Equipamentos Elétricos - Aula 6

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EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
AULA 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Eduardo da Silva 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Olá, seja muito bem-vindo(a) a esta aula! Nela, faremos uma viagem 
pelo setor elétrico brasileiro e ver como aplicá-lo. 
Vamos estudar quais são os critérios e entender como se faz um projeto 
das estruturas básicas do setor, desde a usina geradora de energia até a rede 
secundária de distribuição. 
Vamos lá então? Mãos à obra e bons estudos! 
TEMA 1 – CARACTERIZAÇÃO DO SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO 
É difícil de imaginar a nossa vida hoje sem eletricidade, não é mesmo? 
Pois é, mas essa estrutura que conhecemos hoje é bem recente: o Brasil está 
há pouco mais de 100 anos com energia elétrica, sendo que as primeiras 
instalações ocorreram na metade do século XIX e foram destinadas ao 
transporte, sistemas de iluminação e à indústria. 
Além das grandes usinas hidrelétricas, existem pelo menos seis outras 
fontes responsáveis pela geração de energia elétrica no Brasil, como a queima 
de combustíveis fósseis, energia eólica, nuclear, solar, maremotriz, entre 
outras. 
1.1 Sistema Interligado Nacional 
Uma usina geradora pode apresentar falhas ou baixa produtividade – 
com a ausência de chuvas por exemplo – e, para suprir a demanda, parte da 
energia gerada por outra usina passa a ser usada como auxílio no 
fornecimento para uma região consumidora. Para evitar interrupções no 
fornecimento, é necessário que os sistemas estejam interligados entre si, como 
mostra a Figura 1. Chamamos essa estrutura de Sistema Interligado Nacional 
(SIN), que corresponde a praticamente 98% de toda a energia elétrica 
consumida no país. Apenas uma parte da região Norte do Brasil se mantém 
isolada do SIN, devido às grandes distâncias e dificuldades de implantação da 
rede elétrica por entre a floresta amazônica. 
 
 
 
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Figura 1 – Sistemas interligados 
Crédito: Millena/Shutterstock; Kittyvector/Shutterstock. 
A interligação entre as fontes geradoras é muito útil em casos de falhas, 
mas quando elas acontecem, podem gerar uma situação breve de sobrecarga, 
podendo desencadear uma sequência de desligamentos e chegar ao que 
chamamos de “apagão”. Em novembro de 2009, uma falha em uma linha de 
transmissão que sai da usina de Itaipu deixou quase 60 milhões de pessoas 
sem energia elétrica, inclusive no Paraguai. 
Pouco tempo depois, em fevereiro de 2014, onze estados ficaram no 
escuro devido a um curto-circuito em uma linha de transmissão no estado do 
Tocantins. Estima-se que quase 6 milhões de pessoas foram afetadas pela 
ocorrência. 
 
 
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Essas e outras falhas deram origem ao Esquema Regional de Alívio de 
Carga (Erac), que monitora a rede elétrica e prevê um possível desligamento 
por sobrecarga. Quando se insere uma carga não planejada na rede elétrica, 
ela provoca um afundamento momentâneo da tensão e reduz a sua frequência 
nominal. É assim que o Erac funciona: ao perceber que houve uma redução na 
frequência até um valor determinado, ele atua desligando parte das cargas 
ligadas a ele. Se a frequência continua caindo, o sistema rejeita as cargas por 
estágios, de acordo com cada região do país, conforme a Tabela 1. 
 
 
 
 
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Tabela 1 – Sequência de desligamentos feitos pelo ERAC nas regiões Sul e 
Sudeste do Brasil 
Estágio 
Sudeste Sul 
Ajuste (Hz) Carga Rejeitada (%) Ajuste (Hz) Carga Rejeitada (%) 
1º 58,5 7 58,5 7,5 
2º 58,2 7 58,2 7,5 
3º 57,9 7 57,9 10 
4º 57,7 7 57,6 15 
5º 57,5 7 57,3 15 
Fonte: ONS, 2019. 
A Figura 2 mostra quais são e como estão distribuídas as principais 
fontes de geração de energia elétrica do Brasil, e também é possível perceber 
a predominância da energia hidráulica, mas também a grande participação das 
termoelétricas. 
Figura 1 – Mapa dos empreendimentos de geração de energia elétrica no Brasil 
Fonte: Adaptado de Aneel, 2019. 
 
