Cap 2 - Subestações e Equipamentos Elétricos

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Capítulo 2 
 
Equipamentos Elétricos 
 
 
 
1. OBJETIVO 
Este capítulo tem por objetivo apresentar os principais equipamentos 
elétricos dando ênfase as suas funções dentro dos sistemas elétricos. O co-
nhecimento básico destas funções e de uma breve introdução sobre instala-
ções elétricas são conhecimentos essenciais para o entendimento da análise 
dos sistemas elétricos de potência. 
2. INTRODUÇÃO 
Uma subestação é um conjunto de equipamentos usados para contro-
lar, modificar, controlar, distribuir e direcionar o fluxo de energia elétrica em um 
sistema elétrico. Elas têm uma ou mais das seguintes funções: 
• Manobra, permitindo conectar e desconectar equipamentos elétricos, 
• Transformação, permitindo elevar ou baixar a tensão quando for mais 
conveniente para a operação do sistema elétrico, 
• Seccionamento, permitindo limitar os comprimentos dos trechos de li-
nhas de transmissão e cabos, 
• Distribuição, permitindo a subdivisão do fluxo de potência para aten-
der a diversos alimentadores. 
 Quanto ao nível de tensão de alimentação, as subestações se classifi-
cam em: 
• Baixa tensão: até 1 KV; 
• Média tensão: entre 1 KV e 66 KV; 
• Alta tensão: entre 69 KV e 230 KV; 
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• Extra alta tensão entre 231 KV e 800 KV; 
• Ultra alta tensão acima de 800 KV. 
 
As tensões empregadas no Brasil para transmissão, subtransmissão e 
distribuição são 13.8 KV, 34.5 KV, 69 KV, 88 KV, 138 KV, 230 KV, 345 KV, 440 
KV, 500 KV e 765 KV. Na região Nordeste, as tensões empregadas para distri-
buição secundária são 380V entre fases e 220V entre fase e neutro e para dis-
tribuição primária, 13,8 KV. 
De acordo com o posicionamento e a função dentro de um sistema elé-
trico as subestações podem ser classificadas em: 
• Subestações de Transmissão, 
• Subestações de Subtransmissão, 
• Subestações de Distribuição, 
• Subestações de Consumidor. 
A Figura 1 apresenta a vista lateral de um setor de 230 KV de uma su-
bestação de transmissão. 
 
 
Figura 1 - Vista lateral do setor de 230 KV de uma subestação ao tempo 
3. NÍVEL DE TENSÃO 
Os sistemas elétricos são caracterizados por três valores de tensão, a 
nominal, a máxima e a mínima. A tensão nominal de um sistema é aquela que 
caracteriza o sistema elétrico e as tensões máxima e mínima de um sistema 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
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são, respectivamente, o maior e o menor valor de tensão que podem ocorrer 
em condições normais de operação, em qualquer tempo e em qualquer ponto 
do sistema, excluídas as condições transitórias e anormais. 
O nível de tensão em que é alimentado um dado sistema elétrico resi-
dencial, comercial ou industrial no Brasil é função da carga instalada e da de-
manda deste sistema, devendo seguir a Portaria ANEEL 414 de 9/9/2010 e as 
normas de fornecimento de energia elétrica da concessionária responsável 
pela alimentação do sistema elétrico. 
Define-se carga instalada como soma das potências nominais dos 
equipamentos elétricos instalados no consumidor expressa em quilowatts 
(kW). Entende-se por demanda, a média das potências elétricas ativas ou rea-
tivas, solicitadas ao sistema elétrico pela parcela da carga instalada em opera-
ção no consumidor durante um intervalo de tempo especificado. Para fins de 
faturamento de energia elétrica, este tempo é de 15 minutos. 
A portaria ANEEL 414 agrupa os consumidores em dois grupos. No 
grupo B (baixa tensão) estão aqueles consumidores que têm carga instalada 
igual ou inferior a 75 kW, enquanto no grupo A (alta tensão) estão aqueles 
consumidores que devem ser alimentados em tensão primária de distribuição 
ou tensão de transmissão. No caso do Nordeste do Brasil, consumidores de 
demanda entre 75 kW e 2500 kW devem ser alimentados em 13,8 kV, acima 
de 2500 kW em 69 kV ou numa tensão maior de acordo com disponibilidade 
da concessionária local. 
Os consumidores do grupo A 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 es-
tão subdividido nos subgrupos mostrados na Tabela 1. No grupo A, os consu-
midores têm estrutura tarifária binômia, isto é, tem seu faturamento de energia 
elétrica com no mínimo duas parcelas, uma referente ao consumo e outra refe-
rente a demanda. Estes consumidores pela Resolução 414/2010 devem assi-
nar contrato de fornecimento de energia elétrica com a concessionária onde 
estão estabelecidos valores de demanda contratados. 
 
