5A- ARRANJO DE SUBESTAÇÃO 2

Prévia do material em texto

ARRANJOS DE BARRAMENTOS 
DE SUBESTAÇÕES
Prof. Gênova – Março de 2021
INTRODUÇÃO
Os arranjos típicos dos esquemas elétricos aplicados
em subestações de usinas geradoras, subestações de
manobra ou distribuidoras, são concebidos de forma
que possam atender adequadamente aos aspectos
técnicos e econômicos propiciando a máxima
flexibilidade de operação, maior segurança, maior
continuidade dos serviços e maior confiabilidade na
energia fornecida aos consumidores de acordo com
sua aplicação.
Nessa concepção é importante que o arranjo utilizado
possibilite uma operação segura, acesso adequado as
diversos bays, de maneira que seja possível
disponibilizar partes da instalação ou equipamentos,
sem perda do suprimento de cargas ou
indisponibilidade de equipamentos, nas atividades de
manutenção, proteção, automação e obras.
Numa subestação de distribuição de 72,5kV/15kV,
por exemplo, os arranjos com barras simples ou
duplas, são aplicados tanto na AT como na MT, no
entanto o que vai definir a topologia do arranjo é a
importância da carga a ser atendida.
Já numa subestação de manobra de uma UHE, com
certeza a flexibilidade da instalação é imperativo para
o tipo de arranjo a ser concebido.
A Concessionária local emprega de uma forma geral,
a filosofia de arranjos de barramento simples,
barramento simples com by-pass e barramento duplo
com by-pass, disjuntor de transferência,
seccionamento e disjuntor de barras, e dependendo
do porte da Subestação, pode ser empregada a
topologia de barra simples na AT e barra dupla na
MT, com by-pass e seccionamento, ou barra dupla
tanto na AT como na MT.
Outra concepção de instalação que garante uma
maior confiabilidade, é utilizar barramento de MT em
switchgear (montagem em armários blindados e em
instalação abrigadas), que resolve inclusive, problemas
de disponibilidade de espaço físico (terreno de menor
dimensão), além de proporcionar maior segurança e
confiabilidade.
2. TERMINOLOGIA
2.1. Arranjo de subestação: 
A palavra “Arranjo” nesse enfoque aqui tratado não
significa, no sentido pejorativo da palavra, coisa
arranjada ou gambiarra, e sim configurações
padronizadas da montagens de barramentos de
subestações possíveis de concepção, com as melhores
aplicações nas condições técnica e econômica.
2.2. Procedimento de rede:
São regras bem definidas que indicam os requisitos 
mínimos para serem cumpridos envolvendo a operação, 
o sistema de proteção, telecomunicações, supervisão e 
controle, de forma a proporcionar um melhor 
desempenho do SEP.
2.3. Flexibilidade: 
É a capacidade de se articular com o sistema elétrico de 
potência de forma a manter o suprimento de energia 
elétrica, em condições adequadas de fornecimento, em 
qualquer situação de manobra. Quanto mais flexível, 
menos circuitos ou equipamentos, ficarão indisponíveis 
quando da ocorrência de uma falha ou através de 
desligamentos programados de partes deste circuito.
2.4. Confiabilidade: 
É a capacidade do sistema elétrico operar, no maior 
tempo possível, adequadamente dentro da 
normalidade, com equipamentos e componentes com 
taxas de falhas cada vez menores, e de responder 
sempre convenientemente quando solicitado por 
faltas, erros de manobra ou outros eventos.
A confiabilidade é dada pela expressão:
C = 1 – D , Onde D = Duração equivalente de 
interrupção ou o índice de confiabilidade:
Se o DEC=0, => IC=1 (100% de confiabilidade)
1mes=730h
2.5. By-Pass:
Caminho paralelo ou que contorna o equipamento 
principal e faz as conexões com o equipamento 
coringa, reserva ou de transferência.
