UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE TECNOLOGIA
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA E DAS
PROTEÇÕES DA SUBESTAÇÃO DE 69-13,8 kV DO CAMPUS
DO PICI DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
JOÃO VICTOR CAVALCANTE BARROS
Fortaleza
Novembro de 2010
ii
JOÃO VICTOR CAVALCANTE BARROS
ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA E DAS
PROTEÇÕES DA SUBESTAÇÃO DE 69-13,8 kV DO CAMPUS
DO PICI DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
Monografia submetida à Universidade Federal
do Ceará como parte dos requisitos para
obtenção do Diploma de Graduação em
Engenharia Elétrica.
Orientador: Prof. Raimundo Furtado Sampaio.
Fortaleza
Novembro de 2010
iii
JOÃO VICTOR CAVALCANTE BARROS
ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA E DAS
PROTEÇÕES DA SUBESTAÇÃO DE 69-13,8 kV DO CAMPUS
DO PICI DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
Esta monografia foi julgada adequada para obtenção do diploma de Graduação em
Engenharia Elétrica, e aprovada em sua forma final pelo programa de Graduação em
Engenharia Elétrica na Universidade Federal do Ceará.
Banca Examinadora:
Fortaleza, Novembro de 2010
iv
“Feliz aquele que transfere o que sabe e aprende o que ensina!”
(Cora Coralina)
v
A Deus,
Aos meus pais, João e Violeta,
As minhas irmãs, Carolina e Ivna,
A todos os familiares, amigos, namorada.
vi
AGRADECIMENTOS
Desejo expressar meus agradecimentos:
Ao Professor Raimundo Furtado Sampaio pela disponibilidade, dedicação,
colaboração e orientação tornando a realização desse trabalho possível.
A todos os professores do Departamento de Engenharia Elétrica da UFC, responsáveis
diretamente ou indiretamente pelo meu aprendizado e Graduação.
Aos meus pais Violeta e João, às minhas irmãs Carolina e Ivna agradeço o apoio, o
afeto, o reconhecimento e a compreensão por tantos momentos de ausência.
À Tia Valéria e ao Thales que me acolheram na realização desse trabalho, oferecendo
não só espaço físico, mas apoio, carinho, confiança em todos os momentos.
A todos os meus amigos e namorada pelo suporte oferecido e pela ajuda em todos os
momentos da minha vida.
A todos vocês o meu muito obrigado.
vii
Barros, J. V. C. e “Estudo de viabilidade econômica e das proteções da subestação de 69-13,8
kV do Campus do Pici da Universidade Federal do Ceará”, Universidade Federal do Ceará –
UFC, 2010, 94p.
Esta monografia apresenta o estudo das proteções da subestação de 69-13,8 kV do
Campus do Pici da Universidade Federal do Ceará. São apresentados critérios para
planejamento e projeto de subestação, conceito e requisitos básicos necessários em um
sistema de proteção, os principais equipamentos de proteção de sobrecorrente e critérios para
as funções de proteção de sobrecorrente e diferencial. É apresentando o estado atual da rede
de distribuição interna da UFC. É apresentada uma proposta de uma subestação de 69-13,8
kV visando a melhora da confiabilidade, disponibilidade e segurança do sistema de energia da
UFC. É descrito como será o fornecimento de energia e uma a análise financeira da
subestação. São apresentados os requisitos necessários para a realização do estudo das
proteções da subestação proposta, juntamente com o estudo que consta os cálculos das
correntes de curto-circuito e os ajustes das funções de sobrecorrente. São apresentados os
resultados de simulações do sistema proposto no software EASY POWER. Por fim, são
apresentados os cálculos da função diferencial com base no manual do relé adotado.
Palavras-Chave: Subestação, relé, função de sobrecorrente, função diferencial, estudo
da proteção.
viii
Barros, J. V. C. and "Study of economic viability and the protections of 69-13.8 kV substation
Campus Pici, Universidade Federal do Ceará, Universidade Federal do Ceará - UFC, 2010,
94p.
This monograph presents the study of the protections of 69-13.8 kV substation
Campus Pici from Universidade Federal do Ceará. Criteria for planning and substation design,
concept and basic requirements needed in a protection system, the main equipment of
overcurrent protection and policies to protect the functions of overcurrent and differential are
presented. The current state of the internal distribution network of UFC is presented. It’s
proposed a 69-13.8 kV substation in order to improve the reliability, availability and security
of the power system at UFC. It’s described how the power supply will be, and is showed a
financial analysis of the substation. The requirements for the study of the protections of the
substation proposed are listed, together with the studies of current and short circuit and
overcurrent function settings. The results of simulations of the proposed system using the
EASY POWER software are presented. Finally, the calculations of the differential function
based on the manual of the adopted relay are presented.
Keywords: substation, relay, overcurrent function, differential, study of protection.
ix
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS .............................................................................................................xiii
LISTA DE TABELAS ............................................................................................................. xv
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO .......................................................................................................................... 1
1.1
JUSTIFICATIVA ....................................................................................................... 1
1.2
OBJETIVOS ............................................................................................................... 2
1.3
ESTRUTURA DO TRABALHO ............................................................................... 3
CAPÍTULO 2
SUBESTAÇÃO DE ENERGIA ................................................................................................. 4
2.1
INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 4
2.2
PLANEJAMENTO E PROJETO DE SUBESTAÇÃO.............................................. 4
2.3
PLANEJAMENTO DE SUBESTAÇÃO ................................................................... 4
2.4
PROJETO DE SUBESTAÇÃO ................................................................................ 5
2.4.1
PROJETO CIVIL ............................................................................................... 5
2.4.1.1
INSTALAÇÕES PROVISÓRIAS ......................................................... 5
2.4.1.2
TERRAPLENAGEM ............................................................................. 5
2.4.1.3
ESCAVAÇÃO E REATERRO .............................................................. 6
2.4.1.4
DRENAGEM E PAVIMENTAÇÃO ..................................................... 6
2.4.1.5
EDIFICAÇÃO........................................................................................ 7
2.4.2
PROJETO ELETROMECÂNICO ..................................................................... 7
2.4.2.1
MALHA DE ATERRAMENTO............................................................ 7
2.4.2.2
CONDUTORES E BARRAMENTOS .................................................. 8
2.4.2.3
EQUIPAMENTOS ................................................................................. 9
2.4.3
PROJETO DE PROTEÇÃO E AUTOMAÇÃO .............................................. 11
2.4.3.1
PROJETO DE PROTEÇÃO ................................................................ 11
2.4.3.2
PROJETO DE AUTOMAÇÃO ........................................................... 12
2.5
CONCEITOS E REQUISITOS BÁSICOS DE UM SISTEMA DE PROTEÇÃO .. 12
2.5.1
PROTEÇÃO PRINCIPAL ............................................................................... 12
2.5.2
PROTEÇÃO DE RETAGUARDA .................................................................. 13
2.5.3
ZONAS DE PROTEÇÃO ................................................................................ 14
2.5.4
SELETIVIDADE ............................................................................................. 14
2.5.5
COORDENAÇÃO ........................................................................................... 15
SUMÁRIO
x
2.6
EQUIPAMENTOS E DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO ....................................... 15
2.6.1
CHAVES-FUSÍVEIS ....................................................................................... 16
2.6.1.1
2.6.2
ELOS-FUSÍVEIS ............................................................................................. 17
2.6.2.1
2.6.3
ESPECIFICAÇÃO DE ELOS-FUSÍVEIS ........................................... 19
DISJUNTORES ................................................................................................ 20
2.6.3.1
2.6.4
ESPECIFICAÇÃO DE DISJUNTORES ............................................. 22
RELÉS DE PROTEÇÃO ................................................................................. 23
2.6.4.1
2.6.5
ESPECIFICAÇÃO DE RELÉS ........................................................... 26
RELIGADORES .............................................................................................. 27
2.6.5.1
2.6.6
ESPECIFICAÇÃO DE RELIGADORES ............................................ 32
SECCIONALIZADORES ................................................................................ 32
2.6.6.1
2.7
ESPECIFICAÇÃO DE CHAVES-FUSÍVEIS ..................................... 16
ESPECIFICAÇÃO DE SECCIONALIZADOR .................................. 33
MÉTODO DAS COMPONENTES SIMÉTRICAS PARA CURTO-CIRCUITO .. 34
2.7.1
COMPONENTES SIMÉTRICAS .................................................................... 34
2.7.2
REPRESENTAÇÃO DE LINHAS .................................................................. 37
2.7.3
REPRESENTAÇÃO DE TRANSFORMADORES......................................... 37
2.7.4
CURTOS-CIRCUITOS SIMÉTRICOS ........................................................... 38
2.7.5
EQUAÇÕES DE CURTO-CIRCUITO ............................................................ 38
2.8
CRITÉRIOS PARA CÁLCULOS DAS PROTEÇÕES DE SUBESTAÇÃO ......... 39
2.8.1
DIMENSIONAMENTO DO TC ...................................................................... 39
2.8.2
CRITÉRIOS PARA PROTEÇÃO DE SOBRECORRENTE .......................... 40
2.8.3
CRITÉRIOS PARA PROTEÇÃO DIFERENCIAL ........................................ 44
2.9
CONCLUSÃO .......................................................................................................... 45
CAPÍTULO 3
REDE DE DISTRIBUIÇÃO DO CAMPUS DO PICI DA UFC ............................................. 46
3.1
INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 46
3.2
SUPRIMENTO DO CAMPUS DO PICI – CENÁRIO ATUAL ............................. 46
3.2.1
SUBESTAÇÃO SUPRIDORA DO CAMPUS DO PICI ................................. 46
3.2.2
ALIMENTADOR 01C8 ................................................................................... 47
3.3
REDE DE DISTRIBUIÇÂO INTERNA DO CAMPUS DO PICI DA UFC .......... 48
3.3.1
PROTEÇÃO GERAL DO CAMPUS DO PICI ............................................... 48
3.3.2
PROTEÇÃO DOS RAMAIS ........................................................................... 51
3.3.3
CONFIGURAÇÃO DA REDE DE MÉDIA TENSÃO DO CAMPUS
SUMÁRIO
xi
DO PICI .......................................................................................................................... 51
3.3.4
3.4
PANORAMA ATUAL DA REDE ELÉTRICA DO CAMPUS DO PICI....... 52
PROPOSTA PARA IMPLANTAÇÂO DA SUBESTAÇÃO CAMPUS DO PICI . 53
3.4.1
SUBESTAÇÃO CAMPUS DO PICI ............................................................... 53
3.4.2
LOCALIZAÇÃO DA SUBESTAÇÃO ............................................................ 54
3.4.3
SUPRIMENTO................................................................................................. 55
3.4.4
CONFIGURAÇÃO .......................................................................................... 56
3.4.5
ANÁLISE FINANCEIRA ................................................................................ 57
3.4.5.1
CUSTO DA SUBESTAÇÃO............................................................... 57
3.4.5.1
CÁLCULO DO TEMPO DE RETORNO DE INVESTIMENTO ...... 57
3.5
CONCLUSÃO .......................................................................................................... 62
CAPÍTULO 4
ESTUDO DAS PROTEÇÕES DA SE 69-13,8 KV DO CAMPUS DO PICI DA UFC .......... 63
4.1
INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 63
4.2
REQUISITOS PARA O ESTUDO DA PROTEÇÃO.............................................. 63
4.3
SUBESTAÇÃO CAMPUS DO PICI ....................................................................... 62
4.4
CÁLCULO DE CURTO-CIRCUITO ...................................................................... 64
4.4.1
CÁLCULO DE CURTO-CIRCUITO NO PONTO DE ENTREGA ............... 65
4.4.2
CÁLCULO DE CURTO-CIRCUITO NO BARRAMENTO DE MT ............. 67
4.5
AJUSTE DA PROTEÇÃO DE SOBRECORRENTE ............................................. 68
4.5.1
AJUSTE DA PROTEÇÃO NO BARRAMENTO DE ALTA TENSÃO ........ 69
4.5.1.1
DIMENSIONAMENTO DO TC DE ALTA TENSÃO....................... 69
4.5.1.2
AJUSTE
DA
PROTEÇÃO
DA
SAÍDA
DE
LINHA
DA
SUBESTAÇÃO PICI ................................................................................................... 70
4.5.1.3
CÁLCULO DO AJUSTE DO RELÉ DA ENTRADA DE LINHA DA
SE CAMPUS DO PICI ................................................................................................. 70
4.5.2
AJUSTE DA PROTEÇÃO DA MÉDIA TENSÃO ......................................... 73
4.5.2.1
DIMENSIONAMETO DOS TCS DE MÉDIA TENSÃO................... 74
4.5.2.2
CÁLCULO
DOS
AJUSTES
DO
RELÉ
ASSOCIADO
AO
DISJUNTOR GERAL .................................................................................................. 75
4.5.2.3
AJUSTE DOS RELÉS DAS SAÍDAS DE ALIMENTADORES ....... 76
4.6
SIMULAÇÃO DO SISTEMA ................................................................................. 78
4.7
PROTEÇÃO DIFERENCIAL .................................................................................. 89
4.8
CONCLUSÃO .......................................................................................................... 92
SUMÁRIO
xii
CAPÍTULO 5
CONCLUSÃO E DESENVOLVIMENTO FUTURO ............................................................. 93
5.1
CONCLUSÃO .......................................................................................................... 93
5.2
DESENVOLVIMENTO FUTURO.......................................................................... 94
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 95
ANEXO A – TABELA DE CÓDIGOS ANSI
ANEXO B – CÁLCULO DE AJUSTES DIFERENCIAIS PARA UM RELÉ DE 2
ENROLAMENTOS
ANEXO C – DIAGRAMA UNIFILAR DO ALIMENTADOR 01C8
ANEXO D – OAP DO ALIMENTADOR 01C8
ANEXO E – AVT DA SUBESTAÇÃO 69-13,8 KV DO CAMPUS DO PICI DA
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ - UFC
ANEXO F – PROJETO PARA IMPLANTAÇÃO DE UMA SUBESTAÇÃO 69-13,8 KV NO
CAMPUS DO PICI DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ - UFC
ANEXO G – DADOS DOS BARRAMENTOS DAS SUBESTAÇÕES DA COELCE
ANEXO H – OAP DA SAÍDA DE LINHA PICI/PRESIDENTE KENNEDY
ANEXO I – DADOS DO TRANSFORMADOR DE POTÊNCIA DA SUBESTAÇÃO
CAMPUS DO PICI
SUMÁRIO
xiii
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 – Proteção principal................................................................................................. 13
Figura 2.2 – Proteção de retaguarda. ........................................................................................ 14
Figura 2.3 – Zonas de proteção. ............................................................................................... 15
Figura 2.4 – Exemplo de seletividade e coordenação .............................................................. 15
Figura 2.5 – Detalhe construtivo da chave-fusível ................................................................... 17
Figura 2.6 – Curvas de elos-fusíveis do grupo A fabricante Indel Bauru. ............................... 19
Figura 2.7 – Curvas de elos-fusíveis do grupo B fabricante Indel Bauru ................................ 19
Figura 2.8 – Terminais de conexão e de seccionamento do tipo tulipa. ................................... 21
Figura 2.9 – Disjuntor extraível em cubículo ........................................................................... 22
Figura 2.10 – Terminais do tipo fixo ........................................................................................ 22
Figura 2.11 – Funcionamento de um relé de sobrecorrente eletromecânico ............................ 24
Figura 2.12 – Relé eletromecânico fabricante GE .................................................................... 25
Figura 2.13 – Relé estático analógico do fabricante GE .......................................................... 25
Figura 2.14 – Relé digital ......................................................................................................... 26
Figura 2.15 – Diagrama de blocos do relé microprocessado .................................................... 26
Figura 2.16 – Relé microprocessado ........................................................................................ 27
Figura 2.17 – Ciclo de religamento para falta transitória. ........................................................ 28
Figura 2.18 – Ciclo de religamento para falta permanente....................................................... 29
Figura 2.19 – Religador KF desmontado.................................................................................. 30
Figura 2.20 – Circuito eletrônico do KFE. ............................................................................... 30
Figura 2.21 – Religador modelo KFE ...................................................................................... 31
Figura 2.22 – Pólo do religador Nova ...................................................................................... 31
Figura 2.23 – Relé Form 6. ....................................................................................................... 32
Figura 2.24 – Proteção religador mais seccionador.................................................................. 33
Figura 2.25 – Seccionalizador GN3E ....................................................................................... 34
Figura 2.26 – Componentes simétricas. ................................................................................... 36
Figura 2.27 – Modelo de linha curta ........................................................................................ 37
Figura 2.28 – Tipos de curto-circuito ....................................................................................... 39
Figura 2.29 – Alcance do relé de proteção ............................................................................... 41
Figura 3.1 – Diagrama unifilar do barramento de média tensão da subestação Pici. ............... 48
Figura 3.2 – Relé modelo 7SJ531 fabricante Siemens ............................................................. 49
Figura 3.3 – Proteção da derivação do Campus do Pici ........................................................... 49
LISTA DE FIGURAS
xiv
Figura 3.4 – Disjuntor de média tensão do Campus do Pici .................................................... 50
Figura 3.5 – Placa do disjuntor geral de média tensão ............................................................. 51
Figura 3.6 – Diagrama unifilar simplificado da rede de distribuição da UFC ......................... 52
Figura 3.7 – Exemplo de condutor de cobre nu. ...................................................................... 53
Figura 3.8 – Localização da subestação ................................................................................... 55
Figura 3.9 – Alternativa de fornecimento 1 .............................................................................. 56
Figura 3.10 – Diagrama unifilar de proteção da subestação proposta. ..................................... 57
Figura 4.1 – Sistema da simulação ........................................................................................... 80
Figura 4.2 – Tela de ajuste da função de fase do relé do alimentador...................................... 82
Figura 4.3 – Coordenograma de fase da alta tensão ................................................................. 84
Figura 4.4 – Coordenogrma de neutro da alta tensão. .............................................................. 85
Figura 4.5 – Coordenograma de fase da média tensão ............................................................. 86
Figura 4.6 – Coordenograma de neutro da média tensão ......................................................... 87
Figura 4.7 – Coordenograma de fase do sistema ...................................................................... 88
Figura 4.8 – Coordenograma de neutro do sistema .................................................................. 89
LISTA DE FIGURAS
xv
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 – Dimensionamento dos barramentos de média e alta tensão. ................................. 9
Tabela 2.2 – Circuitos de seqüência do transformador ............................................................ 38
Tabela 2.3 – Valores de alfa e k para as curvas IEC ................................................................ 44
Tabela 2.3 – Valores de alfa, beta e k para as curvas IEEE ..................................................... 44
Tabela 3.1 – Dados dos cabos de média tensão. ....................................................................... 53
Tabela 3.2 – Histórico de consumo do período de novembro de 2009 a outubro de 2010 ...... 59
Tabela 3.3 – Contas de energia do período de novembro de 2009 a outubro de 2010 com tarifa
azul. .................................................................................................................................. 60
Tabela 4.1 – Impedância do barramento de 69 kV da SE Pici em PU ..................................... 66
Tabela 4.2 – Impedância do condutor em ohm/km .................................................................. 66
Tabela 4.3 – Impedância de seqüência do cabo 315 mm² em PU ............................................ 66
Tabela 4.4 – Impedância reduzida até o ponto de entrega em PU............................................ 67
Tabela 4.5 – Corrente de curto-circuito no ponto de entrega ................................................... 68
Tabela 4.6 – Impedância reduzida no barramento de média tensão da SE Campus do Pici em
PU ..................................................................................................................................... 69
Tabela 4.7 – Corrente de curto-circuito do barramento de média tensão. ................................ 69
Tabela 4.8 – Ajuste do relé da subestação Pici......................................................................... 71
Tabela 4.9 – TAPE de fase do barramento de alta tensão ........................................................ 72
Tabela 4.10 – Ajuste da proteção de fase AT ........................................................................... 73
Tabela 4.11 – TAPE de neutro do barramento de alta tensão .................................................. 73
Tabela 4.12 – Ajuste da proteção AT de neutro ....................................................................... 74
Tabela 4.13 – TAPE de fase do relé de média tensão .............................................................. 76
Tabela 4.14 – Ajuste da proteção de fase para o barramento de MT ....................................... 76
Tabela 4.15 – TAPE de neutro do barramento de média tensão .............................................. 76
Tabela 4.16 – Ajuste da proteção de neutro para barramento de MT ...................................... 77
Tabela 4.17 – TAPE de fase dos alimentadores ....................................................................... 77
Tabela 4.18 – Ajuste da proteção de fase dos alimentadores ................................................... 78
Tabela 4.19 – Ajuste da proteção de neutro dos alimentadores ............................................... 79
Tabela 4.20 – Valores de curto-circuito da simulação ............................................................. 81
Tabela 4.21 – Ajuste dos relés na simulação ............................................................................ 82
LISTA DE TABELAS
1
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
A energia elétrica é fundamental para o desenvolvimento do país, o qual acarreta um
crescimento de consumo de energia elétrica. Com o aumento da demanda de energia criam-se
as necessidades de crescimento e melhorias dos Sistemas Elétricos de Potência (SEP).
Os SEPs, criados para transportar eletricidade para as populações, estão em constante
evolução. O seu desenvolvimento ocorreu nos três subsistemas do SEP: Geração, Transmissão
e Distribuição [1].
Para que o desenvolvimento do SEP esteja dentro de um padrão de qualidade, é
necessário que o mesmo obedeça as exigências dos órgãos controladores e reguladores. As
exigências estão estabelecidas nos procedimentos de redes do Operador Nacional do Sistema
(ONS) e no Procedimento de Distribuição (PRODIST) da Agência Nacional de Energia
Elétrica (ANEEL). Nos procedimentos de redes, como o nome já diz, são descritos os
procedimentos e requisitos necessários para a realização das atividades de planejamento da
operação eletroenergética, administração da transmissão, programação e operação em tempo
real no âmbito do Sistema Interligado Nacional (SIN) [2]. O PRODIST é um conjunto de
procedimentos normativos que regulam o relacionamento entre as concessionárias
distribuidoras de energia elétrica e os demais agentes conectados aos sistemas de distribuição,
que incluem redes de distribuição em média tensão, subestações e linhas de transmissão com
nível de tensão inferior a 230 kV [3].
As normas e regulamentações vêm cobrando melhorias gradativas dos índices de
continuidade como Duração Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora (DEC) e
Freqüência Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora (FEC), entre outros. Isto
torna a proteção do sistema um tópico importante para as concessionárias de energia elétrica,
pois uma boa coordenação do sistema de proteção minimiza as interrupções permanentes de
clientes, causando a melhoria nos indicadores de continuidade.
1.1 - JUSTIFICATIVA
Atualmente a rede de distribuição elétrica interna ao Campus do Pici da Universidade
Federal do Ceará tem o seu suprimento em nível de tensão primária de distribuição (13,8 kV)
Capítulo 1 - Introdução
2
através de um alimentador da Subestação (SE) Pici da Companhia Energética do Ceará
(COELCE). A rede interna de distribuição elétrica possui topologia radial com apenas uma
proteção geral, que é um relé primário associado ao um disjuntor de média tensão. Esse tipo
de tecnologia é um ponto de não conformidade com a norma ABNT, NBR 14039 –
Instalações elétricas de média tensão de 1 kV a 36,2 kV e a Norma da Companhia Energética
do Ceará, NT-002 – Fornecimento de energia elétrica em tensão primaria de distribuição [4,
5]. A falta de recurso do sistema de proteção do Campus torna a proteção pouco confiável, já
que para faltas transitórias e permanentes haverá a interrupção e conseqüentemente a
desenergização de toda a rede interna. Além disso, a ANEEL através do PRODIST determina
que consumidores com Montante de Uso do Sistema de Distribuição (MUSD) superior a
2500 kW, devem ser atendidos em alta tensão, que para a Coelce representa um nível de 69
kV. Dentro deste contexto, este trabalho apresenta uma proposta para alteração do nível
tensão do suprimento para 69 kV através da implantação de uma subestação de 69-13,8 kV,
5/6,25 MVA e de um grupo de geradores de 3 MW. Este projeto completo visa a mudança da
modalidade tarifária que proporcionará a redução do consumo de energia, melhorar a
confiabilidade, disponibilidade e continuidade de serviço do sistema de energia do Campus do
Pici. Além disso, a implantação deste empreendimento servirá como laboratório para os
alunos cursos de graduação e pós-graduação do Departamento de Engenharia Elétrica da UFC
abrangendo várias disciplinas da área de sistemas de energia, dentre as quais estão Geração,
Transmissão, Distribuição, Análise de Sistema de Potência, Proteção e Supervisão e Controle
de Sistemas Elétricos.
1.2 - OBJETIVOS
Esta monografia tem como objetivo apresentar o estudo das proteções da subestação de
69/13,8 kV proposta para o Campus do Pici da Universidade Federal do Ceará.
A metodologia para o desenvolvimento do trabalho inclui:
•
Apresentar a configuração da subestação proposta;
•
Calcular as correntes de curto-circuito nos barramentos da subestação, para a
alternativa de fornecimento apresentada no Atestado de Viabilidade Técnica
(AVT), fornecido pela Coelce;
•
Calcular os ajustes das funções de sobrecorrente de fase e de neutro com base nos
valores de curto-circuito calculados;
Capítulo 1 - Introdução
3
•
Simular o sistema para determinar as correntes de curto-circuito e traçar os
coordenogramas, utilizando o programa computacional “Easy Power”.
•
Determinar os ajustes da função diferencial, com base nos critérios apresentados
no manual do relé escolhido.
1.3 - ESTRUTURA DO TRABALHO
A monografia será dividida em 5 (cinco) Capítulos estruturados conforme descrito
a seguir.
No Capítulo 2, serão apresentados critérios para planejamento e projeto de subestação
com base nos critérios de projeto e normas técnicas da concessionária de energia Coelce. Os
conceitos e requerimentos básicos de um sistema de proteção serão descritos. Serão descritos
os principais equipamentos e dispositivos de proteção de sobrecorrente. Por fim a
metodologia de cálculo das correntes de curto-circuito e os critérios para o ajuste das funções
de sobrecorrente e diferencial serão apresentados.
O estado atual da rede interna do Campus do Pici será discutido no Capítulo 3. Será
comentado como é realizado o atual fornecimento em média tensão da UFC. O presente
estado da rede, juntamente com sua proteção serão discutidos. Uma proposta para
implementação de uma subestação 69/13,8 kV e de um grupo gerador para melhorar a
confiabilidade da rede elétrica do Campus do Pici será apresentada. O Capítulo finalizará com
uma análise financeira para implantação do projeto proposto.
O Estudo da proteção será detalhado no Capítulo 4. Os requisitos para a realização do
estudo da proteção serão descritos. As correntes de curto-circuito serão calculadas e utilizadas
na determinação dos ajustes das proteções. O sistema em estudo será simulado, e seus
resultados comparados com os resultados calculados. O Capítulo finaliza com a determinação
do estudo da função diferencial.
Finalmente, no Capítulo 5, apresentam-se as conclusões sobre as análises efetuadas e
sugestões de caminhos para pesquisas futuras.
Capítulo 1 - Introdução
4
CAPÍTULO 2
SUBESTAÇÃO DE ENERGIA
2.1 - INTRODUÇÃO
Este Capítulo apresenta conceitos importantes em relação à proteção de sistemas
elétricos. Serão apresentados critérios para o planejamento e projeto de subestação de
distribuição, conforme estabelecidos no critério de projeto da Companhia Energética do
Ceará, CP-011 - Subestação de distribuição aérea e semi-abrigada. Neste Capítulo também
serão apresentados uma visão geral sobre sistemas de proteção com seus fundamentos
necessários e uma descrição sobre os equipamentos e dispositivos de proteção. Será
apresentada uma metodologia para cálculo de curto-circuito de sistemas radiais. Por fim,
serão apresentados os critérios para cálculos das proteções de uma subestação e de redes de
distribuição.