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Tabela 1 – Subgrupos dos consumidores do grupo A 
Subgrupos Nível de Tensão 
A1 230 kV ou mais 
A2 88 kV à 138 kV 
A3 69 kV 
A3A 30 kV à 44 kV 
A4 2,3 kV à 25 kV 
AS ( subterrâneo ) --------------- 
 
Para os consumidores do grupo A, com estrutura tarifária binômia, 
existem duas possíveis estruturas tarifárias que podem ser aplicáveis: a con-
vencional e a horo-sazonal. A estrutura tarifária, denominada convencional é 
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. 
A estrutura tarifária horo-sazonal é caracterizada pela aplicação de tari-
fas diferenciadas de consumo de energia elétrica e de demanda de potência 
de acordo com as horas de utilização do dia (horário de ponta e período fora 
de ponta) e dos períodos do ano (período úmido e período seco). 
Assim define-se: 
• Horário de ponta (P), é o período de tempo compreendido por 3 
(três) horas diárias consecutivas nos dias úteis (isto é não existe 
horário de ponta nos sábados, domingos e feriados nacionais). 
No Nordeste o nosso horário de ponta está definido de 17:30 às 
20:30. 
• Horário fora de ponta (F) é o período de tempo compreendido pe-
lo conjunto das horas diárias consecutivas e complementares 
àquelas definidas no horário de ponta. 
• Período úmido (U) é o período do ano constituído de 5 (cinco) 
meses consecutivos, compreendendo os fornecimentos abrangi-
dos pelas leituras de dezembro de um ano a abril do ano seguin-
te. Define-se período seco (S), como sendo o período de 7 (sete) 
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meses consecutivos, compreendendo os fornecimentos de ener-
gia elétrica abrangidos pelas leituras de maio a novembro. 
 
Na estrutura tarifária horo-sazonal existem dois tipos de modalidades 
tarifárias que podem ser aplicadas aos consumidores do grupo A, a Tarifa Azul 
e a Tarifa Verde. 
A Tarifa Azul consiste na aplicação de tarifas diferenciadas de consu-
mo de energia elétrica de acordo com as horas de utilização do dia e os perío-
dos do ano. Assim a Tarifa Azul consiste de um preço para demanda (kW) no 
horário de ponta (P) e outro preço para horário fora de ponta (F), além de um 
preço para o consumo de energia (kWh) no horário de ponta em período úmido 
(PU) e um preço para horário fora de ponta em período úmido (FU), além de 
um preço para horário de ponta em período seco (PS) e outro preço para ho-
rário fora de ponta em período seco (FS). 
A Tarifa Verde será aplicada considerando a seguinte estrutura tarifá-
ria: um preço único para demanda (kW) e preços de consumo de energia 
(kWh) distintos para horário de ponta em período úmido (PU), para horário fora 
de ponta em período úmido (FU), para horário de ponta em período seco (PS) 
e para horário fora de ponta em período seco (FS). 
Os critérios para que um determinado consumidor possa ser enqua-
drado numa tarifa convencional ou horo-sazonal são apresentados a seguir: 
1. Os consumidores do Grupo A alimentados em tensão de forne-
cimento inferior a 69 kV, com demanda contratada inferior a 300 
kW poderão optar entre a tarifa Convencional e as tarifas horo-
sazonais azul ou verde. 
2. Os consumidores do Grupo A alimentados em tensão de forne-
cimento inferior a69 kV, com demanda contratada igual ou supe-
rior a 300 kW poderão optar entre as tarifas horo-sazonais azul 
ou verde. 
3. Os consumidores do Grupo A alimentados em tensão de forne-
cimento maior ou igual a 69 kV terão que estar obrigatoriamente 
enquadrados na tarifa horo-sazonal azul. 
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Os consumidores do Grupo A, alimentados com tensão de fornecimen-
to inferior a 69 kV enquadrados na tarifa Convencional deverão compulsoria-
mente fazer opção entre as tarifas horo-sazonais Azul ou Verde, sempre que 
houver apresentado, nos últimos 11 (onze) ciclos de faturamento, 3 (três) regis-
tros consecutivos ou 6 (seis) alternados de demandas medidas iguais ou supe-
riores a 300 kW. Com o propósito de permitir o ajuste da demanda a ser con-
tratada, a concessionária deve oferecer ao consumidor o período de testes, 
com duração mínima de 3 (três) ciclos consecutivos e completos de faturamen-
to durante o qual será faturável a demanda medida, observados os respectivos 
segmentos horo-sazonais. 
Toda a vez que um consumidor do Grupo A, superar a demanda con-
tratada, será aplicada a tarifa de ultrapassagem sobre a parcela da demanda 
medida, que superar a respectiva demanda contratada caso aquela parcela 
seja superior a tolerância de 5% (cinco por cento) para unidade consumidora. 
A tarifa de ultrapassagem aplicável a unidade consumidora faturada na 
estrutura tarifária convencional, será correspondente a 3 (três) vezes o valor da 
tarifa normal de fornecimento. 
Os consumidores do grupo B, composto de unidades consumidoras 
com fornecimento em tensão inferior a 2,3 kV, estão divididos nos seguintes 
subgrupos: 
• Subgrupo B1 - residencial; 
• Subgrupo B1 - residencial baixa renda; 
• Subgrupo B2 - rural; 
• Subgrupo B2 - cooperativa de eletrificação rural; 
• Subgrupo B2 - serviço público de irrigação; 
• Subgrupo B3 - demais classes; 
• Subgrupo B4 - iluminação pública. 
 
