APOSTILA DE SUBESTACOES ELÉTRICAS

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Subestações 
 
 
 
 
 
 
 
PROFESSOR ANTÔNIO CARLOS DELAIBA 
 ii
1 - INTRODUÇÃO 
 
Uma subestação pode ser definida como sendo um conjunto de equipamentos 
com propósito de chaveamento, transformação, proteção ou regulação da 
tensão elétrica. 
 
A função ou tarefa mais importante das subestações é garantir a continuidade 
com a máxima segurança de operação e confiabilidade dos serviços a todas as 
partes componentes dos sistemas elétricos. As partes defeituosas ou sob faltas 
devem ser desligadas imediatamente e o abastecimento de energia deve ser 
restaurado por meio de comutações ou manobras. 
 
Portanto, deve-se fornecer a energia elétrica com alto grau de confiabilidade, 
tendo em vista os prejuízos elevadíssimos representados por paradas de 
produção. Desta forma, destaca-se a importância de uma criteriosa escolha 
dos componentes, os quais irão transformar, seccionar, proteger e comandar as 
subestações. 
 
A escolha, aplicação e a coordenação seletiva adequadas do conjunto de 
componentes que constitui uma subestação são um dos aspectos mais 
importantes e pouco entendido de um projeto elétrico. 
 
Ao especificar uma subestação, não é admissível, considerar somente o 
funcionamento normal (nominal) do sistema, deve-se prever, que 
equipamentos podem falhar, pessoas cometerem erros e imprevistos. Assim, a 
função da proteção é minimizar os danos aos sistemas e seus componentes, 
bem como limitar a extensão e a duração das interrupções no fornecimento de 
2
 iii
energia, sempre que, em qualquer parte do sistema, acontecer uma falha 
(equipamentos e/ou humana) ou imprevistos indesejáveis, tais como: curto-
circuito, sobrecarga, sobretensões, etc. 
 
Portanto, a escolha dos equipamentos de uma subestação embora deva atender 
a certas condições mínimas de segurança e confiabilidade, dependerá de 
fatores econômicos, bem como de uma criteriosa escolha dos equipamentos 
que irão desenvolver as seguintes funções: 
 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
Transformação; 
Seccionamento (manobra); 
Proteção; 
Etc. 
 
Nestas condições, este curso tem por objetivo desenvolver e discutir, 
criteriosamente, uma técnica que é de selecionar, coordenar, ajustar e aplicar 
os vários equipamentos elétricos de manobra, proteção, transformação 
normalmente utilizados nas subestações de energia. 
As análises irão contemplar várias situações normais e anormais, tais como: 
 
Operação em regime (carga nominal); 
Operação em sobrecarga; 
Condições de curto-circuito (efeitos térmico e dinâmico); 
Seletividade; 
Etc. 
 
3
 iv
A título de uma melhor compreensão dos estudos citados, ao longo do curso, 
serão desenvolvidos e propostos vários exemplos de aplicação. 
 
Para atingir estas metas, este trabalho apresenta-se desenvolvido com a 
seguinte estrutura: 
 
 
CAPÍTULO 1 - REVISÃO SOBRE OS CONCEITOS BÁSICOS DE 
CIRCUITOS ELÉTRICOS 
 
Neste capítulo fez-se uma rápida revisão dos principais conceitos e extraiu-se 
da extensa teoria, as equações básicas referentes aos sistemas monofásicos e 
trifásicos. Desta forma, uma visão geral sobre os principais conceitos 
necessários ao desenvolvimento do curso foi evidenciada. 
 
 
CAPÍTULO 2 - INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE 
POTÊNCIA 
 
Este capítulo preocupou-se tão somente em definir e conceituar as principais 
grandezas elétricas necessárias à compreensão do tema proposto. As 
definições foram extraídas da portaria 456 da ANEEL. Complementando os 
aspectos anteriores, apresentou-se os conceitos e definições envolvendo as 
sobretensões devido às descargas atmosféricas e aquelas provenientes de 
chaveamentos. E finalmente citou-se as principais definições envolvendo 
subestações. 
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CAPÍTULO 3 - CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 
 
A representação gráfica de um sistema elétrico de potência, ou os diagramas 
elétricos deve conter a maior quantidade possível de informações, com o 
objetivo de representar os componentes e as suas funções específicas. Desta 
forma surge o capítulo 3 que tem por meta apresentar as diversas 
configurações típicas encontradas nas subestações. Finalmente, com base nos 
diagramas unifilares, mostra-se as vantagens e desvantagens de cada arranjo 
específico. 
 
 
CAPÍTULO 4 - DIAGRAMAS UNIFILARES TÍPICOS DE ALGUMAS 
CONCESSIONÁRIAS DE ENERGIA ELÉTRICA 
 
Em função das necessidades, características elétricas, segurança, 
confiabilidade, etc., a subestação é definida a partir de um diagrama elétrico 
que fixa o princípio de funcionamento da mesma, características dos 
equipamentos de seccionamento, proteção, transformação e controle. Neste 
sentido este capítulo tem por objetivo complementar o anterior, mostrando e 
comparando os diagramas unifilares das subestações de algumas das 
principais concessionárias de energia elétrica brasileira.. 
 
 
 
 
 
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CAPÍTULO 5 - ANÁLISE DOS EFEITOS TÉRMICOS E DINÂMICOS 
PROVOCADOS PELA CORRENTE DE CURTO-
CIRCUITO 
 
Este capítulo faz uma abordagem da importância, dos conceitos, efeitos e 
cálculos das correntes de curto-circuito trifásica e monofásica nas redes 
elétricas em alta e média tensão. Isto se justifica, pois é imprescindível 
considerar, além dos aspectos nominais, os efeitos térmicos e dinâmicos 
provocados pelas correntes de curto-circuito necessários a especificação dos 
equipamentos. 
 
 
CAPÍTULO 6 - TRANSFORMADORES 
 
O transformador é um dos componentes vitais presentes nos sistemas elétricos 
de potência, e o mesmo encontra-se na interface entre os sistemas de energia e 
as cargas elétricas. Desta forma, este capítulo se propõe a estudar, de uma 
forma sucinta, a operação deste equipamento, focalizando os seguintes 
aspectos: princípio de funcionamento, rendimento, regulação, paralelismo e 
comportamento térmico. 
 
 
 
 
 
 
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CAPÍTULO 7 - TRANSFORMADORES DE CORRENTE E DE 
POTENCIAL 
 
Ao se estabelecer qualquer procedimento de medição deve-se, de antemão, 
ressaltar que os trabalhos requerem etapas distintas e relevantes para o 
processo. Estas compreendem adequação dos sinais de tensão e corrente aos 
requisitos impostos pelos instrumentos de medição e/ou proteção, o que é 
realizado pelos TC’s e TP's. 
 
Como parte integrante dos temas considerados neste trabalho, para fins de um 
melhor entendimento da operação dos TP's e TC’s, far-se-á necessária uma 
abordagem do tema, de forma a contemplar os seguintes aspectos: princípios 
de funcionamento, definições, principais características, classes de exatidão, 
tipos de conexão, etc. 
 
 
CAPÍTULO 8 - EQUIPAMENTOS DE SECCIONAMENTO E 
PROTEÇÃO 
 
A energia elétrica deve ser fornecida com alto grau de segurança, 
confiabilidade e continuidade. Desta forma, destaca-se a importância de uma 
criteriosa escolha dos componentes, os quais irão seccionar (dispositivos de 
manobra ou seccionamento) e proteger (dispositivos de proteção) a instalação. 
 
Assim, este capítulo tem por meta a descrição sucinta dos principais 
equipamentos de secionamento e proteção em subestações. Dentre estes, 
7
 viii
destacam-se: fusíveis, disjuntores, seccionadores, relés, pára-raios, etc., onde 
serão analisados os seguintes aspectos: princípios de funcionamento, 
definições, curvas características, especificação, aplicações, etc. 
 
 
CAPÍTULO 9 - SELETIVIDADE 
 
Quando uma falta ocorre numa rede elétrica, ela pode ser detectada 
simultaneamente por diversos dispositivos de proteção situados em diferentes 
áreas. A seletividade do sistema de proteção dá prioridade de operação aosdispositivos 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 
9
 x
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. 
 
10
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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. 
 
12
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 delinha UL que é a própria tensão do sistema 
monofásico componente, ou seja, UL = Uf. 
2) A corrente de linha IL, é a soma das correntes das duas fases ligadas a este fio, 
ou seja, I = If1 + If3. Como as correntes estão defasadas entre si, a soma deverá 
ser feita graficamente, como mostrado na fig. 7, onde se obtém com base nas 
figuras 5, 6 e 7, a seguinte relação: 
 
IL = If x 3 = 1 ,732 x If . (1) 
 
Exemplo: Tem-se um sistema trifásico equilibrado de tensão nominal 220 Volt. 
A corrente de linha medida é de 10 Ampère. Ligando-se a este sistema uma 
carga trifásica composta de três cargas iguais ligadas em triângulo. Nestas 
condições, qual será a tensão e a corrente em cada uma das cargas? 
Tem-se que: Uf = U1= 220 Volt em cada uma das cargas. 
Se IL = 1,732 x If, obtém-se If =0,577xIL= 0,577 x 10= 5,77. Logo as correntes 
em cada uma das cargas (fase) será de 5,77 A. 
 