2.2 - PLANEJAMENTO E PROJETO DE SUBESTAÇÃO
Com o constante aumento da demanda requisitada ao sistema de energia, é necessária a
expansão do mesmo, com criação de novos centros de geração de energia elétrica, linhas de
transmissão, subestações e redes de distribuição.
Este tópico aborda critérios para planejamento e projeto de subestação a serem seguidos
com a finalidade de padronizar as subestações de distribuição aéreas e semi-abrigadas de
tensão 72,5 kV – 15 kV, conforme estabelecido na CP-011[6].
2.3 - PLANEJAMENTO DE SUBESTAÇÃO
O planejamento para implantação de uma subestação para atender uma determinada
localidade, região ou indústria deve levar em consideração a previsão de aumento progressivo
da demanda dentro de um estudo de crescimento de cargas.
O planejamento adequado proporciona a definição das características básicas dos
equipamentos e arranjo da subestação. O planejamento compreende [6]:
Capítulo 2 – Subestação de Energia
5
• Levantamento da carga, visando conhecer a potência instalada a ser atendida pela
subestação;
• Estudo e definição da potência da subestação em função da carga demandada;
• Estudo da previsão da taxa de crescimento da carga. Esse estudo é responsável pela
previsão de futuras expansões na subestação, definição do tamanho do terreno a ser
utilizado na implantação da subestação e influencia também na definição da potência
da subestação.
2.4 - PROJETO DE SUBESTAÇÃO
Realizado o planejamento e definido a construção de uma nova subestação, inicia-se a
etapa de projeto. O projeto de uma subestação de 72,5-15 kV é subdividido em três tipos de
projetos: civil, eletromecânico e de proteção e automação.
2.4.1 - PROJETO CIVIL
O projeto civil de uma subestação abrange as seguintes etapas: instalações provisórias,
terraplenagem, escavação e reaterro, drenagem e pavimentação, e edificação.
2.4.1.1 - INSTALAÇÕES PROVISÓRIAS
O projeto de instalações provisórias deve contemplar a instalação de edificações para
escritórios, almoxarifados e toda a infra-estrutura necessária à perfeita execução da obra,
incluindo instalações provisórias de água, esgoto, luz e força. Também deve possuir vias de
acesso e circulação interna e drenagem provisória adequadas para a área. [6]
2.4.1.2 - TERRAPLENAGEM
As plantas de terraplanagem devem conter diversas informações, entre elas: planta
baixa, detalhes dos projetos de estruturas de arrimo, indicação de volumes geométricos de
Capítulo 2 – Subestação de Energia
6
corte e aterro, entre outros. É necessário descrever a metodologia, os equipamentos e a
quantificação dos equipamentos necessária para execução do projeto [6].
2.4.1.3 - ESCAVAÇÃO E REATERRO
No projeto as dimensões das cavas e valas devem ser dimensionadas de modo a
permitir uma execução segura das escavações. Também deve ser indicado se as escavações
serão realizadas manualmente ou utilizando algum tipo de veículo e qual o tipo de material a
ser utilizado nos reaterros [6].
Caso haja necessidade deve ser apresentado o projeto de escoramento com o objetivo
de atender simultaneamente aos requisitos de segurança e prazos assumidos no cronograma
físico da obra [6].
2.4.1.4 - DRENAGEM E PAVIMENTAÇÃO
O sistema de drenagem deve ser projetado para abranger toda área do terreno da
subestação, de modo a proporcionar um perfeito escoamento das águas pluviais, bem como do
lençol freático evitando modificar a capacidade de suporte do solo [6].
O projeto de drenagem deve atender as características do terreno onde será construída
a subestação, observando os índices pluviométricos da região e os terrenos circunvizinhos,
evitando o escoamento de água para os mesmos. Sempre que possível a drenagem deve ser
superficial [6].
Deve ser verificado junto aos órgãos públicos responsáveis o destino das águas
captadas.
As caixas coletoras e separadoras de óleo devem ser dimensionadas para o volume de
óleo de um transformador, e atendendo as normas ambientais de normas da ABNT.
O projeto de pavimentação deve ser elaborado de modo que não haja erosão ou
abatimento nas pistas de circulação quando submetida à circulação de veículos de transporte,
carga, descarga e manutenção de equipamentos.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
7
2.4.1.5 - EDIFICAÇÃO
Na subestação deve ser construída a casa de comando, onde são instalados os
equipamentos de serviços auxiliares da subestação. O projeto de edificação da subestação
normalmente é constituído das seguintes plantas:
• Plantas Arquitetônicas, contemplando o projeto da edificação da casa de comando e do
pátio da subestação, especificando todos os materiais que serão utilizados e como será
executada a obra de construção;
• Plantas de Instalações elétricas, contemplando o projeto de instalação elétrica de baixa
tensão para a casa de comando da subestação, as quais devem atender a norma da
ABNT, NBR 5410 – Instalações elétricas de baixa tensão [7];
• Planta de Instalações hidráulicas e sanitárias, ilustrando a ligação das instalações
hidráulicas da subestação com a rede pública de abastecimento de água e esgoto
conforme as exigências da concessionária local;
2.4.2 - PROJETO ELETROMECÂNICO
No projeto eletromecânico são dimensionados: a estrutura suporte dos equipamentos,
as dimensões físicas e técnicas dos transformadores, condutores, malha de terra e outros
elementos.
2.4.2.1 - MALHA DE ATERRAMENTO
Para a medição da resistividade é aconselhado à utilização do método de Wenner,
conforme a norma da ABNT, NBR 7117 – Medição da Resistividade do Solo pelo método
dos Quatro Pontos (WENNER). Esta medição deve ser feita logo após a terraplanagem.
O aterramento deve ser dimensionado com base na máxima corrente de curto-circuito
fase-terra do lado de menor tensão, levando em consideração um tempo de duração mínimo
de 3 segundos conforme a norma da Companhia Energética do Ceará, NT-004 –
Fornecimento de energia elétrica em alta tensão – 69 kV [8].
As hastes devem ser de aço cobreado com diâmetro mínimo de 1,73 centímetros,
interligadas por cabo de cobre nu de seção mínima igual a 7x7 AWG conforme descrito na
Capítulo 2 – Subestação de Energia
8
norma [8]. A distância mínima entre as hastes é de 3 metros e o valor máximo de resistência
do solo deve ser 5 ohms.
Devem ser ligados à malha de terra através de um condutor de aço cobreado de bitola
7x7 AWG os seguintes componentes da subestação:
• Todos os equipamentos, todas as ferragens para suporte de chaves, isoladores, etc;
• Portas e telas metálicas de proteção e ventilação;
• Blindagem dos cabos isolados e condutores de proteção da instalação;
• Todos os cubículos em invólucros metálicos mesmo que estejam acoplados;
• Neutro dos transformadores de força e serviços auxiliares;
• Todos os pára-raios.
2.4.2.2 - CONDUTORES E BARRAMENTOS
As subestações industriais devem ser projetadas, conforme padrões definidos nas
normas de fornecimento de energia da Concessionária. Na Tabela 2.1 são apresentados
padrões de barramentos e de condutores para SE de grandes clientes alimentados em 69 kV,
estabelecidos na Norma NT-004 da Coelce [8].
Tabela 2.1 – Dimensionamento dos barramentos de média e alta tensão.
Barramento de 69 kV – Alumínio
Potência dos
Transformadores
(MVA)
Condutores rígidos
Condutores
Flexíveis
Ligações
Equipamentos
Barramento de
13,8 kV- Cobre
Condutores Flexíveis
Ligações
Barra
Equipamentos Barra mm²
mm²
266,8
De 5 a 15
MCM-CAA 1.1/4" IPS AL 1.1/4" IPS AL
120
240
120
2x300
556,5
De 15 a 33,2
MCM-CA
Capítulo 2 – Subestação de Energia
1.1/4" IPS AL
2" IPS AL
9
2.4.2.3 - EQUIPAMENTOS
a) Transformador de Potência
Determinada a potência a ser instalada na subestação é necessário especificar os
transformadores. As especificações básicas em relação ao transformador são a tensão
nominal, potência nominal, regulação do tape de alta tensão, se possui ou não comutador de
derivação sob carga, impedância percentual, proteções intrínsecas do transformador e
transformadores de corrente (TCs) tipo bucha.
Os transformadores de potência devem ser especificados com base nas normas da
ABNT. Portanto, devem ser do tipo imersos em óleo, com enrolamentos de cobre, possuir
radiadores para melhorar a refrigeração por circulação natural do óleo e ventilação
forçada(ONAN/ONAF) por ar, adequadas para operar ao tempo [6].
b) Disjuntores
Todos os disjuntores devem ser tripolares, possuindo duas bobinas de abertura
independentes, com atuação simultânea. Devem ter circuitos de comando de abertura e
fechamento independentes acionados por motor de tensão nominal de 125 Vcc. Também
devem possuir sinalização do posicionamento dos contatos (aberto ou fechado), visando a
segurança de pessoal [6].
As especificações básicas em relação aos disjuntores são: tensão nominal, corrente
nominal, capacidade de interrupção máxima, nível de isolamento e relé associado.
c) Secionadores
Os secionadores devem possuir contatos auxiliares indicadores de posição das lâminas
principais e de terra. Os secionadores com lâmina de terra devem ter intertravamento elétrico
e mecânico entre as lâminas principais e as de terra.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
10
As especificações básicas em relação aos secionadores são números de pólos, tensão
nominal, corrente nominal, nível de isolamento, tipo de montagem, tipo de abertura, comando
de abertura e se possui lâmina de terra.
d) Transformadores de Instrumentos
Os transformadores de instrumentos são divididos em dois tipos, os transformadores
de corrente e os de potencial. A seguir são apresentadas as especificações básicas para os
transformadores de instrumentação:
• Transformadores de corrente: Tipo de uso (externo ou bucha), tensão nominal, nível
de isolamento, relação de transformação, quantidade de núcleos e classe de exatidão;
• Transformadores de potencial: Tipo de uso (externo ou bucha), tensão nominal, nível
de isolamento, relação de transformação, quantidade de núcleos, potência térmica
nominal e classe de exatidão.
e) Pára-Raios
Segundo [6] a subestação deve possuir pára-raios nos seguintes pontos:
• Entradas de linha de alta tensão;
• Saídas de linha de alta tensão;
• No lado de alta tensão dos transformadores de força;
• No barramento de média tensão;
• Nas saídas das redes de distribuição;
As especificações básicas em relação aos pára-raios são: tipo (estação e distribuição),
tensão nominal, capacidade mínima de ruptura e nível de isolamento.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
11
f) Serviços auxiliares
O sistema de serviços auxiliares é composto por duas alimentações, uma em corrente
alternada (CA) e a outra em corrente contínua (CC). Os serviços auxiliares em CA serão em
tensão 380/220 V fornecidas por um transformador cuja potência deve ser especificada no
projeto. O transformador deve ser dimensionado de forma a suprir as cargas CA e CC.
Os serviços auxiliares em CC são compostos por um retificador/carregador de baterias
e um banco de baterias. Esse deve ser especificado para suportar as cargas em CC com uma
autonomia de no mínimo 2 horas. Conforme as normas [8 e 6], o banco de baterias deve ter
tensão de 125 (+ 10% - 20%) Vcc.
2.4.3 - PROJETO DE PROTEÇÃO E AUTOMAÇÃO
2.4.3.1 - PROJETO DE PROTEÇÃO
O projeto de proteção tem como base a definição das especificações dos relés de
proteção para cada vão, a definição das ligações e dimensionamento dos transformadores de
corrente e os pontos dos disjuntores e chaves e demais dispositivos que devem ser
monitorados, supervisionados e controlados. O equipamento mais importante dentro do
projeto é o relé. A mínima especificação deve constar a tensão nominal, corrente nominal,
tecnologia, freqüência, faixa de temperatura de operação, funções de proteção, faixa de
ajustes das funções de proteção, portas de comunicação, grupos de ajustes, funções de
supervisão, entradas e saídas analógicas e digitais. A quantidade de entradas e saídas digitais e
analógicas dos relés são definidas a partir dos pontos dos equipamentos do vão (disjuntores,
chaves e demais dispositivos) que serão monitorados, supervisionados e controlados.
No projeto também devem constar o estudo das proteções, descrevendo os critérios
utilizados para os cálculos das funções de proteção, as características de cada relé adotadas
para o estudo, a ordem de ajuste das proteções (OAP), contemplando os ajustes de cada relé
discriminando os valores de atuação de cada função, as funções habilitadas e as desabilitadas
e o coordenagrama. Caso o relé possua mais de um grupo de ajuste habilitado, cada grupo
deve ter seus ajustes discriminados e indicados e quando devem ser ativados.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
12
2.4.3.2 - PROJETO DE AUTOMAÇÃO
O projeto de automação é responsável pelo controle e aquisição de dados dos
equipamentos de proteção e medição da subestação. O ponto de partida para o projeto de
automação é a especificação do sistema de automação.
O projeto de automação deve constar dos diagramas Funcionais, diagrama Unifilar,
diagramas Trifilares, diagramas funcionais dos Fabricantes e Manuais. No projeto também
devem ser especificado todos os equipamentos e diagramas necessários para o Sistema de
Supervisão e Aquisição de Dados (“supervisory control and data acquisition”) SCADA [6].
2.5 - CONCEITOS E REQUISITOS BÁSICOS DE UM SISTEMA DE PROTEÇÃO
O sistema de proteção tem a finalidade de proteger os materiais e equipamentos contra
uma falta ou condição anormal de operação, garantir a segurança das pessoas e melhorar a
confiabilidade e a continuidade do sistema de energia elétrica.
A norma ABNT NBR 8769 – Diretrizes para Especificação de um Sistema de Proteção
Completo [9], define um sistema de proteção como sendo um sistema ao qual estão
associados todos os equipamentos necessários para detectar, localizar, iniciar e completar a
eliminação de uma falta ou de uma condição anormal de operação de um sistema elétrico.
Nesta parte do capítulo serão descritos os conceitos e requisitos básicos de um sistema
de proteção.
2.5.1 - PROTEÇÃO PRINCIPAL
Segundo a norma NBR 8769 [9], proteção principal é o sistema ou parte do sistema de
proteção do qual se espera a iniciativa de operar em resposta a uma condição de falta,
eliminando-a dentro de sua zona protegida.
A Figura 2.1 representa um barramento de média tensão de uma subestação onde o
alimentador protegido pelo religador R1 está em curto-circuito. Nesta situação o religador R1
deve atuar primeiro que o disjuntor D1, devido ser R1 a proteção principal nesta condição.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
13
Figura 2.1 – Proteção principal.
Na Figura 2.1 a cor verde representa o equipamento aberto e a cor vermelha o
equipamento fechado. Conforme pode ser observado, com a atuação do relé associado ao
religador R1, apenas o alimentador protegido pelo religador R1 foi desenergizado e o resto do
sistema continuou funcionando normalmente, mantendo a continuidade de serviço.
2.5.2 - PROTEÇÃO DE RETAGUARDA
RETAGUAR
Segundo a norma NBR 8769 [9],
], proteção de retaguarda é o sistema ou parte do sistema
de proteção destinado a operar como substituto da proteção principal,
princi
mediante falha desta, ou
de sua incapacidade de operar.
A Figura 2.2 ilustra uma falta no alimentador do religador R1 em que o disjuntor D1
operou devido uma falha do religador ou descoordenação das proteções.
Figura 2.2 – Proteção de retaguarda.
Neste caso, com a falha no religador R1 o disjuntor D1 abriu, desenergizando o
barramento, onde está conectado outro alimentador que atende um conjunto de consumidores.
A falha de operação de R1 fez com que uma maior parte do sistema fosse retirada de
operação, prejudicando consumidores não afetados diretamente pela falta.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
14
2.5.3 - ZONAS DE PROTEÇÃO
O sistema elétrico é dividido em zonas de proteção onde cada zona possui seu
equipamento de proteção principal. Quando há a sobreposição de zonas de proteção, além do
equipamento de proteção principal há também o equipamento de proteção de retaguarda.
As zonas devem ser definidas de forma que quando aconteça a falta permanente uma
menor área do sistema seja afetada.
Depois de implantado o sistema de proteção, não podem existir regiões sem proteção,
ou seja, não podem existir zonas cegas [10].
A Figura 2.3 ilustra um exemplo indicando as zonas de proteções.
Figura 2.3 – Zonas de proteção.
2.5.4 - SELETIVIDADE
Seletividade é a capacidade do equipamento de proteção mais próximo da falta de
antecipar, sempre, a atuação do equipamento de retaguarda, independente da natureza da falta
ser transitória ou permanente [11].
Capítulo 2 – Subestação de Energia
15
No sistema seletivo a proteção atua desconectando o menor número de unidades
consumidoras. Na Figura 2.4, ocorrendo uma falta no ponto 1, o equipamento de proteção C1
deve atuar desconectando apenas o ramal A, sem que o equipamento de retaguarda R1 atue.
Figura 2.4 – Exemplo de seletividade e coordenação.
2.5.5 - COORDENAÇÃO
Por definição, coordenação é o ato ou efeito de dispor de dois ou mais equipamentos de
proteção em série segundo certa ordem, de forma a atuarem em uma seqüência de operação
pré-estabelecida [11].
Conforme ilustrado na Figura 2.4 o alimentador fornece energia para o tronco de
alimentadores, do qual deriva os ramais A e B. Para uma falta transitória no ponto 1 na Figura
2.4, se o religador da subestação possuir dois tipos de curvas no ciclo de religamento, sendo
primeiro curva definida como rápida e a segunda como curva lenta, o religador vai atuar
inicialmente pela curva rápida, deixando momentaneamente os ramais A e B sem
fornecimento de energia elétrica. Para um curto-circuito permanente, o religador atuará
primeiramente na curva rápida e se o curto persistir após o religamento, o religador entrará no
ajuste da curva lenta, garantindo a coordenação do sistema com a fusão do elo fusível C1
antes da abertura do religador pela curva lenta, desenergizando apenas o ramal A.
2.6 - EQUIPAMENTOS E DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO
Os equipamentos e dispositivos de proteção são responsáveis pela proteção do sistema
elétrico. Serão discutidos neste tópico os dispositivos e equipamentos de proteção de
sobrecorrente, com as suas características e funcionamento.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
16
2.6.1 - CHAVES-FUSÍVEIS
As chaves-fusíveis são projetadas para utilizar um cartucho contendo um elo fusível que
interliga os terminais da chave. As chaves-fusíveis são de instalação aérea, aplicadas para
proteção de sobrecorrente de transformadores de distribuição, banco de capacitores e tronco
de alimentadores e ramais [10].
A chave-fusível é um dispositivo eletromecânico instalado por fase (monofásico) com a
função de interromper a circulação de corrente quando a mesma atinge um determinado valor,
em um determinado tempo. A interrupção ocorre com a fusão do elo fusível [10].
A Figura 2.5 representa o detalhe construtivo de uma chave-fusível.
Figura 2.5 – Detalhe construtivo da chave-fusível.
Na Figura 2.5 observa-se que a base do fusível possui uma articulação que serve para
uma indicação visível de abertura do circuito.
2.6.1.1 - ESPECIFICAÇÃO DE CHAVES-FUSÍVEIS
Na especificação de uma chave-fusível devem constar os seguintes requisitos técnicos:
Capítulo 2 – Subestação de Energia
17
• Tensão nominal: a tensão deve ser igual ou superior ao nível de tensão do sistema;
• Corrente nominal: a corrente nominal deve ser igual ou superior a 1,5 vezes da
corrente nominal do elo-fusível a ser instalado;
• Nível básico de isolamento para impulso (NBI): deve ser compatível com o do sistema
onde a chave será instalada. O NBI indica a suportabilidade do dispositivo em relação
às sobretensões de natureza externas. O NBI de um equipamento instalado no mesmo
nível de tensão pode variar dependendo das condições geográficas;
• Capacidade de interrupção: deve suportar a máxima corrente de curto-circuito
assimétrica do ponto de instalação.
2.6.2 - ELOS-FUSÍVEIS
Os elos-fusíveis fazem parte das chaves-fusíveis, são dispositivos que devem fundir
para condições de sobrecorrente e nunca para corrente de carga [12].
Conforme a norma da ABNT, NBR 5359 – Elos-Fusíveis de Distribuição, os elos são
designados por tipos “H”, “K” e “T”, como indicado a seguir [13]:
• Tipo “H”: são elos-fusíveis de alto surto, com alta temporização para correntes
elevadas;
• Tipo “K”: são elos-fusíveis rápidos, tendo relação de rapidez entre 6 (para elo-fusível
de corrente nominal de 6 A) e 8,1 (para elo-fusível de corrente nominal de 200 A);
• Tipo “T”: são elos-fusíveis lentos, tendo relação de rapidez entre 10 (para elo-fusível
de corrente nominal de 6 A) e 13 (para elo-fusível de corrente nominal de 200 A).
Os termos “rápidos” e “lentos” são utilizados apenas para indicar a diferença de rapidez
entre os tipos “T” e “K”.
Os elos-fusíveis do tipo “H” possuem correntes nominais padronizadas de 1 A, 2 A , 3
A e 5 A . Os tipos “T” e “K” possuem correntes nominais padronizadas divididas em dois
grupos conforme mostrado a seguir:
• Grupo A (preferenciais): possuem os valores de corrente de 6 A, 10 A, 15 A, 25 A, 40
A, 65 A, 100 A, 140 A e 200 A;
Capítulo 2 – Subestação de Energia
18
• Grupo B (não preferenciais): possuem os valores de corrente de 8 A, 12 A, 20 A, 30
A, 50 A e 80 A;
O objetivo da divisão em grupo é facilitar a coordenação entre elos, como pode ser visto
nas Figuras 2.6 e 2.7, onde são traçadas as curvas dos grupos A e B respectivamente, para
elos-fusíveis do tipo “K” do fabricante Indel Bauru [14].
Figura 2.6 – Curvas de elos-fusíveis do grupo A fabricante Indel Bauru.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
19
Figura 2.7 – Curvas de elos-fusíveis do grupo B fabricante Indel Bauru.
As curvas dos elos-fusíveis são duas para cada valor de corrente nominal. A curva mais
à esquerda do gráfico, também conhecida como curva mínima de fusão, representa os
menores valores de corrente e tempo de atuação. A outra, também conhecida como curva
máxima de fusão, corresponde aos maiores valores de corrente e tempo de atuação. Com isso
o possível tempo de atuação para uma corrente de atuação fica determinado entre o intervalo
das curvas.
2.6.2.1 - ESPECIFICAÇÃO DE ELOS-FUSÍVEIS
Na especificação de um elo-fusível devem atender-se os requisitos técnicos exigidos na
NBR 5359, os quais são [13]:
• Corrente nominal: a corrente nominal deve ser próxima dos valores padronizados
respeitando as restrições térmicas causadas por sobrecarga;
• Intercambiabilidade elétrica: possibilidade dos elos-fusíveis de diferentes fabricantes
serem usados indiscriminadamente;
Capítulo 2 – Subestação de Energia
20
• Intercambiabilidade mecânica: possibilidade dos elos-fusíveis de um fabricante serem
montadas corretamente em uma chave-fusível de um fabricante diferente.
2.6.3 - DISJUNTORES
Os disjuntores são dispositivos de manobra destinados a interromper e restabelecer o
circuito elétrico à sua jusante. O disjuntor é capaz de operar sobre condições normais de carga
e também sobre condições anormais, como curto-circuito. Os comandos de abertura e
fechamento do disjuntor devem ser realizados por um relé secundário associado ao disjuntor
[4 e 5].
Uma das principais características do disjuntor é o meio de extinção dos arcos elétricos
formados durante a abertura do equipamento. A seguir os principais meios de extinção dos
arcos elétricos utilizados em disjuntores [15]:
• Extinção a ar comprimido: utiliza ar comprimido em alta pressão para a interrupção e
extinção dos arcos elétricos;
• Extinção a óleo: é utilizado óleo do tipo mineral em quantidades variáveis (disjuntores
de pequeno volume de óleo PVO e de grande volume de óleo GVO), com a finalidade
de interromper e extinguir o arco elétrico;
• Extinção a gás: na interrupção e extinção dos arcos elétricos é utilizado algum tipo de
gás, que normalmente é o hexafluoreto de enxofre, também conhecido como SF6;
• Extinção a vácuo: são utilizadas ampolas de vácuo para realizar a interrupção e
extinguir o arco elétrico formado na abertura do disjuntor;
Outra característica importante é quanto ao tipo de execução, podendo ser do tipo
extraível ou fixa.
Os disjuntores do tipo extraível possuem duas partes, que são a fixa e a extraível. A
parte fixa é conectada ao circuito de potência, como por exemplo, o barramento de média
tensão. A parte extraível é onde fica a estrutura mecânica do disjuntor, com contatos
auxiliares, bobinas de abertura e fechamento e terminais de conexão e contatos de
seccionamento, os quais são conectados à parte fixa do disjuntor. A Figura 2.8 ilustra os
terminais de conexão e contatos de seccionamento do tipo tulipa de um disjuntor do fabricante
ABB [16].
Capítulo 2 – Subestação de Energia
21
Figura 2.8 – Terminais de conexão e de seccionamento do tipo tulipa.
O equipamento possui em sua base um “carrinho” que permite a inserção e a extração
do quadro ou cubículo, através de uma alavanca. Na Figura 2.9 pode ser observada uma
montagem de um disjuntor do tipo extraível com extinção a SF6 em um cubículo.
Figura 2.9 – Disjuntor extraível em cubículo.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
22
Este tipo de disjuntor dispensa um dispositivo de seccionamento de contatos visível a
sua montante devido à sinalização visual de desconexão com o barramento.
No caso dos disjuntores fixos, todas as partes estão em uma estrutura única, o que torna
a manutenção complicada, devido à necessidade de desenergização do circuito para que sejam
desconectados os terminais do disjuntor. A Figura 2.10 ilustra os terminais de um disjuntor
do tipo fixo.
Figura 2.10 – Terminais do tipo fixo.
Como pode ser observada, a conexão dos terminais é feita por parafusos, tornando a
remoção do disjuntor mais difícil.
Devido ao disjuntor ser uma “caixa preta” em relação aos contatos internos, é necessário
instalar um equipamento de seccionamento de contatos visíveis à sua montante, que deverá
estar aberto durante a manutenção do disjuntor [4 e 5].
2.6.3.1 - ESPECIFICAÇÃO DE DISJUNTORES
Na especificação é importante destacar os seguintes pontos:
• Tensão nominal: deve ser compatível com a do sistema para que não cause danos ao
disjuntor;
• Corrente nominal: deve ser maior que a máxima corrente demandada do sistema para
poder suportar o crescimento de futuras cargas;
• NBI: deve ser compatível com o sistema;
• Capacidade instantânea: é a capacidade de suportar o pico inicial da corrente de curtocircuito assimétrica;
Capítulo 2 – Subestação de Energia
23
• Corrente simétrica de ruptura: deve ser maior que a máxima corrente de curto-circuito
simétrico (trifásico ou fase terra) no ponto de instalação;
• Corrente de fechamento: é a corrente máxima que o equipamento suporta, quando o
mesmo fecha seus contatos em condição de curto-circuito. Normalmente é
especificado um valor de 2,5 da corrente de ruptura máxima.
2.6.4 - RELÉS DE PROTEÇÃO
Os relés são dispositivos que monitoram grandezas, na maioria dos casos elétrica, como
tensão e corrente. O relé atua quando a grandeza monitorada ultrapassa para mais ou para
menos um determinado valor pré-ajustado, comandando aberturas de disjuntores ou de outros
equipamentos [17].
A aplicação de relés no sistema de energia é bem vasta, podendo ser aplicados na
proteção de um equipamento especifico, como um motor, até a proteção de uma linha de
transmissão ou um gerador.
Os relés podem ser classificados quanto às funções de proteção as quais o mesmo foi
desenvolvido para exercer. A American National Standards Institute (ANSI) estabelece um
código associado a cada função de proteção e controle, conforme apresentado no Anexo A.