Os consumidores do grupo B tem estrutura tarifária monômia, isto é tem 
o faturamento de energia elétrica associado exclusivamente ao consumo de 
energia elétrica num dado período chamado ciclo de faturamento (usualmente 
30 dias). 
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Para os consumidores do grupo B no estado de Pernambuco, a norma 
de Fornecimento de Energia Elétrica em Tensão Secundária de Distribuição a 
Edificações Individuais na sua última revisão de 2014, estabelece a necessi-
dade de estudos para verificar a necessidade de reforço de rede e evitar pos-
síveis perturbações das ligações com motor ou máquina de solda a motor su-
perior a 3 CV por fase nas tensões de 380/220 V e de ligações de cargas es-
peciais como raios X de qualquer potência, máquinas de solda a transformador 
de qualquer potência em ligações monofásicas ou máquinas de solda a trans-
formador com potência superior a 5 kVA em ligações trifásicas. A mesma nor-
ma estabelece que a ligação de motores trifásicos está condicionada à aplica-
ção de dispositivos de limitação da corrente de partida e que não é permitida a 
ligação de motor trifásico com carga superior a 40 CV na tensão secundária de 
distribuição. 
A Figura 2 apresenta a alimentação de um consumidor residencial, on-
de pode ser visto os diversos componentes desta instalação. 
 
Figura 2 - Alimentação de um consumidor residencial 
 
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O ponto de entrega de energia, denominado PDE, é o ponto de cone-
xão do sistema elétrico da concessionária com a instalação elétrica do consu-
midor, este define o limite de fornecimento da concessionária. Denomina-se 
entrada de serviço, o conjunto de materiais compreendidos entre o ponto de 
derivação da rede secundária de distribuição e a medição, ela compreende o 
ramal de ligação e o ramal de entrada. 
Denomina-se ramal de serviço ou ramal de ligação o trecho compreen-
dido entre o ponto de derivação da rede de distribuição e o ponto de entrega. 
Ele pode ser aéreo, subterrâneo ou misto. O ramal de entrada é o conjunto de 
componentes elétricos entre o ponto de entrega e a medição ( Figura 2). O 
conjunto de componentes elétricos que está compreendido entre a medição e 
o quadro de distribuição geral é denominado ramal de distribuição ou ramal de 
alimentação. 
Após o quadro de medição a concessionária exige a colocação de um 
dispositivo de manobra e proteção, o disjuntor de baixa tensão que tem a fina-
lidade de conduzir correntes normais e interrompe-las automaticamente em 
condições anormais. A entrada de serviço pode ter ramal de distribuição aérea 
como mostrado na Figura 3. 
 
Figura 3 – Entrada de Serviço com Ramal de Distribu ição Aéreo 
 
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A instalação elétrica de um consumidor individual com fornecimento de 
energia elétrica em baixa tensão está mostrada na Figura 5, onde se pode vi-
sualizar os diversos circuitos terminais. Cada um dos circuitos terminais possui 
o seu respectivo disjuntor de baixa tensão, e na entrada do ramal de alimenta-
ção está um disjuntor geral que permite o estabelecimento e a interrupção da 
corrente de normal de alimentação do consumidor e também de forma automá-
tica de correntes anormais. 
Os circuitos terminais podem ser de iluminação interna, de iluminação 
externa, de tomadas de uso geral (TUG) e de tomadas de uso específico 
(TUE) dedicadas a alimentação de cargas específicas como chuveiro, forno de 
microondas ... 
 
Figura 4 – Instalação elétrica de um consumidor ind ividual 
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4. FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA A EDIFICAÇÃO DE 
USO COLETIVO 
Para o fornecimento de energia elétrica em tensão secundária de dis-
tribuição para edifícios com dois ou mais consumidores individuais, denomina-
dos de edifícios de uso coletivo, cada concessionária possui sua norma especí-
fica. No caso da CELPE a norma de Fornecimento de Energia Elétrica a Edifi-
cações de Uso Coletivo define seus padrões de fornecimento e estabelece que 
Edificações de Uso Coletivo devem ser atendidas em tensão secundária, dire-
tamente da rede de distribuição da Celpe, quando a demanda máxima (De) 
calculada para a edificação estiver indicando a potência nominal para o trans-
formador de distribuição de até 300 kVA. Da derivação da rede secundária os 
cabos vão até o Centro de Distribuição e Medição (CDM). O CDM consiste 
como pode ser visto na Figura 7 de dois módulos um de medição (MM) e outro 
de disjunção (MD). No caso de serem necessários mais de um CDM utiliza-se 
um Centro de Distribuição Geral (CDG) onde estão os barramentos de distri-
buição e as proteções para os alimentadores que vão para os distintos CDM’s 
Nas edificações de uso coletivo com demanda até 300 KVA, o ponto 
de entrega (PDE) se situa ou na própria fachada (Figura 5), quando esta esti-
ver próximo do limite entre o imóvel e a via pública, ou no poste auxiliar (Figura 
6). 
 
Figura 5 – Alimentação de edifício de uso coletivo 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
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. 
Figura 6 – Alimentação de edifício de múltiplas uni dades consumidoras 
 
Figura 7 –Centro de Distribuição de Medição (CDM) 
 
Nesta mesma norma é estabelecido que as Edificações de Uso Coleti-
vo devem ser atendidas em tensão primária, através de subestação aérea com 
dupla transformação, instalada em área de recuo interna do imóvel quando a 
demanda máxima (De) calculada para a edificação indicar para um transfor-
mador acima de 300 kVA e abaixo de 500 kVA como pode ser visto na Figura 
8 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
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Figura 8– Edifício de uso coletivo com transformaçã o entre 300 e 500 KVA 
 