 
6 
Saiba mais 
Se quiser mais informações geográficas sobre o setor elétrico brasileiro, 
acesse: <https://sigel.aneel.gov.br>. 
1.2 Sistema Elétrico de Potência 
O sistema elétrico de potência brasileiro é composto por sistemas de 
geração, transmissão e distribuição, de acordo com o diagrama em blocos: 
Figura 3 – Sistemas de geração, transmissão e distribuição 
 
 
7 
Para exemplificar o sistema elétrico de potência, vamos utilizar o 
diagrama unifilar da Figura 4, que apresenta três usinas geradoras, um 
conjunto de linhas de transmissão, uma rede de subtransmissão e redes de 
distribuição primária e secundária. 
Figura 4 – Diagrama unifilar de um sistema elétrico de potência 
Fonte: Adaptado de Mohan, 2013. 
TEMA 2 – SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
A geração de energia de uma região (continente, país, estado etc.) é 
dividida em setores, em função das fontes de energia. Chamamos de matriz 
energética a relação das fontes geradoras e seu percentual individual de 
produtividade de energia. Nessa relação estão as principais as formas de uso 
energético, como combustíveis veiculares, aquecimento de fornos e muitas 
outras, mas em especial, a geração de energia elétrica. Quando relacionamos 
apenas as fontes capazes de gerar energia elétrica, chamamos de matriz 
elétrica. 
2.1 Geração hidrelétrica 
A energia hidráulica é considerada uma fonte limpa e renovável de 
geração de energia elétrica, e como o potencial hídrico do Brasil é muito 
grande, existe uma certa preferência por essa fonte geradora. 
 
 
8 
Uma unidade de geração hidrelétrica é constituída, basicamente, por 
uma barragem que obstrui de forma controlada o fluxo de água de um rio, 
criando um reservatório que aumenta o desnível e, consequentemente, a 
energia potencial acumulada. 
A água armazenada é direcionada por um tubo chamado conduto 
forçado, e no final desse percurso está a turbina, que gira com a força da água. 
O eixo da turbina está diretamente conectado ao rotor do gerador, que deve 
manter uma velocidade constante para produzir energia elétrica com uma 
frequência específica, geralmente 50 Hz ou 60 Hz. A tensão induzida nas 
bobinas do estator do gerador é direcionada à subestação elevadora de 
transmissão, como mostra a Figura 5. 
 
 
Figura 5 – Vista lateral de uma unidade de geração hidrelétrica 
Crédito: Andrea Danti/Shutterstock. 
2.2 Geradores 
Com exceção da energia solar fotovoltaica, o princípio básico da 
produção de energia está na transformação da energia mecânica em elétrica, 
https://www.shutterstock.com/pt/g/andreus
 
 
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que ocorre pelo giro de uma turbina. Nós precisamos do movimento de giro de 
uma turbina para que um gerador produza energia elétrica. 
O motivo disso está baseado na lei de indução de Faraday, que diz que 
a variação do campo magnético em uma espira ou bobina produz uma força 
eletromotriz nas suas extremidades. 
Um gerador trifásico é composto por duas partes básicas: o rotor, que é 
a parte girante dessa máquina, e o estator, parte fixa. O rotor é formado por um 
conjunto de bobinas, chamado enrolamento de campo, que é alimentado com 
corrente contínua e funciona como um eletroímã. Já o estator é feito de 
bobinas passivas defasadas em 120º entre elas; o conjunto dessas bobinas 
recebe o nome de enrolamento de armadura. Conforme o rotor varia o campo 
magnético nas bobinas do estator, uma tensão é induzida nas suas 
extremidades produzindo o sistema trifásico, como mostra a Figura 6. 
Figura 6 – Esquema de funcionamento de um gerador elétrico 
Saiba mais 
Conheça os princípios de conversão eletromecânica de energia e o 
funcionamento de máquinas elétricas rotativas no livro “Máquinas elétricas de 
Fitzgerald e Kingsley”, do autor Stephen D. Umans, capítulos 3 e 4. 
2.3 Geração termoelétrica 
A geração termoelétrica, ou termelétrica, é a produção de energia 
elétrica por meio de processos térmicos. Na verdade, a geração de energia 
 
 
10 
elétrica é feita por um gerador igual ao mostrado anteriormente,e a 
contribuição do calor, nesse caso, é a produção de vapor d’água que moverá a 
turbina. 
Atualmente, as termoelétricas utilizam muitas fontes de energia térmica, 
dentre elas o carvão mineral, os derivados de petróleo, gás natural, energia 
nuclear, geotérmica e solar. 
Essa modalidade de geração tem um conjunto de elementos básicos 
para o seu funcionamento, que, de modo geral, é um elemento produtor de 
calor para aquecer um compartimento com água (caldeira). O vapor produzido 
é conduzido à turbina, que está conectada ao eixo do gerador. Assim que o 
vapor atravessa a turbina, condensa e então a água é bombeada novamente 
para a caldeira, onde reiniciará o processo, como mostra a Figura 7. 
Figura 7 – Esquema de funcionamento de um sistema de geração termoelétrica 
Uma usina nuclear baseia-se no mesmo processo, porém, a fonte de 
calor é proveniente da fissão nuclear, que libera grandes quantidades de 
energia usadas para o aquecimento. Esse tipo de fonte tem baixíssima 
emissão de gases, mas o seu material residual (lixo) é radioativo e 
acumulativo, podendo levar até algumas centenas de anos para poder ser 
descartado com segurança. 
 