Outra classificação é pelo tipo de tecnologia, podendo ser divida em quatro grupos, os
quais são: eletromecânicos, estáticos analógicos, estáticos digitais e microprocessados.
Os relés eletromecânicos são equipamentos mais antigos, normalmente possuindo
apenas uma função de proteção. Na Figura 2.11 tem-se o esquema simplificado de
funcionamento de um relé de sobrecorrente eletromecânico.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
24
Figura 2.11
11 – Funcionamento de um relé de sobrecorrente eletromecânico.
eletromecânico
Pode-se
se observar que o relé da Figura 2.11 possui um enrolamento no núcleo
ferromagnético por onde circula a corrente de carga. Essa corrente induz a circulação de um
fluxo magnético. O ajuste para determinar o valor da corrente de atuação será através dos
tapes apresentados na bobina do relé. Para valores de corrente de carga,
carga a força magnética
gerada pelo fluxo não é suficiente para vencer a força contrária da mola, mas para condições
anormais de carga, a corrente que circula na bobina gera um fluxo maior e conseqüentemente
conseqüente
uma força magnética maior, causando o fechamento dos contados de abertura
aber
do disjuntor.
A Figura 2.12 ilustra um relé de sobrecorrente eletromecânico do fabricante GE.
Figura 2.12 – Relé eletromecânico fabricante GE.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
25
Os relés estáticos também conhecidos como sólidos ou analógicos, utilizam dispositivo
eletrônicos semi-condutores (diodo, transistor, etc.) no seu circuito interno. A tecnologia
adotada tornou este tipo de equipamento mais sensível e veloz que os eletromecânicos. Outra
vantagem foi a possibilidade de múltiplas funções, o que ocasionou a redução da quantidade
de relés na subestação. Onde antes eram necessários três relés para uma proteção trifásica de
sobrecorrente, ficou necessário apenas um relé estático. A diferença se torna maior
considerando-se as outras funções, como a de religamento, que pode ser atribuída ao mesmo
relé.
Na Figura 2.13 pode-se observar um exemplo de um relé estático do fabricante GE.
Figura 2.13 – Relé estático analógico do fabricante GE.
Os relés estáticos digitais são aqueles que utilizam portas lógicas digitais no seu circuito
interno para executar as funções de proteção programadas. Este tipo de relé teve um avanço
considerável no que diz respeito à coordenação, pois as curvas de corrente x tempo são
normatizadas. Outro avanço foi a possibilidade de comunicação remota [10]. A Figura 2.14
ilustra um relé do tipo digital.
Figura 2.14 – Relé digital.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
26
Os relés microprocessados são constituídos basicamente de entradas analógicas para
aquisição de dados, microprocessadores, memórias para armazenamento de dados e
algoritmos de relé, entradas e saídas digitais às quais o relé se comunica com outros
equipamentos e portas de comunicação.
A Figura 2.15 mostra um diagrama de blocos simplificado do funcionamento de um relé
microprocessado [18].
Figura 2.15 – Diagrama de blocos do relé microprocessado.
Este tipo de relé tem muitas vantagens em relação aos outros tipos de relés, tais como o
sistema de oscilografia, espaço de memória para armazenamento de eventos, protocolos de
comunicação, ferramentas de automação, melhoria na coordenação com a criação de novas
curvas e a possibilidade de utilização de seletividade lógica [10].
Na Figura 2.16 tem-se um exemplo de relé microprocessado.
Figura 2.16 – Relé microprocessado.
2.6.4.1 - ESPECIFICAÇÃO DE RELÉS
Na especificação de um relé de proteção é importante se destacar os seguintes pontos:
• Tensão de alimentação: deve ser compatível com o nível de tensão do sistema de
serviços auxiliares (normalmente os relés operam em tensão de 110 Vcc);
Capítulo 2 – Subestação de Energia
27
• Níveis das grandezas analógicas: devem ser compatíveis com os níveis dos
equipamentos conectados ao relé;
relé
• Funções de proteção: deve-se
deve se verificar se o relé possui todas as funções necessárias
para realizar as proteções desejadas;
desejadas
• Protocolo de comunicação: é importante verificar se o protocolo de comunicação é
compatível com o protocolo utilizado pelo sistema de
de aquisição de dados;
dados
• Sensibilidade dos ajustes: é importante a verificação dos valores de ajuste que se
deseja programar, com os máximos e mínimos possíveis no relé;
relé;
• Compatibilidade entre equipamentos: o relé deve ser compatível com todos os
equipamentos com quais está interligado.
2.6.5 - RELIGADORES
O religador é um dispositivo de interrupção automática, que abre e fecha seus contatos
um número de vezes pré-programadas,
programadas, em uma condição de falha do sistema elétrico o qual o
mesmo protege.
Os religadores são dispositivos
dispositivos normalmente utilizados na proteção de alimentadores.
Esta utilização deve-se
se aos defeitos em alimentadores serem na sua grande maioria
temporários.
Na Figura 2.17 é ilustrado o funcionamento de um religador, programado com quatro
ciclos de religamento,
mento, para um defeito temporários na rede.
Figura 2.17
2. – Ciclo de religamento para falta transitória.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
28
No primeiro momento, a corrente que passa entre os terminais do religador é uma
corrente menor que a de atuação. Em seguida acontece a falta, elevando a corrente, causando
o primeiro ciclo de religamento, onde serão abertos os contatos do religador, interrompendo a
circulação de corrente. O religador permanece um período de tempo
tempo pré-programado
pré
com os
terminais abertos, denominado tempo morto, e em seguida fecha o circuito. O processo é
repetido no segundo ciclo devido à permanência do curto-circuito.
curto circuito. No terceiro ciclo o
religador fecha seu contato e verifica que a corrente deixou
deixou de ser uma corrente de falta e
passa à condição normal de operação.
Na Figura 2.18 é ilustrado o funcionamento do religador para um falta permanente.
Figura 2.18
2. – Ciclo de religamento para falta permanente.
permanente
Pode-se
se observar na Figura 2.18 que o funcionamento é semelhante ao caso da Figura
2.17. A diferença é o acontecimento do quarto ciclo e em seguida o “bloqueio” do religador.
O termo “bloqueado” ou “lockout”
“
refere-se
se que o religador realizou todos os ciclos
cicl de
religamento pré-programados
programados e o curto-circuito
curto circuito ainda persistiu, desativando a função de
proteção de religamento.
Os religadores são divididos em relação à tecnologia utilizada. Essa divisão é feita em
três tipos, os hidráulicos, eletrônicos e microprocessados.
micropr
Os hidráulicos possuem uma bobina em série com o circuito no qual o religador está
instalado. Essa bobina é responsável pela abertura e fechamento do religador, e a mesma
possui um funcionamento semelhante à bobina dos relés eletromecânicos. O ajuste
a
da corrente
Capítulo 2 – Subestação de Energia
29
de atuação, também conhecida como corrente de “pickup” é feito na escolha do tape da
bobina do religamento [19].
A Figura 2.19 ilustra um religador modelo KF, fabricante Cooper, desmontado.
Figura 2.19 – Religador KF desmontado.
Pode ser observado na Figura 2.19, a presença da bobina de abertura do religador,
posicionada na parte central do equipamento indicada pela seta. A bobina deste modelo possui
tensão nominal de 15 kV [19]. É possível também observar as ampolas de extinção a vácuo na
parte inferior do equipamento.
Os religadores do tipo eletrônicos possuem circuitos eletrônicos que recebem um sinal
de entrada dos TCs instalados nas buchas do religador. O funcionamento do circuito
eletrônico se assemelha ao dos relés analógicos, pois os dois possuem os semi-condutores
como principais dispositivos do circuito.
As principais vantagens em relação aos hidráulicos são a maior faixa de ajuste e de
curvas de Tempo x Corrente [20].
Na Figura 2.20 tem-se o circuito eletrônico, modelo KFE do fabricante Cooper.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
30
Figura 2.20 – Circuito eletrônico do KFE.
Na Figura 2.20 observa-se o circuito eletrônico que controla o religador KFE. Na parte
superior são conectadas as placas que definirão que tipo de curva o religador irá adotar como
rápida e lenta de fase e a curva de terra. Na parte inferior à esquerda os resistores definem os
valores de “pickup” de fase e neutro [20].
Na Figura 2.21 tem-se o religador modelo KFE da Cooper.
Figura 2.21 – Religador modelo KFE.
Os
religadores
microprocessados
são
dispositivos
que
possuem
um
relé
microprocessado e um equipamento de seccionamento e disjunção também conhecido como
“pólo”. A evolução em comparação aos outro tipo de religadores é a mesma que a do relé
Capítulo 2 – Subestação de Energia
31
microprocessado com os outros relés. A Figura 2.22 mostra o religador Nova do fabricante
Cooper.
Figura 2.22 – Pólo do religador Nova.
Na Figura acima é apresentado apenas o “pólo” onde é feito a abertura e o fechamento
do circuito. Na Figura 2.23 tem-se o relé Form 6.
Figura 2.23 – Relé Form 6.
O relé da Figura 2.23 é conectado ao religador Nova por cabos, dando acesso a leituras
dos TCs e TPs e contatos de abertura e fechamento do religador [21].
Com a utilização de relés no controle dos religadores, tornou-se possível o “retrofit” de
modelos hidráulicos e eletrônicos, ou seja, modernizando estes religadores, incorporando um
relé para controle.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
32
2.6.5.1 - ESPECIFICAÇÃO DE RELIGADORES
Na especificação de um religador é importante se destacarem os seguintes pontos:
• Tensão nominal: o valor de tensão deve ser compatível com o nível do sistema onde o
equipamento irá operar;
• Corrente nominal: o equipamento deve ser capaz de suportar a máxima corrente
demanda do sistema, onde o mesmo está instalado;
• NBI: o valor deve ser compatível com o do local de instalação;
• Capacidade instantânea: o equipamento deve suportar o valor de crista inicial da
corrente de curto-circuito assimétrica do ponto de instalação;
• Corrente simétrica de interrupção: o dispositivo dever suportar o valor máximo de
corrente de curto-circuito simétrico do local, onde o mesmo será instalado;
• Funções de proteção: no caso dos religadores microprocessados, deve-se verificar se o
relé possui todas as funções necessárias para realizar as proteções desejadas;
• Protocolo de comunicação: para religadores que utilizam relés numéricos, é
importante verificar se o protocolo de comunicação é compatível com o protocolo
utilizado pelo sistema de aquisição de dados;
• Sensibilidade dos ajustes: é importante a verificação dos valores de ajuste que se
deseja programar, com os máximos e mínimos possíveis do religador.
2.6.6 - SECCIONALIZADORES
Os seccionalizadores ou seccionadores automáticos são equipamentos utilizados para
interrupção automática de circuitos, que abrem seus contatos quando o circuito é
desenergizado por um equipamento de proteção situado na sua retaguarda e que possua o
dispositivo de religamento automático [22].
O seccionalizador é composto por um elemento sensor de corrente, um mecanismo de
contagem de desligamento do circuito e os contatos de abertura, que são travados para
permanecer nesta posição quando o mesmo é acionado [22].
O seccionador funciona fazendo a comparação da corrente do circuito e a contagem de
desligamento. Se a corrente for maior que a corrente ajustada o seccionador aciona o circuito
Capítulo 2 – Subestação de Energia
33
de contagem que será incrementado quando o dispositivo de retaguarda desligar o circuito.
Quando a contagem atingir o valor programado o seccionador irá abrir os contatos. O número
de contagens do seccionador depende do número de religamentos
religamentos do equipamento de
retaguarda, sendo ajustado para uma contagem a menos.
Na Figura 2.24 tem-se
se uma situação de curto-circuito
curto circuito em um alimentador que possui um
religador e um seccionador.
Figura 2.24
2. – Proteção religador mais seccionador.
Analisandoo a situação ilustrada na Figura 2.24 pode-se
pode se perceber o princípio de
funcionamento do seccionalizador, que irá atuar, abrindo os contatos, antes do último ciclo do
religador, isolando a zona de defeito e normalizando o fornecimento de energia à sua
montante.
Na Figura 2.25 tem-se
se um exemplo de seccionalizador.
Figura 2.25 – Seccionalizador GN3E.
SEC
2.6.6.1 - ESPECIFICAÇÃO DE SECCIONALIZADOR
Na especificação de um seccionalizador é importante se destacar os seguintes pontos:
Capítulo 2 – Subestação de Energia
34
• Tensão nominal: o valor de tensão deve ser compatível com o nível do sistema onde o
equipamento irá operar;
• Corrente nominal: o equipamento deve ser capaz de suportar a máxima corrente
demandada do sistema, onde o mesmo está instalado;
• NBI: o valor deve ser compatível com o do local de instalação;
• Capacidade instantânea: o equipamento deve suportar o valor de crista inicial da
corrente de curto-circuito assimétrica do ponto de instalação;
• Corrente simétrica de interrupção: o dispositivo deve suportar o valor máximo de
corrente de curto-circuito simétrico do local, onde o mesmo será instalado;
• Sensibilidade dos ajustes: é importante a verificação dos valores de ajuste que se
deseja programar, com os máximos e mínimos possíveis do seccionador;
• Número máximo de contagem: deve verificar a quantidade máxima de contagem do
seccionador;
• Tempo de reinicialização: o tempo requerido para que a contagem retorne a zero deve
ser especificado.
2.7 - MÉTODO DAS COMPONENTES SIMÉTRICAS PARA CURTO-CIRCUITO
Para o estudo das proteções e a especificação dos equipamentos da subestação faz-se
necessário o conhecimento dos curtos-circuitos nos vários pontos do sistema. Neste tópico,
será apresentado a modelagem dos componentes do sistema elétrico e a teoria de componentes
simétricas para determinação das correntes de curto-circuito.
2.7.1 - COMPONENTES SIMÉTRICAS
O método das componentes simétricas, proposto por Charles L. Fortescue, o qual
possibilita a decomposição de um sistema de n fasores desequilibrados em n sistemas de n
fasores equilibrados é utilizado na análise de faltas [22, 23 e 24].
Aplicando o teorema em um sistema trifásico desequilibrado, tem-se a decomposição do
sistema em três sistemas trifásicos equilibrados, chamados de componentes simétricas de
seqüência positiva, negativa e zero [24].
Capítulo 2 – Subestação de Energia
35
• As componentes de seqüência
seqüência positiva são representadas por três fasores de módulos
iguais, com a defasagem de 120º entre si, com a mesma seqüência de fase do sistema
original;
• As componentes
tes de seqüência negativa são representadas por três fasores de módulos
iguais, com a defasagem
defasagem de 120º entre si, com a seqüência de fase oposta do sistema
original;
• As componentes de seqüência zero são representadas por três fasores de igual módulo,
sem defasagem de ângulo entre si, com a seqüência de fase do sistema original.
A transformação para
ara componentes simétricas pode ser mais bem compreendida através
da Figura 2.26.
Figura 2.26 – Componentes simétricas.
As equações podem ser escritas da seguinte maneira:
(2.1)
(2.2)
(2.3)
Onde os índices 1, 2 e 0 representam, respectivamente, as componentes de seqüência
positiva, negativa e zero[22,
22, 23 e 24].
24
As componentes de seqüência zero possuem o mesmo módulo e ângulo de fase, logo
podem ser escritas da seguinte maneira:
(2.4)
Capítulo 2 – Subestação de Energia
36
No cálculo dos demais componentes de seqüência é necessário a utilização do operador
a, que é definido como sendo um fasor de módulo 1 e ângulo de fase 120º.
Utilizando o operador a, tem-se [22, 23 e 24]:
(2.5)
²
(2.7)
²
(2.6)
Da mesma forma:
(2.8)
Considerando que os fasores da seqüência zero são iguais e substituindo as equações 2.6
e 2.8 na equação 2.2, da mesma forma para as equações 2.5 e 2.7 na 2.3, obtém-se:
² ²
(2.9)
(2.10)
(2.11)
Colocando as equações 2.9, 2.10 e 2.11 na notação matricial, tem-se:
1
1
1
1 1 ² ² (2.12)
Invertendo-se a matriz, obtém-se:
1
1
1
1 1 ² ² (2.13)
O sistema deve ser modelado em componentes simétricas, para que seja possível a
análise de circulação das correntes de seqüência.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
37
2.7.2 - REPRESENTAÇÃO DE LINHAS
No caso de sistemas de distribuição pode-se considerar o modelo de linhas curtas, cujo
modelo equivalente por fase é o da Figura 2.27.
Figura 2.27 – Modelo de linha curta.
Neste modelo é possível considerar que a impedância de seqüência positiva é igual à
negativa e que a seqüência zero é modelada na mesma maneira, possuindo valores diferentes
de impedância da seqüência positiva [22].
2.7.3 - REPRESENTAÇÃO DE TRANSFORMADORES
Na representação de transformadores devemos considerar que as componentes de
seqüência positiva e negativas são iguais. A impedância da seqüência zero vai depender do
tipo de ligação do transformador e da existência de uma impedância de aterramento do neutro
do transformador.
Na Tabela 2.2 [22], tem-se os circuitos equivalentes por tipo de ligação dos
transformadores.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
38
Tabela 2.2
2. – Circuitos de seqüência do transformador.
Ligação
Circuito seqüência zero
Circuito seqüência positiva
2.7.4 - CURTOS-CIRCUITOS
CIRCUITOS SIMÉTRICOS
No sistema elétrico trifásico, os possíveis curtos-circuitos
curtos circuitos são fase-terra,
fase
bifásico,
bifásico terra e o trifásico. Na Figura 2.28 são ilustrados estes tipos de falta.
Figura 2.28 – Tipos de curto-circuito.
2.7.5 - EQUAÇÕES DE CURTO-CIRCUITO
CURTO
Conforme demonstrações através de componentes simétricas, apresentadas em [22 e
24], pode-se
se calcular os curtos-circuitos
curtos
trifásico, bifásico, fase-terra
terra e fase-terra
fase
com
resistência de contato, pelas seguintes equações:
Capítulo 2 – Subestação de Energia
39
3ø 2ø 1ø 1ø | |
√3 3ø
2
3
|2 |
3
|2 3 |
(2.14)
(2.15)
(2.16)
(2.17)
Onde:
• Z1 é a impedância de seqüência positiva;
• Z0 é a impedância de seqüência zero;
• Rc é a resistência de contato.
2.8 - CRITÉRIOS PARA CÁLCULOS DAS PROTEÇÕES DE SUBESTAÇÃO
Nesta parte do capítulo serão apresentados critérios para dimensionamento de TCs de
proteção, cálculos das funções de proteção de sobrecorrente (50/51 e 50N/51N) e a função de
diferencial para proteção de transformadores de força.
2.8.1 - DIMENSIONAMENTO DO TC
O TC deve ser dimensionado por três critérios, os quais são: critério de carga nominal,
curto-circuito e máxima tensão no secundário. As duas primeiras determinam a relação de
transformação de corrente (RTC). As equações (2.18) e (2.19) são utilizadas para determinar a
corrente do lado primário do TC [17].
Capítulo 2 – Subestação de Energia
á"
# $%
40
á"
#
$$ á&
'("
(2.18)
"
(2.19)
Onde:
• FScor é o fator de sobrecorrente.
Para determinar a máxima tensão do secundário, é utilizada a equação (2.20), que leva
em consideração que o TC é do tipo “B”, fazendo com que a impedância possa ser
considerada nula em relação às outras, conforme [25].
)*+,-á .*/é ",-+1" 2 $$
ou
á& "
)*+,-á .*/é ",-+1" 2 '( 3
(2.20)
(2.21)
Onde:
• FS – Fator de sobrecorrente do TC padronizado pela ABNT igual a 20;
• Is – 5 A (TC de 5 A) ou 1 A (TC de 1 A).
A tensão calculada deve ser menor que a especificada na classe de exatidão do TC.
2.8.2 - CRITÉRIOS PARA PROTEÇÃO DE SOBRECORRENTE
Para realizar o estudo da proteção é preciso efetuar anteriormente os cálculos das
correntes de curto-circuito no local onde será implantada a proteção.
Com base no modelo Coordenado apresentado por Dejanir em [10], que é uma
combinação de proposta de [11, 26 e 27].
Neste modelo as funções temporizada e instantânea do relé devem cobrir toda a zona na
qual o disjuntor é a proteção de retaguarda [22]. Na Figura 2.29 é ilustrado o alcance da
proteção do relé.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
41
Figura 2.29 – Alcance do relé de proteção.
a) Função temporizada de fase (Código ANSI 51):
Para que a função temporizada de fase possa atuar em toda a zona de proteção é
necessário que o tape seja ajustado levando em consideração as seguintes equações [11]:
4567 #
4567 :
8' ,
49
$$
;
'( ' 49
(2.22)
(2.23)
Onde:
• In é a corrente demandada pelo sistema;
• RTC é a relação de transformação do TC;
• FS é o fator de segurança, que normalmente assume o valor de 1,5;
• Fi é o fator de início de curva, podendo variar de 1 a 2 conforme [28];
• KF é a constante de sobrecarga do sistema.
Conforme [27], o ajuste do tape da função temporizada, também poderá ser ajustado
pela equação (2.24).
$$
; ," ?,/ - /,@
1,5 ,
> 4567 >
49
1,5 49
b) Função instantânea de fase (Código ANSI 50):
Capítulo 2 – Subestação de Energia
(2.24)
42
O ajuste do tape da função instantânea deve ser ajustado para um valor de 3 a 8 vezes
a corrente nominal, garantindo que o mesmo seja menor que o curto-circuito bifásico no ponto
de instalação. Estes critérios podem ser representados pelas equações (2.25) e (2.26).
4567,A1 .3 82 ,
49
4567,A1 :
$$
;
49
(2.25)
(2.26)
Conforme [27], o ajuste do tape da função instantânea, também poderá ser ajustado
pela equação (2.27).
4567,A1 $$; CD% - FG
49
(2.27)
Onde:
• $$; CD% - FG é o curto-circuito trifásico a 85 % da linha de transmissão protegida;
c) Função temporizada de neutro (Código ANSI 51N):
O ajuste do tape da função temporizada de neutro deve ser maior que o desequilíbrio
do sistema, logo a equação (2.28) é utilizada para determinar o valor do ajuste [26]:
4567 .0,1 0,32 ,
49
(2.28)
Onde o intervalo de 0,1 a 0,3 representa a faixa de desequilíbrio do sistema. Outros
autores com [27], consideram a possibilidade de até 45% de desequilíbrio.
d) Função instantânea de neutro (Código ANSI 50N):
Capítulo 2 – Subestação de Energia
43
O tape da função instantânea de neutro deve ser ajustado para um valor menor que o
curto-circuito fase-terra, considerando uma resistência de contato de 40 ohms. A equação
(2.29) é utilizada para definir o ajuste da função instantânea de neutro.
4567,A1 :
$$; í,
49
"
(2.29)
e) Dial e tipo de curva:
O dial e o tipo de curva devem ser escolhidos de forma a garantir a coordenação entre
os dispositivos de proteção.
Existem grupos de curvas padronizados da IEC e do IEEE.
O grupo de curvas da IEC utiliza a Equação (2.30) para calcular o tempo de atuação do
relé [29].
4JKL MN O
R
P Q S 1
(2.30)
Onde:
• Ip é a corrente de “Pickup”;
• Alfa e k são constantes que depende do tipo de curva;
Na Tabela 2.3, tem-se os valores de alfa e k para os tipos de curva da IEC.
Tabela 2.3 – Valores de alfa e k para as curvas IEC.
Tipo de curva
Alfa
k
Normalmente inversa
0,02
0,14
Muito inversa
1
13,5
Extremamente inversa
2
80
Longa
1
120
O grupo de curvas do IEEE utiliza a Equação (2.31) para calcular o tempo de atuação
do relé [29].
Capítulo 2 – Subestação de Energia
44
4JKL T
O
P Q S 1
R
UV MN
.2.312
Onde:
• Alfa, beta e k são constantes que depende do tipo de curva;
Na Tabela 2.4, tem-se os valores de alfa e k para os tipos de curva da IEC.
Tabela 2.3 – Valores de alfa, beta e k para as curvas IEEE.
Tipo de curva
Alfa
K
Beta
Inversa
2,00938
8,9341
0,17966
Curta
1,2969
0,2663
0,03393
Longa
1
5,643
2,18592
Moderada inversa
0,02
0,0103
0,0228
Muito inversa
2
3,922
0,0982
Extremamente inversa
2
5,64
0,02434
Definida inversa
1,5625
0,4797
0,21359
O IEEE possui a curva “squared” que é calculada pela Equação (2.32)
4JKL 50,7 MN 10,14
P Q
(2.32)
2.8.3 - CRITÉRIOS PARA PROTEÇÃO DIFERENCIAL
Para critério de proteção da função diferencial do transformador de força foi adotado o
do relé TPU 2000R do fabricante ABB [30], detalhado no Anexo B. No Anexo B é descrito
um “passo a passo” com 13 itens explicando como calcular o ajuste do relé diferencial
(função 87) e em seguida um exemplo do cálculo do ajuste.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
45
2.9 - CONCLUSÃO
Nesse capítulo foram apresentados os conceitos básicos do sistema de potência, como
o planejamento de uma subestação distribuidora, o detalhamento dos projetos de uma
subestação, a finalidade de uma proteção com seus conceitos, os equipamentos de proteção
utilizados na subestação e no sistema de distribuição. Também foi apresentado o teorema para
cálculos de sistemas desbalanceados, denominado componentes simétricos. Foram
apresentados os tipos de curtos-circuitos e as equações para cálculos do mesmo. Por fim, os
critérios para ajustar as funções de sobrecorrente e diferencial. Todas estas informações serão
de bastante valia para compreender o estudo da proteção e os resultados apresentados no
Capítulo 4.
Capítulo 2 – Subestação de Energia
46
CAPÍTULO 3
REDE DE DISTRIBUIÇÃO DO CAMPUS DO PICI DA UFC
3.1 - INTRODUÇÃO
Este Capítulo apresenta a configuração atual da rede de distribuição da UFC. Também
descreve o fornecimento em média tensão da UFC. Será apresentada a rede de distribuição
interna do Campus do Pici e comentados alguns pontos de não conformidade com a norma
ABNT, NBR 14039 – Instalações elétricas de média tensão de 1 kV a 36,2 kV e a Norma da
Companhia Energética do Ceará, NT-002 – Fornecimento de energia elétrica em tensão
primaria de distribuição. Dentro do Capítulo será discutida uma proposta para a alteração do
nível de fornecimento do Campus do Pici, através da construção de uma subestação de 69–
13,8 kV. As vantagens da alteração de nível de fornecimento serão discutidas juntamente com
a proposta.
3.2 - SUPRIMENTO DO CAMPUS DO PICI – CENÁRIO ATUAL
3.2.1 - SUBESTAÇÃO SUPRIDORA DO CAMPUS DO PICI
A rede elétrica do Campus do Pici da Universidade Federal do Ceará – UFC atualmente
é alimentada em nível de tensão primária de distribuição 13,8 kV, média tensão, através do
alimentador 01C8 oriundo da subestação Pici, 69-13,8 kV pertencente à Companhia
Energética do Ceará - Coelce.
A subestação Pici é uma subestação distribuidora, 69-13,8 kV com barramentos
principal e de transferência em 69 kV e em 13,8 kV, um transformador de potência
20/26,6/33,2 MVA com dois estágios de ventilação forçada, onde no primeiro estágio de
ventilação o transformador pode operar até 26,6 MVA e no segundo estágio o transformador
pode fornecer uma potência até 33,2 MVA.
Conectados ao barramento de 13,8 kV existem 8 saídas de alimentadores e dois bancos
de capacitores de 3,6 Mvar cada.
Capítulo 3 – Rede de distribuição do Campus do Pici da UFC
47
Na Figura 3.1 é representado o diagrama unifilar simplificado, ilustrando a configuração
do barramento de média tensão, o transformador de potência, as saídas
aídas dos alimentadores e
dos bancos de capacitores.
Figura 3.1 – Diagrama unifilar do barramento de média tensão da subestação Pici.