As potências padronizadas para transformadores de distribuição para 
uso em edificações de uso coletivo são 75, 112,5, 150, 225, 300 e 500 kVA. 
No poste da Celpe do qual derivar o ramal de ligação aéreo ou subterrâneo 
deve ser instalado umjogo de chaves fusíveis, classe 15 kV, tendo capacidade 
de interrupção mínima de 10 kA e para-raios classe 12 kV, capacidade de in-
terrupção mínima 10 kA, em todos os pontos onde houver transição da rede 
aérea para subterrânea ou vice-versa, solidamente aterrado. Para a subesta-
ção aérea com dupla transformação deve ser reservada uma área mínima de 
12,0 m² na área de recuo da edificação, isolada, visando não permitir o estaci-
onamento de veículos. 
Na mesma norma as Edificações de Uso Coletivo devem ser atendidas 
em tensão primária, através de subestação abrigada, quando a demanda má-
xima (De) calculada para a edificação for igual ou superior a 500 kVA. (Figura 
9) 
As subestações abrigadas devem ser instaladas em compartimento in-
terno, com uma área mínima de 12 m², tendo o menor lado 3 m. Ela deve ter 
iluminação artificial e caso a edificação possua sistema de iluminação de 
emergência, a subestação deve ter no mínimo um ponto de luz. 
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A subestação abrigada com uma ou mais unidades transformadoras 
cujo volume de líquido isolante seja superior a 100 litros (que equivale aproxi-
madamente ao volume de óleo contido em um transformador de 150 kVA) de-
ve possuir sistema de drenagem e caixa de coleta de óleo, com capacidade 
volumétrica mínima compatível com o volume de óleo dos transformadores. 
Os transformadores utilizados nas subestações abrigada de uso coleti-
vo para atender a norma da concessionária devem ser trifásicos e ter buchas 
especiais para conexão com terminais desconectáveis de média tensão, tipo 
"plug-in”. As subestações abrigadas devem possuir malha de terra com, no 
mínimo, 4 hastes de aço cobreado de 2400 mm x 16 mm, dispostas de forma 
retangular e interligadas com cabo de cobre nu de seção circular. 
 
 
Figura 9 – Subestação abrigada acima de 500 kVA 
 
O CDM é alimentado diretamente da rede de distribuição secundária 
ou da subestação do edifício e constitui-se de dois módulos: o Módulo de Dis-
tribuição (MD) e o Módulo de Medição (MM). No módulo de Distribuição (Figura 
10) está um disjuntor termomagnético tripolar para manobra e proteção. As 
barras que formam o barramento devem ser de cobre, marcadas com tinta óleo 
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ou esmalte com as seguintes cores: Fase A – Verde, Fase B – Amarelo, Fase 
C – Marrom e Neutro – Azul Claro. (Figura 11). 
 
Figura 10 – Módulo de Distribuição (MD) 
 
 
Figura 11 – Disjuntor termomagnético e barras do MD 
 
A alimentação das diversas unidades consumidores dentro de um edi-
fício de múltiplas unidades consumidoras é realizada através da plumada. Do 
CDM saem os alimentadores principais e em cada andar, ao longo da prumada 
se tem quadros intermediários ou caixas de passagem de onde são derivados 
os alimentadores até o Quadro Terminal ou Quadro de Distribuição Geral 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
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(QDG) de cada unidade consumidora. A partir de cada QDG são alimentados 
os circuitos terminais de cada unidade consumidora. 
 
Figura 12 – Prumada de um edifício de múltiplas uni dades consumidoras 
 
Figura 13 - Circuitos terminais e QDG de uma unida de consumidora 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
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5. SUBESTAÇÕES 
As subestações de consumidor são responsáveis pelo transformação, 
comando e distribuição do fluxo de energia dos sistemas elétricos residenciais 
comerciais e industriais de médio e grande porte. 
As subestações de consumidor são divididas em compartimentos de-
nominados de cubículos, postos ou cabines. Os postos ou cabines mais usu-
almente encontrados em subestações de consumidor são os postos de medi-
ção, proteção e transformação. 
O cubículo ou posto de medição deve vir sempre antes do posto de 
proteção. O fornecimento e a instalação dos equipamentos de medição é de 
responsabilidade da concessionária. A caixa de medição ou quadro de distri-
buição, eletrodutos, sistema de aterramento, condutores e dispositivos de pro-
teção e seccionamento são de fornecimento do consumidor. 
Quanto a forma de instalação, as subestações de consumidor estão 
classificadas em: 
1. Subestações ao tempo 
 
2. Subestações abrigadas • Em alvenaria 
 • Metálica 
 
6. CLASSIFICAÇÃO DOS CONSUMIDORES 
A portaria ANEEL 456 estabelece ainda que a concessionária de ener-
gia local classifique ainda os consumidores nas seguintes classes, que estão 
sujeitas a tarifas diferenciadas: 
• Residencial 
• Industrial 
• Comercial, serviços e outras atividades 
• Rural 
• Poder Público 
• Iluminação Pública 
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• Serviço Público (tração elétrica, água, saneamento e 
esgoto) 
• Consumo Próprio 
 