Uf1
If1
Uf2
If2
Uf3
If3
U V W
I1 I2 I3
 
Figura 5 - Ligação elétrica em triângulo; 
 
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CAPÍTULO 1 – REVISÃO SOBRE OS CONCEITOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS 7
 
 
U
V
W
If1
If2
If3
UL=Uf
If3
I1=If1+If3
If1
Figura 6 - Esquema elétrico para
ligação triângulo
Figura 7 - Diagrama fasorial das correntes
de linha e de fase para a ligação em
triângulo
I1
 
 
1.2.3 – LIGAÇÃO ESTRELA 
 
Ligando-se um dos fios de cada sistema monofásico a um ponto comum aos três 
fios restantes, forma-se um sistema trifásico em estrela, conforme ilustrado na 
figura 8. Às vezes o sistema trifásico em estrela é a "quatro fios" ou "com 
neutro" (aterrado ou isolado). O quarto fio é ligado ao ponto comum às três 
fases. A tensão de linha, ou a tensão nominal do sistema trifásico, e a corrente de 
linha são definidas de maneira semelhante ao realizado na ligação triângulo. 
 
Examinando-se o esquema da Fig. 9, observa-se que: 
1) A corrente de linha IL é a mesma corrente da fase à qual o fio está ligado, ou 
seja, IL=If. 
2) A tensão entre dois fios quaisquer do sistema trifásico é a soma gráfica, de 
acordo com a figura 10, das tensões de duas fases às quais estão ligados os fios 
considerados. Conforme ilustram as figuras 8,9 e 10, a relação existentes entre 
as tensões de linha e de fase, são expressas pela seguinte relação: 
 
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CAPÍTULO 1 – REVISÃO SOBRE OS CONCEITOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS 8
 
 
 UL = Uf x 3 = 1 ,732 x Uf. (2) 
 
Exemplo: Tem-se uma carga trifásica composta de três cargas iguais; onde, cada 
carga é alimentada por uma tensão de 220 Volt, absorvendo 5,77 ampère. Nestas 
condições, pede-se: Qual a tensão e a corrente nominal do sistema trifásico que 
alimenta esta carga em suas condições normais? 
Tem-se que: 
Uf = 220 Volt. Então: 
UL= 1,732 x 220= 380 Volt 
IL = If = 5,77 Ampére 
 
 
Uf1
If1
Uf2
If2
Uf3
If3
U V W
I1 I2 I3
Figura 8 - Sistema trifásico ligado em estrela;
 
 
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CAPÍTULO 1 – REVISÃO SOBRE OS CONCEITOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS 9
 
Uf1
If1
UL=U1
U
V
W
I1=If1
Uf1
Uf2
U1=Uf1+ Uf2
Figura 9 - Esquema elétrico para
ligação estrela
Figura 10 - Diagrama fasorial das tensões
de linha e de fase para a ligação em estrela
Uf2
 
 
1.3 – POTÊNCIAS 
 
Em um sistema elétrico, tem-se três tipos de potências, as quais são definidas 
como sendo potência aparente, ativa e reativa. Estas potências estão intimamente 
ligadas de tal forma que constituem um triângulo, conhecido como "Triângulo 
das Potências". A figura 11 ilustra o comentário realizado, e cujas grandezas 
elétricas estão definidas abaixo: 
 
S: Potência aparente, expressa em VA (volt-ampere). 
P: Potência ativa ou útil, expressa em W (watt). 
Q: Potência reativa, expressa em VAr (volt ampère reativo) 
φ: Ângulo que determina o fator de potência. 
 
 
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CAPÍTULO 1 – REVISÃO SOBRE OS CONCEITOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS 10
 
φ
S
P
Q
 
Figura 11 – Triângulo das Potências 
 
 
1.3.1 - POTÊNCIA ATIVA OU ÚTIL 
 
É a componente da potência aparente (S), que realmente é utilizada em um 
equipamento, na conversão da energia elétrica em outra forma de energia. 
 
Em um sistema monofásico é definida por: 
 
P = U . I. cosφ. (3) 
 
Em um sistema trifásico pode ser expressa por: 
 
 P=3 . Uf . If . cosφ ou 
P= 3 . UL . IL . cosφ (4) 
 
1.3.2 – POTÊNCIA REATIVA 
 
É a componente da potência aparente (S), que não contribui na conversão de 
energia. 
Em um sistema monofásico é definida por: 
 
20
CAPÍTULO 1 – REVISÃO SOBRE OS CONCEITOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS 11
 
 
 Q = U. I. senφ (5) 
 
Em um sistema trifásico é expressa por: 
 
 Q = 3 . Uf . If . senφ ou 
` Q = 3 . UL . IL . senφ (6) 
 
1.3.3 – POTÊNCIA APARENTE 
 
É a soma vetorial da potência útil e a reativa. É uma grandeza que para ser 
definida, precisa de módulo e ângulo, características do vetor. Assim tem-se: 
 
Módulo: 22 QPS += (7) 
Ângulo: φ = arctg (Q/P) (8) 
 
Aqui, pode-se notar a importância do fator de potência. Ele é definido como 
sendo a relação entre a potência útil e a aparente, isto é: 
 
f.p. = cosφ = P/S (9) 
 
Imagine dois equipamentos que consomem a mesma potência útil de 1000 W, 
porém o primeiro tem cosφ = 0,5 e o segundo tem cosφ = 0,85. Pelo triângulo 
das potências, chega-se à conclusão de que a potência aparente a ser fornecida 
ao primeiro equipamento é de 2000 VA, enquanto que o segundo requer apenas 
1176,5 VA. 
 
 
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CAPÍTULO 1 – REVISÃO SOBRE OS CONCEITOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS 12
 
Um transformador é dimensionado pela potência aparente (S), e nestas 
condições, deve-se manter um fator de potência elevado em uma instalação 
elétrica. Além disto, as concessionárias de energia cobram pesadas multas sobre 
a tarifa de energia para aqueles que apresentarem fator de potência inferior a 
0,92. 
 
A potência aparente pode ser calculada por: 
 
S = U. I (VA) – Sistema Monofásico (10) 
S=3. Uf . If = 3 x UL . IL – Sistema Trifásico (11) 
 
Outras relações importantes, podem ser expressas por: 
 
S = P / cosφ (VA) (12) 
S = Q / senφ (VA) (13) 
 
A título de ilustração, mostra-se na tabela 1, a determinação dos valores de 
tensão, corrente, potência e fator de potência em função do tipo de conexão da 
carga. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CAPÍTULO 1 – REVISÃO SOBRE OS CONCEITOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS 13
 
Tabela 1 – Valores das grandezas elétricas em função do tipo de ligação; 
Denominação Estrela Triângulo 
Tensão de Linha UL UL
Tensão no Enrolamento UL / 3 UL
Corrente de Linha IL IL
Corrente no Enrolamento IL IL / 3 
Ligações 
 dos Enrolamentos 
 
 
 
 
 
 
Esquemas 
Uf = UL/ 3
UL
IL
 
 
If = IL/ 3
Uf=UL 
Potência Aparente kVA S=3. Uf . If = 3 x UL . IL
Potência Ativa kW P = 3 . Uf . If . cosφ = 3 . UL . IL . cosφ 
Potência Reativa kVAr Q = 3 . Uf . If . senφ = 3 . UL . IL . senφ 
Potência Absorvida da Rede 
Primária kVA SP = P + jQ 
Fator de Potência da Instalação Depende da instalação elétrica (cosφ2) 
 
 
23
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 2 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
24
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
2
INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
1 – INTRODUÇÃO 
 
Um sistema elétrico de potência, na sua concepção geral, é constituído 
pelos equipamentos necessários para transportar a energia elétrica desde a 
"fonte" até os pontos em que ela é utilizada. Basicamente,este processo, 
desenvolve-se em quatro etapas: geração, transmissão, distribuição e 
utilização. 
 
Na figura 1, pode ser visto o diagrama de blocos de um sistema elétrico de 
potência típico, bem como a localização dos respectivos consumidores. 
 
Figura 1 - Esquema básico do sistema elétrico de potência; 
 
As 4 etapas, mostradas na figura 1, podem ser sucintamente definidas da 
seguinte forma: 
 
Geração: 
A conversão da energia primária em elétrica se faz, normalmente, através 
de conversões intermediárias até a geração de energia elétrica. De um modo 
 2
25
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
3
geral, a conversão eletromecânica de energia é realizada através de 
geradores síncronos alimentados por turbinas hidráulicas. 
 
Transmissão: 
O transporte de energia elétrica é feito através das linhas de transmissão, 
cujo valor de tensão, depende do comprimento da linha e da quantidade de 
energia a ser transportada. 
Sabe-se que, quanto maior a distância entre a geração e o consumo, maior 
será a tensão para a transmissão. Além disso, atualmente, tem que se levar 
em consideração, se a transmissão será feita em corrente alternada ou em 
corrente contínua. 
 