Pici
3.2.2 - ALIMENTADOR 01C8
O alimentador 01C8 da subestação Pici da Coelce (SE Pici) que supre
supr o Campus do Pici
possui comprimento
to de aproximadamente 0,800 km e dois tipos de condutores ao longo do
circuito, os quais apresentam as seguintes características: cabo de alumínio protegido, seção
de 185 mm² e cabo de cobre nu seção 95 mm². No Anexo C deste documento, é apresentado o
diagrama
rama unifilar do alimentador 01C8.
A proteção do alimentador é realizada através de um relé associado ao religador na
saída do alimentado 01C8 na SE Pici e de um seccionalizador instalado próximo ao ponto de
entrega do Campus do Pici. Este alimentador possui
possui apenas dois clientes, a UFC e Embrapa,
conforme pode ser observado no diagrama unifilar do Anexo C deste documento.
Capítulo 3 – Rede de distribuição do Campus do Pici da UFC
48
O relé associado ao religador da saída de alimentador 01 C8 da SE Pici é o relé de
sobrecorrente multifunção, fabricação Siemens, modelo 7SJ531 V3.3, ilustrado na Figura 3.2.
Figura 3.2 – Relé modelo 7SJ531 fabricante Siemens.
No Anexo D desta monografia são apresentados os dados da Ordem de Ajuste da
Proteção (OAP) do alimentador de distribuição, 01C8, da SE Pici da Coelce.
OAP é um documento onde constam os ajustes dos relés da subestação.
Na Figura 3.3 é apresentada a foto do seccionalizador instalado no alimentador 01C8. O
seccionalizador é a proteção da derivação do campus.
Figura 3.3 – Proteção da derivação do Campus do Pici.
3.3 - REDE DE DISTRIBUIÇÂO INTERNA DO CAMPUS DO PICI DA UFC
3.3.1 - PROTEÇÃO GERAL DO CAMPUS DO PICI
A rede de distribuição do Campus do Pici possui no seu ponto de entrega a medição
em 13,8 kV e a proteção geral da rede elétrica realizada através de um relé primário associado
ao disjuntor de média tensão com capacidade de ruptura 9,6 kA, instalado em um cubículo
Capítulo 3 – Rede de distribuição do Campus do Pici da UFC
49
localizado no ponto de entrega. O relé primário recebe esta denominação por ser instalado em
série com o circuito e não necessitar de transformadores de corrente para converter o sinal
necessário para o seu ajuste. Este relé fica instalado nos pólos do próprio disjuntor e o valor
que está atualmente ajustado é de 225 A.
A Figura 3.4 ilustra o disjuntor com relé primário associado utilizado para proteção do
Campus da UFC.
Figura 3.4 – Disjuntor de média tensão do Campus do Pici.
O disjuntor é do fabricante Westinghouse modelo 150 HRT-250. Na foto da Figura 3.5
é apresentada a placa do disjuntor geral da rede elétrica de média tensão do Campus do Pici
da UFC, onde pode ser observado as características técnicas deste equipamento.
Capítulo 3 – Rede de distribuição do Campus do Pici da UFC
50
Figura 3.5 – Placa do disjuntor geral de média tensão.
As normas NBR 14039 da ABNT e a NT-002 da Coelce estabelecem critérios para
projeto de instalações elétricas em tensão primária de distribuição [4 e 5]. Estas normas têm
como objetivo padronizar e melhorar a confiabilidade do sistema elétrico, bem como
proporcionar mais segurança para as pessoas e instalações. Neste sentido, estas normas
estabeleceram novos requisitos de segurança dentre os quais a proibição do uso de relés
primários para proteção das instalações elétricas de consumidores em MT com capacidade
instalada superior a 300 kVA e a obrigatoriedade do uso de relé de sobrecorrente secundário,
multifunção, associados ao disjuntor geral para a proteção destas instalações.
Segundo NBR 14039 da ABNT e a NT-002 da Coelce, o relé de sobrecorrente
secundário, associado ao disjuntor geral, deve ser multifunção e contemplar no mínimo as
seguintes funções de proteção: sobrecorrente temporizada de fase (51), sobrecorrente
temporizada de neutro (51N), sobrecorrente instantânea de fase (50) e sobrecorrente
instantânea de neutro (50N).
Em visita ao cubículo de proteção geral da rede elétrica do Campus do Pici, foram
constatados aspectos de segurança de pessoal como falta de iluminação de emergência, falta
de extintor de incêndio e placas de sinalização de perigo que precisam ser adequados às
exigências da norma regulamentadora NR-10 [4].
Capítulo 3 – Rede de distribuição do Campus do Pici da UFC
51
3.3.2 - PROTEÇÃO DOS RAMAIS
O Campus do Pici possui várias subestações de transformação de energia de média para
baixa tensão, distribuídas conforme a necessidade de alimentação de cada setor ou bloco.
A rede interna da UFC possui chaves-fusíveis instaladas ao longo do Campus, que são
instaladas para efetuar a proteção dos ramais de derivação e dos transformadores. Os elos que
constam nessas chaves dependem da potência nominal dos transformadores. Existem também
as chaves-fusíveis instaladas em derivações do tronco principal, que tem finalidade de
proteger o tronco principal da rede do Pici.
3.3.3 - CONFIGURAÇÃO DA REDE DE MÉDIA TENSÃO DO CAMPUS DO PICI
Na Figura 3.6 é apresentada a configuração simplificada da rede elétrica do Campus do
Pici.
Figura 3.6 – Diagrama unifilar simplificado da rede de distribuição da UFC.
Capítulo 3 – Rede de distribuição do Campus do Pici da UFC
52
Conforme representado no diagrama unifilar simplificado da Figura 3.6, a rede de
distribuição interna do Campus da UFC possui uma configuração radial com recurso. A rede
de distribuição interna é composta por condutores de cobre nu, que sua vez possuem três
trechos com seções diferentes. O primeiro trecho, que é composto por um condutor com seção
transversal de 50 mm², fica situado entre o disjuntor geral de média tensão e as primeiras
derivações do alimentador [31]. O segundo trecho, que corresponde ao trecho entre as chaves
S-2 e S-3 da Figura 3.6, o condutor possui seção transversal de 35 mm². O terceiro trecho, que
corresponde ao resto do circuito, o condutor possui seção transversal de 25 mm².
Na Figura 3.7 é apresentada a ilustração de um condutor de cobre nu em um corte
transversal.
Figura 3.7 – Exemplo de condutor de cobre nu.
Na Tabela 3.1 são apresentadas as características dos condutores de cobre nu 50 mm2,
35 mm² e 25 mm2 existentes na rede elétrica do Campus do Pici [32 e 33].
Tabela 3.1 – Dados dos cabos de média tensão.
Resistência
Reatância
(Ohms/km)
(Ohms/km)
163
0,8880
0,4637
Cobre 35 mm²
208
0,5809
0,4510
Cobre 50 mm²
237
0,4120
0,43202
Cabo
Ampacidade (A)
Cobre 25 mm²
3.3.4 - PANORAMA ATUAL DA REDE ELÉTRICA DO CAMPUS DO PICI
Na configuração atual, ocorrendo uma falta na rede elétrica é difícil prever qual
elemento da proteção irá atuar. Essa incerteza ocorre devido ao disjuntor do Campus possuir
um relé primário. O relé possui uma curva própria, ou seja, não obedece os padrões de curvas
de relés, apresentada no Capítulo 2, impossibilitando traçar o coordenograma deste relé com o
relé da SE Pici.
Capítulo 3 – Rede de distribuição do Campus do Pici da UFC
53
Como o relé associado ao disjuntor geral da UFC não possui função de religamento,
todas as faltas permanentes ou transitórias na zona de proteção do relé primário do disjuntor
principal levarão a atuação do mesmo e conseqüentemente a falta de energia no Campus do
Pici. Os transformadores são protegidos através de chaves fusíveis. Já para faltas no
alimentador, o disjuntor de proteção geral ou elos-fusíveis instalados ao longo da rede interna
deverão atuar.
Vale destacar que, 70% a 90% dos curtos-circuitos em um sistema de distribuição são
do tipo transitório [10]. Este fato, adicionado ao não atendimento do sistema de proteção às
normas da ABNT e da Concessionária e ao crescente aumento da demanda, bem como a
redução do preço da tarifa com a mudança da modalidade tarifária contribuíram para a
proposição de um projeto de uma subestação de 69-13,8 kV com duas saídas de alimentadores
para alimentação da Rede de Distribuição do Campus do Pici.
A escolha da alteração do nível de tensão também foi justificada através do MUSD
(Montante de Uso do Sistema de Distribuição), antes denominada demanda contratada
superior a 2500 kW. Conforme os Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no
Sistema Elétrico Nacional – PRODIST [34] um cliente que possui um MUSD superior a 2500
kW deve ser atendido em alta tensão.
3.4 - PROPOSTA PARA IMPLANTAÇÂO DA SUBESTAÇÃO CAMPUS DO PICI
A implantação de uma Subestação 69-13,8 kV no Campus do Pici da Universidade
Federal do Ceará visa a melhoria da confiabilidade, disponibilidade, segurança e da qualidade
da energia fornecida ao sistema elétrico de distribuição do Campus do Pici da Universidade
Federal do Ceará bem como a mudança de tarifação para economia de energia.
3.4.1 - SUBESTAÇÃO CAMPUS DO PICI
A SE Pici Campus UFC será tipo desabrigada, 69-13,8 kV, potência instalada, 5/6,25
MVA (ONAN/ONAF).
A subestação, conforme o atestado de viabilidade técnica (AVT) apresentado pela
Coelce e mostrado no Anexo E, será alimentada através de uma linha transmissão de 72,5 kV,
partindo da subestação Pici, pertencente ao sistema elétrico da Coelce. A tensão de 69 kV que
alimenta o barramento de 72,5 kV será baixada para 13,8 kV, através de um transformador de
Capítulo 3 – Rede de distribuição do Campus do Pici da UFC
54
potência de 5/6,25 MVA, que alimentará o barramento de 15 kV. Para alimentação da rede
elétrica do Campus do Pici serão construídos dois vãos de saída de alimentadores de
distribuição para alimentação do sistema elétrico de média tensão do Campus do Pici. O
projeto contempla relés numéricos e sistema de automação.
A decisão de alimentar a rede interna através de dois alimentadores foi para melhorar a
confiabilidade e disponibilidade do sistema, através da instalação de religadores nas saídas de
alimentadores.
3.4.2 - LOCALIZAÇÃO DA SUBESTAÇÃO
A subestação proposta será construída nos limites do Campus do Pici próximo do
cubículo de medição e proteção existente e ocupará uma área de aproximadamente 2.500 m²
dentro do Campus do Pici. Na Figura 3.8 é ilustrado o local onde será instalada a subestação.
Figura 3.8 – Localização da subestação.
Capítulo 3 – Rede de distribuição do Campus do Pici da UFC
55
3.4.3 - SUPRIMENTO
A subestação Campus do Pici UFC será alimentada através de uma linha de transmissão
aérea em 69 kV oriunda do barramento de 69 kV da SE Pici da Coelce com comprimento de
0,800 km de extensão e condutor com seção de 315 mm2, material liga de alumínio, CAL,
tipo Elgin, conforme definido na AVT emitida pela Coelce, Anexo E deste projeto.
De acordo com a AVT emitida pela Coelce, a entrada de linha em 69.000 V da SE Pici
Campus UFC deve ser construída de acordo com configuração apresentada na alternativa 1 do
desenho 004.01, anexo à Norma Técnica de Fornecimento de Energia da Coelce, NT004/2010 [5].
Na Figura 3.9 é apresentado o diagrama unifilar de alimentação para Consumidores de
69 kV, alternativa 1 no desenho 004.01 da NT-004/2010, definido pela na AVT emitida pela
Coelce.
Legenda:
•
PC: é o ponto de conexão;
•
A: é a área exclusiva da Coelce;
•
M: Medição;
•
PE: Ponto de entrega.
Figura 3.9 – Alternativa de fornecimento 1.
Outra alternativa para o suprimento da SE Campus do Pici está sendo estudada,
considerando alimentação da SE a partir da derivação da linha de alta tensão que interliga a
SE Pici a SE Bom Sucesso [Anexo F]. No entanto, neste trabalho é realizado o estudo
considerando a SE Campus do Pici alimentada a partir de uma linha de transmissão oriunda
diretamente do barramento de 72,5 kV da SE Pici da Coelce.
Capítulo 3 – Rede de distribuição do Campus do Pici da UFC
56
3.4.4 - CONFIGURAÇÃO
Na Figura 3.10 é ilustrado o diagrama unfilar de proteção da subestação proposta.
Figura 3.10 – Diagrama unifilar de proteção da subestação proposta.
Conforme apresentado no diagrama unifilar de proteção da Figura 3.10, a SE Pici
Campus UFC será composta de:
•
Um vão de entrada de linha 72.5 kV com um disjuntor 72,5 kV, três transformadores
de corrente, um relé de sobrecorrente multifunção composto das funções de
sobrecorrente instantânea e temporizada de fase (50/51) e neutro (50N/51N) integrado
ao sistema de automação da subestação;
•
Um barramento simples na alta tensão 72,5 kV;
•
Um vão de transformação com transformador 5/6,25 MVA com transformadores de
corrente em cada bucha, funções de proteção intrínsecas (relé de gás, válvula de alívio
de pressão, medidor de temperatura do óleo e do enrolamento e nível do óleo),
também possuirá um relé diferencial, numérico, multifunção para proteção externa
com as funções de proteção 87, 51G, 50/51, 50N/51N;
•
Um barramento simples na média tensão 15 kV;
Capítulo 3 – Rede de distribuição do Campus do Pici da UFC
57
•
Dois vãos de saída de alimentadores de média tensão 15 kV para alimentação da rede
de distribuição do Campus do Pici, cada um composto de um religador 15 kV e relé de
sobrecorrente com funções 50/51, 50N/51N, 51NS e 79;
•
Transformadores de Serviços Auxiliares.
3.4.5 - ANÁLISE FINANCEIRA
Com a configuração da subestação definida, pode-se partir para análise de custos do
projeto e tempo de retorno de investimento Tr.
3.4.5.1 - CUSTO DA SUBESTAÇÃO
O Projeto Preliminar, Anexo F deste documento, apresenta o custo total para
implantação da subestação Campus do Pici estimado em R$ 2.187.470,29. Este custo engloba
os preços da construção do ramal de ligação, equipamentos da subestação, projetos civil,
eletromecânico, elétrico e de automação.
3.4.5.2 - CÁLCULO DO TEMPO DE RETORNO DE INVESTIMENTO
Neste tópico serão analisadas duas situações. A primeira com mudança de tarifa para
horo-sazonal azul em nível de tensão de 69 kV e a segunda utilizando um conjunto de 6
geradores de 500 kVA cada funcionando no horário de ponta.
Com base nos valores apresentados em [35], estima-se investimento total em torno de
R$ 1.120.000,00 reais para a implantação de um grupo de 6 geradores para alimentar a rede
do Pici no horário de ponta.
A Tabela 3.2 mostra o histórico do consumo de energia do Campus do Pici da
Universidade Federal do Ceará no período de novembro de 2009 a outubro de 2010 [36].
Capítulo 3 – Rede de distribuição do Campus do Pici da UFC
58
Tabela 3.2 – Histórico de consumo do período de novembro de 2009 a outubro de 2010.
Consumo
Demanda
Consumo
Demanda
de ativos
Registrada
de ativos
Registrada
F.P.
F.P.
H.P.
H.P.
(kWh)
(kW)
kWh
(kW)
Nov/2009
875205
3530
76069
2270
Dez/2009
888203
3530
78071
2270
Jan/2010
822203
3260
69071
2020
Fev/2010
781203
2910
65071
1770
Mar/2010
853203
3790
72071
2400
Abr/2010
991203
3980
86071
2490
Mai/2010
998203
3830
92071
2500
Jun/2010
1043203
3810
92071
2460
Jul/2010
919203
3750
84071
2260
Ago/2010
796203
3750
67071
2010
Set/2010
1010203
3750
88071
2260
Out/2010
952203
3750
87071
2300
Média
910870
3637
79738
2251
Mês/Ano
Com base nos dados obtidos no site da Coelce [37] montou-se a Tabela 3.3, que
apresenta as tarifas do período de novembro de 2009 a outubro de 2010, para as situações de
tarifa verde (situação atual da UFC), tarifa azul (nível de tensão 69 kV).
Capítulo 3 – Rede de distribuição do Campus do Pici da UFC
59
Tabela 3.3 – Contas de energia do período de novembro de 2009 a outubro de 2010 com tarifa azul.
Tarifa
F.P.
Mês/Ano
Verde e
Azul
R$/kWh
Tarifa
Tarifa
Tarifa
da
da
Tarifa
Tarifa
da
Demanda
Demanda
H.P.
H.P.
Demanda
F.P.
F.P.
Verde
Azul
H.P.
Verde
Azul
R$/kWh
R$/kWh
Azul
R$/kW
R$/kW
R$/kW
Nov/2009
0,22862
14,96
9,19
1,56221
0,37916
39,59
Dez/2009
0,23081
15,1
9,28
1,57715
0,38278
39,97
Jan/2010
0,20901
15,15
9,31
1,54287
0,34516
40,08
Fev/2010
0,20997
15,21
9,35
1,54996
0,34674
40,27
Mar/2010
0,21016
15,23
9,36
1,55133
0,34705
40,3
Abr/2010
0,20433
17,21
10,53
1,73385
0,32682
47,16
Mai/2010
0,22184
17
10,4
1,74737
0,35727
46,6
Jun/2010
0,21988
16,85
10,31
1,73193
0,35411
46,19
Jul/2010
0,22344
17,12
10,48
1,75992
0,35983
46,93
Ago/2010
0,22128
16,96
10,37
1,74297
0,35637
46,48
Set/2010
0,22267
17,06
10,44
1,75389
0,3586
46,77
Out/2010
0,22324
17,11
10,47
1,75834
0,35951
46,89
Média
0,21877
16,25
9,96
1,66765
0,35612
43,94
Nas equações 3.1 e 3.2 são apresentadas a fórmula de cálculo das contas de energia das
tarifas verde e azul.
.
. .
. .
. .
. .
. .
.
.
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
.
Onde:
•
CVerde: é o custo da energia para a tarifa verde (R$);
Capítulo 3 – Rede de distribuição do Campus do Pici da UFC
(3.1)
(3.2)
60
•
DF.P.: é a demanda fora de ponta (kW);
•
TD F.P: é o preço da tarifa da demanda fora de ponta (R$/kW);
•
CF.P: é o consumo fora de ponta (kWh);
•
TC F.P: é o preço da tarifa do consumo fora de ponta (R$/kWh);
•
CH.P: é o consumo do horário de ponta (kWh);
•
TC H.P.: é o preço da tarifa do consumo no horário de ponta (R$/kWh);
•
CAzul: é o custo da energia para a tarifa azul (R$);
•
DH.P.: é a demanda horário de ponta (kW);
•
TD F.P: é o preço da tarifa da demanda no horário de ponta (R$/kW).
Para o cálculo de conta de energia média na tarifa verde, considerou-se uma demanda
contratada de 3.750 kW no horário de ponta, que é a contratada do mês de outubro de 2010.
Substituindo os valores médios obtidos das Tabelas 3.2 e 3.3 na equação 3.1, obtém-se a
equação 3.3, que é o custo médio de energia para a tarifa verde.
393.183,61
(3.3)
Para o cálculo de conta de energia média na tarifa azul, considerou-se uma demanda
contratada de 3750 kW no horário fora de ponta e uma de 2400 kW no horário de ponta. A
demanda de 2400 kW foi escolhida com base nos dados da Tabela 3.2. Substituindo os
valores médios obtidos das Tabelas 3.2 e 3.3 na equação 3.2, obtém-se a equação 3.4, que é o
custo médio de energia para a tarifa azul.
370.473,33
(3.4)
Subtraindo as equações 3.3 e 3.4, obtém-se a redução mensal de R$ 22.710,28.
No cálculo de conta de energia média na tarifa azul com grupos geradores, considerouse uma demanda contratada de 3.750 kW no horário fora de ponta e uma demanda no horário
de ponta igual a zero, pois os grupos geradores serão ativados no horário de ponta. Também
foi considerado o custo de geração determinado em [35], onde é considerado os custo da
manutenção, combustível e lubrificante, resultando no custo total de 0,540 R$/kWh.
Substituindo os valores médios obtidos das Tabelas 3.2 e 3.3 na equação 3.2, obtém-se a
equação 3.5, que é o custo médio de energia para a tarifa azul com grupos geradores.
Capítulo 3 – Rede de distribuição do Campus do Pici da UFC
61
/
279.679,55
(3.5)
Subtraindo as equações 3.3 e 3.5, obtém-se a redução mensal de R$ 113.504,06.
O tempo de retorno de investimento (Tr) será calculado através da equação 3.6 [38].
() *
# $% &1 # ' + -.
,
$%/1 * 0
13.62
Onde:
•
•
•
•
Vi: é o valor de investimento (R$);
Tj.: é a taxa de juros (% a.m.);
Em: é a economia mensal (R$/mês);
Tr: é o tempo de retorno (meses).
Para o cálculo do tempo de retorno de investimento (Tr) foi adotada uma taxa de juros
de 1,0% ao mês. Foi escolhida essa taxa, devido a mesma ser o dobro da taxa da poupança
[39]. A equação 3.7 é o tempo de retorno para a subestação utilizando a tarifa azul [35].
2.187.470,29 0,01
56
22.710,28
332 78989
$%11 0,012
# $% 31 # 4
13.72
O valor obtido na equação 3.7 indica que a redução da conta de energia não pagará o
investimento da subestação. Porém este investimento pode se tornar viável com a inclusão de
um grupo gerador no horário de ponta. A equação 3.8 é o tempo de retorno para a subestação
utilizando a tarifa azul mais o grupo gerador no horário de ponta [35].
3.387.470,29 0,01
56
113.504,06
36 78989
$%11 0,012
# $% 31 # 4
13.82
A inclusão do grupo gerador proporcionou o retorno do investimento com um tempo de
retorno de 3 anos.
Capítulo 3 – Rede de distribuição do Campus do Pici da UFC
62
3.5 - CONCLUSÃO
Além do beneficio da redução de custo da conta de energia, a construção da subestação
Campus do Pici UFC, espera-se dentre outros, os seguintes benefícios:
•
Melhoria na qualidade da energia fornecida à sede do Campus do Pici e aumento da
confiabilidade, disponibilidade e segurança do sistema elétrico com a instalação de
relés de proteção baseados em microprocessadores integrados a um sistema SCADA
da subestação, que proporcionam a supervisão e controle do sistema elétrico da
Subestação em tempo real;
•
Possibilidade de novos investimentos na infra-estrutura física da Universidade Federal
do Ceará através dos recursos economizados com o retorno do investimento na
Construção da SE;
•
Além disso, a SE servirá como laboratório para ensino e pesquisa nos cursos de
graduação e pós-graduação do Departamento de Engenharia Elétrica da UFC. Os
alunos terão acesso aos equipamentos como transformador de potência, disjuntores,
religadores, chaves seccionadoras de alta e média tensão, serviços auxiliares, relés de
proteção baseados em microprocessadores e sistema de automação de uma subestação
de 69-13,8 kV.
Capítulo 3 – Rede de distribuição do Campus do Pici da UFC
63
CAPÍTULO 4
ESTUDO DAS PROTEÇÕES DA SE 69-13.8 kV DO CAMPUS DO PICI DA UFC
4.1 - INTRODUÇÃO
Este Capítulo apresenta o estudo das proteções de sobrecorrente da subestação 69
kV/13,8 kV do Campus do Pici da UFC. No Capítulo serão comentados os requisitos
necessários para a realização do estudo das proteções e a descrição dos cálculos de curtocircuito para a situação proposta no Capítulo anterior. Em seguida o estudo das proteções de
sobrecorrente com base nas correntes de curto-circuito calculadas. Serão apresentadas
simulações e coordenogramas gerados no “sotfware” EASY POWER. Por fim serão
apresentados os cálculos do ajuste da proteção da função diferencial com base no Anexo B.
4.2 - REQUISITOS PARA O ESTUDO DA PROTEÇÃO
Antes de efetuar o estudo da proteção é necessário adquirir algumas informações em
relação às correntes de curto-circuito, normas da concessionária, proteção de retaguarda e
equipamentos de proteção utilizados a SE de suprimento e na SE do cliente.
A determinação das correntes de curto-circuito depende principalmente da
concessionária, pois a mesma deve fornecer as correntes de curto-circuito ou os dados das
impedâncias para a realização dos cálculos das correntes de curto nas instalações do cliente.
A informação fornecida pela concessionária de energia foi apresentada através do
Atestado de Viabilidade Técnica, também conhecida como AVT [Anexo E]. No anexo E,
consta a descrição do fornecimento e as obras necessárias para o atendimento do cliente. Na
descrição do fornecimento há informação de qual tipo de cabo e o comprimento do mesmo.
As impedâncias até o ponto de entrega, determinadas através das impedâncias do
barramento de alta tensão da subestação fornecedora de energia retirada do Anexo G e dos
valores de impedância do cabo utilizado na linha de transmissão que alimentará a SE Campus
do Pici [33].
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
64
A norma responsável pelo fornecimento em alta tensão na Coelce [5]. Nesta norma são
estabelecidas as proteções necessárias e o tempo mínimo de coordenação entre os relés (0,3
segundos).
Por fim na Ordem de Ajuste das Proteções da saída de linha PCI/PSK (Pici/Presidente
Kennedy) fornecida pela Coelce, Anexo H deste documento são apresentados os dados de
ajuste da proteção da saída de linha da subestação Pici.
4.3 - SUBESTAÇÃO CAMPUS DO PICI
Conforme já detalhado no Capítulo 3, a SE Campus do Pici será suprida através de uma
linha de alta tensão, 69 kV, oriunda da SE Pici da Coelce.
A configuração da subestação já foi citada no Capítulo 3 e ilustrada na Figura 3.12,
contemplará um disjuntor na entrada de linha do barramento de 69 kV, um transformador de
potência, um disjuntor geral de média tensão, um barramento de 15 kV e dois religadores com
relés associados, protegendo as duas saídas de alimentadores.
Os fabricantes e modelos dos equipamentos ainda não foram escolhidos, porém foi
adotado nos estudos o relé modelo P142 de fabricação Areva existente no laboratório do
GPEC (Grupo de Processamento de Energia e Controle) do Departamento de Engenharia
Elétrica da UFC.
4.4 - CÁLCULO DE CURTO-CIRCUITO
O cálculo das correntes de curto-circuito é fundamental para o estudo das proteções.
Serão apresentados a seguir os cálculos das correntes de curto-circuito no ponto de entrega,
que definirá os níveis de curto-circuito do barramento de 69 kV da subestação da UFC.
4.4.1 - CÁLCULO DE CURTO-CIRCUITO NO PONTO DE ENTREGA
Através dos dados de impedância de seqüência zero, positiva e considerando que a
negativa é equivalente à positiva, pode-se calcular as correntes de curto-circuito na barra de
alta tensão da SE do Campus do Pici.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
65
Os dados de impedância do barramento de 69 kV da SE Pici e os dados de impedância
do condutor 315mm² CAL em ohm/km são mostrados nas Tabelas 4.1 e 4.2, respectivamente
[Anexo G e 33].
Tabela 4.1 – Impedância do barramento de 69 kV da SE Pici em PU.
Seqüência Positiva
Seqüência Zero
R1
X1
R0
X0
0,0034
0,0714
0
0,4599
Tabela 4.2 – Impedância do condutor em ohm/km.
Trecho
1
Condutor
315 mm² CAL
Extensão
(km)
0,8
Impedância Condutor em Ohm/km
Seqüência Positiva
Seqüência Zero
R1
X1
R0
X0
0,1186
0,4451
0,2961
1,7061
Na Tabela 4.3 são apresentados os dados dos parâmetros dos condutores, impedância de
sequência positiva e zero da linha convertidos para PU, considerando para os cálculos para
uma potência de base 100MVA e tensão de base de 69 kV. A impedância de base foi
calculada através da seguinte fórmula:
69 47,61 100 4.1
Tabela 4.3 – Impedância de seqüência do cabo 315 mm² em PU.
