apostila-de-subestacoes

dispositivos mais próximos, localizados à montante da falta. Desta forma, a 
interrupção no fornecimento de energia fica limitada a menor parte possível 
do sistema. Entretanto, o sistema de proteção também permite contingências. 
Pois, quando o sistema é projetado, leva-se em consideração a possibilidade 
de um dispositivo de proteção falhar. Neste caso, um outro dispositivo, 
localizado a montante deste, deve atuar para limitar os efeitos da falta. Estes 
dispositivos de proteção instalados em série na rede elétrica, representa para o 
sistema elétrico uma maior confiabilidade. 
 
Diante da importância deste assunto, este capítulo abordará as cinco principais 
técnicas de proteção seletiva utilizadas em subestações, a saber: seletividade 
amperimétrica, cronométrica, lógica, por proteção diferencial e direcional. 
 
 
 
 
 
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CAPÍTULO 10 - PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES 
 
O transformador, por se tratar de um importante equipamento presente nas 
instalações de uma subestação, o mesmo necessita de um eficiente sistema de 
proteção contra todas as faltas susceptíveis de danificá-lo. Por esta razão, 
discute-se neste capítulo os principais dispositivos empregados na sua 
proteção. 
 
 
CAPÍTULO 11 - PROTEÇÃO DE GERADORES 
 
De uma maneira semelhante ao realizado para transformadores, este capítulo 
tem por finalidade discutir a influência das anormalidades operacionais 
impostas ao gerador, dentre as quais destacam-se: sobrecargas, curtos-
circuitos, desequilíbrios, etc. Adicionalmente, apresenta-se também os 
principais dispositivos e os esquemas elétricos característicos normalmente 
associados com a proteção destes equipamentos. 
 
 
CAPÍTULO 12 - NOÇÕES SOBRE SISTEMAS AUXILIARES 
UTILIZADOS NAS SUBESTAÇÕES 
 
Sabe-se que existem basicamente dois tipos de serviços auxiliares utilizados 
nas subestações, quais sejam: fontes de serviços auxiliares em corrente 
alternada e em corrente contínua. Assim pretende-se neste capítulo abordar 
vários aspectos inerentes aos sistemas auxiliares citados acima, dentre os quais 
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destaca-se: esquemas de manobra, especificação das fontes CA e CC, 
definições e conceitos básicos, tipos de carregadores-retificadores e 
dimensionamento dos acumuladores e dos retificadores. 
 
 
CAPÍTULO 13 - TARIFAÇÃO HORO-SAZONAL 
 
Até 1981 a tarifa imposta pelas concessionárias de energia elétrica, era única e 
se chamava “convencional”, não levando em conta as horas do dia e nem os 
meses do ano. A partir da ano citado, criou-se a tarifa horo-sazonal (azul e 
verde), em que foram instituídos preços diferenciados em função da demanda 
e da energia consumidas em períodos distintos do dia (ponta e fora de ponta) e 
do ano (úmido e seco). Assim, a titulo de ilustração, mostra-se neste capítulo 
as definições, expressões de cálculo e orientações gerais no que tange a 
sistemática envolvendo a tarifação convencional e a horo-sazonal. 
 
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CAPÍTULO 1 
 
 
 
 
REVISÃO SOBRE OS CONCEITOS BÁSICOS DE 
CIRCUITOS ELÉTRICOS 
 
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CAPÍTULO 1 – REVISÃO SOBRE OS CONCEITOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS 2
 
REVISÃO SOBRE OS CONCEITOS BÁSICOS DE 
CIRCUITOS ELÉTRICOS 
 
 
1 – SISTEMAS ELÉTRICOS 
 
Antes de entrarmos no assunto associado ao tema subestações, deve-se fazer 
uma rápida revisão da teoria e fórmulas de cálculo, envolvidos nas instalações 
elétricas, com o objetivo de abordar os principais conceitos e extrair da extensa 
teoria aquilo que é mais importante para a compreensão dos princípios 
envolvidos na operação e no funcionamento dos dispositivos de seccionamento e 
proteção utilizados em subestações. 
 
 
1.1 – SISTEMAS DE CORRENTE ALTERNADA MONOFÁSICA 
 
1.1.1 – GENERALIDADES 
 
A corrente alternada se caracteriza pelo fato de que a tensão, em vez de 
permanecer fixa, como entre os polos de uma bateria, varia com o tempo, 
mudando de sentido alternadamente. O número de vezes por segundo que a 
tensão muda de sentido e volta à condição inicial é a freqüência do sistema, 
expressa em "ciclos por segundo" ou "hertz", simbolizada por "Hz". 
 