Distribuição 
Nesta etapa, a energia deverá ser fornecida a tensões compatíveis com os 
níveis de consumo. 
 
O diagrama unifilar, representado na figura 2, ilustra os níveis de tensão 
normalmente empregados nas diversas etapas envolvidas na transmissão da 
energia elétrica. 
Geração
MT e BT
Transmissão
AT-EAT-UAT
(CA e CC)
Sub-Transmissão
AT-EAT-UAT
(CA e CC)
Distribuição
MT
Consumidor Consumidor
Consumidor Consumidor 
Figura 2 – Sistema elétrico de potência consumidores; 
 
 3
26
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
4
Como pode ser visto na figura 2, existem consumidores, isto é, instalações 
elétricas, alimentadas diretamente a partir das diferentes etapas do sistema 
elétrico de potência em função da quantidade de energia e extensão. 
 
Deve-se introduzir um sub-sistema, entre a transmissão e a distribuição, 
para que se disponibilize aos consumidores todos os níveis de tensão, 
denominado de sub-transmissão. 
 
Dependendo do nível, a tensão é classificada em: 
• Baixa tensão ( BT ) até 1kV 
• Média tensão ( MT ) de 1 a 66 kV ( inclusive ) 
• Alta tensão ( AT ) de 69 kV a 230kV ( inclusive) 
• Extra alta Tensão ( EAT ) de 230kV a 800kV ( inclusive ) 
• Ultra Alta Tensão ( UAT ) maiores que 800kV 
 
Os consumidores estão classificados em quatro grupos: 
 
• Grupo 1 – Grandes consumidores; 
• Grupo 2 - Consumidores médios; 
• Grupo 3 - Pequenos consumidores em média tensão; 
• Grupo 4 - Pequenos consumidores em baixa tensão. 
 
2 – CONCEITOS E DEFINIÇÕES 
 
A título de ilustração e para o desenvolvimento deste curso, adotar-se-á as 
seguintes definições mais usuais extraídas da portaria 456 da ANEEL. 
 
 4
27
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
5
Carga Instalada: soma das potências nominais dos equipamentos 
elétricos instalados na unidade consumidora, em condições de entrar em 
funcionamento, expressa em quilowatts (kW). 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
Concessionária ou permissionária: agente titular de concessão ou 
permissão federal para prestar o serviço público de energia elétrica, 
referenciado, doravante, apenas pelo termo concessionária. 
Consumidor: pessoa física ou jurídica, ou comunhão de fato ou de 
direito, legalmente representada, que solicitar à concessionária o 
fornecimento de energia elétrica e assumir a responsabilidade pelo 
pagamento das faturas e pelas demais obrigações fixadas em normas e 
regulamentos da ANEEL, assim vinculando-se aos contratos de 
fornecimento, de uso e de conexão ou de adesão, conforme cada caso. 
Consumidor livre: consumidor que pode optar pela compra de energia 
elétrica de qualquer fornecedor, conforme legislação e regulamentos 
específicos. 
Contrato de adesão: instrumento contratual com cláusulas vinculadas às 
normas e regulamentos aprovados pela ANEEL, não podendo o 
conteúdo das mesmas ser modificado pela concessionária ou 
consumidor, a ser aceito ou rejeitado de forma integral. 
Contrato de fornecimento: instrumento contratual em que a 
concessionária e o consumidor responsável por unidade consumidora 
do Grupo “A” ajustam as características técnicas e as condições 
comerciais do fornecimento de energia elétrica. 
Contrato de uso e de conexão: instrumento contratual em que o 
consumidor livre ajusta com a concessionária as características técnicas 
e as condições de utilização do sistema elétrico local, conforme 
regulamentação específica. 
 5
28
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
6
Demanda: média das potências elétricas ativas ou reativas, solicitadas 
ao sistema elétrico pela parcela da carga instalada em operação na 
unidade consumidora, durante um intervalo de tempo especificado. 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
Demanda contratada: demanda de potência ativa a ser obrigatória e 
continuamente disponibilizada pela concessionária, no ponto de 
entrega, conforme valor e período de vigência fixados no contrato de 
fornecimento e que deverá ser integralmente paga, seja ou não utilizada 
durante o período de faturamento, expressa em quilowatts (kW). 
Demanda de ultrapassagem: parcela da demanda medida que excede o 
valor da demanda contratada, expressa em quilowatts (kW). 
Demanda faturável: valor da demanda de potência ativa, identificada de 
acordo com os critérios estabelecidos e considerada para fins de 
faturamento, com aplicação da respectiva tarifa, expressa em quilowatts 
(kW). 
Demanda medida: maior demanda de potência ativa, verificada por 
medição, integralizada no intervalo de 15 (quinze) minutos durante o 
período de faturamento, expressa em quilowatts (kW). 
Energia elétrica ativa: energia que pode ser convertida em outra forma 
de energia, expressa em quilowatts-hora (kWh). 
Energia elétrica reativa: energia elétrica que circula continuamente 
entre os diversos campos elétricos e magnéticos de um sistema de 
corrente alternada, sem produzir trabalho, expressa em quilovolt-
ampere-reativo-hora (kvarh). 
Estrutura tarifária: conjunto de tarifas aplicáveis às componentes de 
consumo de energia elétrica e/ou demanda de potência ativas de acordo 
com a modalidade de fornecimento. 
 6
29
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
7
Estrutura tarifária convencional: estrutura caracterizada pela aplicação 
de tarifas de consumo de energia elétrica e/ou demanda de potência 
independentemente das horas de utilização do dia e dos períodos do ano. 
• 
• Estrutura tarifária horo-sazonal: estrutura caracterizada pela aplicação 
de tarifas diferenciadas de consumo de energia elétrica e de demanda de 
potência de acordo com as horas de utilização do dia e dos períodos do 
ano, conforme especificação a seguir: 
a) Tarifa Azul: modalidade estruturada para aplicação de tarifas 
diferenciadas de consumo de energia elétrica de acordo com as 
horas de utilização do dia e os períodos do ano, bem como de 
tarifas diferenciadas de demanda de potência de acordo com as 
horas de utilização do dia. 
b) Tarifa Verde: modalidade estruturada para aplicação de tarifas 
diferenciadas de consumo de energia elétrica de acordo com as 
horas de utilização do dia e os períodos do ano, bem como de 
uma única tarifa de demanda de potência. 
c) Horário de ponta (P): período definido pela concessionária e 
composto por 3 (três) horas diárias consecutivas, exceção feitaaos sábados, domingos e feriados nacionais, considerando as 
características do seu sistema elétrico. 
d) Horário fora de ponta (F): período composto pelo conjunto das 
horas diárias consecutivas e complementares àquelas definidas 
no horário de ponta. 
e) Período úmido (U): período de 5 (cinco) meses consecutivos, 
compreendendo os fornecimentos abrangidos pelas leituras de 
dezembro de um ano a abril do ano seguinte. 
f) Período seco (S): período de 7 (sete) meses consecutivos, 
compreendendo os fornecimentos abrangidos pelas leituras de 
maio a novembro. 
 7
30
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
8
Fator de carga: razão entre a demanda média e a demanda máxima da 
unidade consumidora, ocorridas no mesmo intervalo de tempo 
especificado. 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
Fator de demanda: razão entre a demanda máxima num intervalo de 
tempo especificado e a carga instalada na unidade consumidora. 
Fator de potência: razão entre a energia elétrica ativa e a raiz quadrada 
da soma dos quadrados das energias elétricas ativa e reativa, 
consumidas num mesmo período especificado. 
Fatura de energia elétrica: nota fiscal que apresenta a quantia total que 
deve ser paga pela prestação do serviço público de energia elétrica, 
referente a um período especificado, discriminando as parcelas 
correspondentes. 
Grupo “A”: grupamento composto de unidades consumidoras com 
fornecimento em tensão igual ou superior a 2,3 kV, ou, ainda, atendidas 
em tensão inferior a 2,3 kV a partir de sistema subterrâneo de 
distribuição e faturadas neste Grupo nos termos definidos no art. 82, 
caracterizado pela estruturação tarifária binômia e subdividido nos 
seguintes subgrupos: 
a) Subgrupo A1 – tensão de fornecimento igual ou superior a 
230 kV; 
b) Subgrupo A2 – tensão de fornecimento de 88 kV a 138 kV; 
c) Subgrupo A3 – tensão de fornecimento de 69 kV; 
d) Subgrupo A3a – tensão de fornecimento de 30 kV a 44 kV; 
e) Subgrupo A4 – tensão de fornecimento de 2,3 kV a 25 kV; 
f) Subgrupo AS – tensão de fornecimento inferior a 2,3 kV, 
atendidas a partir de sistema subterrâneo de distribuição e 
faturadas neste Grupo em caráter opcional. 
Grupo “B”: grupamento composto de unidades consumidoras com 
fornecimento em tensão inferior a 2,3 kV, ou, ainda, atendidas em 
 8
31
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
9
tensão superior a 2,3 kV e faturadas neste Grupo nos termos definidos 
nos arts. 79 a 81, caracterizado pela estruturação tarifária monômia e 
subdividido nos seguintes subgrupos: 
a) Subgrupo B1 – residencial; 
b) Subgrupo B1 – residencial baixa renda; 
c) Subgrupo B2 – rural; 
d) Subgrupo B2 – cooperativa de eletrificação rural; 
e) Subgrupo B2 – serviço público de irrigação; 
f) Subgrupo B3 – demais classes; 
g) Subgrupo B4 – iluminação pública. 
Iluminação Pública: serviço que tem por objetivo prover de luz, ou 
claridade artificial, os logradouros públicos no período noturno ou nos 
escurecimentos diurnos ocasionais, inclusive aqueles que necessitam de 
iluminação permanente no período diurno. 
• 
• 
• 
• 
• 
Pedido de fornecimento: ato voluntário do interessado que solicita ser 
atendido pela concessionária no que tange à prestação de serviço 
público de fornecimento de energia elétrica, vinculando-se às condições 
regulamentares dos contratos respectivos. 
Ponto de entrega: ponto de conexão do sistema elétrico da 
concessionária com as instalações elétricas da unidade consumidora, 
caracterizando-se como o limite de responsabilidade do fornecimento. 
Potência: quantidade de energia elétrica solicitada na unidade de tempo, 
expressa em quilowatts (kW). 
Potência disponibilizada: potência que o sistema elétrico da 
concessionária deve dispor para atender às instalações elétricas da 
unidade consumidora, segundo os critérios estabelecidos nesta 
Resolução e configurada nos seguintes parâmetros: 
a) unidade consumidora do grupo “A”: a demanda 
contratada, expressa em quilowatts (kW); 
 9
32
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
10
b) unidade consumidora do Grupo “B”: a potência e KVA, 
resultante da multiplicação da capacidade nominal ou 
regulada, de condução de corrente elétrica do equipamento 
de proteção geral da unidade consumidora pela tensão 
nominal, observado no caso de fornecimento trifásico, o 
fator específico referente ao número de fases. 
Potência instalada: soma das potências nominais de equipamentos 
elétricos de mesma espécie instalados na unidade consumidora e em 
condições de entrar em funcionamento. 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
Ramal de ligação: conjunto de condutores e acessórios instalados entre 
o ponto de derivação da rede da concessionária e o ponto de entrega. 
Religação: procedimento efetuado pela concessionária com o objetivo 
de restabelecer o fornecimento à unidade consumidora, por solicitação 
do mesmo consumidor responsável pelo fato que motivou a suspensão. 
Subestação: parte das instalações elétricas da unidade consumidora 
atendida em tensão primária de distribuição que agrupa os 
equipamentos, condutores e acessórios destinados à proteção, medição, 
manobra e transformação de grandezas elétricas. 
Subestação transformadora compartilhada: subestação particular 
utilizada para fornecimento de energia elétrica simultaneamente a duas 
ou mais unidades consumidoras. 
Tarifa: preço da unidade de energia elétrica e/ou da demanda de 
potência ativas. 
Tarifa monômia: tarifa de fornecimento de energia elétrica constituída 
por preços aplicáveis unicamente ao consumo de energia elétrica ativa. 
Tarifa binômia: conjunto de tarifas de fornecimento constituído por 
preços aplicáveis ao consumo de energia elétrica ativa e demanda 
faturável. 
 10
33
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
11
Tarifa de ultrapassagem: tarifa aplicável sobre a diferença positiva entre 
a demanda medida e a contratada, quando exceder os limites 
estabelecidos. 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
Tensão secundária de distribuição: tensão disponibilizada no sistema 
elétrico da concessionária com valores padronizados inferiores a 2,3 
kV. 
Tensão primária de distribuição: tensão disponibilizada no sistema 
elétrico da concessionária com valores padronizados iguais ou 
superiores a 2,3 kV. 
Unidade consumidora: conjunto de instalações e equipamentos elétricos 
caracterizado pelo recebimento de energia elétrica em um só ponto de 
entrega, com medição individualizada e correspondente a um único 
consumidor. 
Valor líquido da fatura: valor em moeda corrente resultante da 
aplicação das respectivas tarifas de fornecimento, sem incidência de 
imposto, sobre as componentes de consumo de energia elétrica ativa, de 
demanda de potência ativa, de uso do sistema, de consumo de energia 
elétrica e demanda de potência reativas excedentes. 
Valor mínimo faturável: valor referente ao custo de disponibilidade do 
sistema elétrico, aplicável ao faturamento de unidades consumidoras do 
Grupo “B”, de acordo com os limites fixados por tipo de ligação. 
Carga Elétrica: Conjunto de valores das grandezas elétricas que 
definem as solicitações impostas a um equipamento elétrico, tais como: 
transformadores, motores, etc. 
Falta Elétrica: Contato ou arco acidental entre partes sob potenciais 
diferentes e ou uma ou mais dessas partes para terra, em um sistema ou 
equipamento energizado. 
 11
34
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
12
Curto-circuito: Ligação intencional ou acidental entre dois ou mais 
pontos de um circuito através deuma pequena impedância. 
• 
• 
• 
Sobrecarga: Corrente que excede, ligeiramente, o valor nominal de um 
equipamento. 
Corrente de Curto: Corrente que excede muitas vezes, o valor nominal 
de um equipamento. 
 