Seqüência Positiva
Seqüência Zero
R1
X1
R0
X0
0,0020
0,0075
0,0050
0,0287
Na Tabela 4.4 são apresentadas as impedâncias de sequência positiva e zero em PU na
Barra da SE Campus do Pici, que corresponde a soma das impedâncias em pu da linha de
transmissão com as impedâncias em PU na barra de 69 da SE Pici.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
66
Tabela 4.4 – Impedância reduzida até o ponto de entrega em PU.
Seqüência Positiva
Seqüência Zero
R1
X1
R0
X0
0,0054
0,0789
0,0050
0,4886
A tensão em PU no ponto de entrega é:
69 1 69 4.2
A corrente de base é calculada através da seguinte fórmula:
√3
100 69 836,74 √3
4.3
Na Tabela 4.5 são apresentados os tipos de curtos-circuitos, as equações (cálculo das
correntes em PU) e os valores de curtos-circuitos calculados no ponto de entrega, tomando
como base os dados da Tabela 4.4, desprezado os valores das resistências:
Tabela 4.5 – Corrente de curto-circuito no ponto de entrega.
Tipo de curto-circuito
Fase-terra sem
resistência de contato
Valores de
(curto-circuito em PU)
corrente
$$3ø Trifásico
Bifásico
Equação
$$2ø $$1ø Fase-terra com
resistência de contato de
40 ohm
√3
$$1ø |2
|2
1
|' | 0,0789
$$3ø
√3
2
$$3ø 10,6 kA
10600
2
$$2ø 9,2 3
3
|0,6464|
' * + |
3
' * + * 3
,- |
3
|2,5203|
$$1ø 3,9 $$1ø/í0 1 Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
67
4.4.2 - CÁLCULO DE CURTO-CIRCUITO NO BARRAMENTO DE MT
Para determinar os valores de corrente de curto-circuito no barramento de média tensão,
foram obtidos os seguintes dados do transformador: tensão nominal, tipo de ligação, potência
nominal e impedância percentual.
O transformador de 69 kV-13,8 kV especificado para a SE Campus do Pici possui
ligação triângulo/estrela, potência de 5/6,25 MVA e impedância percentual igual a 7% .
Conversão da impedância percentual do transformador para a nova base é apresentado a
seguir:
1234
13,8 kV
5 MVA
7
100
100 MVA
13,8 kV
(4.4)
1234 1,4 (4.5)
No transformador, as impedâncias de seqüência positiva, negativa e zero são iguais a
XTrafo igual a 1,4, tendo sido desprezada a resistência do trafo.
Conforme visto no Capítulo 2, a ligação triângulo/estrela é um circuito aberto entre o
lado primário e o lado secundário do transformador para a componente de seqüência zero, ou
seja, neste transformador não há circulação de corrente de seqüência zero do lado primário
ligado em delta para o lado secundário.
Na Tabela 4.6 são apresentados os valores da impedância reduzida até o barramento de
média tensão, que considera a impedância reduzida até o ponto de entrega mais o tipo de
ligação triângulo/estrela do transformador.
Tabela 4.6 – Impedância reduzida no barramento de média tensão da SE Campus do Pici em PU.
Seqüência Positiva
Seqüência Zero
R1
X1
R0
X0
0,0054
1,4789
0
1,4
Utilizando as formulas 2.14, 2.15, 2.16 e 2.17, obtêm-se os seguintes valores de
corrente de curto-circuito no barramento de média tensão, conforme a Tabela 4.7:
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
68
Tabela 4.7 – Corrente de curto-circuito do barramento de média tensão.
Tipo de curto-circuito
$$3ø Trifásico
Bifásico
$$2ø Fase-terra sem
$$1ø resistência de contato
Fase-terra com
resistência de contato
Valores de
Equação (curto-circuito em PU)
$$1ø/70 de 40 ohm
|2
√3
|2
1
|' | |1,4789|
$$3ø 2,8 $$3ø √3 2800
2
2
3
3
' * + | |4,3578|
3
' * + * 3
,- |
corrente
3
|63,1732|
$$2ø 2,5 kA
$$1ø 2,9 $$1ø/70 0,2 4.5 - AJUSTE DA PROTEÇÃO DE SOBRECORRENTE
Após o cálculo as correntes de curto-circuito, parte-se para o cálculo do ajuste da
proteção das funções de sobrecorrente instantânea (50/50N) e sobrecorrente temporizada
(51/51N) de fase e de neutro.
4.5.1 - AJUSTE DA PROTEÇÃO NO BARRAMENTO DE ALTA TENSÃO
Para realizar o ajuste da proteção da entrada de linha da SE em alta tensão,
primeiramente deve-se realizar o dimensionamento dos TCs de proteção. A relação de
transformação do TC adotada deve ser dimensionada através dos critérios de corrente
nominal, de curto-circuito e máxima tensão no secundário. Para determinar o RTC serão
utilizados os critérios de corrente nominal carga no secundário do TC, conforme visto no
Capítulo 2.
4.5.1.1 - DIMENSIONAMENTO DO TC DE ALTA TENSÃO
A corrente nominal do transformador vista do lado de alta tensão, é calculada através da
Equação 4.6.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
69
8 8
√3
8
6,25 √3
69 52,3 4.6
O critério de sobrecarga considera o máximo valor de corrente de curto-circuito mais o
fator de sobrecarga do TC. O fator de sobrecarga padrão é 20 vezes. Utilizando a Equação
(2.19) tem-se:
29:á294 <
== :á>9:4
< 530
?-42
(4.7)
Pelo critério de sobrecorrente, o valor do TC tem que ser igual ou superior a 530, como
o valor mais próximo vendido comercialmente é o valor de 600/5, logo se adotou o mesmo.
Para o critério de corrente nominal tem-se a Equação (2.18):
29:á294 < 8 < 52,3 (4.8)
O valor comercial mais próximo de 52,3 A é o TC de 75-5 A.
Para atender aos critérios acima, a relação nominal do Transformador de Corrente
adotado será 600-5 A.
O critério do cálculo da máxima tensão no secundário não foi realizado, tendo em vista
que o relé microprocessado representa uma baixa potência no secundário do TC e a distância
entre os relés e o TC ser pequena.
4.5.1.2 - AJUSTE DA PROTEÇÃO DA SAÍDA DE LINHA DA SUBESTAÇÃO PICI
A subestação da universidade será atendida através de linhas de distribuição de alta
tensão alternativa 1 [5] citado no Capítulo 3. Na alternativa 1 de fornecimento, a proteção de
retaguarda da subestação do Campus será o relé de saída de linha da subestação da Pici.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
70
Para que seja feito o ajuste da proteção do relé de alta tensão da UFC, primeiramente
deve-se calcular os ajustes do relé e traçar as curvas, com base nos dados da OAP da SE da
Coelce para verificar se os relés estão coordenandos. A Tabela 4.8 contém as informações dos
dados de ajuste do relé da saída de linha da SE Pici da concessionária.
Tabela 4.8 – Ajuste do relé da subestação Pici.
Proteção
TC
Fase
800:5
Neutro
800:5
Graduação
Fabricante/
Tipo
Tipo de curva
TAPE
Dial
Instantânea
5,3
0,16
Desativada
VI
1
0,40
Desativada
VI
SIEMENS
7SJ511_V3.2
SIEMENS
7SJ511_V3.2
4.5.1.3 - CÁLCULO DO AJUSTE DO RELÉ DA ENTRADA DE LINHA DA SE
CAMPUS DO PICI
a) Função de Sobrecorrente Temporizada (51)
A corrente de “Pickup” ou corrente de atuação do relé é definida a partir do cálculo para
o valor de TAPE. O TAPE ou corrente de ajuste do relé corresponde ao produto da corrente
nominal do transformador vezes o fator de sobrecarga dividido pelo RTC. Considerando um
fator de sobrecarga de 1,1 obtém-se a Tabela 4.9:
Tabela 4.9 – TAPE de fase do barramento de alta tensão.
Equação
@A <
B? 8 1,1 52,3
<
,@C
120
TAPE obtido
TAPE adotado
@A < 0,479
@A 0,5
O valor da corrente de atuação é TAPE vezes o RTC, logo o valor de “Pickup” é de 60
A.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
71
A fim de determinar o dial e a curva, é importante calcular o tempo de atuação do relé
da Coelce para curto-circuito trifásico. Na Equação (4.9) é apresentado o cálculo do tempo de
atuação do relé da Coelce para um curto de 10,6 kA na barra da SE Campus do Pici.
@D/EF G7HI 0,16 13,5
0,188 O
L
'
10600
J K M 1 J
K –1
848
4.9
O tempo de atuação do relé da Coelce impossibilita uma margem de coordenação de
300 ms. Logo o relé da UFC deverá atuar pela função instantânea, a fim de possibilitar uma
maior margem de coordenação.
b) Função de Sobrecorrente Instantânea (50)
Para determinar o valor do TAPE de atuação da função instantânea, tem-se:
@A981 P
==Q 9,2 P
P 76,7
,@C
120
(4.10)
O ajuste adotado para a função instantânea de fase foi 12,5 A, o que corresponde uma
corrente de 1500 A no lado primário do TC.
Devido à ativação da função instantânea, o gráfico de corrente x tempo do relé será
traçado até o valor de corrente de 1500 A, depois desse valor o tempo de atuação é
aproximadamente zero.
Adotando o mesmo tipo de curva do relé da concessionária (IEC muito inversa) e o dial
0,6 para a função temporizada, foi possível especificar os ajustes da proteção do barramento
de alta tensão, como visto na Tabela 4.10.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
72
Tabela 4.10 – Ajuste da proteção de fase AT.
Proteção
Graduação
Fabricante/
TC
Tipo
TAPE
Dial
Instantânea
0,5
0,6
12,5
Tipo de curva
Função 51 da
SE Campus 600:5 Areva P142
VI
do Pici UFC
c) Função de Sobrecorrente temporizada de neutro (51N)
Na determinação do TAPE de neutro considerou-se 0,25 da corrente nominal do
transformador. Na Tabela 4.11, tem-se a determinação do TAPE de neutro, para o relé do
barramento de AT.
Tabela 4.11 – TAPE de neutro do barramento de alta tensão.
Equação
@A 0,1 H 0,3
,@C
8
0,25 52,3
120
TAPE obtido
TAPE adotado
@A 0,109
@A 0,11
A fim de determinar o dial e a curva, é importante calcular o tempo de atuação do relé
da Coelce para curto-circuito fase-terra. Na Equação (4.11) é apresentado o cálculo do tempo
de atuação do relé da Coelce para um curto de 3,9 kA na barra da SE Campus do Pici.
@D/EF G7HI 0,4 13,5
0,231 O
L
'
3900
J K M 1 J
160 K – 1
4.11
O tempo de atuação do relé da Coelce impossibilita uma margem de coordenação de
300 ms. Logo o relé da UFC deverá atuar pela função instantânea de neutro, a fim de
possibilitar uma maior margem de coordenação.
d) Função de Sobrecorrente Instantânea de neutro (50N)
Na Equação (4.12) é calculado o valor máximo do ajuste de instantânea de neutro.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
73
@A981 P
=='Q:í89:4 1 P
P 8,33 ,@C
120
(4.12)
O valor adotado para o ajuste foi de 6,5 A, correspondendo uma corrente de 780 A no
lado primário do transformador de corrente.
Adotou-se a curva IEC muito inversa e o dial 0,5 para a função temporizada de neutro.
Os ajustes da proteção de neutro para o barramento de alta tensão são especificados na Tabela
4.12:
Tabela 4.12 – Ajuste da proteção AT de neutro.
Proteção
TC
Graduação
Fabricante/
Tipo
Função 51N 600:5 Areva P142
TAPE
Dial
Instantânea
0,11
0,5
6,5
Tipo de curva
VI
4.5.2 - AJUSTE DA PROTEÇÃO DA MÉDIA TENSÃO
A proteção de média tensão é formada pelo relé associado ao disjuntor geral do
barramento e pelos religadores nas saídas dos dois alimentadores da SE Campus do Pici.
O primeiro passo para especificar os ajustes das proteções é o dimensionamento dos
TCs.
4.5.2.1 - DIMENSIONAMETO DOS TCS DE MÉDIA TENSÃO
Assim como foi realizado para o dimensionamento do TC de alta tensão, deve-se
calcular a corrente nominal do local onde o mesmo será instalado.
Na Equação (4.13) tem-se a corrente nominal do transformador vista do lado de média
tensão.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
74
8 8
√3
8
6,25 √3
13,8 261,5 4.13
Pelo critério de sobrecorrente do TC, tem-se:
29:á294 <
== :á>9:4 2,9 <
< 145 20
?-42
4.14
Pelo critério de sobrecorrente, o valor do TC tem que ser igual ou superior a 145 A. O
valor comercial mais próximo é de 150/5.
Para o critério de corrente nominal, tem-se a Equação (2.18):
29:á294 < 8 < 261,5 (4.15)
O valor comercial mais próximo de 261,5 A é o de 300-5 A. O TC adotado foi um de
300/5 devido o mesmo atender aos dois critérios.
Os TCs dos alimentadores de média tensão foram dimensionados, conforme o TC do
barramento. Considerando que os valores de curto-circuito são os mesmo, tem-se o mesmo
valor 150/5 para o critério de sobrecorrente.
Para o critério de corrente nominal será considerada a metade da corrente nominal do
transformador para cada alimentador, o que resulta a metade do valor obtido na Equação
(4.15). Logo, o TC adotado foi um de 200/5 devido o mesmo, respeitar os dois critérios.
4.5.2.2 - CALCULO DOS AJUSTES DO RELÉ ASSOCIADO AO DISJUNTOR
GERAL
a) Função de Sobrecorrente temporizada de fase (51)
Para o cálculo da corrente de partida foi considerada apenas a corrente nominal, visando
evitar que o transformador trabalhe em sobrecarga. Na Tabela 4.13, tem-se o cálculo do tape
de fase:
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
75
Tabela 4.13 – TAPE de fase do relé de alta média.
Equação
@A <
B? 8 1 261,5
<
,@C
60
TAPE obtido
TAPE adotado
@A 4,35
@A 4,4
Adotou-se o dial 0,31 e a curva IEC muito inversa, pois os mesmos apresentaram uma
boa coordenação, quando simulada as proteções de alta e média tensão. Na Tabela 4.14, é
mostrado ajuste da proteção de fase para o barramento de média tensão.
Tabela 4.14 – Ajuste da proteção de fase para o barramento de MT.
Proteção
Função 51
TC
Graduação
Fabricante/
Tipo
300:5 Areva P142
TAPE
Dial
Instantânea
4,4
0,31
Desativada
Tipo de curva
VI
b) Função de Sobrecorrente temporizada de neutro (51N)
Para o cálculo do TAPE de neutro, será considerado apenas 15% da corrente nominal do
transformador. A Tabela 4.15 corresponde ao ajuste do TAPE de neutro do barramento de
média tensão.
Tabela 4.15 – TAPE de neutro do barramento de média tensão.
Equação
@A 0,1 H 0,3
,@C
8
0,15
261,5
60
TAPE obtido
TAPE adotado
@A 0,653
@A 0,7
Determinou-se o dial 0,55 e uma curva IEC muito inversa para a função de
sobrecorrente temporizada de neutro, pois na simulação esses valores apresentaram uma boa
margem de coordenação entre as proteções de média e a alta tensão.
Na Tabela 4.16, tem-se o ajuste da proteção do barramento de média tensão.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
76
Tabela 4.16 – Ajuste da proteção de neutro para barramento de MT.
Proteção
TC
Graduação
Fabricante/
Tipo
TAPE
Dial
Instantânea
0,7
0,55
Desativada
Função 51N 300:5 Areva P142
Tipo de curva
VI
4.5.2.3 - AJUSTE DOS RELÉS DAS SAÍDAS DE ALIMENTADORES
a) Função de Sobrecorrente temporizada de fase (51)
No ajuste dos alimentadores, considerou-se que cada alimentador possui uma demanda
máxima igual à metade da potência instalada da subestação, correspondendo uma demanda de
3,125 MVA.
A Tabela 4.17 demonstra o cálculo do ajuste do TAPE de fase para os alimentadores,
para uma condição de sobrecarga de 30%.
Tabela 4.17 – TAPE de fase dos alimentadores.
Equação
@A <
B? 8 1,3 130,8 <
,@C
40
TAPE obtido
TAPE adotado
@A < 4,25 @A 4,26 A fim de determinar o dial e a curva, é importante calcular o tempo de atuação do relé
do barramento de MT, para curto-circuito trifásico. Na Equação (4.16) é apresentado o
cálculo do tempo de atuação do relé da barra de média tensão para um curto de 2,8 kA na
barra da SE Campus do Pici.
@D/EF G7HI 0,31 13,5
0,435 O
L
'
2800
J K M 1 J
264 K – 1
4.16
Logo o tempo de atuação do alimentador deverá ser de 135 ms para a falta trifásica. Na
Equação 4.17 tem-se o cálculo do dial da função de fase do alimentador, com uma curva IEC
muito inversa:
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
77
G7HI @D/EF
L
SJ K M 1T 0,135
2800 '
SJ
K M 1T
170,4
0,15
13,5
4.17
Adotou-se um dial de 0,1 e a curva muito inversa da IEC, para o ajuste de fase do
alimentador. A Tabela 4.18, apresenta os dados de ajuste da proteção de fase dos
alimentadores.
Tabela 4.18 – Ajuste da proteção de fase dos alimentadores.
Proteção
Função 51
TC
Graduação
Fabricante/
Tipo
200:5 Areva P142
TAPE
Dial
Instantânea
4,26
0,1
Desativada
Tipo de curva
VI
b) Função de Sobrecorrente temporizada de fase (51)
Determinou-se que corrente de “pickup” de neutro igual a 30 A, pois o mesmo valor é
adotado no alimentador 01C8 [Anexo D]. O valor de 30 A corresponde um TAPE de 0,75.
A fim de determinar o dial e a curva, é importante calcular o tempo de atuação do relé
do barramento de MT, para curto-circuito fase-terra. Na Equação (4.18) é apresentado o
cálculo do tempo de atuação do relé da barra de média tensão para um curto de 2,9 kA na
barra da SE Campus do Pici.
@D/EF G7HI 0,55 13,5
0,109 O
L
'
J K M 1 J2900K – 1
42
4.18
O tempo de atuação do relé da barra de MT impossibilita uma margem de coordenação
de 300 ms. Logo o relé do alimentador deverá atuar pela função instantânea, a fim de
possibilitar uma maior margem de coordenação.
e) Função de Sobrecorrente Instantânea de neutro (50N)
Na Equação (4.19) é calculado o valor máximo do ajuste de instantânea de neutro.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
78
@A981 P
=='Q:í89:4 0,2 P
P5
,@C
40
(4.19)
O valor adotado para o ajuste foi de 5 A, correspondendo uma corrente de 200 A no
lado primário do TC.
Adotou-se a curva IEC muito inversa e o dial 0,1 para a função temporizada de neutro.
Os ajustes da proteção de neutro para o barramento de alta tensão são especificados na Tabela
4.19:
Tabela 4.19 – Ajuste da proteção de neutro dos alimentadores.
Proteção
TC
Graduação
Fabricante/
Tipo
Função 51N 200:5 Areva P142
TAPE
Dial
Instantânea
0,75
0,1
5
Tipo de curva
VI
4.6 - SIMULAÇÃO DO SISTEMA
Para a simulação do sistema foi utilizada a ferramenta computacional denominada
EASY POWER. A primeira versão do software foi lançada no mercado em 1990. O EASY
POWER é um software onde é possível projetar, analisar e monitorar os sistemas de energia
elétrica. O programa é utilizado para simular fluxo de carga, curto-circuito, coordenação
proteção do sistema, entre outras [endereço do site].
a) Diagrama unifilar
Antes de realizar as simulações deve-se desenhar o diagrama unifilar da subestação.
Os seguintes parâmetros foram utilizados na simulação:
• Relação de X/R e correntes de curto-circuito, para a falta trifásica e fase-terra, no
barramento de alta tensão da SE Pici [Anexo G];
• Valores de impedância de seqüência do condutor em Ohm/km, que foram apresentadas
na Tabela 4.2. Também é necessária a ampacidade do condutor, que para o cabo 315
mm² é de 730 A [33];
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
79
• Informações do transformador de potência [Anexo I];
• Dados dos equipamentos de proteção;
Na Figura 4.1 é ilustrado o diagrama do sistema elétrico das instalações, apresentando a
configuração do sistema, contemplando o Barramento da SE Pici da Coelce, a linha de
transmissão e a SE Campus do Pici.
Figura 4.1 – Sistema da simulação.
b) Simulação de Curto Circuito
Na Tabela 4.20 são apresentados os dados de curto-circuito obtidos a partir das
simulações no EASY POWER.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
80
Tabela 4.20 – Valores de curto-circuito da simulação.
Tipo de curto-circuito
Barramento de alta tensão
Barramento de média tensão
Trifásico
10578 A
2829 A
Bifásico
9161 A
2450 A
Bifásico-terra
9286 A
2940 A
Fase-terra
3878 A
3026 A
Observa-se que os valores de curto-circuito trifásico, bifásico e fase-terra aproximam-se
dos calculados no tópico tal deste Capítulo.
c) Simulação das Proteções
Para realizar a simulação da coordenação dos relés de proteção, foi necessário converter
os valores dos ajustes calculados anteriormente em PU. Essa transformação foi devido ao relé
Areva P142, utilizado no estudo, que trabalha com valores de TAPE em PU [40].
Para transformar os ajustes dos relés em PU, todos os valores de TAPE foram divididos
por 5, que corresponde à corrente secundária do TC. Após a divisão foi constatado que o valor
de TAPE de neutro (valor 0,11) do barramento de alta tensão estava fora da faixa de ajuste do
relé. A faixa do relé era 0,08 a 4 PU, que corresponde a uma faixa de corrente secundaria do
TC de 0,4 a 20 A. Por esta razão, o TAPE de neutro foi alterado para o valor de 0,4 que
dividido por 5 corresponde ao ajuste 0,08 no relé Areva.
Na Tabela 4.21, tem-se os dados ajustados nos relés para simulação.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
81
Tabela 4.21 – Ajuste dos relés na simulação.
Relé
TC
Função de
Proteção
Faixa
de
TAPE
Dial
Ajuste
TAPE
Inst.
Tipo
de
Curva
Coelce
800/5
50/51 IEC
0,5-20
5,3
0,16
-
VI
Coelce
800/5
50N/51N IEC
0,5-20
1
0,4
-
VI
Barra AT
600/5
50/51 IEC
0,08-4
0,1
0,6
2,5
VI
Barra AT
600/5
50N/51N IEC
0,08-4
0,08
0,5
2
VI
Barra MT
300/5
50/51 IEC
0,08-4
0,88
0,31
-
VI
Barra MT
300/5
50N/51N IEC
0,08-4
0,14
0,55
-
VI
Alimentador
200/5
50/51 IEC
0,08-4
0,85
0,1
-
VI
Alimentador
200/5
50N/51N IEC
0,08-4
0,15
0,1
1
VI
Para o melhor entendimento, a tela dos ajustes da função de fase do barramento de
média tensão é ilustrada na Figura 4.2.
Figura 4.2 – Tela de ajuste da função de fase do relé do alimentador.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
82
A simulação da proteção foi fundamental para determinar os valores de dial e os tipos
de curva, pois o EASY POWER possui uma ferramenta que auxilia a alteração dos valores
dos ajustes.
Após parametrizar todos os relés, a simulação da coordenação do sistema de proteção
foi executada. Os resultados da simulação são apresentados a seguir, onde consta a
coordenação de fase e neutro para alta tensão, média tensão e todo o sistema.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
83
Figura 4.3 – Coordenograma de fase da alta tensão.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
84
Figura 4.4 – Coordenogrma de neutro da alta tensão.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
85
Figura 4.5 – Coordenograma de fase da média tensão.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
86
Figura 4.6 – Coordenograma de neutro da média tensão.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
87
Figura 4.7 – Coordenograma de fase do sistema.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
88
Figura 4.8 – Coordenograma de neutro do sistema.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
89
4.7 - PROTEÇÃO DIFERENCIAL
Uma proteção diferencial tem a finalidade de detectar faltas na zona de proteção entre
os Transformadores de Corrente do lado de alta e baixa tensão do transformador. Quando
atuada a função de proteção, o equipamento protegido é imediatamente desligado [41].
Essa proteção é inerentemente seletiva, isto é, a seletividade é obtida pela própria
concepção e não através de temporizações ou graduações de corrente. Logo, seu tempo de
atuação deve ser o menor possível, não necessitando de temporização intencional [41].
O relé diferencial será utilizado na proteção do transformador. O transformador adotado
possui as seguintes características: potência nominal de 5/6,25 MVA, tensão nominal de
69/13,8 kV, impedância de 7% e ligação triângulo/estrela com centro estrela acessível.
Por causa do tipo de ligação o lado de alta está deslocado de 30º do lado de média
tensão do transformador.
O relé de proteção escolhido para a proteção diferencial foi o modelo TPU-2000R, de
fabricação ABB. A seguir os cálculos para o ajuste da proteção diferencial, com base nos 13
passos do Anexo B:
1. Escolhe-se o ajuste de compensação de ângulo de fase em 30º com o lado Alto conectado
como Enrolamento 1 e o lado Baixo conectado como Enrolamento 2.
2. As correntes de carga máxima a 6,25 MVA são calculadas a seguir:
U V 6250
69
√3
6250
√3
52,3 13,8
261,5 4.20
4.21
3. Assumindo uma barra infinita, tem-se que as correntes máximas de falha passante são:
U √3
6250
69
0,07
597,7 Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
4.22
90
V 6250
13,8
√3
0,07
2988,4 4.23
4. Adotaram-se as seguintes relações de TCs:
Lado de alta tensão: 75/5, RTC igual a 15
Lado de baixa tensão: 400/5, RTC igual a 80
As correntes secundárias do TC na máxima falha passante são apresentadas a seguir:
597,7
39,8 15
4.24
2988,4
37,4 80
4.25
U? V? As duas correntes de falha passante foram menores do que 100 A, justificando a escolha
do TC.
5. As correntes de fase no lado secundário do TC com potência máxima do transformador de
6,25 MVA são dadas a seguir:
52,6
3,48 15
261,5
V 3,27 80
U 4.26
4.27
6. Determinaram-se as correntes do relé na condição de carga máxima:
A ligação dos TCs do lado de alta deve ser em estrela e as do lado de baixa em delta,
resultando nas seguintes correntes de carga máxima:
IHR ILR 52,6
3,48 A
15
261,5 √3
5,66 A
80
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
4.28
4.29
91
7. As correntes aparentes do relé nas máximas correntes de carga são:
U, 3,48 V, 5,66 4.30
4.31
8. Selecionou-se os ajustes das derivações do lado de alta 87T-1 em 3,5 A e do lado de baixa
87T-2 em 5,66 A:
9. Verificou-se que as correntes aparentes de falha passante do relé no secundário do
transformador de corrente, do lado de alta e do lado de baixa, são de 35 vezes os ajustes
de derivação selecionados.
U? P 35
U,
4.32
39,8 P 122,5
4.33
37,4 P 198,2
4.35
V? P 35
V,
4.34
10. Selecionou-se uma pendente percentual linear de 30%, conforme indicação do manual do
relé.
11. Selecionou-se uma corrente mínima de operação de 0.3 por unidade, conforme indicação
do manual do relé.
12. Selecionou-se 2º harmônico para o Modo de Restrição de Harmônicos e 15% para o Modo
de Restrição Percentual.
