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SUBESTAÇÃO
Uma subestação elétrica é um grupamento de equipamentos elétricos com a finalidade de dirigir o fluxo de energia elétrica num sistema de potência e de possibilitar a operação segura do sistema, provendo um ponto no qual dispositivos automáticos de proteção e meios de desviar o fluxo de energia ao longo de rotas alternativas, podem ser instalados. Uma subestação pode ser associada a uma central geradora, controlando diretamente o fluxo de potência num sistema ou com transformadores de força, convertendo a tensão de fornecimento a um nível mais alto (138000 e 69000 volts), mais baixo (23000 e 13800 volts) ou, ainda, conectar um número de rotas de fornecimento em um mesmo nível de tensão. Algumas vezes a subestação preenche duas ou mais dessas funções. Basicamente, qualquer subestação consiste de um número de circuitos chegando e partindo, conectados entre si através de uma barra ou sistema de barramento comum. Os equipamentos principais que constituem cada circuito são: os disjuntores, os transformadores para instrumentos, chaves seccionadoras, pára-raios e os transformadores de potência (autotransformadores).
Uma subestação é um conjunto de equipamentos de manobra e/ou transformação e compensação usados para dirigir o fluxo de energia em um sistema de potência e possibilitar a sua diversificação através de rotas alternativas, ao mesmo tempo em que permite a instalação de dispositivos de proteção automática capazes de detectar faltas no sistema e de isolar os trechos onde as mesmas ocorrem.
TIPOS DE SUBESTAÇÕES
Quanto à função: SE de Manobra. o Permite manobrar partes do sistema, inserindo ou retirando-as de serviço, em um mesmo nível de tensão.
o Conexão e desconexão de partes do sistema elétrico ao restante do mesmo, para orientar o fluxo de energia elétrica e isolar partes defeituosas, garantindo assim a segurança do sistema. SE de Transformação. o Muda os níveis de tensão para adequá-los ao sistema de transmissão ou distribuição que os utiliza. Podendo ser: SE Elevadora - Localizadas na saída das usinas geradoras. Elevam a tensão para níveis de transmissão e sub-transmissão (transporte econômico da energia). SE Abaixadora - Localizadas na periferia das cidades. Diminuem os níveis de tensão evitando inconvenientes para a população como: rádio interferência, campos magnéticos intensos, e faixas de passagem muito largas. SE de Distribuição: o Diminuem a tensão para o nível de distribuição primária (13.8kV, 69kV). Podem pertencer à concessionária ou a grandes consumidores. SE de Regulação de Tensão o Manutenção, dentro das faixas admissíveis, de cada nível de tensão, no sentido de garantir a qualidade da energia que transita entre os sistemas e da que chega aos consumidores. o Emprega equipamentos de compensação tais como reatores, capacitores, compensadores estáticos, etc. SE Conversoras o Associadas a sistemas de transmissão em CC (SE Retificadora e SE Inversora).
Quanto ao Nível de Tensão: SE de Alta Tensão – tensão nominal abaixo de 230kV. SE de Extra Alta Tensão - tensão nominal acima de 230kV.
Quanto ao Tipo de Instalação: Subestações Desabrigadas - construídas a céu aberto em locais amplos ao ar livre.
Fig: Subestação compacta As denominadas subestações compactas utilizam gás isolante, em geral, o SF6 (hexafluoreto de enxofre) em seus dispositivos de manobra, conferido-as um elevado grau de compactação, podendo chegar a até 10% de uma SE convencional.. Ex. Subestação de Itaipu.
Quanto à Forma de Operação. Subestações com Operador. o Exige alto nível de treinamento de pessoal o Uso de computadores na supervisão e operação local só se justifica para instalações de maior porte.
Subestações Semi-Automáticas. o Possuem computadores locais ou intertravamentos eletro-mecânicos que impedem operações indevidas por parte do operador local.
Subestações Automatizadas o São supervisionadas à distância por intermédio de computadores e SCADA ( Supervisory Control and Data Acquisiton ).
Quanto a isolação: as SE´s podem ser do tipo: ¾ isoladas a ar
¾ isoladas a gás – SF (^6)
Modelagem das cargas : Agregada (injeções de potência ativa e reativa)
EXERCÍCIO : Classifique as subestações marcadas com um círculo.
MATERIAIS USADOS NA CONSTRUÇÃO DE UMA SUBESTAÇÃO
ETAPAS PARA CONSTRUÇÃO DE UMA SUBESTAÇÃO
EXEMPLOS:
SUBESTAÇÃO CAMPO GRANDE ELETROSUL
DIGRAMA UNIFILAR
BANCO DE
CAPACITORES
SISTEMA ELÉTRICO NO MS
¾ É preciso delimitar o nível de tensão para se representar as subestações no diagrama unifilar. Assim vemos abaixo um trecho do sistema elétrico de MS em 138kV.
Veja abaixo a subestação Miguel Couto:
Miguel Couto possui 03 transformadores de 138kV/13. kV(16MVA a 20MVA)
SUBESTAÇÕES DE 138kV LIGADAS EM ANEL (09 SE´s)
ATRIBUIÇÕES DAS SUBESTAÇÕES
- Monitoração do "status " de equipamentos.