 
Os aspectos anteriores preocuparam-se tão somente em definir e conceituar 
as principais grandezas elétricas (demanda, energia, etc.) necessárias à 
compreensão do tema proposto. No entanto, não se reportou em nenhum 
instante os conceitos e definições envolvendo as sobretensões devido às 
descargas atmosféricas e àquelas oriundas de chaveamentos. Desta forma, 
neste item, apresentar-se-á, resumidamente, a título de informação alguns 
aspectos elétricos inerentes aos fenômenos citados. 
 
3 – SOBRETENSÕES E COORDENAÇÃO DE ISOLAMENTO 
 
a) Origem e Classificação das Sobretensões 
As redes elétricas estão sujeitas a várias formas de fenômenos transitórios, 
envolvendo variações súbitas de tensão e corrente provocadas por 
descargas atmosféricas, faltas no sistema ou operação de disjuntores ou 
seccionadoras. 
 
De uma forma genérica, os estudos realizados com a finalidade de obtenção 
dos valores referentes aos fenômenos transitórios, são necessários para a 
especificação dos equipamentos de um sistema elétrico. Esses estudos são 
denominados de sobretensões. Na prática, além dos valores das possíveis 
 12
35
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
13
sobretensões nos terminais dos equipamentos, também é de interesse a 
determinação das sobrecorrentes. Os cálculos das correntes transitórias, 
também são necessárias para a verificação dos esforços térmicos e 
mecânicos nos equipamentos e barramentos de uma subestação. 
 
As sobretensões podem ser classificadas de uma forma bem ampla em dois 
grupos: sobretensões externas ou internas, conforme a causa que as 
provocam seja de origem externa ou interna ao sistema elétrico. 
 
As sobretensões atmosféricas são caracterizadas por uma frente de onda de 
alguns microsegundos a poucas dezenas de microssegundos e são 
provocadas principalmente por descargas atmosféricas. Uma sobretensão 
de qualquer outra origem, que tenha característica de frente de onda 
similares àquelas utilizadas para a definição das sobretensão atmosférica, 
também é classificada como sobretensão atmosférica. A figura 3 apresenta 
um exemplo típico de uma sobretensão atmosférica. A figura 4 apresenta 
um exemplo típico de uma sobretensão de manobra fortemente amortecida. 
KV
Va
0,9 Va
0,5 Va
0,3 Va
1,2
50
µ s0
 
Figura 3 - Sobretensão atmosférica típica; 
 13
36
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
14
Observa-se na figura 3 um valor de sobretensão elevado, atingindo o pico 
em torno de 1,2 µs, reduzindo a sobretensão a metade após 50 µs. 
 
4 6 8
KV
1000
600
200
2 10
µ s
 
Figura 4 - Sobretensão típica de manobra fortemente amortecida; 
 
Observa-se na figura 4, que a sobretensão atingiu aproximadamente 
1000kV em 2 µs, enquanto que decorridos 10µs, a sobretensão foi reduzida 
para 800 kV. Isto se justifica pelo forte amortecimento sofrido pela 
sobretensão. 
 
b) Características dos Isolamentos 
Os isolamentos, de uma forma geral, abrangem os espaçamentos no ar, os 
isolamentos sólidos e os imersos em líquido isolante. De acordo com a 
finalidade a que se destinam, são classificados como sendo para uso 
externo e interno, conforme se utilizam: em instalações sujeitas a agentes 
externos como umidade, poluição, intempéries, etc., ou para uso interno. 
 
Além dessa classificação, de ordem geral, existe outra, do ponto de vista de 
isolamento. Os isolamentos podem ser: auto-regenerativos, que são os que 
têm capacidade de recuperação de sua rigidez dielétrica após a ocorrência 
de uma descarga causada pela aplicação de uma tensão de ensaio; ou não-
regenerativos, que são aqueles que não têm a capacidade de recuperação de 
 14
37
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
15
sua rigidez dielétrica. Havendo uma descarga, há danificação parcial ou 
total do isolamento não-regenerativo. 
 
c) Níveis de Isolamento dos Equipamentos 
O nível de isolamento de um equipamento é o conjunto de tensões 
suportáveis nominais, aplicadas ao equipamento durante os ensaios e 
definidas em norma específica para esta finalidade, que define sua 
característica de isolamento. 
 