Quando num consumidor for exercida mais de uma atividade, prevale-
cerá para efeito de classificação a que tiver maior carga instalada, excetuando-
se as unidades consumidoras classificadas como Serviço Público. 
Na classe residencial estão todos os consumidores com fim residenci-
al, incluindo também o fornecimento de energia elétrica para uso comum de 
prédio ou de conjunto de edificações com predominância de unidades consu-
midoras residenciais. Na classe residencial estão consideradas as seguintes 
subclasses: residencial e residencial baixa renda. 
Na classe Industrial, estão todos os consumidores em que seja desen-
volvida atividade industrial, inclusive o transporte de matéria-prima, insumo ou 
produto resultante do seu processamento quando realizado de forma integrada 
Para estes consumidores deve ser feita distinção entre as seguintes atividades, 
conforme definido no Cadastro Nacional de Atividades Econômicas - CNAE: 
1. Extração de carvão mineral; 
2. Extração de petróleo e serviços correlatos; 
3. Extração de minerais metálicos; 
4. Extração de minerais não metálicos; 
5. Fabricação de produtos alimentícios e bebidas; 
6. Fabricação de produtos do fumo; 
7. Fabricação de produtos têxteis; 
8. Confecção de artigos do vestuário e acessórios; 
9. Preparação de couros e fabricação de artefatos de couro, artigos 
de viagem e calçados; 
10. Fabricação de produtos de madeira; 
11. Fabricação de celulose, papel e produtos de papel; 
12. Edição, impressão e reprodução de gravações; 
13. Fabricação de coque, refino de petróleo, elaboração de combus-
tíveis nucleares e produção de álcool; 
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14. Fabricação de produtos químicos; 
15. Fabricação de artigos de borracha e plástico; 
16. Fabricação de produtos de minerais não-metálicos; 
17. Metalurgia básica; 
18. Fabricação de produtos de metal – exclusive máquinas e equi-
pamentos; 
19. Fabricação de máquinas e equipamentos; 
20. Fabricação de máquinas para escritório e equipamentos de in-
formática; 
21. Fabricação de máquinas, aparelhos e materiais elétricos; 
22. Fabricação de material eletrônico e de aparelhos e equipamentos 
de comunicações; 
23. Fabricação de instrumentos médico-hospitalares, de precisão, 
ópticos e para automação industrial; 
24. Fabricação e montagem de veículos automotores , reboques e 
carrocerias; 
25. Fabricação de outros equipamentos de transporte; 
26. Fabricação de móveis e indústrias diversas; 
27. Reciclagem de sucatas metálicas e não metálicas; 
28. Construção civil; 
29. Outras indústrias. 
 
Consumidores de classe comercial são aqueles onde são exercidas 
atividades comerciais ou de prestação de serviços, incluindo aqueles consumi-
dores constituídos de instalações de uso comum de prédio ou conjunto de edi-
ficações com predominância de unidades consumidoras não residenciais. Nos 
consumidores de classe comercial são consideradas as seguintes subclasses: 
1. Comercial; 
2. Serviços de Transporte, exclusive tração elétrica; 
3. Serviços de Comunicações e Telecomunicações; 
4. Outros Serviços e outras atividades. 
 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
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Os consumidores ditode classe rural são aqueles localizados em área 
rural, em que seja desenvolvida atividade rural devem ser consideradas as se-
guintes subclasses: 
 
1. Agropecuária: consumidor que desenvolve atividade relativa à 
agricultura e/ou a criação, recriação ou engorda de animais, in-
clusive o beneficiamento ou a conservação dos produtos agríco-
las oriundos da mesma propriedade rural. 
2. Cooperativa de Eletrificação Rural 
3. Indústria Rural: consumidor que desenvolve processo industrial 
de transformação e/ou beneficiamento de produtos oriundos da 
atividade relativa à agricultura e/ou a criação,recriação ou engor-
da de animais, com potência instalada em transformadores não 
superior a 112,5 kVA. 
4. Coletividade Rural: consumidor caracterizado por grupamento de 
usuários de energia elétrica, com predominância de carga de 
atividade agropecuária, que não seja cooperativa de eletrificação 
rural. 
5. Serviço Público de Irrigação Rural: consumidor onde seja desen-
volvida atividade de bombeamento d'água, para fins de irrigação, 
destinada à atividade agropecuária e explorada por entidade per-
tencente ou vinculada à Administração Direta, Indireta ou Funda-
ções de Direito Público da União, dos Estados ou dos Municí-
pios. 
6. Escola Agrotécnica: consumidor que desenvolva atividade de 
ensino e pesquisa direcionada à agropecuária, sem fins lucrati-
vos, e explorada por entidade pertencente ou vinculada à Admi-
nistração Direta, Indireta ou Fundações de Direito Público da 
União, dos Estados ou dos Municípios. 
 
Os consumidores classificados como Poder Público são consumidores 
que independentemente da atividade a ser desenvolvida, for solicitado por 
pessoa jurídica de direito público que assuma as responsabilidades inerentes à 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
 II - 20 
condição de consumidor, com exceção dos casos classificáveis como Serviço 
Público de Irrigação Rural, Escola Agrotécnica, Iluminação Pública e Serviço 
Público. A classe Poder Público apresenta as seguintes subclasses: 
 