 
11 
Além da nuclear, existem outras fontes de energia térmica pouco ou 
nada poluentes. Um exemplo é a geração geotérmica, que é pouco explorada 
no mundo. Esse tipo de usina aproveita a fonte de calor do interior da terra 
para aquecer o sistema. Outro exemplo de fonte limpa é a energia térmica do 
sol, usada em locais onde a insolação é alta durante a maior parte do ano. 
Essa estrutura utiliza um arranjo de espelhos côncavos, controlados por 
computador, que acompanham a movimentação do Sol e convergem os raios 
solares para um ponto determinado, onde ocorre o aquecimento da caldeira, 
conforme mostra a Figura 8. 
 
Figura 8 – Exemplo de geração termoelétrica por aquecimento solar 
 
Crédito: Fly_And_Dive/Shutterstock. 
2.4 Diagrama unifilar 
Como vimos, independentemente da fonte de energia que irá 
movimentar o rotor, o processo de geração de energia é o mesmo. A Figura 9 
representa, em forma de diagrama unifilar, a estrutura básica de uma usina 
com duas unidades geradoras, com tensão de 16 kV, passando por uma 
subestação elevadora de transmissão que entrega a tensão em 500 kV para o 
sistema de transmissão. 
https://www.shutterstock.com/pt/g/Smallcreative
 
 
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Figura 9 – Diagrama unifilar de uma usina com duas unidades geradoras 
2.5 Geração eólica 
A busca por fontes não poluentes e renováveis de energia é constante. 
Nesse contexto, a geração de energia elétrica a partir da energia eólica é uma 
solução bastante interessante. 
Esse tipo de geração utiliza apenas a força do vento para movimentar o 
gerador, mas antes da instalação desse sistema é necessário realizar um 
estudo prévio para conhecer as condições do vento no local. Um equipamento 
de medição como o anemômetro, mostrado na Figura 10, indica a velocidade e 
direção do vento. Para estimar o potencial de geração, recomenda-se um 
histograma de pelo menos um ano, para identificar sazonalidade e 
inconstâncias na velocidade do vento. 
 
 
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Figura 10 – Anemômetro de conchas com sensor de direção e velocidade do 
vento 
Crédito: Wk1003mike/Shutterstock. 
Uma unidade geradora eólica é formada pela haste ou torre de 
sustentação, a qual serve de base para o sistema de guina, responsável por 
girar o conjunto para direcionar as pás e obter o melhor aproveitamento do 
vento. O sistema pode ter duas ou três pás, presas ao eixo da caixa de 
transmissão, composta por engrenagens que adaptam a baixa rotação das pás 
para a rotação de geração. 
Saiba mais 
Nem toda potência disponível é aproveitada pelo aerogerador. Isso motiva o 
estudo aerodinâmico das pás e estruturas de fixação. Leia mais a respeito no 
livro “Geração de energia elétrica”, dos autores Manuel R. B. Neto e Paulo 
Carvalho, capítulo 5. 
 
https://www.shutterstock.com/pt/g/weerapat
 
 
14 
2.6 Tipos de estruturas 
Uma unidade geradora eólica pode ser do tipo autônoma, ou seja, é 
usada para gerar energia diretamente para uma carga ou consumidor, ou ainda 
diretamente conectada para fornecer energia à rede elétrica. 
A Figura 11 mostra um exemplo típico de estrutura para esse tipo de 
geração, sendo que o sistema é composto por duas ou três pás conectadas ao 
eixo da caixa de engrenagens, que aumenta a velocidade de rotação do rotor 
do gerador. 
 
Figura 2 – Estrutura de uma unidade eolioelétrica 
Crédito: Tatyanatvk/Shutterstock. 
Assim como nos demais casos, é fundamental que a rotação seja 
constante, por isso o gerador é equipamento com um controlador que atua 
sobre as engrenagens para controle da velocidade. Além de monitorar, o 
aerogerador se adapta às condições do vento, rotacionando no próprio eixo por 
meio de um sistema de guinada. Algumas estruturas podem contar com um 
sistema de freios para evitar possíveis falhas ou permitir paradas estratégicas. 
2.6 Diagrama unifilar 
https://www.shutterstock.com/pt/g/tatyanakyz
 