As tensões definidas em norma, a serem aplicadas nos ensaios para 
comprovar o nível de isolamento de um equipamento, são as seguintes: 
• tensão suportável nominal à frequência industrial de curta 
duração, geralmente 1 minuto. Esta grandeza elétrica também é 
conhecida como tensão aplicada. 
• tensão suportável nominal de impulso de manobra (atmosférico). 
 
A tensão suportável nominal à frequência industrial de curta duração, é o 
valor eficaz especificado da tensão à frequência industrial que um 
equipamento deve suportar em condições de ensaio especificadas e durante 
um período de tempo, geralmente não superior a 1 minuto. 
 
A tensão suportável nominal de impulso de manobra (ou atmosférica) é o 
valor de crista especificado de uma tensão suportável de impulso de 
manobra, que caracteriza o isolamento de um equipamento no que concerne 
aos ensaios de tensões suportáveis. As tabelas 1 e 2 ilustram os níveis de 
isolamento normalizados em função da classe de tensão de um 
equipamento. 
 
 
 15
38
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
16
Tabela 1 – Níveis de isolamento normalizados para 1kV < Um ≤ 52 kV (NBR 6949); 
Tensão máxima do equipamento 
Um (kV – valor eficaz) 
Tensão suportável nominal de 
impulso atmosférico (kV – valor da 
crista) NBI 
Tensão suportável nominal à frequência 
industrial durante 1 minuto (kV – valor 
eficaz) 
 
3,6
20
40
10
7,2
40
60
20
15
95
110
34
25,8
125
150
60
38
170
200
80
48,3 250 105
 
 
Tabela 2 – Níveis de isolamento normalizados para 52kV < Um ≤ 300kV (NBR 6949); 
Tensão máxima do 
Equipamento Um
(kV – valor eficaz) 
Base para os valores 
em p.u. 
Um 
3
2
 
(kV – valor de crista) 
Tensão Suportável Nominal 
de Impulso Atmosférico 
(kV – valor de crista) 
NBI 
Tensão Suportável Nominal 
à Frequência Industrial 
durante 1 minuto 
(kV – valor de crista) 
 
72,5 59 325 141
92,4 75 380 150
145 118
450 185
242 200
550 230
650 275
750
850
325
950
1050
360
395
460
 
 
 16
39
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
17
As normas de coordenação do isolamento, inclusive a NBR- 6939 têm por 
objetivos fixar os níveis de isolamento dos equipamentos e estabelecer 
diretrizes para a elaboração de especificações e métodos de ensaios de 
equipamentos. 
 
Os ensaios são realizados de acordo com os procedimentos estabelecidos 
nas normas pertinentes e têm por objetivo verificar se um equipamento está 
em conformidade com as tensões suportáveis nominais que determinam o 
seu nível de isolamento. Para cada tipo de ensaio e cada tipo de 
equipamento, a norma do equipamento considerado especifica os métodos 
para detectar falha no isolamento e os critérios que permitem afirmar ter 
ocorrido falha no isolamento, durante os ensaios. Sempre que possível, os 
ensaios devem ser feitos de acordo com as recomendações constantes das 
normas pertinentes. No entanto, pequenos desvios são admissíveis em 
função de características especiais de um tipo particular de equipamento, 
desde que os níveis de isolamento normalizados não sejam modificados. Os 
ensaios nos equipamentos novos podem ser de tipo ou de rotina,dependendo da finalidade a que se destinam. Os ensaios de tipo têm a 
finalidade de verificar a conformidade de uma determinada característica 
de projeto de um equipamento elétrico, ou de um componente, com a sua 
respectiva especificação. Os ensaios de rotina têm a finalidade de verificar 
se determinado equipamento, ou componente, está em condições adequadas 
de funcionamento ou de utilização, de acordo com a respectiva 
especificação. Basicamente, o ensaio de tipo é realizado num protótipo, ou 
numa amostra, e o ensaio de rotina é realizado no equipamento, ou seção já 
pronto para entrega. 
 
 
 
 17
40
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
18
d) Princípios Básicos de Coordenação de Isolamento 
Denomina-se coordenação de isolamento ao conjunto de procedimentos, 
utilizados principalmente para a especificação de equipamentos, que tem 
por objetivo fundamental a redução, a uma nível econômico e 
operacionalmente aceitável, a probabilidade de falhas nos equipamentos ou 
no fornecimento de energia, levando-se em consideração as solicitações 
que podem ocorrer no sistema e as características dos dispositivos de 
proteção. Esses componentes para efeito de coordenação de isolamento de 
subestações, são os pára-raios, escoando para a terra parte da corrente 
proveniente da sobretensão devido ao desempenho que tem no controle das 
sobretensões, tanto do tipo de manobra quanto atmosféricas. 
 
Através do estudo da coordenação de isolamento que envolve a 
determinação das sobretensões, as quais os equipamentos estarão 
submetidos, seguida de seleção conveniente das suportabilidades elétricas, 
considerando-se as características dos dispositivos de proteção disponíveis. 
As concessionárias definem os valores da NBI normal e reduzido na SE. 
Nestas condições, as margens mínimas recomendadas pela NBR-8186 são 
as seguintes: 20% e 40% para equipamentos da faixa A, conforme mostra a 
tabela 1. 
 
e) Espaçamentos Elétricos e Distâncias de Segurança 
Em adição aos estudos de coordenação de isolamento para a determinação 
dos níveis de isolamento dos equipamentos das subestações, são definidos 
estudos para a determinação dos espaçamentos elétricos mínimos e das 
distâncias de segurança no interior da subestação. 
 
Os espaçamentos elétricos numa subestação, ao contrário dos equipamentos 
não podem ser ensaiados a impulsos e, providências devem ser adotadas 
 18
41
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
19
para evitar que ocorram descargas no isolamento, em tensões inferiores 
àquelas para as quais os equipamentos foram especificados. 
 
Com base em ensaios de laboratório de diversas configurações de eletrodo, 
são obtidas informações sobre o espaçamento requerido para suportar um 
determinado impulso aplicado, as quais devem ser utilizadas para o 
estabelecimento das distâncias elétricas mínimas na subestação. 
 
A NBR-8186 apresenta a Tabela 6, no anexo F, as informações sobre os 
espaçamentos e valores de tensão suportável a impulso atmosférico, a qual 
é reproduzida na Tabela 3. 
 
Além das definições dos níveis de isolamento dos equipamentos, em 
função das tensões nominais e NBI, são estabelecidas as distâncias 
mínimas entre condutores-terra. 
 
Tabela 3 - Correlação entre o nível de isolamento e o espaçamento mínimo fase-terra no 
ar para tensões suportáveis nominais de impulso atmosférico até 750 kV 
Tensão Suportável Nominal de Impulso Atmosférico 
(kV) 
Espaçamento Mínimo Fase-Terra no Ar 
(mm) 
40 60 
60 90 
95 160 
110 200 
125 220 
150 280 
170 320 
200 380 
250 480 
325 630 
380 750 
450 900 
550 1100 
650 1300 
750 1500 
 
 
 19
42
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
20
f) Distância entre Escoamento de Buchas e Isoladores 
 
A complementação dos estudos de coordenação de isolamento é realizada 
selecionando-se as distâncias de escoamento das superfícies isolantes 
(isoladores) expostas ao meio ambiente, como as porcelanas das buchas e 
isoladores. 
 
Para estes isolantes, a solicitação mais importante é a tensão nominal de 
operação, a qual está continuamente aplicada e que é sensível ao efeito das 
condições ambientais. 
 
O comportamento destes isolantes é bastante influenciado pela umidade e 
densidade do ar. Pois, na presença de substância poluentes, há redução da 
suportabilidade do isolante à tensão na freqüência industrial. 
 
Em condições ambientais limpas, a corrente de fuga pela superfície da 
porcelana é da ordem de miliampéres, tendendo a aumentar devido à 
contaminação desta superfície por depósitos de sal, resíduos químicos ou 
poeira. Este fenômeno é ainda agravado quando a superfície contaminada é 
umedecida por chuva fina ou orvalho, criando camadas de maior 
condutividade e propiciando a ocorrência de descargas através do 
isolamento. 
 
A tabela 4 a seguir, ilustra o exposto. 
 