1. Poder Público Federal; 
2. Poder Público Estadual ou Distrital; e 
3. Poder Público Municipal. 
 
Os consumidores de classe Iluminação Pública, devem iluminar ruas, 
praças, avenidas, túneis, passagens subterrâneas, jardins, vias, estradas, pas-
sarelas, abrigos de usuários de transportes coletivos, monumentos, fachadas, 
fontes luminosas e obras de arte de valor histórico, cultural ou ambiental locali-
zadas em áreas públicas. 
Na classe Serviço Público estão os consumidores que possuem moto-
res, máquinas e cargas essenciais à operação de serviços públicos de água, 
esgoto, saneamento e tração elétrica urbana e/ou ferroviária, explorados dire-
tamente pelo Poder Público ou mediante concessão ou autorização, devendo 
ser consideradas as seguintes subclasses: Tração Elétrica; e Água, Esgoto e 
Saneamento. Na classe Consumo Próprio está o fornecimento destinado ao 
consumo de energia elétrica da própria concessionária. 
7. EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
Define-se equipamento elétrico como sendo uma unidade funcional 
completa e distinta, que exerce uma ou mais funções elétricas relacionadas 
com geração, transmissão, distribuição ou utilização de energia elétrica. 
Os equipamentos elétricos encontrados nos sistemas elétricos podem 
ser classificados em quatro grupos: equipamentos principais, equipamentos de 
manobra, equipamentos de MPCC (medição, proteção, comando e controle), 
equipamentos de utilização de energia. 
Os equipamentos principais são aqueles que atuam diretamente no flu-
xo de potência modificando-o. Nestes equipamentos se enquadram os gerado-
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
 II - 21 
res, os transformadores de potência, os reatores de derivação, os bancos ca-
pacitores, os compensadores síncronos, estáticos e os capacitores série. 
Um sistema elétrico de corrente alternada opera em cada um de seus 
trechos com a tensão mais conveniente, tanto do ponto de vista técnico quan-
to econômico. Esta enorme flexibilidade é obtida através dos transformadores, 
equipamentos estáticos, de alta eficiência e grande confiabilidade. Eles podem 
ter a função de elevar as tensões de geração para as tensões de transmissão 
(denominados trafos elevadores), podem ter a função de interligar partes do 
sistema de transmissão (denominados trafos de interligação) e finalmente po-
dem ter a função de abaixar as tensões de transmissão para as tensões de 
subtransmissão e de distribuição (denominados trafos abaixadores). 
Os transformadores de potência se classificam quanto ao meio refrige-
rante externo em: 
• transformadores à seco; 
• transformadores à líquido isolante: 
• transformadores à óleo mineral isolante; 
• transformadores à líquido isolante sintético; 
 
Os transformadores á óleo mineral são os que tem menor custo por KVA 
e são os mais usualmente empregados principalmente para alta e extra alta 
tensão. 
O óleo mineral é um derivado do petróleo, que deve ter suas caracterís-
ticas elétricas acompanhadas periodicamente. Ele em elevadas temperaturas, 
é combustível e inflamável, exigindo para a sua utilização cuidados especiais 
em relação a segurança, tais como tanques de drenagem de óleo e paredes 
com revestimento especial. A Figura 14 apresenta um transformador de potên-
cia à óleo mineral. 
 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
 II - 22 
 
Figura 14 - Transformador à óleo mineral 
Em instalações especiais onde os perigos de incêndio são iminentes ou 
em instalações onde manutenções preventivas devem ser minimizadas, como 
plataformas de petróleo, aeroportos, hospitais, refinarias... os transformadores 
à óleo não devem ser especificados. Para estas aplicações devem ser empre-
gados transformadores à seco ou transformadores à líquido isolante sintético. 
Os líquidos isolantes sintéticos mais empregados são à base de silicone e os 
transformadores à seco mais empregados atualmente são os moldados em 
resina epoxi. 
Os transformadores à seco possuem enrolamentos em alumínio e ma-
nutenção bastante reduzida. Com uma redução gradual de custo, os transfor-
madores à seco vem disputando mercado até mesmo com transformadores à 
óleo. 
A Figura 15 apresenta um transformador à seco com enrolamentos en-
capsulados em resina epoxi e enrolamentos de alta e baixa tensão em cobre. 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
 II - 23 
 
Figura 15 - Transformador à seco 
 Os bancos capacitores são utilizados com a função de melhorar a re-
gulação de tensão compensando o baixo fator de potência das cargas, elevan-
do a tensão nos seus terminais, reduzindo assim as perdas na transmissão e o 
custo do sistema. 
 
