equipamentos de alta tensão

EquipamEntos dE alta tEnso

prospeco e Hierarquizao de inovaes tecnolgicas

refere-se ao estabelecimento e aplicao de metodologia de hierarquizao aos temas selecionados, considerando as dimenses: aumento da capacidade de transporte, au-mento da confiabilidade, re-duo do impacto ambiental e reduo dos custos.

Durante a realizao des-ta pesquisa, surgiu a ideia de fazer uma atualizao do livro publicado em 1985 Equipa-mentos Eltricos, Especificao e Aplicao em Subestaes de Alta Tenso pela Univer-sidade Federal Fluminense em parceria com a empresa Furnas Centrais Eltricas S.A. Este livro foi resultado da con-solidao dos conhecimentos de uma equipe de engenheiros que enfrentou diversos desa-fios na implantao do sistema de transmisso de Furnas.

Foi ento concebido juntar a misso da atualizao do li-vro original com os resultados do atual projeto de pesquisa. Deve-se ressaltar que muitos dos autores do livro de 1985, ainda atuantes no setor de energia eltrica, concordaram em contribuir para este novo li-vro, repartindo quando neces-srio esta tarefa com outros tcnicos ligados indstria de fabricao de equipamentos.

Formou-se, assim, um grupo de especialistas, pro-fessores e alunos que tm neste momento a recompen-sa de entregar uma obra de relevante contedo que cer-tamente ir contribuir para o aprimoramento do setor eltrico brasileiro.

Em 2011, TAESA e Bras-norte propuseram o seguinte projeto de pesquisa no mbito do programa de P&D da Aneel Prospeco e Hierarquiza-o de Inovaes Tecnolgicas Aplicadas a Equipamentos de Alta Tenso em Corrente Al-ternada. Este projeto denomi-nado de INOVAEQ, teve como objetivo analisar as inovaes aplicadas aos equipamentos de alta tenso, de maneira a levantar e analisar as tecnolo-gias empregadas em equipa-mentos, apresentando aquelas mais promissoras para futuros desenvolvimentos.

Este projeto foi executado pela Fundao de Empreendi-mentos Cientficos e Tecnol-gicos (Finatec) da Universida-de de Braslia (UnB), com uma equipe constituda de pro-fessores, bolsistas e alunos que participaram de diversas etapas do projeto e contribu-ram de forma relevante para a prospeco e hierarquizao das inovaes tecnolgicas aplicadas aos equipamentos.

O projeto foi conduzido em trs etapas. Na primeira, foi realizada a contextualiza-o do tema a partir da anlise dos diversos estudos necess-rios para a implantao de um equipamento, da anlise do sistema de transmisso atual, da expanso planejada e dos indicadores de desempenho. A segunda etapa refere-se realizao das atividades de prospeco para a identifica-o e anlise dos temas que poderiam conduzir a inova-es tecnolgicas. J a terceira

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Braslia2013

OrganizadorSergio O. Frontin

EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSOProspeco e Hierarquizao

de Inovaes Tecnolgicas

Organizador

Sergio O. Frontin

EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSOProspeco e Hierarquizao

de Inovaes Tecnolgicas

Organizador

Sergio O. Frontin

Braslia2013

1 edio

Tiragem 2.000 livros

Agncia Nacional de Energia Eltrica AneelSGAN Quadra 603, Mdulos I e J, Asa Norte. CEP: 70830-030. Braslia DF

Romeu Donizete RufinoDiretor-Geral

Transmissora Aliana de Energia Eltrica S.A. TAESAPraa XV de Novembro, n 20, salas 601, 602, 1002 e 1003.

Centro Rio de Janeiro RJ CEP 20.010-010Jos Aloise Ragone Filho

Diretor-Superintendente Geral

Brasnorte Transmissora de Energia S.A. BrasnortePraa XV de Novembro, n 20, Salas 602 e 1003 (PARTE)

Centro Rio de Janeiro RJ CEP 20.010-010Mrcio Augusto Vasconcelos Nunes

Diretor-Presidente

Fundao de Empreendimentos Cientficos e Tecnolgicos FinatecUniversidade de Braslia, Campus Universitrio Darcy Ribeiro

Av. L3 Norte Edifcio FINATECAsa Norte Braslia DF CEP 70.910-900

Prof. Martim Francisco Bottaro MarquesDiretor-Presidente

Capa, projeto grfico e diagramao:Goya Editora LTDA.