Chave seccionadora tripolar de by-pass
02L3
32L3-6
12L3
32L3-5 32L3-4
B
a
rr
a
 1
B
a
rr
a
 2
32L3-7
EL=Entrada de Linha SL=Saída de Linha
A seguir serão apresentados alguns desses arranjos (desenho) mais usuais 
em diagramas unifilares de Subestações nos sistemas elétricos de potência, 
de acordo com os Procedimentos de Rede da ONS e particularmente 
conforme padrão da Concessionária distribuidora de energia do Ceará-
(ENEL-CE):
3. ESQUEMAS ELÉTRICOS TÍPICOS
3.1. Barramento simples;
3.2. Barramento simples com seccionamento;
3.3. Barramento duplo com by-pass;
3.4. Barramento duplo com by-pass e dj de transferência;
3.5. Barramento duplo com disjuntor duplo;
3.6. Barramento duplo com disjuntor e meio;
3.7. Barramento duplo com 4 chaves;
3.8. Barramento duplo com 5 chaves;
3.9. Arranjos Híbridos.
3.10. Arranjos Padrão ENEL-Distrbuição Ceará
3.1. Barramento simples ( ✓ )- Características de 
aplicação:
• Confiabilidade e flexibilidade limitada;
• Cargas de pouca importância ou de pequena potência;
• Subestação provisória para atender canteiro de obras;
• Cargas com outra fonte de suprimento;
• Limitação de recursos para investimento.
Diagrama unifilar de subestação com barra simples na AT e MT
Barramento simples:
Vantagens:
- Instalações simples e de fácil manobra; 
- Custo reduzido;
Desvantagens:
- Um defeito na barra interrompe todo o suprimento; 
- A manutenção de um disjuntor deixa indisponível a SL 
correspondente; 
- Não é possível a alimentação individualizada de uma ou 
de várias SL; 
- Não é possível fazer obras de ampliação sem deixar 
parte ou toda a subestação indisponível.
3.2. Barramento Simples com Seccionamento (✓ )
Característica de aplicação:
- Cargas que possuem um maior grau de importância, no entanto 
sem exigir alta confiabilidade.
- Cargas com outra fonte de suprimento (encontro de 
alimentadores c/ outra subestação).
Diagrama unifilar de subestação de barra simples na AT e MT com seccionamento
Barramento Simples com Seccionamento
Vantagens:
- É garantida maior flexibilidade e continuidade dos serviços;
- Os trabalhos de manutenção e inspeção são facilitados; 
- O sistema pode funcionar com duas fontes diferentes de 
alimentação; 
- No caso de defeitos nas barras, somente ficará desligada a 
saída de carga correspondente a seção avariada;
Desvantagens: 
- Não é possível transferir uma saída de carga de uma seção da 
barra para outra; 
- A manutenção de um equipamento de SL, deixa indisponível a 
saída de carga correspondente;
- Defeitos em uma seção da barra podem exigir uma redução 
no suprimento de energia elétrica; 
- Esquemas de proteção aplicáveis são mais complexos.
3.3. Barramento Duplo com by-pass
Barra 1
Barra 2
By-pass By-pass By-pass
ch-1 ch-2
Nesta concepção o by-pass só é aplicado nas saídas de linhas ou 
alimentadores o que de, certa forma, restringe a sua aplicação.
Barramento Duplo com by-pass
Vantagens: 
- Garantida maior flexibilidade e continuidade do serviço; 
- Utilizada em instalações de maior importância; 
- Cada Alimentador pode ser suprido pelas barras 1 ou 2; 
- É possível conectar todos os Alimentadores na barra 1; 
- Possibilita manutenção em chaves, conectores e isoladores da 
barra 2; 
- Possível utilizar o disjuntor de acoplamento como disjuntor 
reserva, simplesmente utilizando a chave de by.
Desvantagens:
- Maior custo do que o de barra simples; 
- O disjuntor de acoplamento só pode substituir um religador por 
vez, e não substitui o disjuntor geral;
- Para efetuar manutenção na barra1(chaves, conectores e 
isoladores) é necessário indisponibilizar a instalação ou efetuar 
através de Linha Viva, o que eleva o custo da manutenção.
- A falta de by-pass no disjuntor geral limita a aplicação.
3.4.Barramento duplo com by-pass e disjuntor de transferência:
( ✓)
Barra principal
Barra de transferência
Disjuntor de transferência
Alim. 01 Alim. 02
1
2 3
4
Barramento duplo com by-pass e disjuntor de 
transferência:
Característica de aplicação:
- Facilidade de by-pass de disjuntores em carga.
- A necessidade de manutenção de um único disjuntor não 
interrompe carga.
- Utilizando a barra auxiliar ou de transferência o disjuntor 4 
pode-se:
- substituir o disjuntor 1;
- substituir o disjuntor 2;
- substituir o disjuntor 3.
