Subestações de Energia: Definição, Tipos e Projeto

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Subestação
Discente: Ana Clara de Sousa Oliveira
Orientação: Luan Giovanelli
UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI
ICET – INSTITUTO DE CIÊNCIA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA
CAMPUS MUCURI
TEÓFILO OTONI
2021
Sumario
Definição;
Tipos de Subestações;
Projeto de Subestação;
Viabilidade Econômica;
Tipos de SE Consumidoras;
Equipamentos;
Manutenção;
Conclusão.
Definição: 
As subestações de energia podem ser definidas como conjuntos de equipamentos que transformam tensão e corrente para adequar a energia elétrica às necessidades de transmissão, distribuição e consumo.
Fonte: OMS Engenharia, 2017.
São centrais de distribuição fundamentais não apenas para a transmissão de energia das concessionárias aos usuários, mas também para o funcionamento e distribuição elétrica de industrias, empresas e edifícios residenciais de grande porte.
Contam com equipamentos de proteção e transformadores que rebaixam ou elevam a tensão da energia para diversas finalidades. 
Como funciona?
Os geradores das usinas fornecem tensões às subestações;
passa por transformadores elevadores;
altas tensões não podem ser utilizadas nas residências.
Tipos de Subestação:
Subestações de energia elevadoras
Subestações de energia distribuidoras
Subestações de energia abaixadoras
Subestações de energia de consumidores
Fonte: Energês, 2021.
Subestações de Energia Elevadoras
As Subestações Elevadoras são mais comuns no começo de linhas de transmissão. Pois, elevar a tensão reduz os custos de cabeamento, e de sustentação dos cabos das redes. Ou seja, uma tensão elevada reduz a passagem de corrente num circuito.
Fonte: Energês, 2021.
Subestações de Energia Distribuidoras
Reduzem a tensão ao chamado “nível primário de distribuição”, com valores padronizados iguais ou superiores a 2,3 kV – a chamada média tensão.
Fonte: COSTA, 2011.
Subestações de Energia Distribuidoras
Também conhecidas como “estações de transmissão”, concentram grandes blocos de carga. E estes são conduzidos às estações de “subtransmissão” das distribuidoras, mais próximas aos pontos de consumo.
Sistema de Subtransmição
O sistema de Subtransmissão é parte do Sistema de Distribuição entre os Sistemas de Transmissão e as Subestações de Distribuição. A maioria desses sistemas utiliza tensões de 69 a 138 kV. As topologias utilizadas na subtransmissão são:
Radial 
Radial com recurso 
Anel (loop) 
Reticulado (grid or network). 
Subestações de Energia Abaixadoras
As Subestações Abaixadoras são mais comuns na distribuição, para adequar a tensão da rede de 13,8 kV para a tensão de 127/220V(ou 380V, dependendo do estado) dos equipamentos residenciais.
Fonte: Energês, 2021.
Subestações de Energia de Consumidores 
É aquela construída em propriedade particular suprida por alimentadores de distribuição primários, originados das subestações de subtransmissão, que suprem os pontos finais de consumo.
Grandes consumidores (com potência instalada igual ou superior a  75 kW) são abastecidos em tensão primária. 
Subestações de Energia de Consumidores 
Fonte: DRB
Projeto de Subestação Consumidora
O primeiro passo para a construção de uma subestação de energia de consumo industrial ou comercial é fazer um projeto para definir os seguintes aspectos:
Local da instalação da subestação, dentro do terreno da empresa.
Tipo de potência e dimensionamento da subestação, de acordo com o levantamento da demanda energética.
Como será feita a derivação, a partir da rede da concessionária local.
O tipo de cabo e de tubulação será utilizado no determinado projeto.
Viabilidade econômica da subestação de energia industrial ou comercial
 
Um projeto que garanta a melhor economia possível para a indústria deve considerar fatores essenciais, como, no geral:
Quanto menor for a subestação de energia, maior será o custo por kVA de energia.
Por outro lado, quanto mais subestações uma indústria tiver, mais cabos de média tensão precisarão ser instalados.
Em compensação, menor será a quantidade de cabeamento de baixa tensão.
Equipamentos subdimensionados representam insegurança energética ao sistema elétrico.
Enquanto isso, equipamentos superdimensionados elevam os custos de construção e manutenção do fornecimento de energia.
Tipos de Subestação de Energia Consumidora
Subestações de Energia Externas 
Subestações de Energia Internas
- Subestações abrigadas em alvenaria
- Subestações de energia subterrâneas e semienterradas
Subestações de Energia Externas 
São instaladas em campo aberto ou no exterior das indústrias.
Necessitam de equipamentos com proteções contra a ação do tempo.
As subestações exteriores podem ser:
– Térrea
–  Aéreas
Subestações Aéreas 
Transformador fica fixado em torre ou plataforma.
As partes vivas não protegidas devem estar situadas no mínimo a 5 m acima do piso, quando isso não for possível, é tolerada a altura mínima de 3,5m.