13. Selecionou-se o Ajuste Instantâneo de Ajuste Alto sem Restrições 87H:
A Corrente do relé do lado de alta com capacidade de autoresfriamento é calculada a
seguir:
I
√3
5000
69
15
2,79 A
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
4.36
92
A corrente de energização do transformador é 10 vezes a capacidade de
autorefrigeração. O ajuste do 87H é calculado a seguir:
I
2,79
5
10
5,6 A
4.37
4.8 - CONCLUSÃO
Neste Capítulo foram apresentados os estudos de curto-circuito e das proteções para a
SE Campus do Pici, utilizando os critérios citados no Capítulo 2. Foram descritos os
requisitos necessários para realizar o estudo da proteção. As correntes de curto-circuito foram
calculadas e utilizadas para calcular os ajustes das funções de sobrecorrente. O sistema foi
simulado através do “software” Easy Power, apresentando resultados próximos dos valores
calculados. Por fim, é apresentado o cálculo da função diferencial.
Capítulo 4 – Estudo da proteção de sobrecorrente da SE 69 kV/ 13.8 kV do Campus do Pici
93
CAPÍTULO 5
CONCLUSÃO E DESENVOLVIMENTO FUTURO
5.1 - CONCLUSÃO
Neste trabalho é apresentado o estudo das proteções da subestação proposta para o
Campus do Pici da UFC, sendo os cálculos baseados em critérios apresentados em normas,
livros e manuais de equipamentos.
Foi apresentada a configuração e estágio atual da rede interna de distribuição da UFC e
suas principais características, dentre as quais uma configuração radial com um sistema de
proteção deficitário, poucos recursos operacionais e sem muitos recursos para melhoria da
confiabilidade. Com base nessa falta de recurso da proteção do sistema elétrico do Campus do
Pici, na necessidade de modernizar a rede elétrica do Campus do Pici para melhorar a
confiabilidade e atender às normas vigentes e a redução de custos com a mudança da
modalidade tarifária foi apresentada a justificativa a implementação da subestação de 69-13,8
kV no Campus do Pici.
A configuração proposta no trabalho apresenta melhorias na confiabilidade,
disponibilidade e segurança da rede de distribuição interna da universidade. Com a divisão da
carga em dois alimentadores dotados de relés numéricos associados a religadores, a rede se
torna capaz de se restabelecer para curtos-circuitos transitórios. No caso de curto-circuito
permanente, apenas o alimentador afetado será desenergizado, aumentando a confiabilidade e
continuidade de serviço da rede.
Além na melhoria na confiabilidade, disponibilidade e segurança na rede, a proposta
mostrou outros benefícios, como a redução da conta de energia e possibilidade da subestação
ser utilizada como um laboratório de ensino e pesquisa para os estudantes.
A parametrização dos relés é apresentada no estudo, que tem como base a potência
nominal da subestação proposta e o estudo das correntes de curto-circuito. Como forma de
validar o resultado do estudo, o sistema foi simulado no programa computacional “Easy
Power”, que apresentou um resultado semelhante ao do estudo.
CAPÍTULO 5 – Conclusão e Desenvolvimento Futuro
94
5.2 - DESENVOLVIMENTO FUTURO
A modernização do sistema elétrico do Campus do Pici requer a realização de muitos
outros estudos que podem ser realizados através de trabalhos futuros, dentre os quais estão:
- Estudos de curto-circuito, fluxo de carga, proteção para analisar os impactos da
reconfiguração da rede com a implantação de um sistema de reposição automática;
- Estudo para implantação da Automação da Subestação integrada ao grupo gerador e a
rede de distribuição;
- Estudo para analisar os aspectos positivos e negativos da UFC se manter na categoria
de consumidor cativo e a viabilidade de mudança para a categoria de consumidor livre;
- Estudo para implantação de medidores inteligentes e de um sistema de gestão da
medição;
- Desenvolvimento de um sistema simulador para treinamento de operação, proteção e
automação de sistemas elétricos para capacitação presencial e a distância, baseado na rede
elétrica do Campus do Pici;
- Estudo para redução da multa na conta de energia utilizando banco de capacitores na
SE 69-13,8 kV ou próximo as cargas;
- Estudo para analisar o uso da geração centralizada ou distribuída.
CAPÍTULO 5 – Conclusão e Desenvolvimento Futuro
96
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1]
Blume, Steven Warren. Electric power system basics : for the nonelectrical professional.
Hoboken, N.J. : Wiley-Interscience ; Piscataway, NJ : IEEE Press, c2007.
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[3]
Disponível na URL http://www.aneel.gov.br/, acessada no dia 14/11/10.
[4]
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média tensão de 1 kV a 36,2 kV, 2005.
[5]
Coelce, Norma Técnica NT-002/2010 R-02 – Fornecimento de energia elétrica em tensão
primaria de distribuição.
[6]
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semi-abrigada.
[7]
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baixa tensão, 2005.
[8]
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[9]
Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT NBR 8769 – Diretrizes para
Especificação de um Sistema de Proteção Completo, 1985.
[10]
Pereira, D.R. Um sistema de software para execução de estudos de coordenação e
seletividade em sistema de distribuição [Minas Gerais] 2007.
[11]
CPFL, Norma Técnica nº 2912, versão 1.2 – Proteção de Redes Aéreas de Distribuição –
Sobrecorrente, 2006.
[12]
Vicentini, O.H.S. Proteção de sobrecorrente de sistema de distribuição [Minas Gerais]
2003.
[13]
Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT NBR 5359 – Elos-Fusíveis de
Distribuição, 1989.
[14]
Disponível na URL http://www.indelbauru.com.br, acessada em 20/10/10.
[15]
Disponível na URL
http://paginas.fe.up.pt/~jrf/aulas0506/sobreintensidade/resumo_sp.pdf, acessada em
21/10/10.
[16]
Disponível na URL
http://www05.abb.com/global/scot/scot235.nsf/veritydisplay/2e12c879b8b7fa8bc1257568
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Referências Bibliográficas
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Engenharia Elétrica - UFC Universidade Federal do Ceará.
[18] Disponível
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[19] Disponível
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23/10/10.
[20] Disponível
na URL http://www.cooperpower.com/Library/pdf/KFE10002P.pdf, acessada
em 24/10/10.
[21]
Disponível na URL http://www.cooperpower.com/Library/pdf/S280421.pdf, acessada em
24/10/10.
[22] Eletrobrás,
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[23] Pontes,
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curtos-circuitos em Sistemas de Potência”, Universidade Federal do Ceará – UFC, 2009
[24] G.
Kindermann. Curto-Circuito, Edição do Autor, 4ª Edição, 2005.
[25] Associação
Brasileira de Normas Técnicas, ABNT NBR 6856 – Transformador de
corrente, 1992.
[26] S.
Giguer, Proteção de Sistemas de Distribuição, Editora SAGRA, Porto Alegre-RS, 1988.
[27] G.
Kindermann, Proteção de Sistemas Elétricos de Potência, Edição do Autor, 1ª Edição,
1999.
[28] Junior,
R. C. P. e “Proteção de Sobrecorrente em Sistemas de Distribuição de Energia
Elétrica Através de Abordagem Probabilísticas”, Universidade de São Paulo – USP, 2006
[29] Disponível
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http://www.electricalmanuals.net/files/RELAYS/SIEMENS/7SJ531/C53000-G1176C114-2.pdf, acessada em 3/11/10.
[30]
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1997.
[31] Diagrama Unifilar da
[32] Coelce,
rede interna de distribuição do Campus do Pici.
Critérios de Projetos CP-01/2002 R-0 – Rede de Distribuição Aérea de Média e
de Baixa Tensão.
[33] Banco
de Dados do “software” CADPLAN.
[34] Disponível
na URL http://www.aneel.gov.br/arquivos/PDF/Cartilha_Revisao_1.pdf,
acessada em 5/11/10.
Referências Bibliográficas
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[35] Ximenes,
S. C. e “Estudo Técnico-Econômico de Implantação de Grupos Geradores a
Diesel no Campus do Pici para Funcionamento no Horário de Ponta”, Universidade
Federal do Ceará – UFC, 2009
[36] Agência
Interativa de Grandes Clientes - COELCE. Disponível na URL
http://www.coelce.com.br/agenciainterativagc/default.aspx, acessado em 29/10/10.
[37] Disponível
na URL https://www.coelce.com.br/paraseusnegocios/alta-tensao/tarifas.aspx,
acessada em 29/10/10.
[38] Ferreira,
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Fortaleza, Junho de 2005. Monografia, Universidade de Fortaleza.
[39] Disponível
na URL http://www.caixa.gov.br/voce/poupanca/index.asp, acessada em
30/10/10.
[40] Disponível
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K. Maezono, Proteção de Transformadores de Potência em Derivação e Proteção de
Alimentadores Primários na Subestação, Fundação Coge, 3ª Edição, 2005.
Referências Bibliográficas
ANEXO A
(TABELA DE CÓDIGOS ANSI)
Tabela ANSI
Nº
Função
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
Denominação
Elemento Principal
função de partida/ fechamento temporizado
função de verificação ou interbloqueio
contator principal
dispositivo de interrupção
disjuntor de partida
disjuntor de anodo
dispositivo de desconexão da energia de controle
dispositivo de reversão
chave de sequência das unidades
reservada para futura aplicação
dispositivo de sobrevelocidade
dispositivo de rotação síncrona
dispositivo de subvelocidade
dispositivo de ajuste ou comparação de velocidade ou frequência
reservado para futura aplicação
chave de derivação ou descarga
dispositivo de aceleração ou desaceleração
contator de transição partida-marcha
válvula operada elétricamente
relé de distância
disjuntor equalizador
dispositivo de controle de temperatura
Relé de sobreexcitação ou Volts por Hertz
relé de verificação de Sincronismo ou Sincronização
dispositivo térmico do equipamento
relé de subtensão
reservado para futura aplicação
contator de isolamento
relé anunciador
dispositivo de excitação
relé direcional de potência
chave de posicionamento
chave de sequência operada por motor
dispositivo para operação das escovas ou curto-circuitar anéis
coletores
dispositivo de polaridade
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
relé de subcorrente ou subpotência
dispositivo de proteção de mancal
reservado para futura aplicação
relé de perda de excitação
disjuntor ou chave de campo
disjuntor/ chave de operação normal
dispositivo de transferência manual
relé de sequência de partida
reservado para futura aplicação
relé de desbalanceamento de corrente de fase
relé de sequência de fase de tensão
relé de sequência incompleta/ partida longa
relé térmico
relé de sobrecorrente instantâneo
relé de sobrecorrente temporizado
disjuntor de corrente alternada
relé para excitatriz ou gerador CC
disjuntor para corrente contínua, alta velocidade
relé de fator de potência
relé de aplicação de campo
dispositivo de aterramento ou curto-circuito
relé de falha de retificação
relé de sobretensão
relé de balanço de tensão/ queima de fusíveis
relé de balanço de corrente
relé temporizador
relé de pressão de gás (Buchholz)
relé de proteção de terra
regulador
relé de supervisão do número de partidas
relé direcional de sobrecorrente
relé de bloqueio por oscilação de potência
dispositivo de controle permissivo
reostato elétricamente operado
dispositivo de detecção de nível
disjuntor de corrente contínua
contator de resistência de carga
função de alarme
mecanismo de mudança de posição
relé de sobrecorrente CC
77
transmissor de impulsos
relé de medição de ângulo de fase/ proteção contra falta de
78
sincronismo
79 relé de religamento
80 reservado para futura aplicação
81 relé de sub/ sobrefrequência
82 relé de religamento CC
83 relé de seleção/ transferência automática
84 mecanismo de operação
85 relé receptor de sinal de telecomunicação
86 relé auxiliar de bloqueio
87 relé de proteção diferencial
88 motor auxiliar ou motor gerador
89 chave seccionadora
90 dispositivo de regulação
91 relé direcional de tensão
92 relé direcional de tensão e potência
93 contator de variação de campo
94 relé de desligamento
95 à 99 usado para aplicações específicas
COMPLEMENTAÇÃO DA TABELA ANSI:
50 N - sobrecorrente instantâneo de neutro
51N - sobrecorrente temporizado de neutro ( tempo definido
ou curvas inversas)
50G - sobrecorrente instantâneo de terra (comumente
chamado 50GS)
51G - sobrecorrente temporizado de terra (comumente
chamado 51GS e com tempo definido ou curvas inversas)
50BF - relé de proteção contra falha de disjuntor (também
chamado de 50/62 BF)
51Q - relé de sobrecorrente temporizado de seqüência
negativa com tempo definido ou curvas inversas
51V - relé de sobrecorrente com restrição de tensão
51C - relé de sobrecorrente com controle de torque
59Q - relé de sobretensão de seqüência negativa
59N - relé de sobretensão residual ou sobretensão de
neutro (também chamado de 64G)
64 - relé de proteção de terra pode ser por corrente ou por
tensão. Os diagramas unifilares devem indicar se este
elemento é alimentado por TC ou por TP, para que se possa
definir corretamente.
Se for alimentado por TC, também pode ser utilizado como
uma unidade 51 ou 61.
Se for alimentado por TP, pode-se utilizar uma unidade 59N
ou 64G.
A função 64 também pode ser encontrada como proteção de
carcaça, massa-cuba ou tanque, sendo aplicada em
transformadores de força até 5 MVA.
67 N - relé de sobrecorrente direcional de neutro
(instantâneo ou temporizado)
67 G - relé de sobrecorrente direcional de terra (instantâneo
ou temporizado)
67Q - relé de sobrecorrente direcional de seqüência
negativa
Proteção Diferencial - ANSI 87:
O relé diferencial 87 pode ser de diversas maneiras:
87 T - diferencial de transformador (pode ter 2 ou 3
enrolamentos)
87G - diferencial de geradores;
87GT - proteção diferencial do grupo gerador-transformador
87 B - diferencial de barras. Pode ser de alta, média ou
baixa impedância.
Pode-se encontrar em circuitos industriais elementos de
sobrecorrente ligados num esquema diferencial, onde os
TC´s de fases são somados e ligados ao relé de
sobrecorrente.
Também encontra-se um esquema de seletividade lógica
para realizar a função diferencial de barras.
87M - diferencial de motores - Neste caso pode ser do tipo
percentual ou do tipo autobalanceado.
O percentual utiliza um circuito diferencial através de 3 TC´s
de fases e 3 TC´s no neutro do motor.
O tipo autobalanceado utiliza um jogo de 3 TC´s nos
terminais do motor, conectados de forma à obter a
somatória das correntes de cada fase e neutro. Na
realidade, trata-se de um elemento de sobrecorrente, onde o
esquema é diferencial e não o relé.
ANEXO B
(CÁLCULO DE AJUSTES DIFERENCIAIS PARA UM RELÉ DE
2 ENROLAMENTOS)
Cálculo de Ajustes Diferenciais para um Relé de 2 Enrolamentos
Siga estes passos para calcular os ajustes do relé. Um exemplo é dado no final do
procedimento.
1. Determine o deslocamento de fase do transformador de potência entre os lados de
alta e baixa tensão. Atribua o lado de alta como enrolamento 1 e o lado de baixa
como enrolamento 2. Estabeleça um ajuste de Compensação de Fase igual ao
ângulo pelo qual as correntes do enrolamento 1 estão adiantadas das correntes do
enrolamento 2. Observe o procedimento na seção 2 para determinar este ajuste ou
vide Método para Determinar Ajuste de Compensação de Fase posteriormente
nesta seção.
2. Determine as correntes de carga máximas, IH e IL, do lado de alta e do lado de
baixa do transformador de potência.
3. Determine as máximas correntes de falha passante, IHF e ILF, para ambos os lados
do transformador.
4. Escolha a relação de transformador de corrente (TC) de acordo com o Passo 1 para
dar aproximadamente 5 A de corrente secundária na máxima corrente de carga,
mantendo a corrente máxima de falha externa em menos de 100 ampères no
secundário. Para transformadores de dois enrolamentos, a corrente de falha
passante é limitada pela impedância do transformador.
5. Calcule as correntes de carga, IHS e ILS, nos lados secundários do TC.
6. Calcule as correntes secundárias do TC que passam pelos terminais do TPU2000R: IHR=IHS*HSECF; ILR=ILR*LSECF onde HSECF e LSECF são os fatores
de multiplicação da Tabela 7-1 que levam em conta o efeito das ligações do TC
externo.
7. Calcule as correntes de restrição usadas dentro do relé após aplicada a
compensação interna de fase:
IHAR = IHR * HSICF; ILAR = ILR * LSICF onde HSICF e LSICF são os fatores de
multiplicação para a compensação interna da Tabela 7-1.
Tabela 7-1
Ligação do
Transformador
Alta
Estrela
Baixa
Estrela
Triângulo
Estrela
Triângulo
Triângulo
Triângulo
Estrela
Ligação de TC
Alta
Triângulo
Estrela
Estrela
Estrela
Triângulo
Estrela
Estrela
Baixa
Triângulo
Estrela
Estrela
Estrela
Estrela
Triângulo
Estrela
Fator de Multiplicação
de Compensação
Interna
Alta
Baixa
1
1
1
1
1
1
1
√3
1
1
1
1
1
√3
Fator de Multiplicação
de Compensação
Externa
Alta
Baixa
√3
√3
1
1
1
1
1
1
1
√3
1
√3
1
1
8. Selecione os ajustes de derivação do lado de alta e de baixa arredondando IHAR e
ILAR, respectivamente ao valor mais próximo de 0.1 ampère. Se cada valor for
maior ou menor que a faixa de derivação disponível, nesse caso, forme a relação de
dois valores e ajuste as derivações na mesma relação.
9. Verifique que as correntes de falha passante no secundário dos transformadores de
corrente do lado de alta e de baixa sejam menores de 35 vezes os ajustes de
derivação selecionados (IHFS - 35 x TH e ILFS - 35 x TL). Esta é limitação interna do
conversor analógico digital.
10. Selecione a curva característica diferencial percentual. O exemplo mostrado é para
uma pendente percentual linear. Por segurança, selecione uma pendente 20% a
30% para transformadores sem comutadores de carga e de 30% a 40% para
transformadores com comutadores de carga.
11. Selecione a corrente mínima de operação entre 0.2 e 0.4 por unidade. A corrente de
operação mínima é a diferença por unidade entre as correntes de restrição por
unidade dos enrolamentos 1 e 2.
12. Para bloquear o disparo na corrente de energização do transformador, selecione o
Modo de Restrição de Harmônicos e o Modo de Restrição Percentual. As opções
são 2nd, 2nd e 5th ou All Harmonics e 7.5% a 25% da Fundamental em degraus de
2.5%.
13. Selecione o Ajuste Diferencial Instantâneo de Ajuste Alto sem Restrições de
maneira que não irá disparar com a corrente de energização do transformador. Se a
corrente de energização do transformador não for conhecida, utilize a corrente
nominal de carga do transformador de potência auto refrigerado.
(página 7-2)
Utilize o Registro de Restrição de Harmônicos para regular os ajustes de Modo de
Restrição de Harmônicos, Restrição Harmônicos Percentual e Diferencial Instantâneo
de Ajuste Alto sem Restrições depois que o transformador tenha sido energizado várias
vezes.
Exemplo de Cálculo de Ajustes para o Relé de 2 Enrolamentos
Para este exemplo são assumidos os seguintes valores nominais e conexões do
transformador:
12/16/20 MVA OA/FA/FA,
Deslocamento de fase: Lado alto adianta o
lado baixo em 30º
115-kV Triângulo, 13.8-kV Estrela Impedância 8.5%,
derivações +/- 10%
Lado Alto (115 kV-Triângulo)
faixa
do
regulador
de
Lado baixo (13.8 kV Estrela)
1. O ajuste de compensação de ângulo de fase é 30º com o lado Alto conectado como
Enrolamento 1 e o lado Baixo conectado como Enrolamento 2.
2. Corrente de carga máxima a 20 MVA
IH = 20.000/(115 * 1,73) = 100 A IL = 20.000/(13.8 * 1,73) = 837 A
3. Correntes máximas de falha passante assumindo uma barra infinita:
IHF = 12.000/(115 * 1,73 * 0,085)
ILF = 12.000/(13,8 * 1,73 * 0,085)
= 709 A
= 5907 A
4. Escolher relações de CT's:
Lado de Alta 100/5 = 20
Lado de Baixa 1000/5 = 200
Correntes secundárias do CT na máxima falha passante:
IHFS = 709/20 = 35,5
ILFS = 5907/200 = 29,5 A
<100A
5. Correntes de fase no lado secundário do TC com potência máxima do
transformador de 20 MVA:
IHS = 100/20 = 5,0 a
ILS = 837/200 = 4,19 A
6. Correntes do relé da corrente de carga máxima:
Ligação de secundário TC lado de alta
Conexões do secundário de CT lado de baixa
Estrela (HSECF=1)
Triângulo (LSECF=1,73) Estrela (LSECF=1)
IHR = 5,0 A
ILR = 4,19a * 1,73 ILR = 4,19a * 1,00
= 7,26 A
= 4,19A
7. Correntes aparentes do relé nas máximas correntes de carga
Lado de Alta
Lado de Baixa
Estrela (HSICF=1)
Triângulo (LSICF=1)
Estrela (LSICF=1,73)
IHAR=5,0A
ILAR= 7,26A
ILAR=4,19 * 1,73=7,26A
8. Selecione os ajustes das derivações do lado de alta 87T-1 e do lado de baixa 87T2:
87T-1 = 5,0 A
87T-2 = 7,3A
87T-2 = 7,3 A
9. Verifique que as correntes aparentes de falha passante do relé no secundário do
transformador de corrente do lado de alta e do lado de baixa sejam menores que 35
vezes os ajustes de derivação selecionados.
35,5 - 35 * 5 = 175A
Triângulo
29,5 * 1,73 - 35 * 7,3 = 255,5
Estrela
29,5 * 1,73 - 35 * 7,3 = 255,5
10. Selecione uma pendente percentual linear de 30% para um transformador de
potência com regulador de carga de +/- 10%.
11. Selecione uma corrente mínima de operação de 0.3 por unidade.
12. Selecione 2º harmônico para o Modo de Restrição de Harmônicos e 15% para o
Modo de Restrição Percentual.
13. Selecione o Ajuste Instantâneo de Ajuste Alto sem Restrições 87H:
Corrente do relé do lado de alta com capacidade de autoresfriamento =
12.000/(115 * 1,73 * 20) = 3.0 A
A corrente de energização do transformador é 10 vezes a capacidade de
autorefrigeração (tipicamente 8 a 10 vezes)
Ajuste 87H = (3.0 A * 10)/5-A ajuste do lado de alta = 6.0 por unidade
ANEXO C
(DIAGRAMA UNIFILAR DO ALIMENTADOR 01C8)
ANEXO D
(OAP DO ALIMENTADOR 01C8)
ANEXO E
(AVT DA SUBESTAÇÃO 69-13,8 KV DO CAMPUS DO PICI
DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ - UFC)
ANEXO F
(PROJETO PARA IMPLANTAÇÃO DE UMA
SUBESTAÇÃO 69-13,8 KV NO CAMPUS DO PICI DA
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ - UFC)
Universidade Federal do Ceará - UFC
Departamento de Engenharia Elétrica - DEE
Caixa Postal 6001 - Campus do Pici
CEP: 60.455-760. Fortaleza - CE - Brasil
Fone: +55 85 3366.9580
Fax: +55 85 3366.9574
Projeto para Implantação de uma Subestação 69-13,8 kV no
Campus do Pici da Universidade Federal do Ceará - UFC
SE Pici Campus UFC
Equipe:
- Prof. Tomaz Nunes Cavalcante Neto - Coordenador
- Prof. Raimundo Furtado Sampaio
- Prof. Carlos Gustavo Castelo Branco
- Engº. Fabrício da Rocha Leite
- Allan Victor - Aluno de Iniciação científica
ÍNDICE
1.OBJETIVO................................................................................................................................. 02
2.INTRODUÇÃO........................................................................................................................... 04
3.BENEFÍCIOS............................................................................................................................. 03
4.SUBESTAÇÃO.......................................................................................................................... 03
5.CRITÉRIO DE PROJETO..........................................................................................................03
6. CARACTERÍSTICAS DOS EQUIPAMENTOS DA SUBESTAÇÃO ....................................... 03
7.CUSTO ORÇAMENTÁRIO........................................................................................................ 03
8.RETORNO DO INVESTIMENTO............................................................................................... 03
9.CONCLUSÃO........................................................................................................................... 03
10.ANEXOS.................................................................................................................................. 03
1.OBJETIVO
Este projeto tem como objetivo a implantação de uma Subestação 69000/13.800V no Campus do
Pici da Universidade Federal do Ceará, visando a melhoria da confiabilidade, disponibilidade, segurança
e da qualidade da energia fornecida ao sistema elétrico de distribuição do Campus do Pici da
Universidade Federal do Ceará com a implantação de um moderno sistema de proteção e automação, a
redução da tarifa de energia com a mudança da modalidade tarifária e a adequação do nível de tensão
da rede elétrica ao estabelecido no módulo 3 do Procedimento de Distribuição (PRODIST) da Agência
Reguladora de Energia Elétrica Nacional (ANEEL) .
2. DESCRIÇÂO DO PROBLEMA
Atualmente o sistema elétrico do Campus do Pici da Universidade Federal do Ceará é suprido
através de um alimentador de distribuição de 13.800 V, pertencente ao sistema elétrico de média tensão
da Companhia Energética do Ceará – Coelce.
O MÓDULO 3 – ACESSO AO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO do Procedimentos de Distribuição de
Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional – PRODIST da Agência Nacional de Energia Elétrica –
ANEEL, estabelece as condições de acesso, compreendendo a conexão e o uso ao sistema de
distribuição e define os critérios técnicos e operacionais, os requisitos de projeto, as informações,
os
dados
e
a implementação da conexão, aplicando-se aos novos acessantes bem como aos
existentes.
No item 2 – Critérios Gerais, sub-item 2.1 – Tensão de Conexão, do módulo 3 do PRODIST são
estabelecidos critérios que definem os níveis de tensão que as unidades consumidoras devem ser
conectadas ao sistema elétrico da Concessionária de Energia nos níveis de Baixa Tensão (BT), Média
Tensão (MT) e Alta Tensão (AT), conforme apresentado abaixo:
a) Baixa Tensão - BT: carga instalada igual ou inferior a 75 kW;
b) Média Tensão - MT: carga instalada superior a 75 kW e MUSD (Montante de Uso do Sistema de
Distribuição) contratado inferior a 2500 kW, inclusive;
c) Alta Tensão - AT: MUSD contratado superior a 2500 kW.
O sistema elétrico da Coelce fornece energia em Alta Tensão em 69.000 V e em Media Tensão
em 13.800 V.
Atualmente o sistema elétrico do Campus do Pici da UFC está conectado ao sistema de MT da
Coelce em 13.800V. A potência instalada do Campus do Pici atualmente é de 9150 kW e a demanda
(MUSD) atingiu o patamar de 3500 kW, superando, portanto os requisitos estabelecidos no sub-item 2.1.b
do módulo 3 do PRODIST que define o limite para conexão de uma unidade consumidora ao sistema de
MT, MUSD até 2500 kW, conforme apresentado acima. De acordo com o estabelecido no sub-item 2.1c
do PRODIST uma unidade consumidora com MUSD superior a 2500 kW pode ser conectada ao Sistema
de AT. Fundamentada neste critério estabelecido no PRODIST e na resolução 456 da ANEEL, que
também estabelece este mesmo critério para conexão da unidade consumidora ao sistema elétrico da
Concessionária, a UFC solicitou a Coelce um Atestado de Viabilidade Técnica de Fornecimento de
Energia Elétrica (AVT) para conexão ao seu sistema em Alta Tensão, conforme requerido na NT-004 –
Norma de Fornecimento de Energia em Alta Tensão da Coelce.
Baseado nos dados técnicos apresentados pela UFC, a Coelce emitiu parecer favorável a
conexão do sistema elétrico do Campus do Pici ao sistema de AT, 69.000 V, da Concessionária,
conforme AVT apresentado no Anexo 1.