 
15 
Ao longo do dia pode haver variação de velocidade e direção do vento, e 
ainda que o sistema de controle atue, muitas vezes não é possível fazer a 
compensação. Por esse motivo, um sistema de geração eólica utiliza 
conversores estáticos para produzir uma tensão equilibrada e estabilizada. 
Um aerogerador produz energia em corrente alternada, porém, com 
pequenas variações de amplitude. Por isso, passa por um conversor retificador 
(CA-CC) e posteriormente por um inversor (CC-CA), onde volta a ser de 
corrente alternada para a conexão com a rede elétrica. A Figura 12 apresenta o 
diagrama unifilar de um parque eólico de seis unidades geradoras, conectadas 
a uma linha de transmissão de 230 kV. 
Figura 3 – Diagrama unifilar de uma unidade geradora eólica conectada à rede 
2.7 Geração solar fotovoltaica 
Albert Einstein e Max Planck estudaram a luz e a sua correspondência 
com a energia. Os físicos observaram que um feixe de luz que incidia sobre 
uma placa de metal era capaz de arrancar elétrons, ou seja, em nível atômico a 
luz se assemelha a um feixe de partículas que carregam uma quantidade de 
energia, chamadas de fótons. A descoberta, que rendeu a Einstein o prêmio 
Nobel de Física de 1921, foi a relação da energia da luz com o seu 
comprimento de onda, ou seja, quanto maior é a frequência da luz (cor), maior 
é a energia carregada. 
Os estudos sobre o efeito fotoelétrico da luz evoluíram até que, por volta 
de 1954, quando os físicos Daryl Chapin, Calvin S. Fuller e Gerald Pearson 
 
 
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desenvolveram as primeiras células solares de silício, com propriedades 
semelhantes ao que usamos hoje. 
Em uma célula fotovoltaica existem muitas perdas do material, sendo 
que os módulos de disseleneto de cobre-índio (CIS) têm a eficiência em torno 
de 13% a 15%, valores típicos para esse tipo de sistema. As células feitas de 
arseneto de gálio (GaAs) podem conseguir eficiência de até 31%, mas o alto 
custo a torna inviável de acordo com a aplicação. 
Assim como na geração eólica, essa fonte é muito variável em função de 
fatores climáticos, e a sua instalação requer um longo período de 
acompanhamento da radiação solar. Alguns instrumentos são fundamentais 
para se realizar um estudo da viabilidade de um sistema fotovoltaico, dentre 
eles o heliógrafo, usado para verificar a duração do sol ao longo de um dia, o 
piranômetro, que mede a intensidade da radiação solar que incide sobre uma 
superfície plana, e o piroeliômetro, que é usado para medir a incidência de luz 
direta. 
 
As chamadas fazendas solares são usinas de geração fotovoltaica que 
agrupam os painéis ou módulos fotovoltaicos, sendo que cada um deles possui 
60 ou 72 células conectadas em série, como mostra a Figura 13. 
 
 
Figura 4 - Exemplo de fazenda solar 
 
 
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Crédito: Giggietto/Shutterstock. 
2.8 Diagrama unifilar 
Para os sistemas conectados à rede elétrica (ongrid), as instalações 
utilizam um número de painéis agrupados de acordo com a potência do 
inversor. 
Um sistema fotovoltaico gera energia em corrente contínua, por isso, é 
instalada uma caixa de conexão CC na ponta de cada grupo, onde também 
está o inversor. A Figura 14 apresenta o diagrama unifilar de um parque eólico 
de seis unidades geradoras, conectadas a uma linha de transmissão de 230 
kV. 
Figura 5 – Diagrama unifilar de uma usina de geração solar conectada à rede 
TEMA 3 – SISTEMA DE TRANSMISSÃO E SUBTRANSMISSÃO 
As linhas de transmissão são elaboradas depois de um amplo projeto de 
pesquisa realizado pelo Ministério de Minas e Energia (MME), em parceria com 
os órgãos envolvidos no setor elétrico, como a Agência Nacional de Energia 
Elétrica (ANEEL), a Empresa de Pesquisa Energética (EPE) e também as 
concessionárias de geração e transmissão de energia elétrica. 
Como vimos no início desta aula, as tensões de transmissão são acima 
de 138 kV, o que exige estruturas adequadas em função do nível de tensão, 
tipos de isoladores, números de condutores por fase e da resistência mecânica 
necessária, devido ao peso e tração dos cabos condutores, como mostra a 
https://www.shutterstock.com/pt/g/Giggietto
 
 
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Figura 15. A Tabela 2 apresenta as características elétricas dos tipos de torres 
apresentadas na Figura 15. 
Tabela 2 – Características elétricas e construtivas de torres de transmissão e 
subtransmissão 
Característica 
Tipo de Torre 
A B C D E F G H I J K 
Condutores por fase 1 1 1 1 1 ou 2 2 2 ou 4 4 4 4 4 
Números de isoladores na 
cadeia 
6 ou 7 6 ou 7 9 ou 10 9 ou 10 15 15 ou 16 19 ou 20 24 ou 26 24 24 24 
Largura da faixa de 
passagem nas 
proximidades da torre [m] 
30 30 30 30 30 50 50 40 60 50 50 
Fonte: Adaptado de ISA CTEEP, 2020. 
Figura 6 – Características elétricas e construtivas de torres de transmissão e 
subtransmissão 
 