Devido a norma 5414, a potência máxima de subestação em torre fica restrita em 225 KVA, alimentando portanto instalações de pequeno porte.
Instalação dos equipamentos
Fonte: Norma Técnica NT 002/2010 R02
Fonte: ELETROSÁ
Subestações Térreas 
Instaladas no nível do Solo
Disjuntores e transformadores são instalados em bases de concreto construídas ao nível do solo
Os demais equipamentos, como para-raios, chaves, fusíveis e seccionadoras, são montados em estruturas aéreas.
A subestação deve ser protegida externamente com tela metálica, arame farpado ou mureta de alvenaria. 
Fonte: Siqueira, 2017.
Subestações de Energia Interna
São Conhecidas como “Subestações Abrigadas”.
Não ficam sujeitos à ação de intempéries, possibilitando menor custo e manutenção simplificada.
Fácil montagem
Subestações de Energia Interna
As subestações de energia abrigadas são comuns em ambientes industriais, empresas e edifícios comerciais ou residenciais. E elas podem ser localizadas em:
Cabines Metálicas
Abrigadas em Alvenaria
Subterrâneas e semienterradas
Cabines Metálicas
São subestação que costumam ser compactadas.
Podem ser instaladas tanto em módulos metálicos dentro de edificações quanto no pátio da planta industrial ou da empresa.
Fonte: Siqueira, 2017.
Abrigadas em Alvenaria
É o tipo mais comum de subestação industrial. Apresenta um custo reduzido e de fácil montagem e manutenção, porem necessita de uma área construída relativamente grande. Sua aplicação é mais notável onde tenham espaços disponíveis próximos aos centros de carga.
Fonte: ELETROSÁ
Fonte: Regulamento de instalações consumidoras – fornecimento em média tensão – rede de distribuição aérea – AES Sul
Subterrânea e Semienterrada
A câmara subterrânea é construída com material certificado segundo normas brasileiras. 
Nas semienterradas, o transformador é instalado semienterrado. O objetivo é reduzir a altura da subestação compacta acima do solo.
Fonte: Siqueira, 2017.
Principais Tipos de Equipamentos e suas Funções
Equipamentos de Transformação 
Transformadores de força 
Transformadores de instrumentos 
Equipamentos de manobra
Disjuntores
Chaves Seccionadoras
Equipamento para Compensação de Reativos
Reator derivação ou série
Capacitor derivação ou série 
Compensador síncrono
Compensador estático
Equipamentos de Proteção
Para – Raios 
Relés
Fusíveis 
Equipamentos de Medição
Constituem os instrumentos destinados a medir grandezas tais como, corrente, tensão, frequência, potência ativa e reativa, etc.
Manutenção de um Subestação de Energia
É essencial para evitar a paralisação de indústrias, shoppings, supermercados, empresas e serviços essenciais, como hospitais.
Requer uma manutenção Anual.
Tipos de Manutenção
Preventivas: avaliam e mantém os equipamentos em boas condições para prevenir defeitos.
Preditivas: são executadas quando problemas já previstos estão prestes a acontece.
Corretivas: são executadas para consertar falhas.
As manutenções de subestações de energia são realizadas por meio de:
- Inspeções visuais para descobrir pontos que demonstrem corrosão, vazamento ou deterioração de peças.
- Análisetermográfica para encontrar pontos de superaquecimento, que representam perigo de curtos e desperdício de energia.
- Testes químicos para avaliar a integridade de óleos isolantes em componentes essenciais da subestação, como transformadores.
As manutenções elétricas programadas avaliam as condições de funcionamento de:
cabines de medição e controle	
 reatores de potência
 bancos de capacitores paralelos
 disjuntores
 chaves seccionadoras
 para-raios
 relés de proteção
 isoladores.
Conclusão
Fonte: Token Engenharia, 2021.
Referências:
FONSECA, Carlos. Subestações: Tipos, Equipamentos e Proteção. CEFET, 1999.
COSTA, João Carlos Oliveira. EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS EM SUBESTAÇÕES. Brasilia, 2011.
HELERBROCK, Rafael. "Efeito Joule"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/efeito-joule.htm. Acesso em 09 de março de 2021.
NEOENERGIA. Critérios para Elaboração de Projetos de Rede de Distribuição Aérea. ARMANDO COUTINHO DO RIO. 2019.
SIQUEIRA, Paulo. SUBESTAÇÃO DE ENERGIA: TUDO SOBRE PROJETO, INSTALAÇÃO E MANUTENÇÃO DE SUBESTAÇÕES PARA INDÚSTRIAS E GRANDES CONSUMIDORES. Disponível em: https://omsengenharia.com.br/blog/subestacao-de-energia/. Acesso em: 09 de março de 2021.
UNESP. ASPECTOS GERAIS DE SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO. Disponível em: https://www.feis.unesp.br/Home/departamentos/engenhariaeletrica/apostila_sdee_01.pdf. Acesso em 09 de março de 2021.
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