A legislação do setor elétrico e o parecer favorável da Coelce à conexão do sistema elétrico de
distribuição do Campus do Pici em Alta Tensão, a redução da tarifa de energia proporcionada pela
conexão em AT e evolução tecnológica do sistema elétrico da UFC motivou a elaboração do Projeto
Preliminar da SE Pici Campus UFC.
3. BENEFÍCIOS
A SE Pici Campus UFC automatizada, proporcionará dentre outros, os seguintes benefícios para a
Universidade Federal do Ceará:
•
Melhoria na qualidade da energia fornecida a sede do Campus do Pici e aumento da
confiabilidade, disponibilidade e segurança do sistema elétrico com a instalação de relés de
proteção baseados em microprocessadores integrados a um sistema SCADA (Supervisory Control
and Data Aquisition) da subestação, que proporcionam a supervisão e controle do sistema elétrico
da Subestação em tempo real. Vale destacar que o sistema elétrico do Campus do Pici vem se
expandindo de forma muito rápida com a construção de novos blocos de salas de aula e
laboratórios associados à aquisição de novos equipamentos, tornando imperativo à necessidade
da expansão do sistema elétrico da UFC.
•
Economia de energia com a mudança do faturamento da modalidade de horo-sazonal verde para
a modalidade azul, proporcionada pela mudança do nível de tensão da conexão do sistema
elétrico da UFC ao sistema elétrico da Coelce de 13.800 V para 69.000 V. Na modalidade tarifária
horo-sazonal azul é cobrada uma tarifa por MUSD cerca de 22% mais barata que a modalidade
verde.
•
Possibilidade de novos investimentos na infra-estrutura física da Universidade Federal do Ceará
através dos recursos economizados com o retorno do investimento na Construção da SE;
•
Além disso, a SE servirá como verdadeiro laboratório para ensino e pesquisa nos cursos de
graduação e pós-graduação do Departamento de Engenharia Elétrica da UFC. Os alunos terão
acesso ao conhecimento de equipamentos como transformador de potência, disjuntores,
religadores, chaves secionadoras de alta e média tensão, serviços auxiliares, relés de proteção
baseados em microprocessadores e sistema de automação de uma subestação de 69/13.8 kV;
4. SUBESTAÇÃO
A SE Pici Campus UFC será tipo aérea, 69.000-13.800 V, potência instalada, 5/6,25 MVA
(ONAN/ONAF) e capacidade de expansão futura de até 12,5 MVA.
A Subestação, conforme AVT apresentado pela Coelce e mostrado no anexo 1, será alimentada
através uma derivação da linha transmissão de 72,5 kV, Bom-sucesso-Pici II, pertencente ao Sistema
Elétrico da Coelce. A tensão de 69.000 V que alimenta o Barramento de 72,5 kV será baixada para
13.800 V, através de um transformador de potência de 5/6,25 MVA, que alimentará o barramento de 15
kV. Serão construídos dois vãos de saída de alimentadores de distribuição para alimentação do sistema
elétrico de média tensão do Campus do Pici.
4.1 Localização
A SE Pici Campus UFC será construída nos limites do Campus do Pici em local indicado no Mapa
Georeferenciado apresentado na Figura 1 e ocupará uma área de aproximadamente 2.500 m² dentro do
Campus do Pici.
Subestação COELCE
Cubículo de
Proteção – 13,8 KV
Alimentador
Existente –
Campus do Pici
Área proposta
para a SE Pici
Campus UFC
Figura 1 – Localização da SE Pici Campus UFC
4.2 Condições de Operação
Os equipamentos a serem instalados na subestação estarão submetidas as seguintes condições
de operação:
- Altitude
abaixo de 1.000m
- Temperatura Ambiente Máxima
40°C
- Temperatura Média Diária
35°C
- Umidade Relativa do Ar
Superior a 80%
- Velocidade Máxima do Vento
30m/s
- Radiação solar máxima
1.000(Wb/m²)
4.3 Característica do Sistema Elétrico da Concessionária
- Nº de Fases
3
- Frequência
60Hz
- Nível de Tensão
AT
69kV
MT
13,8kV
- Nível de Curto-circuito simétrico
AT
25kA
MT
26kA
- Nível de isolamento – Classe de Tensão
AT
72,5kV
MT
15kV
4.4 Suprimento
A SE Pici Campus UFC, 69.000-13.800 V, será alimentada através de um circuito de alta tensão
aéreo com 0,200 km de extensão em condutor 315 mm2, CAL Elgin, até o ponto de entrega da UFC
derivado da LINHA AÉREA DE ALTA TENSÃO, 72.5 KV PICI II – BOM SUCESSO 02L5, conforme
recomendado na AVT emitida pela Coelce, Anexo 1 deste projeto. O ponto de derivação da LT Coelce
para a SE Pici Campus UFC, será localizado a 800 m da SE Pici II da Coelce.
A entrada em 69.000 V da SE Pici Campus UFC, deve ser construída de acordo alternativa 3 do
desenho 004.01, anexo a Norma Técnica de Fornecimento de Energia da Coelce, NT-004/2009,
conforme recomendado na AVT emitida pela Coelce, Anexo 1 deste documento.
Na Figura 2 é apresentado o Diagrama Unifilar de Alimentação para Consumidores de 69 kV,
apresentado como Alternativa 3 no desenho 004.01 da NT-004/2009 da Coelce.
Figura 2 – Diagrama Unifilar de Alimentação para Consumidores de 69 kV
4.5 Configuração
Na Figura 3 é apresentado o diagrama unifilar de proteção da SE Pici Campus UFC, 69.000–
13.800 V.
Figura 3 – Diagrama Unifilar da SE Pici Campus UFC
Conforme apresentado no diagrama unifilar de proteção da Figura 3, a SE Pici Campus UFC será
composta de:
•
Um vão de entrada de linha 72.5 kV com um disjuntor 72,5 kV com recursos operacionais para
bay-pass (chaves secionadoras), três transformadores de corrente, um relé de sobrecorrente
multifunção composto das funções de sobrecorrente instantânea e temporizada de fase (50/51) e
neutro (50N/51N) integrado ao sistema de automação da subestação;
•
Um barramento simples na alta tensão 72,5 kV;
•
Um vão de transformação com transformador 5/6,25 MVA com transformadores de corrente em
cada bucha, funções de proteção intrínsecas (medidor de temperatura do óleo (26), do
enrolamento (49) e nível do óleo) e um relé diferencial (87), numérico, multifunção para proteção
externa com as funções de proteção 87, 51G, 50/51, 50N/51N;
•
Barramento média tensão 15 kV com ;
•
Dois vão de saída de alimentadores de média tensão 15 kV para alimentação da rede de
distribuição do Campus do Pici cada um composto de um religador 15 kV e relé de sobrecorrente
com funções 50/51, 50N/51N, 51NS e 79.
•
Transformadores de Serviços Auxiliares.
5. Critério de Projeto
De acordo com a Norma Técnica da COELCE NT-004/2009 - Fornecimento de energia elétrica em
alta tensão 69 kV da Coelce o projeto da SE Campus do Pici UFC, 69-13,8 kV, deve contemplar Projeto
Civil, Projeto Eletromecânico e Projeto de Automação.
5.1 Projeto Civil
5.1.1 Instalações Provisórias
O projeto deve contemplar a instalação de edificações para escritórios, almoxarifados e toda a
infra-estrutura necessária a perfeita execução da obra.
O projeto deve conter a locação do barracão; instalações provisórias de água, esgoto, luz e força
de vias de acesso e circulação interna; drenagem provisória, adequada para área.
5.1.2 Terraplenagem
No caso de aterro, o projeto deve indicar: a espessura e o número das camadas; o método de
compactação e a caracterização do material a ser empregado. Na Caracterização deve conter no mínimo
as seguintes informações granulometria, limite de liquidez, limite de plasticidade, grau de compactação
determinado, Índice de Suporte Califórnia (CBR), densidade, umidade ótima e locação da jazida de
empréstimo.
A superfície final do aterro deve ser dimensionada de modo a resistir à passagem de veículos
para manutenção dos equipamentos dentro dos pátios, nas vias de circulação. No trecho que dá acesso
aos transformadores deve resistir à carga de movimentação dos mesmos.
Escoamento de águas pluviais, para tanto, é necessário ser investigado, o nível máximo das
enchentes ocorridas no local;
Drenagem das bases dos transformadores de força e demais elementos contidos no pátio da SE;
Estabilidade dos taludes.
5.1.3 Escavação e Reaterro
O projeto deve indicar as dimensões das cavas e valas de modo a permitir uma execução segura
das escavações. Este deve indicar também se as escavações devem ser manual ou mecânica e qual o
tipo de material a ser utilizado nos reaterros.
Caso haja necessidade deve ser apresentado o projeto de escoramento com o objetivo de atender
simultaneamente aos requisitos de segurança e prazos assumidos no cronograma físico da obra.
5.1.4 Drenagem e Pavimentação
Deve ser projetado um sistema de drenagem, abrangendo toda a área do terreno da subestação,
de modo a proporcionar um perfeito escoamento das águas pluviais, bem como do lençol freático
evitando modificações na capacidade de suporte do solo.
O projeto de drenagem deve atender as características do local onde será implantada a
subestação, observando também os índices pluviométricos da região e os terrenos circunvizinhos,
evitando o escoamento de água para os mesmos. Sempre que possível a drenagem deve ser superficial.
Para a execução do projeto deve ser verificado junto aos órgãos públicos, onde necessário, o
destino das águas captadas, apresentando soluções, de acordo com as exigências dos mesmos.
As caixas coletoras e separadora de óleo devem ser dimensionadas para o volume de óleo de um
transformador.
5.2 Projeto Eletromecânico
O projeto elétrico deverá conter informações sobre os seguintes itens:
5.2.1 Barramento de Alta Tensão (72,5kV)
O barramento de tensão superior será do tipo simples, construído em tubos de alumínio 1.1/4. As
entradas e saídas de linhas, conexões dos transformadores e demais conexões de equipamentos devem
ser com condutores de alumínio 266.8MCM com alma de ao CAA, cujo espaçamento entre fases será de
no mínimo 0,79m e entre fase e terra de 0,79m segundo a norma NBR-8186.
A estrutura suporte do barramento será construída com peças moldadas em concreto
armado, constituídas por portes, anéis, suportes e vigas.Compõem ainda o conjunto, de estruturas
auxiliares, suportes de seccionadores, de transformadores de corrente, de transformadores de potencial,
e de pára-raios.
5.2.2 Barramento de Média Tensão (15,0KV)
O barramento de tensão inferior será do tipo simples seccionado através de disjuntor,
construído em barra de cobre eletrolítico dimensionado conforme valores de corrente nominal e para
corrente de curto-circuito de 16kA simétricos, isolado para 15,0kV.
5.2.3 Transformador de Força
Será instalado 1(um)
transformador, classe de tensão 72,5kV – 15,0kV com potência de
5,0/6,25MVA (ONAN/ONAF). Cada transformador de força é dotado de proteção diferencial multifunção
do tipo numérica, cujo relé possui além da proteção diferencial (FUNÇÃO ANSI 87), as funções de
sobrecorrente de fase (50/51), sobrecorrente de terra (51G), sobrecorrente de seqüência negativa (46) e
proteção contra falha de disjuntor (50BF). Complementando as referidas proteções, os transformadores
possuem as seguintes proteções intrínsecas: relé de gás (63), relé de sobrepressão (63A),relé de nível
de óleo (71) e relé de bloqueio(86). As proteções 63,63A,71,86 e 87 atuam em um relé de bloqueio, o
qual desliga os disjuntores de AT e MT associados ao transformador e bloqueia o fechamento dos
mesmos.
Os transformadores também são compostos de relé de temperatura do óleo (26) e de
temperatura do enrolamento (49), os quais pela filosofia de proteção adotada não deverão atuar
desligando o disjuntor de MT correspondente. No caso de alarme das temperaturas do óleo e/ou
enrolamento, deverá haver alívio de carga com desligamento de alimentadores.
Vale ressaltar que a proteção diferencial (87) é alimentada por TCs tipo bucha instalados
nos lados de AT e MT identificando no caso de atuação da função (87) falha interna do transformador. As
proteções (51G e 51) desligando os disjuntores de AT e MT associados ao transformador.
5.2.4 Serviços Auxiliares
O sistema de serviços auxiliares em corrente alternada (CA) será na tensão de 380-220V, 60Hz,
cujas cargas serão supridas por um transformador trifásico, classe 15,0/1,2kV e potência nominal de
45KVA, com relações de transformação de 13.800/380-220V, DY-1.
O sistema de serviços auxiliares em corrente contínua (CC) será em 125V, sendo composto por
um retificador/carregador estático, trifásico 380Vca/125Vcc, e banco de baterias tipo cálcio-chumbo de 45
Ah. Este conjunto suprirá as cargas de sinalização, automação, comando, bobinas de abertura e
fechamento dos disjuntores, relés de proteção, além das cargas de iluminação de emergência da
subestação. O transformador de serviços auxiliares será protegido por fusíveis classe de isolamento de
15,0KV instalado em cada fase, com corrente nominal de 16A. O transformador será comandado por uma
chave seccionadora tripolar abertura com carga de 100A, 15,0kV, 16kA.
5.2.5 Proteção Contra Sobretensões
A subestação possui na sua entrada 3 (três) pára-raios tipo ESTAÇÃO, com tensão nominal de
72KV para proteção contra sobretensões de origem atmosférica, surto de manobra e à freqüência
industrial (60Hz). Para descargas atmosféricas incidentes sobre a subestação, a proteção é feita através
de pára-raios tipo FRANKLIN nos pórticos de concreto a uma altura aproximada de 10 metros, cobrindo
assim toda a área da instalação.
Na média tensão, serão instalados pára-raios tipo ESTAÇÃO, com tensão nominal de 12kV nas
saídas de linha dando assim proteção completa aos sistemas de ALTA e MÉDIA tensão.
Todos os pára-raios serão de resistores não linear de óxido de zinco, com uma corrente nominal
de 10KA.
5.2.6 MEDIÇÃO DE FATURAMENTO
A medição de faturamento da concessionária será de acordo com o estabelecido na Norma
Técnica da COELCE NT-004/2009 - Fornecimento de energia elétrica em alta tensão 69 kv de Maio/2009,
feita a 3 (três) elementos com 3 (três) TPs e 3 (três) TCs, tensão nominal 72,5kV, classe de precisão 0,3.
Todos os equipamentos conforme legislação deverão ser de fornecimento da concessionária.
5.2.7 Iluminação Externa
A iluminação do pátio da subestação será feita por lâmpadas vapor de sódio, híbridas, 240V,
60Hz, 350 watts, instalados em luminárias, uso externo. Todos os comandos liga-desliga dos circuitos de
iluminação serão feitos a partir de disjuntores termo-magnéticos, 10A, 10KA, instalados no quadro de
serviços auxiliares da subestação.
5.2.8 Intertravamentos
Todas as chaves seccionadoras de 72,5kV, são intertravados eletricamente com disjuntor de
72,5kV, provocando o seu desligamento antes da abertura do circuito elétrico, evitando assim acidentes
e/ou danos materiais.
A chave seccionadora de entrada da subestação possui lâminas de terra intertravadas
mecanicamente com as lâminas principais evitando o que se segue:
a – fechamento das lâminas principais quando a chave está aterrada.
b – aterramento da chave quando as lâminas principais estão fechadas.
5.3 Projeto de Proteção e Automação de Subestação
A subestação será composta de relés multifunção, numéricos, baseados em microprocessadores
integrados ao Sistema Digital para Automação (SDA) de uma Subestação.
5.3.1 Arquitetura do Sistema Digital para Automação (SDA)
A arquitetura e organização funcional de um SDA deve ser baseada na filosofia de sistemas
distribuídos e seguir uma orientação modular, aberta, flexível e robusta, de fácil expansão.
Na Figura 4 é apresentado um diagrama de bloco simplificado de um Sistema Digital para
Automação de uma Subestação com os respectivos níveis funcionais.
SDA
Nível 2
SCADA
IHM
Nível 3
SCADA/COS
UCS
Nível 1
UCPs
Nível 0
Processo
Figura 4: Diagrama de Bloco da Hierarquia Funcional de um SDA para SE.
Os SDA, conforme apresentado na Figura 4 é composto de três níveis funcionais:
-
Nível 0 (processo - subestação).
Nível 1 (nível de unidade de controle de posição - UCP).
Nível 2 (nível de UCC/IHM).
Nível 0: Composto pelos equipamentos dos vãos da subestação como transformadores, disjuntores e
secionadores;
Nível 1: Composto de um conjunto de Unidades de Controle de Posição (UCPs), multifunção, tecnologia
baseada em microprocessador, distribuídas e dedicadas a cada vão da SE, realizando as funções de
aquisição dos dados proveniente do nível 0 e desempenhando as funções de medição, proteção,
comando, controle, automatismo, supervisão e comunicação com o nível 2. Dentre os dispositivos que
compõem o nível 1 são relés, medidores e controles automáticos.
Nível 2: Unidade de Controle da Subestação/Interface Homem Máquina (UCC/IHM)
O nível 2 cumprir as funções de controlar e monitorar todos os componentes da subestação e realizar a
comunicação local com o nível 1 e remota com o nível 3. O nível 2 deve ser composto, no mínimo, os
seguintes componentes e subsistemas:
−
Unidade de Controle de Subestação (UCS)
−
microcomputador PC industrial realizando a função de IHM;
−
GPS para sincronização dos dados;
−
Rede local;
−
Subsistema de proteção contra intrusão instalado na casa de comando;
−
Subsistema de proteção contra incêndio instalado na casa de comando.
Nível 3: Sistema SCADA no Laboratório do Departamento de Engenharia Elétrica da UFC.
7. Custo Orçamentário
Na Tabela abaixo é apresentado os custos de implantação da SE Pici Campus UFC 69/13,8 kV:
Orçamento
Item
Descrição
Justificativa
Valor
Qde
Unitário (R$)
1.
Linha de Transmissão
1.1
Projeto e construção da Linha Recurso
necessário
para 110.000,00
de transmissão
elaboração do projeto, compra de
material para construção do
trecho de linha de transmissão em
69 kV que interliga o sistema
elétrico da Coelce a SE Pici
Campus UFC
1
Total (R$)
110.000,00
Subtotal 110.000,00
2.
Equipamentos e Materiais da Subestação
2.1
Vão de Transformação
2.1.1
Transformador de potência, O transformador de Potência, 69- 450.000,00
69-13,8
kV,
delta-estrela 13,8
kV,
5/6,25
MVA,
aterrado (DYn1), ONAN/ONAF, proporcionará a conexão do
5/6,25
MVA
com sistema
de
distribuição
do
transformadores de corrente Campus do Pici da UFC ao
em cada bucha, relé medidor sistema Coelce em alta tensão, 69
de temperatura do óleo (26) e kV, atendendo as exigências do
do enrolamento (49) e nível do Procedimentos de Distribuição da
óleo), relé de gás e válvula de ANEEL e a redução da tarifa de
alívio de pressão conforme energia com a mudança da
especificação no Anexo 2
modalidade tarifárias.
2.2
Equipamento de disjunção, secionamentos, pára-raios e transformadores de intrumentos
2.2.1
Pára-Raios, tensão nominal 72
kV, tipo estação, corrente de
descarga nominal 10 kA, uso
externo
conforme
especificação no Anexo 2
2.2.2
Transformador de Corrente de
72,5kV,
tipo
de
serviço
proteção,
relações
de
transformação
200/300X400/600-5
A,
exatidão (relações 200-5A e
400- 5A) 10B200, 60Hz, uso
externo, fator térmico 1,2, NBI
110 kV conforme especificação
no Anexo 2
Recurso necessário para a
compra de equipamentos da
Subestação
1
450.000,00
10.000,00
3
30.000,00
15.000,00
3
45.000,00
2.2.3
Chave Seccionadora Tripolar,
Comando Manual Abertura
Lateral com lâmina de terra,
tensão
nominal72,5kV,
corrente
nominal,
800A,
corrente mínima suportável de
curta duração (1seg) 20 kA,
NBI 110 kV.
15.000,00
1
15.000,00
2.2.4
Chave Seccionadora Tripolar,
Comando Manual Abertura
Lateral sem lâmina de terra,
tensão
nominal72,5kV,
corrente
nominal,
800A,
corrente mínima suportável de
curta duração (1seg) 20 kA,
NBI 110 kV.
15.000,00
3
45.000,00
2.2.5
Disjuntor 72,5 kV, 60 Hz, uso
externo,
tensão
nominal
72,5kV, corrente nominal 800
A, corrente de curta duração
(1seg) 20 kA, seqüência de
operação
CO-15seg-CO,
tempo máximo de interrupção
5 ciclos, fator de assimetria
1,2,
corrente
de
estabelecimento 50kA, NBI
110 kV.
50.000,00
1
50.000,00
2.2.6
Transformador de Potencial,
com 2 núcleos, uso externo,
tensão nominal 72,5kV, NBI
95kV, tensão nominal primária
69.000 V, tensão nominal
secundária 115 V, 60Hz,
classe de exatidão 0,6P75,
potência térmica 200VA, NBI
110 kV conforme especificação
no Anexo 2
15.000,00
3
45.000,00
2.2.7
Disjuntor geral do barramento Equipamentos instalado no lado
de 15 kV, 60 Hz, uso externo, secundário do transformador em
tensão nominal 15kV, corrente
13,8 kV
nominal 630 A, corrente de
curta duração (1seg) 16 kA,
seqüência de operação CO15seg-CO-3min,
tempo
máximo de interrupção 5
ciclos, fator de assimetria 1,2,
com transformador de corrente
externo, 15 kV, NBI 110 kV
conforme especificação no
Anexo 2.
45.000,00
1
45.000,00
2.2.8
Transformador de Potencial,
uso externo, tensão nominal
15kV, NBI 95kV, tensão
nominal primária 13.800 V,
tensão nominal secundária 115
V, 60Hz, classe de exatidão
0,6P75,
potência
térmica
200VA, NBI 110 kV conforme
especificação no Anexo 2
4.000,00
3
12.000,00
2.2.9
Pára-Raios de oxido de zinco,
tensão nominal 12 kV, tipo
estação, corrente de descarga
nominal 10 kA, uso externo,
NBI
110
kV
conforme
especificação no Anexo 2
4.000,00
3
12.000,00
2.2.10 Religador Automático 15 kV,
12,5 kA montagem em poste
com 3 TPs e 3 TCs, NBI 110
kV conforme especificação no
Anexo 2.
42.000,00
84.000,00
2
2.2.11 Chave secionadora tripolar 630
A, 15 kV, NBI 110 kV conforme
especificação no Anexo 2.
0,00
4
2.2.12 Chave fusível unipolar 300 A,
15 kV, 6.3 kA, NBI 110 kV
conforme especificação no
Anexo 2.
0,00
3
2.2.13 Transformador de Serviços
Auxiliares, 15 kV, trifásico, 60
Hz, 45 KVA, ligação DeltaEstrela com neutro aterrado,
13.800 kV/380-220V, NBI 110
kV.
20.000,00
1
20.000,00
2.2.14 Retificador 380 Vca/125 Vcc
conforme especificação no
Anexo 2
12.000,00
1
12.000,00
2.2.15 Banco de Baterias conforme
especificação no Anexo 2
2.2.16 Quadro de Serviços Auxiliares
380/220
Vca/125
Vcc
conforme especificação no
Anexo 2.
10.000,00
1
10.000,00
10.000,00
1
10.000,00
Subtotal 435.000,00
3.1
Materiais e acessórios
2.1.1
Postes,
Condutores, Materias e acessórios necessários 150.000,00
Isoladores,
Conectores, a obra eletrica e eletromecânica.
Ferragens,
eletrodutos,
paineis,
materias
para
aterramento, malha de terra e
iluminação.
1
150.000,00
Subtotal 150.000,00
3.
Sistema de Proteção e Automação
Painel metálico para relés de Custos referentes a compra e
proteção
com
dimensões implantação dos equipamentos de
2000 x 900 x 800 composto de proteção e sistema de automação
02 Relés Digital, baseado em
da subestação.
microprocessador
um
de
sobrecorrente, 50/51, 50N/51N
para proteção de entrada de
linha
e
outro um relé diferencial com
as funções 87, 51G, 50/51 e
50/51N para proteção do
transformador.
75.268,82
75.268,82
1
3.1
79.569,89
3.2
Painel metálico para Unidade
Terminal Remota
composto de UTR e SWICTH e
Cabos de interligação
entre os equipamentos de
campo e a UTR.
3.3
Serviço de construção dos
painéis, instalação,
montagem, supervisão de
montagem, teste de
aceitação em fabrica,
configuração, integração e
comissionamento dos
equipamentos em campo.
3.4
Licença Software SCADA
Standalone para 1.500 pontos
para console de operação.
3.5
Equipamentos essencial para
250.000,00
Testador Universal Hexafásico
testes de desempenho e
para teste de relés numéricos
paramentrização dos relés
microprocessado com
digitais, multifunção, baseados em
protocolo IEC 61.850 (mala de
microprocessadores.
teste)
79.569,89
1
52.631,58
52.631,58
1
25.000,00
25.000,00
1
250.000,00
1
Subtotal 482.470,29
4
Projeto, Construção e Comissionamento da Obra da Subestação
4.1
Projeto elétrico,
eletromecânico e civil da
Subestação e trecho da rede
de distribuição
4.2
4.3
Custos referentes a projeto,
100.000,00
construção e comissionamento da
Subestação
Execução da Obra do Projeto
Eletromecânico e Projeto Civil
da Subestação e trecho da
rede de distribuição
400.000,00
Comissionamento
60.000,00
100.000,00
1
400.000,00
1
60.000,00
1
Subtotal 560.000,00
Total de Custeio 2.187.470,29
Anexos
Anexo 1 - Atestado de Viabilidade Técnica (AVT)
Anexo 2 – Especificação Técnica dos Equipamentos da Subestação
Anexo 3 – Especificação Técnica dos Equipamentos do Sistema Digital de Automação da
Subestação.
Anexo 4 – Plantas da Subestação
Anexo 1 – AVT (Atestado de Viabilidade Técnica)
Anexo 2 – Especificação Técnica dos Equipamentos da Subestação
a) Pára-Raios de 72kv
a)Tipo..............................................................................................................
Estação
b)Uso..............................................................................................................
Externo
c) Tensão Nominal..........................................................................................
72kV
d) Corrente de descarga nominal...................................................................
10kA
e) Corrente de impulso mínima de curta duração...........................................
( 4 x 10 µs ) 100kA
f) Corrente de impulso retangular de longa duração
- Valor mínimo.................................................................................................
250A
- Duração mínima do pico...............................................................................
2.400µs
g) Capacidade de alívio de sobrepressão com corrente elevada, 60Hz
- Classe..........................................................................................................
A
- Valor eficaz mínimo da componente alternada de corrente presumida de falta. 40kA
- Tempo mínimo de escoamento da corrente de falta....................................
0,2seg
h) Capacidade de alívio de sobrepressão com corrente reduzida, 60Hz
- Valor eficaz mínimo da corrente circulante até o escapamento do gás.......
1000A
i) Tensão suportável no invólucro do Pára-raios sem a parte interna ativa:
- Tensão suportável de impulso atmosférico (1,2x50µs)................................
350kV
- Tensão residual máxima para 10KA............................................................
198kV
- Tensão suportável, 60Hz em valor eficaz, durante 60 segundos sob chuva deve ser igual a tensão
disruptiva máxima de impulso de manobra.
j) Máxima tensão de radiointerferência medida a 60Hz referida a 300OHM...1.000µV
k) Tipo de serviço............................................................................................
Leve
l) Ligação........................................................................................................
Fase para terra
m) Freqüência.................................................................................................
60Hz
n) Tensão disruptiva máxima de impulso normalizado...................................
(1,2x50µs) 270kV
o) Tensão disruptiva máxima de impulso atmosférico onda cortada..............
310kV
p) Inclinação da tensão de impulso atmosférico cortada na frente.................
625kV/µs
q) Tensão residual máxima de descarga para corrente de 10KA...................