Barramento duplo com disjuntor de transferência
Vantagens:
- É possível executar trabalhosde manutenção corretiva, 
preventiva ou preditiva em qualquer disjuntor, sem deixar fora 
de serviço qualquer linha, transformador ou alimentador;
- Em qualquer situação pode-se proteger as saídas através do 
disjuntor de transferência.
- Possibilita trabalhos de obras em qualquer bay de disjunção 
sem necessidade de desligamento da carga.
Desvantagens:
- A Manutenção em equipamentos e chaves exige que seja 
desenergizada a barra correspondente;
- Se a manutenção da chave for necessária e não puder 
desligar a carga, é usual utilizar Linha Viva,o que eleva custos; 
- Falha na barra principal, todo o sistema é desenergizado.
- É possível trabalhar na barra principal sem tensão desde que 
a proteção de entrada da SE fique a de retaguarda, o que 
deixa o sistema mais vulnerável. 
3.5. Barramento Duplo com Disjuntor Duplo
Barra 1
Barra 2
Barramento Duplo com Disjuntor Duplo
Vantagens:
- Proporciona uma alta continuidade no fornecimento;
- Possível executar manutenção corretiva, preventiva ou preditiva 
em qualquer dos disjuntores sem precisar desligar a carga;
-É possível executar manutenção na barra 1 ou na 2 (substituição 
de isoladores, manutenção em chaves, reaperto ou substituição 
de conexões, etc), sem desligar a carga;
Desvantagens:
- É um sistema de custo mais elevado do que os anteriores; 
-São recomendados para aplicação em subestações de grande 
potência, e quase sempre existe outra alternativa de menor custo 
que pode ser aplicada, daí não ser comum a sua escolha;
- Obriga a aplicação de elevado investimento inicial com a compra 
do dobro de disjuntores e uma maior número de seccionadoras;
- É preciso utilizar transformadores de medida, TPs e TCs em 
duplicidade 
3.6. Barramento com Disjuntor e Meio (✓)
Barra 1
Barra 2
Exemplo de Barra com Disjuntor e Meio na SE MLG II
05B2
05B1
05V1
Luiz Gonzaga/Milagres
05V3 Milagres/Quixadá
Vai para 
o 14T1
SE 
MLG I
05T1
3X200MVA
500/230kV
15T1
05V4
S.J do Piauí
Ir
ac
em
a 
 
-
T
ra
n
sm
is
so
ra
 d
e 
en
er
g
ia
15V3
15V1
15D2 15D4
15V4
05E1
0
5
E
2
05E3
05E4
Barramento com Disjuntor e Meio
Vantagens:
- É uma alternativa de menor custo do que a anterior (DJ duplo), 
porém ainda com uma confiabilidade alta, por isso tem uma 
maior aplicação nas subestações de supridoras e de usinas 
geradoras; Ex. SE LGZ, SE MLG, SE QXA
- O número de TCs é reduzido;
- É possível dar manutenção nos disjuntores de EL, SL ou do TR 
sem que haja interrupção de energia;
- Maior confiabilidade do que os arranjos barra simples, dupla 
com by-pass e seccionamento.
- O DJ do centro pode funciona como DJ de transferência, desde 
que as barras 1 e 2 sejam alimentadas pela fonte, portanto 1 DJ 
reserva para cada 2 DJ de saída de linha.
Barramento com Disjuntor e Meio
Desvantagens:
- A coordenação da proteção entre o disjuntor do centro e o 
disjuntor de SL é mais complexo e precisa que o estudo seja 
executado corretamente; 
- Quando ocorre uma avaria ou há a necessidade de dar 
manutenção nos TCs, a linha correspondente deve ser 
desenergizada;
- Nesse tipo de arranjo sempre existiram LTs que ficam protegidas 
por um disjuntor de SL em detrimento a outras saídas de linhas 
que ficaram protegidas por dois disjuntores em série, daí o maior 
trabalho em realizar a implantação do novo ajuste para adequar a 
coordenação da proteção entre disjuntores em série.
- Se a fonte de alimentação for transferida da barra 1 para a barra 
2, é necessário alterar os ajustes da proteção de todos os 
disjuntores.
- Para efetuar manutenção no disjuntor do centro é necessário 
deixar desativada a SL correspondente, ou manter as duas barras 
energizadas pela fonte.