Figura 16 - Capacitores monofásicos 
Os reatores shunt são empregados nos sistemas elétricos para reduzir 
os níveis de tensão, controlando as tensões em regime permanente e para 
redução de sobretensões nos surtos de manobra. Para atender a estas fun-
ções a característica tensão corrente destes reatores deve ser linear até um 
determinado valor usualmente 150%, isto é obtido empregando reatores de 
núcleo de ar ou com núcleo de ferro e entreferros. 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
 II - 24 
Os equipamentos de manobra são responsáveis em abrir, fechar e iso-
lar circuitos, equipamentos elétricos e componentes. São eles os disjuntores, 
chaves, elos removíveis e fusíveis. 
Os disjuntores são dispositivos de manobra capazes de estabelecer, 
conduzir e interromper circuitos com tensão e corrente sob condições normais 
de operação, bem como sob condições especificadas tais como curto-circuito. 
O disjuntor é um equipamento cujo funcionamento apresenta aspectos 
bastante singulares. Opera, continuamente, sob tensão e corrente de carga 
muitas vezes em ambientes muito severos, no que diz respeito à temperatura, 
à umidade, à poeira, etc. Em geral, após tanto tempo nestas condições, às ve-
zes até anos, é solicitado a operar por conta de umdefeito no sistema. Nesse 
instante, todo o seu mecanismo, inerte até então, deve operar com todas as 
suas funções, realizando tarefas tecnicamente difíceis, em questão de décimos 
de segundo. 
A operação de qualquer disjuntor se dá separando-se seus respectivos 
contatos, que permitem, quando fechado, a continuidade elétrica do circuito. 
Durante a separação devido a energia armazenada no circuito forma-se um 
arco elétrico. O arco elétrico é uma coluna de gás numa temperatura bastante 
elevada, altamente ionizada que conduz a corrente elétrica. O processo de 
abertura do disjuntor exige a extinção do arco. O princípio básico para a extin-
ção do arco é provocar o seu alongamento de forma a reduzir a temperatura e 
substituir o meio ionizado entre os contatos por um meio isolante. 
Para que o disjuntor exerça a ação de abertura dos contatos, o co-
mando pode ser feito manualmente pelo operador ou através dos relés, que 
detectam faltas nos sistemas elétricos. 
No estado ligado ou fechado o disjuntor deve suportar a corrente no-
minal da linha sem que venha a aquecer além dos limites permissíveis. No es-
tado desligado ou aberto a distância de isolamento entre os contatos deve su-
portar a tensão de operação, bem como sobretensões internas devido a surtos 
de manobra e descargas atmosféricas. 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
 II - 25 
Os tipos construtivos dos disjuntores dependem dos meios que utilizam 
para extinção do arco e podem ser classificados de acordo com o meio de in-
terrupção: 
• disjuntores à ar 
• na pressão atmosférica; 
• à ar comprimido; 
• disjuntores à óleo 
• a pequeno volume de óleo (PVO); 
• a grande volume de óleo (GVO); 
• disjuntores à SF6 ; 
• disjuntores à vácuo. 
 
A Figura 17 apresenta um disjuntor de 230 KV em hexafluoreto de enxo-
fre (SF6). 
 
 
Figura 17 - Disjuntor em SF 6 de 230 kV 
As chaves podem desempenhar diversas funções; a mais comum nas 
subestações é seccionamento de circuitos por necessidade operativa ou por 
necessidade de isolar componentes do sistema para a manutenção. Elas po-
dem ser classificadas em: 
• chaves seccionadoras - são chaves que permitem isolar componentes ou 
circuitos apenas com tensão porém sem corrente; 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
 II - 26 
• lâminas de terra - são chaves empregadas para aterrar componentes ou 
circuitos com tensão porém sem corrente; 
• chaves de abertura em carga - são chaves que permitem isolar componen-
tes ou circuitos com corrente próximas a nominal; 
• chaves de aterramento rápido - são chaves empregadas para aterrar rapi-
damente um componente ou trecho de uma rede submetida à uma falta; 
• chaves fusíveis - são chaves constituídas de três hastes isolantes, normal-
mente de resina epoxi ou de fenolite montadas em paralelo com três cartu-
chos fusíveis, quando atua um elemento fusível o mecanismo articulado faz 
com que o comando de abertura seja simultâneo nas três fases. 
A Figura 18 apresenta uma chave seccionadora de 230 KV de abertura 
vertical com a lâmina de terra acoplada. 
 
 
Figura 18 - Chave seccionadora 
Os equipamentos de medição, proteção, comando e controle tem por fi-
nalidade atuar de forma a comandar, controlar e supervisionar todos os demais 
equipamentos dos sistemas elétricos. São eles os pára-raios, transformadores 
de corrente e de potencial, relés, amperímetros, voltímetros... 
Os pára-raios são os equipamentos responsáveis pela proteção dos 
equipamentos elétricos e instalações contra sobretensões de manobra e so-
bretensões originadas por descargas atmosféricas. 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
 II - 27 
Ao pára-raios são colocados em paralelo com os equipamentos a serem 
protegidos, em caso de uma sobretensão que possa causar danos, ele deve 
atuar drenando para o aterramento os surtos. 
Existem dois tipos de pára-raios: 
• pára-raios convencionais ou de carbureto de silício; 
• pára-raios de óxido de zinco . 
 
A Figura 19 apresenta um pára-raios convencional de 138 KV com qua-
tro seções de carbureto de silício. 
 
Figura 19 - Pára-raios convencional - 138KV 
Normalmente, em sistemas acima de 600V, as medições de tensão e 
corrente são feitas através dos transformadores de instrumentos. Estes equi-
pamentos tem as seguintes funções: isolar o circuito de baixa tensão (secun-
dário) do circuito de alta-tensão (primário) e reproduzir os efeitos transitórios e 
de regime permanente aplicados ao circuito de alta-tensão o mais fielmente 
possível no circuito de baixa tensão. Os transformadores de corrente tem seu 
enrolamento primário ligado em série com o circuito de alta tensão. Os TC’s se 
classificam de acordo com sua função em dois tipos: os de medição e os de 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
 II - 28 
proteção. A Figura 20 mostra um transformador de corrente para medição em 
230 KV. 
 