 
19 
Um sistema de subtransmissão é responsável por captar a energia das 
subestações de subtransmissão e transferi-las às subestações de distribuição. 
Também usam da tensão de subtransmissão, alguns consumidores como por 
exemplo, indústrias de grande porte, estações de tratamento e bombeamento 
de água, entre outros. 
Esse sistema é composto por linhas trifásicas com tensão entre 69 kV e 
138 kV, ou mais raramente, em 34,5 kV, com capacidade de transporte de 
dezenas de MW por circuito. 
Existem quatro topologias para a ligação de um sistema de 
subtransmissão: 
• Radial (A): recebe esse nome porque os circuitos à jusante da 
subestação de subtransmissão saem de forma radial, ou seja, são 
circuitos individuais sem que haja encontro ou cruzamento. No caso de 
um defeito na subestação de distribuição, o circuito pode ser 
interrompido por completo. 
• Radial com recurso (B): nessa topologia, os circuitos de subtransmissão 
são independentes, porém, se ocorre um defeito na subestação de 
distribuição, uma chave de transferência permite reconectar o sistema a 
outro circuito de subtransmissão. 
• Anel ou loop (C): esse sistema mantém os circuitos interligados por meio 
de dispositivos de manobra, de modo que exista uma redundância para 
a alimentação das subestações de distribuição. 
• Reticulado ou grid (D): esse é um sistema típico para regiões com alta 
densidade de cargas ou circuitos que não possam ser interrompidos. É 
uma topologia em forma de rede, de modo que os circuitos e de 
subtransmissão e distribuição encontrem caminhos alternativos para 
possíveis defeitos. 
 
 
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Figura 7 – Características elétricas e construtivas de torres de transmissão e 
subtransmissão 
TEMA 4 – SUBESTAÇÕES 
As subestações (SE) são classificadas de acordo com alguns critérios: 
• Tipo: particular, industrial ou de concessionária de energia; 
• Isolamento: convencional (isolada a ar) ou blindada (isolada a gás); 
• Local de instalação: ao tempo, abrigada ou em armário móvel; 
• Natureza da corrente: de corrente alternada (CA), conversora de 
frequência (CA-CA), inversora (CC-CA) ou retificadora (CA-CC); 
• Função: transmissão, subtransmissão e distribuição; 
• Relação entre a entrada e saída: para realização de manobra ou 
transformadora (elevadora ou rebaixadora); 
• Nível de tensão: baixa tensão (BT – até 1 kV), média tensão (MT – até 
34,5 kV), alta tensão (AT – até 230 kV), extra alta tensão (EAT – até 
500 kV) e ultra alta tensão (UAT – acima de 500 kV). 
As instalações de uma subestação podem seguir diferentes arranjos a 
fim de melhorar aspectos como segurança, flexibilidade de operação, redução 
de corrente de curto-circuito, otimização dos dispositivos de proteção, 
facilidade de manutenção e expansão e redução da área construída e custos. 
 
 
21 
4.1 Arranjos típicos de subestações 
De acordo com o grau de complexidade requerido, existem inúmeras 
topologias de subestação que podem ser adotadas. A denominação, arranjo ou 
topologia de uma subestação é usada para definir a forma como as linhas, 
transformadores e cargas de uma subestação conectam-se entre si. A seguir, 
são apresentados alguns dos principais arranjos para uma subestação. 
4.2 Barramento simples 
O arranjo do tipo barramento simples, singelo ou duplo, é uma 
configuração de baixo custo e fácil operação. Costuma ser usado para 
instalações de pequenas subestações com baixa densidade de cargas, 
geralmente até 10 MVA. 
O termo singelo se dá porque a subestação é alimentada por uma única 
linha de subtransmissão, na topologia radial. Isso torna o arranjo mais 
vulnerável a falhas, pois há um único disjuntor para a proteção do circuito e, ao 
atuar, deixa a subestação sem suprimento. 
 
 
 
22 
Figura 8 – Arranjo de uma subestação de barramento singelo 
Já o sistema de barramento duplo torna a subestação mais confiável, 
pois na ocorrência de um defeito, é possível realizar a troca do fornecimento 
para um circuito auxiliar. 
Nesse arranjo, é feito um intertravamento para garantir que durante o 
funcionamento normal da SE, a seccionadora da linha principal, que alimenta a 
barra de cargas prioritárias, fique na posição normalmente fechada (NF), 
enquanto a chave da fonte de emergência se mantém na posição normalmente 
aberta (NA). Somente na ocorrência de um defeito essas chaves se invertem, e 
assim impede-se a coexistência das fontes no circuito. 
Ainda assim, se houver problemas na SE, as cargas não prioritárias 
serão interrompidas. Apesar de parecer, esse sistema não é ininterrupto para 
as cargas não prioritárias: para realizar a manobra é necessário o desligamento 
do barramento, e logo depois é feito o restabelecimento do fornecimento. 
Esse arranjo é tipicamente encontrado em subestações consumidoras 
do tipo hospital, hotel e alguns tipos de indústrias. 
 
