do circuito. Cada equipamento é alimentado por dois disjuntores separados. III. Barra simples seccionada - interrompe a operação da subestação diante da abertura de um dos disjuntores.
Está correto o que se afirma em?
( ) I, somente.
( ) II, somente.
( ) III, somente.
( X ) I e II, somente.
( ) II e III, somente.
3) Dado o diagrama unifilar de um esquema elétrico típico de subestações de sistemas elétricos de potência, pode-se concluir que se trata de:
( ) A Barramento simples.
( ) B Barramento em anel.
( ) C Barra dupla com disjuntor e meio.
( ) D Barramento simples com duas entradas radiais e um ou mais transformadores.
( X) E Barra dupla com disjuntor simples.
Arranjo tipo barra principal e de transferência
Energização do barramento de transferência através do disjuntor de interligação
Possibilidade de manutenção de um dos barramentos mantendo-se as cargas no outro barramento, ainda que com limitações de proteção.
Oferece um bom plano de manutenção, esse tipo de arranjo é caracterizado por bypass de disjuntores em carga.
 A necessidade de manutenção de um único disjuntor não interrompe carga.
Quando existe o requisito de não perder o circuito, durante a manutenção do disjuntor pode-se usar o arranjo da Figura abaixo. Esse arranjo é muito usado em subestações de distribuição (média tensão). 
Principais vantagens.
Custo inicial e final baixo, qualquer disjuntor pode ser retirado de serviço para manutenção e equipamentos podem ser adicionados e/ ou retirados à barra principal sem maiores dificuldades.
Principais Desvantagens
Requer um disjuntor extra para a conexão com a outra barra, e suas manobras são relativamente complicadas quando se deseja colocar um disjuntor em manutenção.
A falha no barramento ou num disjuntor resulta no desligamento da SE.
Questões de Arranjo tipo barra principal e de transferência
1) Os arranjos físicos de subestações podem distinguir-se quanto à quantidade de elementos, tais como disjuntores, seccionadores e barramentos, e quanto à forma como esses elementos se conectam entre si. São tipos de arranjos conhecidos, por exemplo, o arranjo de barramento simples e o arranjo de barramento principal e de transferência. O arranjo de barramento principal e de transferência utiliza mais elementos e possui maior complexidade que o arranjo de barramento simples.
Qual a principal vantagem do arranjo de barramento principal e de transferência em relação ao arranjo de barramento simples?
Resposta: 
Possibilidade de manutenção dos disjuntores, sem a necessidade de interrupção do fornecimento de energia dos circuitos.
2) Com relação às características da operação do arranjo de subestação denominado barramento principal e de transferência, analise as afirmativas a seguir.
I. Esse tipo de arranjo permite a livre manobra de qualquer disjuntor dos circuitos alimentadores sem desligamento do circuito alimentador adjacente.
II. O encargo da proteção de um dos alimentadores pode ser transferido ao disjuntor de acoplamento de barras (também chamado de disjuntor de amarre ou disjuntor de transferência).
III. O barramento de transferência opera normalmente energizado, ou seja, esse barramento fica energizado mesmo quando não há situação de contingência na subestação.
Está correto o que se afirma em
( ) A I, apenas. 
( ) B II, apenas. 
( ) C III, apenas. 
(X) D I e II, apenas. 
( ) E II e III, apenas.3) A figura apresentada ilustra o diagrama unifilar do esquema de arranjo de uma subestação caracterizada como uma configuração em barra principal seccionada e barra de transferência. Considerando essas informações e a figura, julgue o item subsequente.
Falha de operação do disjuntor de seccionamento da barra principal da subestação contribui para provocar o desligamento completo da subestação.
( x ) Certo ( ) Errado.
Arranjos em anel
Esse tipo de arranjo requer o uso de apenas um disjuntor por circuito. Cada circuito de saída possui dois caminhos de alimentação, o que torna o arranjo mais flexível. Em contrapartida, requer maior área de pátio do que um arranjo barra simples equivalente. Agora observe a figura abaixo, ela apresenta uma configuração típica desse arranjo.
 
Principais Vantagens
Custo inicial e final baixo, com uma flexibilidade de manutenção nos disjuntores qualquer disjuntor pode ser removido para manutenção sem interrupção da carga.
Necessita apenas um disjuntor por circuito, não utiliza barra principal e cada circuito é alimentado através de disjuntores e todas as chaves abrem os disjuntores.
Principais Desvantagens
Se uma falta ocorre durante a manutenção de um disjuntor o anel pode ser separado em duas seções, o religamento automático e circuitos de proteção são relativamente complexos.
Em caso de manutenção num dado equipamento a proteção deixará de atuar durante esse período e em caso de falha no disjuntor durante uma falta em um dos circuitos causará a perda de um circuito adicional, pois, um disjuntor já está fora de operação. Necessidade de equipamentos em todos os circuitos por não haver referencia de potencial neste arranjo, sendo necessário em todos os casos para sincronização, linha viva ou indicação de tensão.
Questões Arranjos em anel
1) Com base na figura abaixo, que ilustra configurações de arranjo de circuito utilizado em sistemas de distribuição de energia elétrica, julgue o item a seguir.
              