3.7. Barramento duplo com 4 chaves
1
2 3 4 Barra A
Barra B
Barramento duplo com 4 chaves
Características de aplicação:
- São mais adequados para sistemas de suprimento 
altamente interconectados;
- Cada circuito tem capacidade de se conectar a uma ou 
a outra barra;
- A seleção de barra pode ser feita sob carga;
- A ocorrência de falha na barra leva a perda de todos os 
circuitos conectados a barra sob falha;
- Os circuitos desligados podem ser transferidos para a 
barra sã e restabelecidos;
- Apenas a barra B pode ser utilizada como barra de 
transferência.
3.8. Barramento duplo com 5 chaves
Característica de aplicação: Semelhante ao duplo com 4 chaves 
com a diferença a melhor que ambas as barras podem ser utilizadas 
como barra de transferência.
Barra A
Barra B
1 2
3
4 5
3.9. Arranjos com barramentos híbridos
- É a combinação de diferentes arranjos em uma
subestação, seja por superposição de dois esquemas, 
ou por adoção de diferentes arranjos em circuitos 
individuais;
- Geralmente possuem alto custo;
- A mistura de procedimentos de operação e manutenção 
pode conduzir a uma má operação e redução das 
condições de segurança.
- As Subestações que operam com barramento misto, 
normalmente utilizam a barra em pátio aberto na AT e a 
barra em armário abrigado em switchgear na MT; 
(Ex. SED MGY, SED VRJ)
3.10. O padrão de subestação de distribuição da 
Enel Distribuição Ceará, apresenta os seguintes 
arranjos, de acordo com a Especificação Técnica 
n° 144 – Subestação de Distribuição Aérea e Semi 
Abrigada de 72,5-15kV:(✓)
• Arranjo de Subestação de Pequeno Porte
• Arranjo de Subestação de Grande Porte:
– SE de Grande Porte tipo I
– SE de Grande Porte tipo II
Subestações de Pequeno Porte:
São caracterizadas por arranjos de 72,5-15kV em zonas rurais 
ou urbanas de médios valores de demanda atendendo as 
seguintes potências: 5/6,25MVA; 5/6,25/7,5MVA; 
2X5/6,25MVA; 2x5/6,25/7,5MVA ou 10/12,5/15MVA; 
São construídas em área de 80X80m, adequadas para áreas 
de baixa densidade, grandes extensões territoriais, alto índice 
de incerteza quanto ao crescimento vegetativo de carga e 
quanto a localização mais apropriada.
Também são adequadas para pequenas localidades onde o 
setor de planejamento já dispões de um razoável grau de 
certeza quanto ao mercado a ser atendido, ou seja:
carga inicial, taxa de crescimento de carga, melhor localização 
da subestação quanto ao centro de carga, expectativa de vida 
útil considerando sua capacidade nominal;
A instalação se caracteriza por uma planta com um barramento 
simples na AT e duplo na MT e transformador de potência com 
comutador de tape automático;
Subestação de Grande Porte:Tipo I e Tipo II
Este tipo de subestação são caracterizadas por 
arranjo de 72,5-15KV, em zonas urbanas de altos 
valores de demanda atendendo as seguintes 
potências:
• 10/12,5/15; 2x10/12,5/15; 20/26.6/33,2MVA. 
• Construídas em áreas de 100x100m, sendo 
apropriadas para atendimento das cargas da 
distribuição localizadas nos grandes núcleos 
urbanos da capital bem como algumas 
localidades do interior do estado
• São implantadas em áreas onde o mercado a ser 
atendido é bem conhecido nos aspectos de carga 
inicial, crescimento vegetativo e localização.
Subestação de Grande Porte tipo I:
a) Este tipo de subestação possui no setor de 69kV, com o 
arranjo de barras principal e de transferência superpostas em 
tubo de alumínio. 
Subestação Pecém-PCM
Barramento de 72,5kV com barras superpostas num mesmo plano vertical.
Isolador pedestal convencional.
Barra principal apoiada no isolador pedestal invertido e barra auxiliar 
apoiada no isolador pedestal superior (normal)
SE Grande porte tipo I – Com isoladores pedestal coluna
Barra principal 02B1 apoiada no isolador invertido;
Barra de transferência 02B2 no isolador de cima.
S
u
b
e
s
ta
ç
ã
o
 V
a
rj
o
ta
-V
R
J
b) As subestações de grande porte tipo II:
Este tipo de subestação possui no setor de 69kV, arranjo 
de barra principal e de transferência, paralelas em cabo 
de alumínio;
Subestação Tauápe-TAP
Barra auxiliar 02B2 lado direito e Barra 
principal, lado esquerdo.
• Diagrama unifilar de SE com barramento misto: