apostila-de-subestacoes

uma 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 
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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; 
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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 
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CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
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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. 
 
 
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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
 
 
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CAPÍTULO 2 – INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
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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,