A figura ilustra esquema típico de sistema de distribuição em arranjo radial com primário em anel.
( ) Certo ( X ) Errado
2) A respeito de equipamentos de manobra utilizados em subestações de alta tensão, julgue os itens subsequentes.
Em subestações que tenham arranjo de barramento em disjuntor-e-meio é apropriado se ligar disjuntores diretamente aos barramentos, dispensando-se, assim, o uso de chaves seccionadoras. No arranjo de barramento em anel, esse artifício é impraticável.
( ) Certo ( X ) Errado
3) Qual é a diferença entre o sistema em anel e o sistema radial? Qual é a grande vantagem de se ter um sistema em anel perante aos radiais?
 
R = O sistema em anel ele é interligado num sistema fechado, ou seja, se houver uma falha em algum um só ponto, o sistema continua em funcionamento, já o radial não possui outro meio de se alimentar, podendo ser radial com recurso, mas não tem tanta eficiência quanto ao anel. 
1-Quais as características do Arranjo tipo disjuntor e meio?
Maior flexibilidade de manobra. Rápida recomposição. Falha nos disjuntores adjacentes às barras retiram apenas um circuito de serviço. Chaveamento Independente por disjuntor. Apresenta a desvantagem de apresentar um disjuntor e meio por circuito. Chaveamento e religamento automático envolvem demasiado número de operações. Apresenta um custo de implementação elevado. Apresenta um grande índice de confiabilidade e disponibilidade.
2-No arranjo disjuntor-e-meio todos os disjuntores e chaves seccionadoras têm que ser capazes de operar com a corrente de carga de dois circuitos?
Verdadeiro
Falso
3- Descreva com funciona o Arranjo tipo disjuntor e meio.
Nesse tipo de arranjo, cada par de circuitos está em uma seção de barra separada e há três conjuntos de disjuntores e chaves seccionadoras para cada dois circuitos. A operação ocorre com qualquer um dos pares de circuitos separados do restante do esquema.
1-Quais as características do Arranjo tipo barra dupla duplo disjuntor?
Apresenta um arranjo mais completo que a Barra Dupla. Muito mais flexível. Maior confiabilidade Apresenta um custo muito mais elevado. As mesmas características apresentada pela Barra Dupla
2-
Esse arranjo é referente?
Arranjo tipo barra dupla duplo disjuntor
Arranjos de subestações recomendados pelos NOS
Arranjo tipo barra dupla duplo disjuntor?
3 - Descreva com funciona o Arranjo tipo barra dupla duplo disjuntor.
Este arranjo é o que apresenta maior confiabilidade, porém é o mais caro. No caso de defeito no circuito 1 deve-se abrir os disjuntores Da, Db. Na ocasião de manutenção de um disjuntor (Da, por exemplo) o circuito permanece ligado a barra pelo outro disjuntor (Db). É utilizado em subestações de UHV (ultra alta tensão)
1- Quais as características do Arranjos de subestações recomendados pelos NOS.
O arranjo de uma subestação de distribuição é a combinação adequada do chaveamento de alta tensão, dos transformadores abaixadores e chaveamento de tensão primária (chaves, disjuntores e religadores) de modo a obter uma performance pré-estabelecida. Esta performance pode considerar o aspecto funcional e o econômico.
2- Com relação às características da operação do arranjo de subestação denominado barramento principal e de transferência, analise as afirmativas a seguir.
I. Esse tipo de arranjo permite a livre manobra de qualquer disjuntor dos circuitos alimentadores sem desligamento do circuito alimentador adjacente.
II. O encargo da proteção de um dos alimentadores pode ser transferido ao disjuntor de acoplamento de barras (também chamado de disjuntor de amarre ou disjuntor de transferência).
III. O barramento de transferência opera normalmente energizado, ou seja, esse barramento fica energizado mesmo quando não há situação de contingência na subestação.
Está correto o que se afirmar:
I, apenas.
II, apenas.
III apenas.
I e II, apenas.
3- Um dos objetivos de uma subestação de distribuição é permitir ou diminuir o nível de tensão determinado para um ou mais níveis de tensão, possibilitando, desse modo, uma distribuição de energia para consumidores.
 certo
 errado
https://capacitacao.ead.unesp.br/conhecerh/bitstream/ana/214/1/Equipamentos%20El%C3%A9tricos%20em%20Sub-esta%C3%A7%C3%B5es.pdf
http://www.swge.inf.br/anais/sbse2012/PDFS/ARTIGOS/96769.PDF
https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/5840921/208/Aula4.InstrumentosdeTemperatura.pdf
http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/images/documentos/lei_transf_3.pdf