(8 x 20µs) 198kV
r) Tensão disruptiva mínima a 60Hz...............................................................
112kV
b) Chave Seccionadora de 72,5kv
a) Tipo.............................................................................................................
Tripolar
b) Comando....................................................................................................
Manual
c) Abertura......................................................................................................
Lateral simples
d) Tipos “A e B “..............................................................................................
montagem na horizontal
em estrutura de concreto
e) Tipo “A “.................................................................................................. com lâmina de terra
Tipo “B” ................................................................................................. sem lâmina de terra
f) Tensão nominal...........................................................................................
72,5kV
g) Corrente nominal........................................................................................
800A
h) Corrente mínima suportável de curta duração (1seg)................................
20kA
i) Valor de crista nominal da corrente suportável............................................
50kA
j) Tensão suportável a seco e sob chuva, entre terminais com a chave aberta, durante 60 segundos, 60Hz
..................................................................................................... 160kV
k) Tensão suportável a seco e sob chuva, entre terminais e a terra, durante 60 segundos, 60 Hz..... 140kV
l) Tensão suportável nominal de impulso atmosférico (1,2x50µs), entre terminais com a chave
aberta....385kV
m) Tensão suportável nominal de impulso atmosférico (1,2x50µs), entre terminais e a terra ........350kV
c) Disjuntor de 72,5kv
a) Uso.............................................................................................................
Externo
b) Tensão nominal..........................................................................................
72,5kV
c) Corrente nominal........................................................................................
800A
d) Corrente simétrica de interrupção..............................................................
20kA
e) Corrente de curta duração (1seg)...............................................................
20kA
f) Seqüência de operação...............................................................................
CO-15seg-CO
g) Tempo máximo de interrupção...................................................................
5 ciclos
h) Fator de assimetria.....................................................................................
1,2
i) Corrente de estabelecimento.......................................................................
50kA
j) Fator de primeiro pólo..................................................................................
1,5 ms
k) Espaçamento entre pólos...........................................................................
660mm
l) Freqüência...................................................................................................
60Hz
m) Máxima diferença entre os instantes que os contatos nos três pólos do disjuntor se tocam ou se
separam no fechamento ou na abertura…………….....……….………...….
4ms
n)Tensão suportável a seco e sob chuva, entre terminais, com disjuntor aberto, durante 60 segundos,
60Hz .....................................................................................................
160kV
o) Tensão suportável a seco e sob chuva, entre terminais e a terra, durante 60 segundos, 60Hz .... 140kV
p) Tensão suportável nominal de impulso atmosférico (1,2x50µs), entre terminais com disjuntor aberto .....
385kV
q) Tensão suportável nominal de impulso atmosférico (1,2x50µs) entre terminais e a terra................350kV
d) Transformador de Corrente de 72,5kv
a) Tipo de serviço...........................................................................................
b) Relações de transformação............................................................
Proteção
200/300X400/600-5A
c) Exatidão (relações 200-5A e 400-5A).........................................................
10B200
d) Tensão nominal..........................................................................................
72,5kV
e) Freqüência nominal....................................................................................
60Hz
f) Valor mínimo da corrente suportável de curta duração (1 seg) na relação 200-5A ..... 20kA
g) Valor de crista mínimo da corrente suportável de curta duração na relação 200-5A......50kA
h) Uso.............................................................................................................
Externo
i) Fator térmico................................................................................................
1,2
j) Tensão suportável nominal à freqüência industrial (60Hz) durante 60 segundos no enrolamento
primário.............................................................................................
140kV
k) Tensão suportável nominal à freqüência industrial (60Hz) durante 60 segundos no enrolamento
secundário........................................................................................
3kV
l) Tensão suportável nominal de impulso atmosférico
(1,2x50µs).......................................................................................................
350kV
m) Tensão suportável nominal de impulso atmosférico com onda cortada .......... 385kV
n) Nível máximo de descargas parciais medidas conforme a NBR 8125
- TC com isolação líquida...............................................................................
10pc
- TC com isolação sólida.................................................................................
50pc
o) Fator de perdas dielétricas máximo do isolamento referido a 20ºC........
1,0%
e) Transformador de Força
a) Potência................................................................................................. 5,0/6,25MVA ONAN/ONAF
b) Ligação do primário....................................................................................
Triângulo
c) Ligação do secundário........................................................................... Estrela com neutro acessível
d) Deslocamento angular................................................................................
30º(DY-1)
e) Tensão nominal primária............................................................................
72,5kV
f) Tensão nominal secundária.........................................................................
15,0kV
g) Tensão superior....................................... 69 kV.
h) Tensão inferior fixa.....................................................................................
13.800V
i) Comutação automática................................................................................
com carga e com tensão
j) Impedância de seqüência positiva na relação 69.300-13.800V potência base 5MVA à 75ºC ........... 7%
k) Enrolamento de tensão superior.................................................isolamento total para 72,5kV
l) Enrolamento de tensão inferior....................................................isolamento total para 15,0kV
m) Neutro......................................................................................................isolado para 15,0kV
n) Tensão suportável nominal a freqüência industrial (60Hz) durante 60 segundos no enrolamento de
tensão superior............................................................................ 140kV
o) Tensão suportável nominal a freqüência industrial (60Hz) durante 60 segundos no enrolamento de
tensão inferior.............................................................................. 34kV
p) Tensão suportável nominal a freqüência industrial (60Hz) durante 60 segundos no neutro .............34kV
q) Tensão suportável nominal de impulso atmosférico (1,2x50µ) no enrolamento de tensão superior....
350kV
r) Tensão suportável nominal de impulso atmosférico (1,2x50µs) no enrolamento de tensão inferior e
neutro...................................................................................................... 110kV
s) Tensão suportável nominal de impulso atmosférico onda cortada no enrolamento de tensão
superior.................................................................................................................. 385kV
t) Tensão suportável nominal de impulso atmosférico onda cortada no enrolamento de tensão inferior e
neutro...................................................................................................... 121kV
u) TC’s instalados nas buchas H1, H2, H3 relações 100/150/200-5A e exatidão 10B200 e fator térmico
1,2.
v) TC instalado na bucha X0 relação 500/600/1000/5A, exatidão 10B200 e fator térmico 1,2.
x) TC´s instalados nas buchas XI, X2, X3 relações 500/600/1000-5A e exatidão 10B200 e fator térmico
1,2.
f) Disjuntores de Média Tensão
a) Uso.............................................................................................................
Interno
b) Tensão nominal..........................................................................................
15,0kV
c) Nível básico de isolamento (NBI)................................................................
95kV
d) Corrente nominal........................................................................................
630A
e) Corrente simétrica de interrupção..............................................................
16kA
f) Corrente de curta duração (1seg)................................................................
16kA
g) Seqüência de operação.............................................................................. O-15s-CO- 3minh) Tempo máximo de interrupção................................................................... 5ciclos
i) Fator de assimetria......................................................................................
1,2
j) Fator de primeiro pólo..................................................................................
1,5ms
k) Freqüência..................................................................................................
60 Hz
l) Máxima diferença entre os instantes em que os contatos nos três pólos do disjuntor se tocam ou se
separam no fechamento ou na abertura...........................................
4ms
m) Tensão suportável a seco, entre terminais e a terra, durante 60 segundos,60Hz...... 40kV
n) Tensão suportável a seco, entre terminais e a terra, durante 60 segundos, 60Hz................ 34kV
o) Tensão suportável nominal de impulso atmosférico (1,2x50µs) entre terminais com disjuntor
aberto..................................................................................................................... 110kV
p) Tensão suportável nominal de impulso atmosférico (1,2x50µs) entre terminais e a terra .............. 95KV
g) Transformadores de Corrente dos Disjuntores de Entrada
a) Tipo de serviço...........................................................................................
Medição.
b) Uso.............................................................................................................
Interno
c) Relações de transformação........................................................................
300/400-5A
d) Exatidão......................................................................................................
0,6C50
e) Tensão nominal..........................................................................................
15kV
f) Nível básico de isolamento (NBI)................................................................
95kV
g) Freqüência nominal....................................................................................
60Hz
h) Valor da corrente suportável de curta duração (1seg)...............................
16kA
i) Valor de crista da corrente suportável de curta duração.............................
40kA
j) Fator térmico……………………………………………………………………..
1,0
k) Tipo.............................................................................................................. A seco
l)Tensão suportável nominal à freqüência industrial (60Hz) durante 60 segundos no enrolamento
secundário........................................................................................
3kV
h) Transformador de Potencial
a) Uso............................................................................................................
Interno
b) Classe de isolamento.................................................................................
15kV
c) Nível básico de isolamento (NBI)................................................................
95kV
d) Tensão nominal primária............................................................................
13.800V
e) Tensão nominal secundária........................................................................
115V
f) Relação de transformação...........................................................................
120:1
g) Freqüência nominal....................................................................................
60Hz
h) Classe de exatidão.....................................................................................
0,6P75
i) Potência térmica..........................................................................................
1000VA
i) Pára-raios tipo Estação de 12kV
a) Tensão nominal..........................................................................................
12kV
b) Tensão disruptiva máxima onda plena (1,2x50µs).....................................
32kV
c) Tensão disruptiva máxima de frente de onda (125KV/µs)..........................
37kV
d) Tensão disruptiva mínima a 60 Hz.............................................................
18kV
e) Tensão residual máxima de descarga para 20KA (8x20µs).......................
33kV
f) Corrente nominal de descarga (8x20µs)............................................10KA(tipo estação)
g) Corrente de curta duração(4x10µs)..................................................100KA (tipo estação)
h) Resistor não linear......................................................................................
óxido de zinco
j) Transformador de Serviços Auxiliares
a) Número de fase.......................................................................................... 3
b) Isolamento.................................................................................................. À seco
c) Freqüência.................................................................................................. 60Hz
d) Resfriamento.............................................................................................. ONAN
e) Potência Nominal........................................................................................45KVA
f) Ligação Primária.......................................................................................... Delta
g) Ligação secundária..............................................................Estrela com neutro acessível
h) Relação de transformação................................................................13,8kV/380-220V
i) Classe de isolamento primário.....................................................................15kV
j) Classe de isolamento secundário................................................................ 1,2kV
k) Nível básico de isolamento primário........................................................... 110kV
l) Nível básico de isolamento secundário....................................................... 4kV
m) Impedância de seqüência positiva no TAP 13,8kV.................................. 3,5%
k) Bateria de Acumuladores
A bateria de acumuladores é do tipo estacionária, cálcio-chumbo, onde cada um dos elementos
da bateria compõe-se de placas positiva e negativa imersas em eletrólito ácido, acondicionadas em
recipientes plástico com pólos acessíveis. Os mesmos são dotados de chapas conectoras, válvula à
prova de explosão para dissipação de gases e válvulas laterais para medição da densidade do eletrolítico
e temperatura das placas.
A bateria de acumuladores será instalada com seus elementos acomodados num instante metálica,
interligados de forma a prover o sistema CC com uma tensão nominal de 125Vcc.
Em condições normais de operação, a bateria estará em regime de flutuação, isto é, conectada ao
circuito do retificador CA-CC.
As características elétricas da bateria de acumuladores são:
Tensão nominal.............................................................................................. 125Vcc
Capacidade de descarga (10h).......................................................................45Ah
Tensão final de descarga por elemento..........................................................1,75V
Tensão de flutuação por elemento................................................................. 2,15V
Tensão final de carga por elemento............................................................... 2,30V
Número de elementos.....................................................................................60
Eletrólido......................................................................................................... solução ácida
l) Carregador - Retificador
O carregador-retificador será acoplado ao circuito contínuo em paralelo com a bateria. O mesmo
abriga todos os equipamentos de transformação e retificação de tensão, além dos de proteção, medição,
controle e sinalização, estes com instalação aparente, na parte frontal de painel do retificador.
As características elétricas do carregador-retificador são:
Tensão de entrada trifásica ................................................................. 380V/60Hz
Variação da tensão de entrada ........................................................... +/-10%
Tensão de recarga .............................................................................. 138Vcc
Tensão de saída ................................................................................. 125Vcc
Tensão de flutuação ............................................................................ 129Vcc
Corrente nominal de saída .................................................................. 50ª
Anexo 3 – Especificação Técnica dos Equipamentos do Sistema Digital de Automação da
Subestação.
Anexo 4 – Plantas da Subestação
Anexo 3 - Arranjo Físico - Disposição dos vãos Setor 69kV
Anexo 4 – Arranjo Físico – Corte AA Setor 69kV
Anexo 5 – Vão TR Setor 69kV
Anexo 6 – Arranjo Físico – Disposição dos vãos Setor 13,8kV
Anexo 7 – Vão TSA setor 13,8kV
ANEXO G
(DADOS DOS BARRAMENTOS DAS SUBESTAÇÕES DA
COELCE)
CEPEL - Centro de Pesquisas de Energia Elétrica
ANAFAS - Programa de Análise de Faltas Simultâneas
Pag.
1
REGIONAL PICI ( PCD )
ESTUDO - CURTO-CIRCUITO (JUL/2009)
CONFIGURACAO CHESF - GERACAO MAXIMA
CONFIGURACAO COELCE - NORMAL
ENTRADA EM 2009:DO TRAFO(04T1) DE 230/69 KV 100 MVA
JA EXISTEM OS TRAFOS 04T2 E 04T3 DE 100MVA
EXISTEM OS TRAFOS DE TERRA 02A1 DE 43,76 E 02A2 DE 43,81 OHMS/FASE
IMPEDANCIA REDUZIDA NO 230 KV
Z1=0,0275/82,95(PU)=0,0034+j0,0273 Z0=0,0594/79,31(PU)=0,0110+j0,0584 EM 230KV
e-mail CHESF-29/10/2008-08:12(h:m)
RELATORIO DE IMPEDANCIAS DE BARRA
X------------------X------------------X------------------X-------------------X
IDENTIFICACAO
SEQUENCIA POS.
SEQUENCIA ZERO
REATOR DE CURTO
NUM.
NOME
MOD(Z%) ANG(gr)
MOD(Z%)
ANG(gr) MOD(Z%)
ANG(gr)
X-----X------------X--------X---------X--------X---------X---------X---------X
7954 PCD(CH) 230
2.7511
82.90
2.4863
85.56
5.2360
84.16
7955 PCI(C0)
69
7.1492
87.27 45.9925
90.00
53.1347
89.63
9014 PCI(CO) 13.8 69.1319
89.72 59.3100
90.00 128.4415
89.85
9039 BMS
69 13.3092
81.44 70.8641
86.64
84.1272
85.82
9040 BMS-I
13.8 46.3234
87.55 33.1200
90.00
79.4258
88.57
9041 BMS-II 13.8 45.7340
87.52 32.5300
90.00
78.2461
88.55
9042 DRV1-JMA 69
8.9795
84.70 53.3869
88.67
62.3479
88.10
9043 DRV2-JMA 69 11.6434
82.40 64.1441
87.29
75.7515
86.54
9044 JMA-I
69 11.7352
82.36 64.5165
87.25
76.2156
86.50
9045 JMA-II
69 11.7352
82.36 64.5165
87.25
76.2156
86.50
9046 JMA-I
13.8 60.6711
88.53 49.0200
90.00 109.6822
89.19
9047 JMA-II 13.8 61.6808
88.55 50.0300
90.00 111.7020
89.20
9050 DRV-PGB
69
8.3265
85.52 50.7588
89.10
59.0714
88.59
9052 DRV-BMS
69
9.2858
84.38 54.6417
88.48
63.9072
87.88
9066 DRV1-PSK 69
8.5757
85.17 51.7674
88.93
60.3273
88.40
9069 DRV2-PSK 69
8.4602
85.33 51.2936
89.01
59.7389
88.49
9073 FCT1-PGB 69 12.6033
81.82 68.0172
86.91
80.5787
86.12
9106 FCT2-PGB 69 13.0426
81.58 69.7688
86.74
82.7669
85.93
9107 PSK-III 13.8 44.3876
89.15 36.0600
90.00
80.4454
89.53
9115 PSK
69
8.3488
85.46 50.8480
89.08
59.1825
88.57
9116 PSK-I
13.8 46.0074
89.18 37.6800
90.00
83.6853
89.55
9117 PSK-II 13.8 45.1575
89.16 36.8300
90.00
81.9853
89.54
9118 BCR
69
9.8373
82.79 56.2537
88.02
66.0561
87.24
9119 BCR-I
13.8 47.1457
88.50 37.3700
90.00
84.5085
89.16
9120 BCR-II 13.8 42.9873
88.35 33.2100
90.00
76.1895
89.07
9121 DRV-VCQ
69
8.6934
85.00 52.2304
88.85
60.9071
88.30
9122 VCQ
69
9.0968
84.21 53.6971
88.55
62.7716
87.92
9123 VCQ-I
13.8 139.3834
89.62 ********
2.48 3021.7976
5.12
9124 VCQ-II 13.8 78.1386
89.33 ********
2.63 1512.5106
5.59
9125 DRV-TBS
69
9.8058
82.82 56.1279
88.04
65.8990
87.26
9126 TBS
69 10.0725
82.61 57.2036
87.90
67.2396
87.11
9127 TBS-I
13.8 141.3248
89.47 131.3300
90.00 272.6519
89.73
9128 TBS-II 13.8 142.7447
89.48 132.7500
90.00 275.4919
89.73
9751 FCT3-PGB 69 11.3923
80.65 61.7613
87.10
73.0927
86.10
9752 FCT-DID
69 29.7737
77.53 139.0071
83.64 168.6411
82.57
9753 DRV1-BJD 69 18.7439
79.52 92.7195
85.19 111.3871
84.23
9754 DRV2-BJD 69 24.0930
78.17 116.1741
84.26 140.1541
83.22
9755 BJD
69 20.7680
78.92 101.5926
84.79 122.2704
83.79
9756 BJD
13.8 80.3502
87.15 59.8700
90.00 140.1779
88.37
X-----X------------X--------X---------X--------X---------X---------X---------X
1
CEPEL - Centro de Pesquisas de Energia Elétrica
ANAFAS - Programa de Análise de Faltas Simultâneas
Pag.
1
REGIONAL PICI ( PCD )
ESTUDO - CURTO-CIRCUITO (JUL/2009)
CONFIGURACAO CHESF - GERACAO MAXIMA
CONFIGURACAO COELCE - NORMAL
ENTRADA EM 2009:DO TRAFO(04T1) DE 230/69 KV 100 MVA
JA EXISTEM OS TRAFOS 04T2 E 04T3 DE 100MVA
EXISTEM OS TRAFOS DE TERRA 02A1 DE 43,76 E 02A2 DE 43,81 OHMS/FASE
IMPEDANCIA REDUZIDA NO 230 KV
Z1=0,0275/82,95(PU)=0,0034+j0,0273 Z0=0,0594/79,31(PU)=0,0110+j0,0584 EM 230KV
e-mail CHESF-29/10/2008-08:12(h:m)
RELATORIO DE NIVEIS DE CURTO-CIRCUITO
X------------------X------X-------------------------X-------------------------X
IDENTIFICACAO
T R I F A S I C O
M O N O F A S I C O
NUM.
NOME
VBAS
MOD(kA) ANG(gr)
X/R
MOD(kA) ANG(gr)
X/R
X-----X------------X------X---------X------X--------X---------X------X--------X
7954 PCD(CH) 230 230.0
9.12 -82.90
8.03
9.43 -83.73
9.10
7955 PCI(C0)
69
69.0
11.70 -87.27
21.00
4.16 -89.35
88.64
9014 PCI(CO) 13.8
13.8
6.05 -89.72
203.33
6.35 -89.80
290.55
9039 BMS
69
69.0
6.29 -81.44
6.65
2.58 -85.22
11.97
9040 BMS-I
13.8
13.8
9.03 -87.55
23.37
9.98 -88.20
31.74
9041 BMS-II 13.8
13.8
9.15 -87.52
23.08
10.12 -88.17
31.29
9042 DRV1-JMA 69
69.0
9.32 -84.70
10.77
3.52 -87.67
24.57
9043 DRV2-JMA 69
69.0
7.19 -82.40
7.49
2.87 -85.99
14.26
9044 JMA-I
69
69.0
7.13 -82.36
7.46
2.85 -85.95
14.12
9045 JMA-II
69
69.0
7.13 -82.36
7.46
2.85 -85.95
14.12
9046 JMA-I
13.8
13.8
6.90 -88.53
38.88
7.37 -88.95
54.59
9047 JMA-II 13.8
13.8
6.78 -88.55
39.53
7.24 -88.97
55.56
9050 DRV-PGB
69
69.0
10.05 -85.52
12.77
3.73 -88.21
32.07
9052 DRV-BMS
69
69.0
9.01 -84.38
10.16
3.43 -87.44
22.36
9066 DRV1-PSK 69
69.0
9.76 -85.17
11.83
3.64 -88.00
28.57
9069 DRV2-PSK 69
69.0
9.89 -85.33
12.23
3.68 -88.10
30.09
9073 FCT1-PGB 69
69.0
6.64 -81.82
6.96
2.69 -85.54
12.81
9106 FCT2-PGB 69
69.0
6.42 -81.58
6.76
2.62 -85.34
12.26
9107 PSK-III 13.8
13.8
9.43 -89.15
67.18
10.05 -89.39
94.48
9115 PSK
69
69.0
10.02 -85.46
12.60
3.72 -88.19
31.63
9116 PSK-I
13.8
13.8
9.09 -89.18
69.64
9.68 -89.42
98.16
9117 PSK-II 13.8
13.8
9.26 -89.16
68.35
9.87 -89.40
96.23
9118 BCR
69
69.0
8.51 -82.79
7.90
3.31 -86.67
17.17
9119 BCR-I
13.8
13.8
8.87 -88.50
38.17
9.53 -88.93
53.30
9120 BCR-II 13.8
13.8
9.73 -88.35
34.80
10.53 -88.81
48.25
9121 DRV-VCQ
69
69.0
9.62 -85.00
11.44
3.61 -87.89
27.13
9122 VCQ
69
69.0
9.20 -84.21
9.87
3.49 -87.45
22.48
9123 VCQ-I
13.8
13.8
3.00 -89.62
152.00
0.41 -7.74
0.14
9124 VCQ-II 13.8
13.8
5.35 -89.33
85.21
0.82 -8.51
0.15
9125 DRV-TBS
69
69.0
8.53 -82.82
7.94
3.32 -86.69
17.28
9126 TBS
69
69.0
8.31 -82.61
7.71
3.25 -86.52
16.44
9127 TBS-I
13.8
13.8
2.96 -89.47
109.04
3.03 -89.64
159.71
9128 TBS-II 13.8
13.8
2.93 -89.48
110.14
3.00 -89.64
161.36
9751 FCT3-PGB 69
69.0
7.34 -80.65
6.08
2.97 -85.37
12.34
9752 FCT-DID
69
69.0
2.81 -77.53
4.52
1.27 -81.81
6.95
9753 DRV1-BJD 69
69.0
4.46 -79.52
5.41
1.93 -83.56
8.85
9754 DRV2-BJD 69
69.0
3.47 -78.17
4.77
1.53 -82.48
7.57
9755 BJD
69
69.0
4.03 -78.92
5.11
1.76 -83.09
8.25
9756 BJD
13.8
13.8
5.21 -87.15
20.11
5.69 -87.93
27.62
X-----X------------X------X---------X------X--------X---------X------X--------X
2
ANEXO H
(OAP DA SAÍDA DE LINHA PICI/PRESIDENTE
KENNEDY)
ORDEM DE AJUSTE DE PROTEÇÃO
SE : PICI II - PCI
OAP Nº 006/2010
PÁGINA: 07 / 15
DATA: 15/01/2010
ITEM
EQUIPAMENTO
OU LT
PROTEGIDO
TENSÃO RELAÇÃO CORRENTE CÓDIGO
(KV)
DE TC
DE
ANSI
PROTEÇÃO
(A)
PICK-UP(A)
840
50 / 51
800 - 5
10
LT PCI / PSK
69
FASE
840
FABRICANTE/
TIPO
50 / 51V
DISJ. 12L7
CARACTERISTICAS / AJUSTES DA PROTEÇÃO
REGULAÇÃO
TEMPORIZADO
INSTANTÂNEO
CURVA
I>=(0,2 a 4,0)XIN
I>>=(1 a 40)XIN
(0,05 -10) S
I=1,05xIN
INC. VARIAVEL - IN=5A
INC. VAR - IN=5A
INC. VARIAVEL
5,25
MRI1-I5U1D
I>U=(0,2 a 4,0)XIN
I>>U=(1 a 40)XIN
V - D08-6.02
INC. VARIAVEL - IN=5A
INC. VAR - IN=5A
SEG
10A
848
50 / 51
FASE
69
800 - 5
160
50 / 51N
NEUTRO
LT PCI / PSK
DISJ. 12L7
7SJ531_V3.3
SET-A - CONDIÇÃO NORMAL - 02L6//02L7//02L8
69
10B
800 - 5
848
50 / 51
SIEMENS
7SJ531_V3.3
FASE
LT PCI / PSK
DISJ. 12L7
SIEMENS
SIEMENS
7SJ531_V3.3
69
800 - 5
160
50 / 51N
NEUTRO
SET-B - CONTING. PERDA DA LT 02L6 OU 02L8
SIEMENS
7SJ531_V3.3
I=(0,1 a 4,0)XIN
I=(0,05 a 25)XIN
I=(0,05 a 25)XIN
INC.DE 0,01IN - IN=5A INC.DE 0,01IN - IN=5A
Sim ou Não
Bucha
Sim ou Não
5,30
VINV.
INC. DE 0,01S
1,00
SUBSTITUI
094/09
10
INC. DE 0,01S
1,00
DESL.
V.I.
tp=0,40
DESL.
V.I.
SUBSTITUI
094/09
10A
tp=0,30
DESL.
V.I.
SUBSTITUI
094/09
10B
1,00
5,30
tp=0,62
(0,05 -3,20) S I=0,2xIN
DE RTCs
NOME
5,30
tp=0,16
5,30
I=(0,1 a 25)XIN (0,05 -3,20) S I=1,06xIN
VERIFICAÇÃO
F. Térmico Série c/ Medição
DESL.
ITEM NO
5,25
(0,05 -3,20) S I=0,2xIN
INC.DE 0,01IN - IN=5A INCR.DE 0,01IN - IN=5A INC. DE 0,01S
I=(0,05 a 4,0)XIN
VINV.
CONTROLE
OAP NO
SITUAÇÃO
tI>=0,30
I=(0,1 a 25)XIN (0,05 -3,20) S I=1,06xIN
INC.DE 0,01IN - IN=5A INC.DE 0,01IN - IN=5A
I=(0,1 a 4,0)XIN
5,25
DESL.
DATA
100 VPRIM.< → 60,00 KV
INC.DE 0,01IN - IN=5A INCR.DE 0,01IN - IN=5A INC. DE 0,01S
I=(0,05 a 4,0)XIN
5,25
INST.
U=87% x 115 V = 100 V
INC. - 5 V
800 - 5
GRADUAÇÃO
EQUIL.
CURVA
(0,05 -10) S I>U=1,05xIN
INC. VARIAVEL
U=(10 - 100)V
69
TAPE
TIPO DE
TEMPORI- IMPLANTAÇÃO
ZAÇÃO
NOME
SISTEMA DE RELIGAMENTO
EQUIPAMENTO
DATA
DESL.
V.I.
1,00
RELIGADORES
IMPLANTAÇÃO
RELIGADOR
NOME
DATA
FABRICANTE / TIPO (RELÉ)
SEQUÊNCIA DE OPERAÇÃO
TEMPO DE RELIGAMENTO
TEMPO DE RESET
EMISSÃO
NOME
Roberta
DATA
VISTO DO CHEFE
RUBRICA
NOME
DATA
OBSERVAÇÕES:
RUBRICA
15.01.10
Área de Planejamento da Operação
SOAPPCI
.
ANEXO I
(DADOS DO TRANSFORMADOR DE POTÊNCIA DA
SUBESTAÇÃO CAMPUS DO PICI)
123456789
123456789