No sistema monofásico, uma tensão alternada U (Volt) é gerada e aplicada entre 
dois fios, aos quais se liga a carga, que absorve uma corrente I (Ampère), 
conforme mostrado na figura 1a. 
 
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CAPÍTULO 1 – REVISÃO SOBRE OS CONCEITOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS 3
 
I
U Z
(a)
U, I
Umax
Imax
tempo
1ciclo=360º
(b)
φ
 
Figura 1 - (a) Sistema monofásico, (b) Formas de onda da tensão e da corrente 
 para um circuito monofásico; 
 
Se apresentarmos em um gráfico os valores de U e I a cada instante, obtém-se a 
fig. 1b. Nesta figura estão também indicadas algumas grandezas que serão 
definidas em seguida. Nota-se que as ondas de tensão e de corrente não estão 
"em fase", isto é, não passam pelo valor zero ao mesmo tempo, embora possuam 
a mesma freqüência. Isto acontece para muitos tipos de cargas, por exemplo, 
motores, transformadores, reatores, etc. 
 
1.1.2 – LIGAÇÕES SÉRIE E PARALELO 
 
Quando ligarmos duas cargas iguais a um sistema monofásico, esta conexão 
pode ser feita de dois modos: 
 
- Ligação em Série: As duas cargas são atravessadas pela mesma corrente 
total . Neste caso, a tensão em cada carga será a metade 
da tensão do circuito. De um modo geral, o somatório 
da tensão aplicada em cada carga resultará na tensão 
total do circuito. 
 
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CAPÍTULO 1 – REVISÃO SOBRE OS CONCEITOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS 4
 
- Ligação em Paralelo: Aplica-se às duas cargas, a tensão de alimentação. 
Neste caso, a corrente nas cargas será a metade da 
corrente total. De um modo geral, o somatório das 
correntes em cada carga será a corrente total do 
circuito. As figuras 2 e 3 esclarecem o comentário 
realizado. 
10A
440V
220V 220V
Z Z
20A
220V Z Z10A 10A
Figura 2 - Ligação em Série Figura 3 - Ligação em Paralelo
 
 
1.2 – SISTEMAS DE CORRENTE ALTERNADA TRIFÁSICA 
 
1.2.1 – GENERALIDADES 
 
O sistema trifásico é formado pela associação de três sistemas monofásicos de 
tensões, U1, U2 e U3, defasados entre si de120°, ou seja, os "atrasos" de U2 e U1 
em relação a U3 são iguais a 120°, (considerando um ciclo completo de 360°), 
conforme mostrado na figura 4. 
 
Ligando entre si os três sistemas monofásicos e eliminando os fios 
desnecessários, tem-se um sistema trifásico de tensões defasadas de 120 ° e 
aplicadas entre os três fios do sistema. 
 
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CAPÍTULO 1 – REVISÃO SOBRE OS CONCEITOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS 5
 
U1
I1
U2
I2
U3
I3
(a)
 
120º 120º
1 ciclo = 360º
U
U1 U2 U3
(b)
 
Figura 4 - (a) Três sistemas monofásicos independentes 
(b) Formas de onda de um sistema trifásico de tensões defasadas de 120º; 
 
 
1.2.2 – LIGAÇÃO TRIÂNGULO 
 
Chamam-se "tensões e correntes de fase" as tensões e correntes de cada um dos 
três sistemas monofásicos considerados, indicados por Uf e If. 
 
Se ligarmos os três sistemas monofásicos entre si, como indicado na Fig. 5, 
pode-se eliminar três fios, deixando apenas um em cada ponto de ligação, e o 
sistema trifásico ficará reduzido a três fios U, V e W. 
 
 
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CAPÍTULO 1 – REVISÃO SOBRE OS CONCEITOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS 6
 
A tensão entre dois quaisquer destes três fios chama-se "tensão de linha" (UL), 
que é a tensão nominal do sistema trifásico. A corrente em qualquer um dos fios 
chama-se "corrente de linha" (IL). 
 
Examinando o esquema elétrico da Fig. 6, observa-se que: 
1) À carga é aplicada a tensão de