 
Figura 20 - Transformador de corrente para mediçã o em 230 KV 
 
Os transformadores de potencial tem seu enrolamento primário usual-
mente conectado entre fase e terra e tem por finalidade reproduzir as tensões 
da circuito de alta tensão. Em alguns casos os TP’s também são adotados co-
mo fonte de potência necessária ao funcionamento de circuitos de comando e 
controle dos demais componentes dos sistemas elétricos. Da mesma forma 
que os TC’s, os TP’s se classificam quantoa sua função em TP’s de proteção e 
de medição. Os TP’s de medição tem menores classes de exatidão garantindo 
valores mais precisos. 
O custo dos transformadores de potencial está diretamente ligada a ten-
são do enrolamento de alta tensão, daí a razão de serem empregados em ex-
tra, ultra e alta tensão os transformadores de potencial capacitivos. 
Um TP capacitivo é na verdade um divisor capacitivo com um transfor-
mador de potencial conectado num trecho inferior do divisor como pode ser 
visualizado na Figura 21. 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
 II - 29 
 
 
Figura 21 - Transformador de potencial capacitivo 
 
Na Figura 22 é apresentada uma comparação do custo entre um trans-
formador de potencial capacitivo e indutivo. Observa-se que a partir de 245 kV 
o preço de TP indutivo torna-se bem superior ao capacitivo. Uma outra razão 
para se utilizar transformadores de potencial capacitivo num dado sistema elé-
trico é a utilização do “power line carrier” (PLC). Neste tipo de comunicação um 
sinal de alta freqüência é emitido no próprio condutor, a utilização do TP capa-
citivo facilita a filtragem e o recebimento deste sinal. 
 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
 II - 30 
 
Figura 22 - Custo do TPI x TPC 
 
De modo a evitar que os equipamentos discutidos anteriormente ope-
rem em condições anormais, como por exemplo correntes de curto circuito, 
existem pequenos dispositivos que supervisionam continuamente todas as 
grandezas do sistema denominados relés. A aplicação e os ajustes destes re-
lés para uma atuação correta impedindo maiores danos ao sistema elétrico, faz 
parte de uma área da engenharia elétrica denominada de proteção dos siste-
mas elétricos. 
A proteção dos sistemas elétricos tem duas funções: 
• promover a rápida eliminação da falha, retirando do serviço 
um equipamento com problemas, 
• promover a indicação da localização e do tipo do defeito, 
visando uma reparação mais rápida. 
 
Existem relés para supervisionar corrente, tensão, potência e ainda 
grandezas inerentes aos próprios equipamentos como temperatura de enrola-
mento de transformadores, velocidade de máquinas elétricas... Os relés ao 
determinarem uma perturbação que venha a comprometer um dado equipa-
mento, enviam um sinal elétrico que comanda abertura de um disjuntor ou de 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
 II - 31 
disjuntores de modo a que o trecho do sistema elétrico afetado seja isolado do 
resto do sistema. 
5. DIAGRAMAS ELÉTRICOS 
Os sistemas elétricos são projetados, construídos, analisados e opera-dos com o auxílio de diagramas elétricos. 
Os diagramas elétricos se dividem em dois tipos: explicativos e constru-
tivos. Os diagramas explicativos são aqueles cujos componentes são repre-
sentados por símbolos gráficos e tem a finalidade de permitir a visualização e o 
entendimento de um dado sistema elétrico. Estes diagramas não apresentam 
dimensões nem distâncias exatas entre os diversos equipamentos envolvidos. 
Os diagramas explicativos estão divididos em três tipos: 
 
 
• explicativos 
 
 
Os diagramas unifilares são diagramas explicativos que se caracteri-
zam pela sua simplicidade. Nestes diagramas os sistemas elétricos são repre-
sentados por apenas uma de suas fases e cada componente é representado 
na posição desenergizado por um símbolo padronizado. Estes diagramas de-
vem conter obrigatoriamente os equipamentos elétricos principais, sendo os 
demais componentes representados ou não. 
Para o escopo deste curso destacaremos apenas os diagramas elétri-
cos unifilares. Estes diagramas são diagramas explicativos e se caracterizam 
pela sua simplicidade. Nestes diagramas os sistemas elétricos são representa-
dos por apenas uma de suas fases e cada componente é representado na po-
sição desenergizado por um símbolo padronizado. 
Os diagramas unifilares são essenciais quando se precisa ter uma vi-
sualização geral de um dado sistema elétrico e apresentam como desvanta-
gem não permitirem identificar facilmente a conexão dos enrolamentos entre 
fases e entre fase e neutro. 
• unifilares 
• multifilares 
• funcionais 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
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Na figura 12 estão apresentados os principais símbolos adotados no 
curso e a figura 13 mostra um exemplo de diagrama unifilar de um sistema elé-
trico. 
 
Figura 23 – Principais símbolos adotados nos diagra mas unifilares 
 
 
Figura 24 – Exemplo de diagrama unifilar 
 
Os diagramas construtivos são diagramas utilizados para apresentar a 
disposição dos equipamentos dentro de uma instalação, dimensões em escala 
dos equipamentos, vistas plantas e cortes dos sistemas elétricos. Eles mos-
tram como os sistemas elétricos estão instalados fisicamente. Os diagramas 
construtivos estão também divididos em três tipos: 
 
• construtivos 
 
• vistas 
• cortes 
• plantas 
CAPÍTULO 2 - EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
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8. BIBLIOGRAFIA 
[1] Caminha, A. - Proteção de Sistemas Elétricos 
[2] Robba, E. J. – Introdução a Sistemas de Potência 
[3] Stevenson, W. D. – Elementos de Analise de Sistemas de Potência 
[4] Fitzgerald, A. E. - Máquinas Elétricas 
[5] Elgerd, Olle – Introdução à Teoria de Sistemas de Energia Elétrica 
[6] Turelli, A. – Voltage Transformer