 
 
23 
Figura 9 – Arranjo de uma subestação de duplo barramento simples 
4.3 Barramento principal e de transferência 
Esse arranjo conta com dois barramentos, um principal e outro de 
transferência, interligados por um disjuntor. Nessa configuração, o objetivo é 
possibilitar que o disjuntor principal da subestação possa ser desligado para 
substituição ou manutenção. 
Durante o funcionamento normal, o disjuntor principal supre o 
barramento principal, enquanto o disjuntor de transferência permanece na 
posição normalmente aberta. Em situação de emergência ou manutenção, o 
disjuntor principal é retirado de serviço e uma chave by-pass é fechada para 
alimentar o barramento de transferência. Por fim, o disjuntor de transferência é 
fechado e passa a substituir o disjuntor principal. 
Figura 10 – Arranjo de uma subestação com barramento principal e de 
transferência 
 
 
24 
4.4 Barramento duplo com disjuntor 
Esse arranjo permite mais flexibilidade, pois qualquer uma das barras 
poderá ser isolada para manutenção e realiza com mais facilidade a 
transferência dos circuitos de uma barra para a outra. 
Essa topologia é típica de instalações de grande porte e comgrande 
importância. O disjuntor de transferência permite que a manutenção seja feita 
sem a perda dos circuitos alimentadores, que podem ser conectadas a 
qualquer barra. 
Figura 20 – Arranjo de uma subestação com barramento duplo com disjuntor 
de transferência 
4.5 Barramento em anel 
Esse tipo de barramento forma um circuito fechado por meio de 
dispositivos de manobras. Embora sua operação seja mais complicada, o custo 
é aproximadamente o mesmo de uma subestação de barramento simples e 
mais confiável. 
Durante o funcionamento normal, cada conjunto formado por linha, 
transformador e alimentador é alimentado por dois disjuntores separados. Nos 
casos de emergência, somente o segmento em que ocorre a falha fica isolado. 
A desvantagem dessa estratégia é que o anel ficará aberto para situações em 
que disjuntor estiver desligado para fins de manutenção; além disso, os demais 
disjuntores deverão ser projetados para suportar toda a carga. 
 
 
 
25 
Figura 21 – Arranjo de uma subestação com barramento em anel 
Saiba mais 
Além desses arranjos, o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) 
descreve outros tipos e aplicações de topologias de instalações. Saiba mais na 
página do ONS, módulo 10. Disponível em: 
<http://www.ons.org.br/paginas/sobre-o-ons/procedimentos-de-rede/vigentes>. 
Acesso em 2 abr. 2020. 
4.6 Codificação e nomenclatura 
As subestações são supervisionadas e controladas por sistemas 
computadorizados, por isso é muito importante conhecer a nomenclatura e os 
códigos usados para identificar os equipamentos instalados em uma 
subestação ou outra estrutura elétrica. 
De modo geral, identifica-se um equipamento pelo tipo, faixa de tensão e 
posição da instalação. A codificação se dá por letras e números que pode ter 
até 5 caracteres, como mostra o exemplo abaixo: 
 
 
26 
Figura 22 – Exemplo de codificação 
• Primeiro caractere: identifica o tipo do equipamento padronizado por um 
número de 0 a 9, conforme a Tabela 3. 
 