 
 
 
 
 20
43
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
21
Tabela 4 – Escala Provisória dos níveis de poluição naturais. 
Nível de Poluição 
 Ambiente Característico 
Distância de Escoamento 
Admitida 
(mm/kV eficaz) 
Desprezível 
 
Áreas sem indústria e áreas com baixa 
densidade de indústria, mas sujeitas a ventos 
e/ou chuvas freqüentes. As áreas 
classificadas neste nível devem estar 
localizadas longe do mar ou em altitudes 
elevadas e em nenhum caso podem estar 
sujeitas a ventos marítimos. 
16 
Leve 
 
Áreas com indústrias que não produzam 
fumaça particularmente poluente, áreas com 
alta densidade de indústrias mas sujeitas a 
frequentes ventos limpos e/ou chuvas e áreas 
sujeitas a vento marítimos mas não muito 
próximas da costa (afastadas no mínimo 1 
km). 
20 
Forte 
 
Áreas com alta densidade de indústrias 
produzindo poluição, áreas próximas ao mar 
e de algum modo expostas a ventos 
marítimos relativamente fortes. 
25 
Muito Forte 
 
Áreas geralmente de moderada extensão, 
sujeitas a fumaças industriais, produzindo 
camada condutora razoavelmente espessa, 
áreas geralmente de moderada extensão 
muito próximas da costa e expostas a ventos 
marítimos muito fortes e poluentes. 
31 
 
 
A título de ilustração, mostra-se um exemplo de cálculo da distância de 
isolação: 
 
Exemplo: Para uma subestação em 138 kV, situada numa região de 
poluição leve, a quantidade de isoladores necessários em cada ponto de 
aplicação dos mesmos é obtida da equação: 
 
no isoladores = 1,05 . V/d 
no isoladores = 8
20
138.05,1 ≅ isoladores 
 
 21
44
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
22
onde: 
V = tensão nominal (kV) 
d = distância de escoamento admitida em mm/kV 
Como conclusão ao se elaborar uma oferta de uma subestação, em relação à 
coordenação de isolamento, deve-se considerar: 
O NBI dos equipamentos em função da tensão nominal (classe de 
tensão) da subestação; 
• 
• 
• 
As distâncias entre condutores, definindo a área/lay out da subestação; 
A quantidade de isoladores em função das características do ambiente. 
 
 
4 – NOÇÕES DE SUBESTAÇÕES 
 
4.1 – CONCEITUAÇÃO 
 
Uma subestação pode ser definida como sendo um “conjunto de 
equipamentos com propósito de chaveamento, transformação, 
proteção ou regulação da tensão elétrica”, ou ainda “instalação elétrica 
destinada à alteração conveniente das características de energia 
elétrica ou manobras de circuitos elétricos de potência” 
 
Destinam-se basicamente a: 
• Suprimento de energia elétrica a consumidores; 
• Seccionamento de circuitos elétricos, necessários à estabilidade 
dos sistemas elétricos.22
45
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
23
Nestes seccionamentos há normalmente uma redistribuição de energia 
proveniente de várias fontes de geração e destinadas aos vários centros de 
carga a serem supridos. 
 
Poderão ainda ser conceituadas em função do nível de tensão de operação, 
como por exemplo: 
• Extra Alta Tensão (EAT) – acima de 345kV, destinadas 
basicamente ao seccionamento dos sistemas de transmissão; 
• Alta Tensão (AT) – de 69kV a 230kV, destinadas ao 
seccionamento dos sistemas de subtransmissão e subestações 
transformadoras, as quais são construídas para o atendimento de 
carga localizada, normalmente subestações abaixadoras de tensão 
elétrica. 
 
A função ou tarefa mais importante das subestações é garantir a 
continuidade com a máxima segurança de operação e confiabilidade dos 
serviços a todas as partes componentes dos sistemas elétricos. As partes 
defeituosas ou sob falta devem ser desligadas imediatamente e o 
abastecimento de energia deve ser restaurado por meio de comutações ou 
manobras. 
 
Consequentemente, a escolha das ligações quando do planejamento de uma 
subestação, assume um significado especial e deve ser realizada 
estritamente de acordo com o planejamento do sistema elétrico. 
 
Em sistemas elétricos interligados, por exemplo, que possuem uma rede de 
distribuição secundária, a falta de uma subestação de distribuição não 
resulta em uma falta de alimentação. Para tais subestações, não é necessário 
um alto investimento em sua construção. Por outro lado, em redes radiais, 
 23
46
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
24
quando da desenergização da subestação de alimentação principal, todos os 
consumidores ficariam simultaneamente sem energia. 
 
Deve-se considerar ainda o fato da rede possuir circuitos singelos ou 
duplos. No caso de circuitos singelos, a segurança das subestações 
alimentadoras deve ser particularmente considerada, com a possível 
instalação de um barramento auxiliar. 
 
4.2 – SUBESTAÇÕES PRINCIPAIS 
 
É o espaço físico destinado aos equipamentos e estruturas eletromecânicas 
que, interligados dentro de uma determinada configuração, recebem energia 
em um dado nível de tensão proveniente de geração própria ou de 
concessionária, e transmitem para pontos de utilização ou pontos de 
transferência em outro nível de tensão ou frequência compatíveis com o 
sistema elétrico existente ou a ser instalado. 
 
4.3 – SUBESTAÇÃO UNITÁRIA 
 
Local destinado a receber a energia elétrica proveniente da subestação 
principal e transmitir às unidades elétricas industriais de produção em 
níveis de tensão e frequência compatíveis. 
 
4.4 - TIPOS DE SUBESTAÇÃO 
 
Os projetos de subestação poderão ser elaborados segundo três tipos 
básicos, de acordo com a maneira de instalar, ou seja: 
Subestação ao tempo; • 
• Subestação semi-abrigada; 
 24
47
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
25
• Subestação abrigada. 
 
a) Subestação ao Tempo 
São aquelas instaladas ao ar livre, cujos equipamentos ficarão sujeitos a 
intempéries. 
 
b) Subestação semi-abrigada 
São aquelas providas somente de cobertura em toda à extensão do pátio de 
manobra. 
 
c) Subestação abrigada 
São instaladas em locais abrigados, cujos equipamentos não estão sujeitos a 
intempéries. 
 
5 – PLANTA INDUSTRIAL 
 
As figuras 5, 6, 7 e 8 mostram esquematicamente as configurações de 
plantas industriais e a forma de participação da Schneider: 
• Entrada de energia em AT, sem subestações unitárias; 
• Entrada de energia em AT, com subestações unitárias; 
• Entrada de energia em MT, sem subestações unitárias; 
• Entrada de energia em MT, com subestações unitárias. 
 
 25
48
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
26
SUBESTAÇÃO
PRINCIPAL
ESCOPO DO
TURN-KEY
AT
MT
CASA DE COMANDO
PN PROTEÇÃO E CONTROLE
PN CA/CC
RETIF / BATERIAS
PAINÉIS MTMT
PONTO DE ENTRADA DA
CONCESSIONÁRIA
UNIDADE INDUSTRIAL
PRODUÇÃO PAINÉIS MT/BT
POSSÍVEL IMPLATAÇÃO
DA SCHNEIDER COM O
FORNECIMENTO DE
PAINÉIS
MT
 
Figura 5 – Entrada de energia em AT sem Subestação unitária; 
 
SUBESTAÇÃO
PRINCIPAL
ESCOPO DO
TURN-KEY
AT
MT MT MT
CASA DE COMANDO
PN PROTEÇÃO E CONTROLE
PN CA/CC
RETIF / BATERIAS
MT
MT MT MT
PONTO DE ENTRADA DA
CONCESSIONÁRIA
SE UNITÁRIA
PAINÉIS MT/BT
SE UNITÁRIA
PAINÉIS MT/BT
SE UNITÁRIA
PAINÉIS MT/BT
Fornecimento dos
Equipamentos e
Instalação
 
Figura 6 – Entrada de energia em AT com Subestação unitária; 
 
 
 
 26
49
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
27
SUBESTAÇÃO
PRINCIPAL
ESCOPO DO
TURN-KEY
MT
CABINE DE
FORÇA + MEDIÇÃO
 
Figura 7 – Entrada de energia em MT sem Subestação unitária; 
 
SUBESTAÇÃO
PRINCIPAL
ESCOPO DO
TURN-KEY
MT
MT/BT MT/BT MT/BT
 
Figura 8 – Entrada de energia em MT com Subestação unitária; 
 
 
Deve-se salientar que, os custos estão intimamente ligados à escolha do 
tipo de subestação a ser utilizado. Assim, os requisitos técnicos exigidos 
para uma subestação são proporcionais aos custos de investimento. 
 
 
 
 27
50
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
28
6 – EQUIPAMENTOS DE PÁTIO 
 
Podem ser classificados dentro de dois grupos: 
• Equipamentos de manobra; 
• Equipamentos de transformação. 
 
 
6.1 – EQUIPAMENTOS DE MANOBRA 
 
Enquadram-se disjuntores e chaves seccionadoras, e podem ser ainda 
classificados como: 
• Ativo – disjuntores, visto que pode manobrar em carga normal ou 
defeito. Esta manobra poderá ser comandada pelo operador, a 
partir das chaves de comando instaladas nos painéis de comando 
da subestação ou no próprio disjuntor, ou automaticamente, para 
defeitos, através de relés de proteção; 
• Passivo – Seccionadoras, as quais normalmente não podem fazer 
manobras em carga. 
 
 
6.2 – EQUIPAMENTOS DE TRANSFORMAÇÃO 
 
São equipamentos de transformação das características elétricas de tensões 
e correntes, proteção de outros equipamentos à surtos de tensão e 
equipamentos para comunicação. 
 