Reviso:Ricardo Dayan

Catalogao na fonteCentro de Documentao CEDOC / ANEEL

Equipamentos de alta tenso prospeco e hierarquizao de inovaes tecnolgicas / Sergio de Oliveira Frontin (organizador). --- Braslia:Teixeira, 2013.

934 p. : il.

ISBN: 978-85-88041-09-7

1. Energia eltrica, transmisso. 2. Equipamento eltrico. 3. Inovao. 4. Prospeco. 5. Hierarquizao. I. Ttulo.

CDU: 621.3(81)

Esta publicao parte integrante das atividades desenvolvidas no mbito do Programa de P&D da Aneel.

Todos os direitos esto reservados aos autores de cada captulo.

Os textos contidos nesta publicao podem ser reproduzidos, armazenados ou transmitidos, desde que citada a fonte.Fotos de abertura de captulos: dreamstime.com

5Participantes do Projeto INOVAEQ

PARTICIPANTES DO PROJETO INOVAEQ

Coordenador do Projeto e Autor

Sergio de Oliveira Frontin Engenheiro eletricista formado pela Escola Nacional de Engenharia da UFRJ em 1969 e mestre em Sistemas de Po-tncia pelo Rensselaer Polytechnic Institute em Troy (New York Estados Unidos) em 1971. Trabalhou em Furnas Centrais Eltricas S.A (1967-1987 e 1992-1997), Centro de Pesquisas de Energia Eltrica (1988), Itaipu Bi-nacional (1989-1991) e Agncia Nacional de Energia Eltrica (1998-2008). Ex-professor da Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro

PUC/RJ (1972-1977), Instituto Militar de Engenharia do Rio de Janeiro IME/RJ (1978) e Universidade Estadual do Rio de Janeiro - UERJ (1980-1986). Atualmente pesquisador colaborador da Universidade de Braslia UnB e consultor nas reas de energia, regula-o, gerao, transmisso, tecnologia da informao e gesto de conhecimento.

Representantes da Taesa

Gliender Pereira de Mendona Ps-graduado em Gesto de Negcios de Energia Eltrica pela Fundao Getlio Vargas - FGV e em Direito dos Contratos pelo Centro Universitrio do Distrito Federal - UniDF, atuan-do desde 2001 no segmento de Energia Eltrica. Fez parte do quadro de funcionrios da Aneel e Eletronorte e, Atualmente ocupa as funes de Gerente de Relaes Institucionais e Regulatrias e Gerente dos Progra-mas de Pesquisa e Desenvolvimento da Transmissora Aliana de Ener-

gia Eltrica S.A. TAESA.

Paulo Vollu Cyriaco Engenheiro eletricista formado pela Universida-de Federal Fluminense - UFF em 2006 e ps-graduado no MBA em Ges-to de Negcios pelo Ibmec Business School em 2013. Atualmente Coordenador Tcnico na rea de subestaes e equipamentos da Ge-rncia de Engenharia de Operao e Manuteno da Transmissora Aliana de Energia Eltrica S.A. TAESA.

Geyza Gabrielli Rigo Bacharel em Administrao de Empresas forma-da pela Universidade Gama Filho - UGF em 2011. Atualmente Analis-ta Financeiro e de Projetos de P&D na rea de gesto de ativos da Trans-missora Aliana de Energia Eltrica S.A. TAESA.

Equipamentos de Alta Tenso Prospeco e Hierarquizao de Inovaes Tecnolgicas

P&D Aneel Taesa Brasnorte Finatec UnB

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Autores em Ordem Alfabtica

Airton Violin Engenheiro eletricista, graduado em 1982 pela Escola Federal de Engenharia de Itajub EFEI, Curso de Engenharia de Siste-mas Eltricos CESE em 1991 pela mesma instituio, mestrado na rea de Sistemas de Potncia em 2003 pela Universidade Federal de Itajub UNIFEI e atualmente concluindo doutorado na mesma rea e insti-tuio, no tema Avaliao de Confiabilidade em Subestaes. Atuou no Departamento de Planejamento Eltrico da Eletronorte (1984-1993) e

atualmente atua como consultor na rea de estudos eltricos envolvendo subestaes, tais como estudos para definio de concepo de subestaes, estudos de transitrios eletromagnticos para definio de equipamentos. A rea de interesse para pesquisa e desenvolvimento confiabilidade em subestaes.