Tabela 3 – Código para o tipo de equipamento 
Código Equipamento 
0 Equipamento não interruptor (transformador, reator, gerador etc.) 
1 Disjuntor 
2 Religador 
3 Chave seccionadora 
4 Chave fusível 
5 Chave a óleo 
6 Chave de aterramento rápido 
7 Para-raios 
8 Transformador de potencial (TP) 
9 Transformador de corrente (TC) 
• Segundo caractere: define o nível de tensão de operação do 
equipamento, padronizado por números e cores, conforme a tabela 
abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
27 
Tabela 4 – Código numérico e de cores para o nível de tensão de operação de 
um equipamento 
Código Faixa de Tensão Cores 
1 1 a 25 kV (13,8 kV) Laranja 
2 51 a 75 kV (69 kV) Verde 
3 76 a 150 kV (138 kV) Preto 
4 151 a 250 kV (230 kV) Azul 
5 251 a 550 kV (500 kV) Vermelho 
• Terceiro e quarto caracteres: o terceiro dígito especifica a função de um 
equipamento ou a posição de instalação junto ao outro equipamento, 
que é padronizada por letras, já o quarto dígito é usado para identificar 
numericamente uma sequência do mesmo equipamento, conforme a 
Tabela 5. 
Tabela 5 – Código da função e sequência de um equipamento 
Código Equipamento Sequência 
A Transformador de aterramento 1 a 9 
B Barramento 1 a 9 
D Equipamento de transferência 1 a 9 
E Reator 1 a 9 
G Gerador 1 a 9 
K Compensador síncrono 1 a 9 
H Banco de capacitores 1 a 9 
PO Para-raios 1 a 9 
R Regulador de tensão 1 a 9 
T Transformador de potência 1 a 5 
T Transformador de serviço auxiliar 6 a 9 
X Conjunto de medição 1 a 9 
U Transformador de potencial 1 a 9 
Z Transformador de corrente 1 a 9 
W Resistor de aterramento 1 a 9 
Obs.: As letras C, F, I, J, L, M, N, P, S, V e Y são reservadas para nomear linhas de 
transmissão ou de distribuição. 
• Quinto caractere: quando necessário, identifica equipamentos similares 
que operam na mesma faixa de tensão e estão conectados a um terceiro 
 
 
28 
equipamento. Nesse caso, pode ser padronizado por números e/ou 
letras. 
A Figura 23 exemplifica uma subestação elevadora de transmissão, e a 
Tabela 6 apresenta a descrição dos equipamentos de acordo com os seus 
códigos. 
Figura 11 – Diagrama unifilar de uma subestação elevadora de transmissão 
com a nomenclatura padronizada 
 
Tabela 6 – Códigos dos equipamentos do diagrama unifilar da Figura 21 
Código Descrição 
01G1 Gerador 16 kV Posição do gerador 1 
11G1 Disjuntor 16 kV Posição do gerador 1 
31G1 Chave seccionadora 16 kV Posição do gerador 1 
71T1 Para-raios 16 kV Posição do transformador 1 
91T1 Transformador de corrente 16 kV Posição do transformador 1 
01T1 Transformador de potência 16 kV Posição do transformador 1 
95T1 Transformador de corrente 500 kV Posição do transformador 1 
65T1 Chave de aterramento rápido 500 kV Posição do transformador 1 
75T1 Para-raios 500 kV Posição do transformador 1 
85T6 Transformador de potencial 500 kV Transformador de serviço auxiliar 
95T6 Transformador de corrente 500 kV Transformador de serviço auxiliar 
35T1 Chave seccionadora 500 kV Posição do transformador 1 
TEMA 5 – REDES DE DISTRIBUIÇÃO 
Algumas concessionárias consideram a rede de subtransmissão parte 
integrante do sistema de distribuição, já outras concessionárias consideram 
somente as redes abaixo de 34,5 kV parte do sistema de distribuição. 
De acordo com o relatório da ANEEL, que verifica o número de unidades 
consumidoras e o consumo de energia (MWh) por nível de tensão, 
 
 
29 
aproximadamente 6% de todo o consumo nacional se dá em tensão de 
transmissão e subtransmissão. A maior parte desse percentual de consumo de 
energia é composta por cargas residenciais, comerciais e industriais, que são 
alimentadas em tensões muito menores que 34,5 kV. 
Uma rede de distribuição pode ser do tipo primária, com valores típicos 
para tensão de linha de 34,5 kV (19,92 kV por fase) ou 13,8 kV (7,97 kV por 
fase); já as redes secundárias operam com tensão 380/220 V trifásica ou com 
220/127 V monofásica. Para a maioria das cargas industriais ou residenciais, 
as subestações de distribuição fornecem energia elétrica por meio de linhas de 
distribuição em 13,8 kV. Essa tensão é abaixada localmente para alimentar um 
conjunto de casas, por exemplo, em 220/127 V. 
Os projetos de redes de distribuição primária, com tensão de 13,8 kV, 
são realizados pelas concessionárias de energia que operam na região. As 
normas utilizadas para projeto, instalação e manutenção dessas redes são 
padronizadas para uso exclusivo dos funcionários, internos ou terceiros. 
Apesar disso, alguns acessórios e estruturas seguem um padrão que é seguido 
por praticamente todas as concessionárias. 
Os consumidores comuns, residências, comércios e pequenas fábricas 
com potência inferior a 75 kVA, são alimentados diretamente da rede 
secundária de energia. Porém os consumidores com potência superior a 75 
kVA necessitam instalar sua própria subestação de consumidor; por isso, essa 
estrutura é tipicamente utilizada em comércios, condomínios residenciais e 
pequenas empresas. A Figura 24 mostra um exemplo de uma subestação 
aérea, com medição no lado de média tensão; já a Figura 25 apresenta o 
diagrama unifilar da mesma subestação. 
As instalações para consumidores em baixa tensão são muito 
semelhantes a essa, com a diferença que o medidor está no lado do cliente e a 
potência do transformador é limitada em 75 kVA. 
 