Neste item enquadram-se os transformadores de potência, transformadores 
de potencial (TP), transformador de corrente (TC), pára-raios, filtros de 
 28
51
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
29
onda (bobina de bloqueio) e reguladores de tensão. Podem ser ainda 
incluídos, os reatores e capacitores, os quais se destinam à melhoria da 
regulação das linhas de transmissão possibilitando um melhor rendimento 
dos sistemas a que estão conectados. 
 
6.3 – EQUIPAMENTOS DE COMANDO, CONTROLE E 
PROTEÇÃO 
 
Destinam-se à supervisão dos sistemas elétricos. Conectados aos 
secundários de TP’s E TC’s tomam uma imagem do que ocorre 
eletricamente nos circuitos onde estão ligados os equipamentos. 
 
6.4 – EQUIPAMENTOS DE COMANDO 
 
Destinam-se ao acionamento de disjuntores e chaves seccionadoras. Podem 
ainda ser vistos como: 
• Local ou remoto – em função de sua localização em relação ao 
equipamento a ser acionado; 
• Manual ou automático – em função da necessidade ou não da 
participação do operador. 
 
6.5 – EQUIPAMENTOS DE CONTROLE 
 
Destinam-se à supervisão dos sistemas elétricos. Sendo estes: 
• Indicadores de tensão, corrente, potência ativa e reativa, 
temperatura, freqüência; 
• Medidores de controle e faturamento; 
• Registradores gráficos de tensão, corrente, potência ativa e 
reativa, temperatura; 
 29
52
CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
30
• Registradoresde defeitos (oscilógrafos); 
• Anunciadores óticos e acústicos; 
• Localizadores de defeitos; 
• Etc. 
 
6.6– EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO 
 
Compreende principalmente os relés de proteção que podem ser divididos 
em função da sua aplicabilidade: 
• Relés de sobrecorrente e relés de sobrecorrente direcional; 
• Relés de distância; 
• Relés de sobretensão; 
• Relés diferenciais; 
• Relés de religamento; 
• Etc. 
 30
53
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 3 
 
 
 
 
CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 
54
CAPÍTULO 3 – CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 2
 
CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 
 
 
1 – INTRODUÇÃO 
 
Para o desenvolvimento de qualquer projeto de uma instalação elétrica, deve-se 
representar todos os seus componentes de tal forma a se obter uma visão global 
de toda a instalação, tanto sob o aspecto de disposição e localização no sistema 
elétrico, como de suas funções. 
 
A representação gráfica de um sistema elétrico de potência, ou os diagramas 
elétricos, deve conter a maior quantidade possível de informações, com o 
objetivo de representar os componentes e as suas funções específicas. 
Consequentemente, vários são os diagramas elétricos que se tornaram os mais 
usuais, os quais são analisados na sequência deste capítulo. 
 
2 – DIAGRAMAS ELÉTRICOS 
 
2.1 – DIAGRAMA UNIFILAR 
 
Trata-se da representação mais usual na análise de um sistema elétrico. É um 
diagrama onde se representa o circuito elétrico por uma de suas fases, 
destacando-se as partes de força do sistema (aqueles que se destinam à condução 
da energia), sem contudo entrar em detalhes da forma de conexão, ajustes, 
comando, etc. Na figura 1a pode-se observar a representação unifilar do 
diagrama de blocos representado na figura 1, enquanto que a figura 1b, mostra 
um diagrama elétrico típico de uma subestação. 
 
55
CAPÍTULO 3 – CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 3
 
2.2 - DIAGRAMA TRIFILAR 
 
É a representação de um circuito elétrico, levando-se em consideração as suas 
três fases, sendo importante como subsídio para a elaboração dos demais 
esquemas de detalhamento de um determinado projeto. O diagrama trifilar, além 
de conter as informações básicas do diagrama unifilar, contém muitos outros 
detalhes, que serão inclusive transportados a outros esquemas, dando uma 
excelente idéia de conjunto. Na figura 2, pode ser ilustrado a representação do 
diagrama trifilar tomando-se como base o diagrama da figura 1a. 
 
 
 
 
 
(a) 
 
 
 
 
 
 
56
CAPÍTULO 3 – CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 4
 
3 TP’s
TP’s PARA PROTEÇÃO DIRECIONAL
50
51
50
51
67 N 50 N
51
50 N
51
MEDIÇÃO MEDIÇÃO
67 N 6767
DISJUNTOR DISJUNTOR
ENTRADA AÉREA ENTRADA AÉREA
3 TP”s 3 TP”s
2 TC’s2 TC’s
3 TC’s 3 TC’s
MEDIÇÃO COM DUPLA
ALIMENTAÇÃO
A
B
C
A
B
C
67
50
51
67 N
50 N
51
A B
A C
B
A
B C
PONTO DE LIGAÇÃO
PONTO DE ENTRADA
RAMAL DE LIGAÇÃO
RAMAL DE ENTRADA
RAMAL DE SERVIÇO
PARA-RAIO, TIPO ESTAÇÃO 10 kA
TRANSFORMADOR DE
CORRENTE
TRANSFORMADOR DE
POTÊNCIAL
CONJUNTO TRIPOLAR DE CHAVES SECCIONADORAS C/
CHIFRES E ATERRAMENTO. C/ BLOQUEIO MECÂNICO
CONJUNTO TRIPOLAR DE CHAVES SECCIONADORAS DE
COMANDO SIMULTÂNEO
RELÉ DE SOBRECORRENTE DE FASE
COM ELEMENTOS INSTANTÂNEO E
TEMPORIZADOS DIRECIONAIS.
RELÉ DE SOBRECORRENTE DE NEUTRO
COM ELEMENTOS INSTANTÂNEO E
TEMPORIZADOS DIRECIONAIS.
RELÉ DE SOBRECORRENTE DE FASE
INSTANTÂNEO E TEMPORIZADOS.
RELÉ DE SOBRECORRENTE DE TERRA
INSTANTÂNEO E TEMPORIZADOS.
DISJUNTOR
 
(b) 
Figura 1 - Representação unifilar de uma subestação; 
 
 
57
CAPÍTULO 3 – CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 5
 
Figura 2 - Representação trifilar; 
 
2.3 - DIAGRAMA DE IMPEDÂNICA 
 
Quando se deseja analisar o comportamento de um sistema em condições 
normais de carga ou durante a ocorrência de um curto-circuito, o diagrama 
unifilar deve ser transformado num diagrama de impedâncias, mostrando o 
circuito equivalente de cada componente do sistema, referido ao mesmo lado de 
um dos transformadores. 
 
Na figura 3, representa-se o diagrama de impedância referente ao diagrama 
unifilar mostrado na figura 1a. 
Figura 3 - Diagrama de impedâncias; 
 
 
58
CAPÍTULO 3 – CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 6
 
3 - ESTUDO E ESCOLHA DOS TIPOS DE DIAGRAMA EM 
FUNÇÃO DAS CARGAS – APLICAÇÕES 
 
3.1 – GENERALIDADES 
 
O projeto de uma instalação é realizado com maior facilidade com auxílio de um 
diagrama de ligação, o qual é completado no decorrer do surgimento de idéias, 
até que contenha todas as indicações, assim como os dados técnicos dos 
aparelhos, do material, dos instrumentos e dos diversos equipamentos de 
proteção. 
 
Inicialmente, torna-se necessário a definição de unidades funcionais, conhecidas 
como “bay's”, podendo estes ser de linha, transformador e transferência. 
 
Os aparelhos de manobra que compõem uma unidade funcional em ordem, são: 
uma chave seccionadora de terra, que tem por finalidade o aterramento de linha 
de transmissão quando das manutenções, sendo, portanto, um dispositivo de 
segurança. Em seguida tem-se um disjuntor isolado por duas chaves 
seccionadoras, uma de linha e outra de barramento. 
 
Para a complementação da unidade funcional ("bay"), necessita-se de um pára-
raios, e dos transformadores de potencial e de corrente para conexão dos 
aparelhos de medição e proteção. A posição destes transformadores, pode ser 
feita de dois modos: 
a) Entre a chegada de energia e o disjuntor colocado antes da 
seccionadora de transferência “by pass”, pois facilita a transferência 
da proteção para disjuntor de acoplamento; 
 
 
59
CAPÍTULO 3 – CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 7
 
b) Entre o disjuntor e o barramento, conseguindo com isto a própria 
proteção pelo disjuntor. 
 
Quanto à disposição, deve-se colocar o transformador de corrente antes do 
transformador de potencial, pois deste modo o transformador de corrente 
protege o de potencial. 
A figura 4 mostra as unidades funcionais de uma subestação. 
 
 
60
CAPÍTULO 3 – CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 8
 
bay de
transferência“bay de
transformador”
CCP ( Comando, controle, proteção )
Unidade
funcional
“bay da
linha”
I
II
CCP CCP
Legenda:
Pára-ráio
Seccionadora
Seccionadora com lâmina de terra
Disjuntor
TC (transformador de corrente)
TP (transformador de potencial)
Transformador
 
Figura 4 – Unidades Funcionais em uma Subestação; 
 
 
 
 
61
CAPÍTULO 3 – CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 9
 
3.2 - BARRAMENTO SINGELO (SIMPLES) 
 
Representa o tipo básico, sendo comumente empregado em subestações de 
distribuição. A figura 5 ilustra o diagrama básico de uma subestação com 
barramento singelo. 
 