- Medição.
- Proteção de linha, transformadores, barra, reator, perda de sincronismo etc.
- Supervisão das proteções.
- Religamento automático.
- Localização de falha na linha.
- Telecomandos.
- Proteção de falha de disjuntor.
- Monitoração de sobrecarga em transformadores.
- Controle de tensão.
- Fluxo de reativos.
- Corte seletivo de cargas.
- Sincronização.
- Alarmes em geral.
- Registro de seqüência de eventos.
- Oscilografia.
- Interface homem-máquina.
- Impressão de relatórios.
- Interface com os Centros de Operação de Sistema.
SERVIÇOS AUXILIARES
Os serviços auxiliares de uma subestação têm por finalidade prover o suprimento em baixa tensão dos dispositivos ou equipamentos essenciais à manobra, controle, proteção e supervisão da instalação.Em uma subestação os serviços auxiliares são de grande importância para a operação adequada e contínua da SE. Os serviços auxiliares são do tipo: ¾ Serviços Auxiliares de Corrente Alternada. o Fonte : Transformador de Serviços Auxiliares - 13.800/380-220 V o Carga: Casa de Comando Iluminação/Tomada do Pátio Retificador, etc. ¾ Serviços Auxiliares de Corrente Contínua o Fonte: Retificador/Carregador e Banco de Bateria - 125 Vcc. o Cargas: Componentes do Sistema Digital (relés, etc.) Funcionais dos equipamentos; Motores dos equipamentos. Iluminação de emergência
As subestações (SE) são compostas por conjuntos de elementos, com funções específicas no sistema elétrico, denominados vãos ( bays ) que permitem a composição da subestação em módulos. As SE distribuidoras, usualmente, são compostas pelos seguintes vãos: entrada de linha (EL); saída de linha (SL); barramentos de alta e média tensão (B2 e B1); vão de transformação (TR); banco de capacitor ou vão de regulação (BC) e saída de alimentador (AL). Cada vão da subestação deve possuir dispositivos de proteção (relés) e equipamento de disjunção com a finalidade de limitar os impactos proporcionados por ocorrências no sistema elétrico tais como: descargas atmosféricas, colisão, falhas de equipamentos, curtos-circuitos, etc.
Fig: Diagrama simplificado de uma subestação típica de distribuição
BARRAMENTOS FLEXÍVEIS
o USADOS EM SUBESTAÇÕES DE 13,8kV a 34,5kV. o PODEM TER BARRAMENTOS COM CONDUTORES DE COBRE.
BARRAMENTOS RÍGIDOS
o USADOS EM SUBESTAÇÕES DE 138kV a 500kV. o BARRAMENTOS COM CONDUTORES DE ALUMÍNIO. o SUPORTAM GRANDES CORRENTES DE CARGA E DE CURTO-CIRCUITO.
BARRAMENTOS ELÉTRICOS
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO :
o CRITÉRIO ELÉTRICO Corrente Nominal: a determinação é feita quando há equilíbrio térmico entre o calor gerado pela corrente ao passar pelo condutor por efeito Joule e o calor dissipado.no ambiente. Fabricantes determinam a capacidade de condução dos barramentos através de processos experimentais e ensaios. Tabelas de fabricantes relacionam diâmetro do barramento, corrente nominal e temperatura. o CRITÉRIO TÉRMICO (uso de equações) Evitar recozimento do barramento durante o tempo de curto circuito.
DISJUNTOR
- Finalidade: Interrupção de corrente elétrica;
- Função de proteção. Atua em situações de curto-circuito (kA);
- Possui contatos internos numa câmara de extinção do arco;
- Deve ser rápido.
- Dois estados de operação: aberto e fechado;
- Ligado em SÉRIE.
- Código ANSI- 52.
CHAVE SECCIONADORA
- Torna visível o seccionamento da subestação;
- Não deve abrir com carga (alguns tipos admitem isto);
- Dois estados de operação: aberto e fechado;
- Código ANSI- 29.
TRANSFORMADOR DE CORRENTE (TC)
- Finalidade: redução da corrente (por exemplo, 1000A/5A);
- Função proteção. Alimenta o sistema relé e disjuntor;
- Monitoramento. Informa o valor da corrente nas linhas;
- Alimentam as bobinas de corrente dos demais equipamentos;
- Ligado em SÉRIE.
TRANSFORMADOR DE POTENCIAL (TP)
- Finalidade: redução da tensão (por exemplo, kV / 115 V);
- Função proteção. Alimenta o sistema relé e disjuntor;
- Monitoramento. Informa o valor da tensão na subestação;
- Alimentam as bobinas de tensão dos demais equipamentos;
- DCP- DIVISOR CAPACITIVO POTENCIAL; TPC – usado nas comunicações pelas linhas.
- Ligado em PARALELO.
PÁRA-RAIOS
- Proteção contra sobretensões. Descargas atmosféricas.
- Estão localizados na entrada/saída das subestações.
- Ligado em PARALELO.