 
30 
Figura 12 – Subestação aérea para consumidores com potência superior a 75 
kW 
Fonte: NT 002/2010 R02. 
 
 
 
31 
Figura 13 – Diagrama unifilar da subestação aérea apresentada na Figura 24 
Quando se trata de instalações para consumidores em média tensão. As 
subestações aéreas ocorrem em menor número. Para grandes fábricas ou 
indústrias, as subestações são do tipo convencional e ficam expostas ao 
tempo, já os demais consumidores adotam a subestação abrigada. Quanto ao 
tipo de abrigo, podem ser construíd9s em alvenaria ou cubículos metálicos, 
como mostraa Figura 26. 
Figura 14 – Exemplo de uma subestação abrigada em cubículo metálico 
Crédito: Siyanight/Shutterstock. 
A Figura 27 mostra a divisão interna dos cubículos de uma subestação 
abrigada em alvenaria, já a Figura 28 mostra seu diagrama. 
 
https://www.shutterstock.com/pt/g/Settapong+Dee-ud
 
 
32 
Figura 15 – Divisão interna de uma subestação abrigada em alvenaria 
Fonte: Copel, 2018. 
Figura 16 – Diagrama unifilar da subestação aérea apresentada na Figura 27 
Da imagem da Figura 27, os ambientes podem ser descritos como: 
A) Esse é o ponto de entrega do ramal de entrada. Chega com tensão de 
13,8 kV e usa como proteção da rede uma chave fusível e um sistema 
de para-raios, ligado à haste de aterramento junto à base do poste. 
 
 
33 
B) A entrada de serviço é do tipo subterrânea e deve estar a no máximo 10 
metros de distância do ponto de alinhamento com a fachada da rua. Os 
cabos utilizados até esse ponto de entrada são isolados com terminação 
ou mufla, fixada em suporte preso à parede. Nesse ponto é instalado um 
outro sistema de para-raios, devidamente aterrado, e o conjunto de TCs 
para a medição da energia. 
C) A partir da mufla de entrada, no ponto B, os condutores são nus ou de 
pintura isolante. A passagem do ponto B para C se dá por buchas de 
passagem do tipo interno-interno, e passam pela chave seccionadora 
tripolar de acionamento manual. Os condutores seguem até o ponto D 
ancorados por isoladores de apoio. 
D) Esse é o cubículo que abriga o disjuntor que faz proteção do 
transformador. 
E) Nessa etapa final da subestação, a chave seccionadora protege o 
transformador que rebaixa a tensão de 13,8 kV para 380/220 V. 
Vale ressaltar que, com exceção do medidor de energia, todos os custos 
da instalação, incluindo poste, construção da cabine, equipamentos, projeto e 
mão de obra de execução são por parte do consumidor. 
FINALIZANDO 
Nesta aula, aprendemos os princípios de funcionamento, tipos e 
métodos de uso dos principais equipamentos utilizados em instalações 
elétricas, desde a geração de energia até o consumidor final. 
Os assuntos abordados nesta aula nos mostram como são importantes o 
uso de equipamentos adequados para cada aplicação, e também a simbologia, 
os diagramas unifilares e a codificação para se compreender bem um projeto 
elétrico de grande porte. 
O setor elétrico é um sistema vivo e em constantes mudanças e 
atualizações, por isso, mantenha-se em dia com os novos equipamentos e 
tecnologias que chegam ao mercado, para que possa elaborar um projeto 
oferecendo o que há de melhor a um possível cliente. 
Sucesso e bons estudos! 
 
 
 
34 
REFERÊNCIAS 
ANEEL. Mapa dos empreendimentos de geração de energia elétrica no 
Brasil. 2019. Disponível em: <https://sigel.aneel.gov.br>. Acesso em: 2 abr. 
2020. 
COPEL – Companhia Paranaense de Energia. NTC 903100 – Fornecimento 
em tensão primária de distribuição. 2018. Disponível em: 
<https://www.copel.com/hpcopel/normas>. Acesso em: 2 abr. 2020. 
ISA CETEEP. Operação e manutenção. 2020. 
<http://www.isacteep.com.br/pt/negocios/operacao-e-manutencao>. Acesso 
em: 2 abr. 2020. 
MOHAN, N. Sistemas elétricos de potência: curso introdutório. Rio de 
Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos, 2013. 
ONS. Acompanhamento do ERAC: Manual de procedimentos da operação - 
Módulo 10 - Submódulo 10, n. 21, p. 1-6, 2019. 
	CONVERSA INICIAL
	TEMA 1 – CARACTERIZAÇÃO DO SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO
	Crédito: Siyanight/Shutterstock.
	FINALIZANDO