CCP CCP
CCP CCP
SAÍDA / ENTRADA
DE LINHA
 
Figura 5 – Diagrama Básico – Barramento Singelo; 
 
As características mais importantes dos barramentos singelos são: 
9 Boa visibilidade de instalação: com isto é reduzido o perigo de manobras 
errôneas por parte do operador. 
9 Reduzida flexibilidade operacional; em casos de distúrbios ou manutenção 
no barramento é necessário desligar toda a subestação. 
9 Baixo custo de investimento (representa 88% de uma instalação idêntica, em 
138 KV, com barramento duplo). 
 
62
CAPÍTULO 3 – CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 10
 
9 Pela introdução de um seccionamento ao longo do barramento 
(seccionamento longitudinal), de acordo com a Figura 6, onde são oferecidas 
possibilidadesadicionais de operação em grupo, limitações de distúrbios e 
possibilidades de divisão da rede. Além disto, os consumidores podem ser 
alimentados no mínimo de duas maneiras diferentes. A operação com duas 
tensões e frequência também é possível. 
CCP CCP
CCP CCP
 
Figura 6 – Barramento singelo com seccionamento longitudinal; 
 
Os barramentos singelos são utilizados em: 
9 Subestações transformadoras e de distribuição quando a segurança de 
alimentação dos consumidores pode ser obtida por intermédio de 
comutações (redes interligadas formando malha por exemplo). 
9 Em pontos da rede para os quais não há necessidade de fornecimento 
contínuo (sem interrupção). 
 
 
63
CAPÍTULO 3 – CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 11
 
O sistema que utiliza barramento simples (singelo) com seccionamento ao longo 
do mesmo, pode ser executado utilizando-se um disjuntor com seccionador 
longitudinal. Assim, obtém-se o chamado barramento singelo com disjuntor de 
acoplamento longitudinal desenhado na Figura 7. 
 
CCP
 
Figura 7 – Barramento singelo com disjuntor de acoplamento longitudinal; 
 
Esta execução oferece, ao contrário daquela com seccionamento longitudinal, 
uma conexão mais simples, fácil e com possibilidades de separação das diversas 
partes, sem interrupção de serviço. Oferece, ainda, a possibilidade de conexão 
de uma bobina limitadora de corrente juntamente com o disjuntor. Uma 
instalação com este tipo de conexão básica, determina, portanto, uma maior 
flexibilidade no que se refere às diversas possibilidades de operação. Esta 
conexão é encontrada, freqüentemente, nas instalações de consumo próprio de 
usinas elétricas. Normalmente, em instalações de média tensão de grande porte, 
 
64
CAPÍTULO 3 – CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 12
 
há necessidade imperiosa de se seccionar os barramentos por causa da presença 
de altas correntes de curto-circuito. Esta separação é perfeitamente possível 
quando se dispõe de um disjuntor de acoplamento transversal. 
 
A utilização de bobinas limitadoras de corrente é preferida quando se trata de 
instalações existentes e que deva ser ampliada; normalmente, esta ampliação 
provoca o aumento excessivo das correntes de curto-circuito, tornando 
necessário a sua limitação. A Figura 8 ilustra os comentários expostos acima. 
SA FECHADA
 KA71,46" 3KI
 KA76,45" 2KI
 KA85,44" 1KI
=
=
=
345 MVA 345 MVA
Ampliação
500 KVA
µ = 5%
500 KVA
µ = 5%
500 KVA
µ = 5%
 KA87,31" 3KI
 KA42,31" 2KI
 KA31" 1KI
=
=
=
MVA450" 3KS
MVA345" 2KS
MVA280" 1KS
 
 
 
=
=
=
SA
 
Figura 8 – Ampliação de uma subestação; 
 
 
65
CAPÍTULO 3 – CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 13
 
3.3 – BARRAMENTO AUXILIAR 
 
Os barramentos auxiliares identificados na figura 9, os quais normalmente estão 
conectados ao barramento principal por intermédio de um disjuntor, oferecem 
vantagem adicionais aos diagramas apresentados, a saber: 
9 Livre possibilidade de manobra para qualquer disjuntor, sem desligamento de 
derivação correspondente. Alta segurança de alimentação. 
9 Conexão de derivação sem disjuntor e sem utilização dos barramentos 
principais. 
9 Aumento de custos relativamente reduzido (aproximadamente 4% quando 
comparado com uma subestação de 138 KV – barramento duplo). 
 
Este tipo de diagrama para subestações tem aplicação em: 
9 Pontos da rede, nos quais é exigida alta segurança de alimentação (quando, 
por exemplo, existe permanência de circuitos singelos). 
9 Em conexão com barramentos múltiplos, para localidades com forte poluição 
de ar, quando a limpeza acarreta desligamentos frequentes. 
 
 
66
CAPÍTULO 3 – CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 14
 
Barramento principal
Barramento auxiliar
CSA CSB CSE CSC CSD
CL CL
A B C D
 
Figura 9 – Barramento Auxiliar; 
 
Observações: 
Normalmente os transformadores de corrente são colocados entre o 
transformador e a chave seccionadora ou na saída de linha (circuitos “A” e 
“C”) para que eles permaneçam em serviço mesmo durante a utilização do 
disjuntor auxiliar (acoplamento) no circuito de reserva. Deste modo, a proteção 
do transformador pode ser facilmente comutada para o disjuntor de reserva 
(auxiliar). Caso as linhas não tenham comprimento variável, os transformadores 
de corrente para as saídas de linha podem ser dispostos conforme indica o 
circuito “B” da Figura 9. Com isto, pode-se comutar facilmente o relé de 
distância para o disjuntor de reserva. Não seria prudente comutar os 
 
67
CAPÍTULO 3 – CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 15
 
transformadores de corrente, pois estes não podem trabalhar com o secundário 
aberto, mesmo por pouco tempo. 
 
O barramento auxiliar em conexão com um sistema de barramentos duplos, 
oferece uma grande segurança contra interrupções de fornecimento. Quase todas 
as partes da instalação podem ser, consequentemente, comutadas sem tensão e 
sem interrupção de fornecimento. 
 
Em grande estações transformadoras é comum a previsão de um grupo de 
transformadores de reserva. Neste caso, é suficiente coordenar o barramento 
auxiliar com o circuito alimentador da linha. Entretanto, no caso em que todas as 
linhas de alimentação deixam o barramento em uma mesma direção, os custos 
são menores do que para um sistema de barramento adicional (barramento 
duplo). Em conexão com um barramento singelo, esta solução é freqüentemente 
adotada é tecnicamente mais vantajosa do que um barramento duplo. 
 
Estas vantagens refletem-se principalmente na disposição dos equipamentos na 
subestação, apresentando facilidades de manobra e visibilidade de instalação. 
 
3.4 – BARRAMENTO DUPLO 
A figura 10 identifica o diagrama unifilar de uma subestação com barramento 
duplo, enquanto que a figura 11 ilustra o diagrama esquemático do barramento 
duplo com o auxiliar. 
A utilização do barramento duplo é recomendado nas seguintes situações: 
9 Instalações de grande porte que operam com tensões e frequências diferentes. 
9 Fornecimento de energia para diversos consumidores a partir de uma única 
alimentação. 
 
68
CAPÍTULO 3 – CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 16
 
9 Onde o fornecimento de energia deve ser contínuo, sem sofrer qualquer 
interrupção (por exemplo: durante a manutenção dos equipamentos da 
instalação). 
9 Impossibilidade de se fixar previamente a disposição das diversas derivações 
(entradas e saídas). 
Barramento I
Barramento II
 
Figura 10 – Barramento Duplo; 
 
 
De uma forma geral, chega-se sempre a solução empregando-se barramentos 
duplos; esta escolha depende da natureza da instalação (tipo de acoplamento dos 
barramentos, etc.). Em alguns casos, chega-se à conclusão da necessidade do 
emprego de até 6 barramentos; como por exemplo em instalações para consumo 
próprio de usinas elétricas; pontos de união de redes; reunião de diversos 
consumidores com tarifas diferentes. 
 
. 
 
 
 
69
CAPÍTULO 3 – CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 17
 
Barramento I
Barramento II
Barramento
auxiliar
 
Figura 11 – Barramento duplo com barramento auxiliar; 
 
Características dos barramentos duplos: 
9 Liberdade de escolha das conexões para manobras; 
9 Divisão racional de todos os circuitos em dois grupos, para limitação de 
distúrbios e divisão da rede; 
9 Manutenção de um barramento, sem interrupção do fornecimento de energia 
dos circuitos, os quais são conectados ao outro barramento; 
 
70
CAPÍTULO 3 – CONFIGURAÇÕES TÍPICAS DE SUBESTAÇÕES 18
 
9 Para a manutenção dos aparelhos de um circuito é efetivamente necessário 
desligar essa alimentação. Caso