Alexandre Maduro-Abreu Professor-adjunto do Departamento de Ad-ministrao da Universidade de Braslia - UnB. Graduado em Adminis-trao de Empresas, especialista em Gesto e Marketing do Turismo (CET/UnB), mestre e doutor em Desenvolvimento Sustentvel (CDS/UnB). Desenvolve pesquisas nas seguintes reas: consumo, valores, de-senvolvimento sustentvel, gesto e planejamento local, desenvolvi-mento rural e energia. Antes de ingressar na UnB, atuou como consultor

de organismos internacionais e cargos de gesto na iniciativa privada.

Andria Maia Monteiro Engenheira eletricista formada pela Univer-sidade Federal Fluminense - UFF em 2000 e mestre em Sistemas de Po-tncia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ em 2005. En-genheira do Operador Nacional do Sistema Eltrico desde 2000, sendo responsvel pelas atividades do Grupo de Trabalho para Anlise de Su-perao de Equipamentos de Alta Tenso (GT-AS) desde 2008.

Antonio Carlos C. de Carvalho Engenheiro eletricista formado em 1978 na Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ e mestre em sis-temas de potncia pela Coppe/UFRJ (1984). membro do Cigr desde 1981 com atuao no Comit de Estudos A3 Equipamentos de Alta Tenso. especializado na iterao equipamentos-rede e em solues para sistemas de transmisso. Trabalhou com P&D no CEPEL e em de-senvolvimento de equipamentos na ABB. Atualmente ocupa a Gerncia

de Padres de Desempenho e Requisitos Mnimos da Rede Bsica no ONS.

7

Antonio C. P. Brasil Junior Graduado em Engenharia Mecnica pela Uni-versidade Federal do Par - UFPA (1982) com mestrado em Engenharia Mecnica pela Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro PUC/RJ (1985). Seu doutorado na rea de Thrmique et Energetique foi obtido na Ecole Centrale de Lyon - Frana em 1992. Atualmente professor as-sociado da Universidade de Braslia - UnB, com lotao no Departamen-to de Engenharia Mecnica e no Centro de Desenvolvimento Sustentvel.

Na rea de cincias mecnicas, os principais temas de interesse so: elementos finitos em fluidos, escoamentos turbulentos e escoamentos ambientais. Alternativamente, o docente atua na rea de desenvolvimento sustentvel, com interesses nos modelos para o desenvol-vimento nos biomas amaznia e pantanal, explorando temticas de pesquisa que envolvam de maneira interdisciplinar a sustentabilidade de opes tecnolgicas.

Ary DAjuz Engenheiro eletricista formado pela Universidade Gama Filho - UGF em 1977 e mestrado em Sistemas de Potncia pela Coppe/UFRJ em 1988. Trabalhou na Internacional de Engenharia (1976-1978), em Furnas Centrais Eltricas S.A. (1978-1986), nas Centrais Eltricas do Norte do Brasil S.A. Eletronorte (1986-2000) e desde 2000 trabalha para o Operador Nacional do Sistema Eltrico ONS.

Bianca Maria Salatiel Matos de Alencar Engenheira eletricista forma-da pela Universidade de Braslia UnB (2009) e mestre em Engenharia de Sistemas Eletrnicos e de Automao (2012) pela mesma instituio. Trabalhou na Companhia Energtica de Braslia CEB Distribuio (2011-2012) na rea de planejamento eltrico. Atualmente Analista de Infraestrutura no Ministrio de Minas e Energia.

Caio Fernandes Lopes Engenheiro eletricista, com nfase em siste-mas eltrico de potncia pela Universidade Federal de Itajub UNIFEI (2003). Integrou, juntamente com Ritz do Brasil e Cemig, o time de de-senvolvimento de seccionador 500kV para manuteno de linhas vivas, trabalho publicado na Revista Eletricidade Moderna (outubro de 2011) e premiado no IV Cittes (Buenos Aires-2009). Participou da elaborao do projeto de P&D Alstom Grid/ Cemig: Implementao de um bay di-

gital SE Bom Despacho 2. Trabalhou como Supervisor Tcnico-Comercial para disjun-tores, seccionadores, para-raios e transformadores de instrumentos na Alstom Grid. Atu-almente dedica-se rea de treinamentos e consultorias em equipamentos de manobra e NR-10 (segurana em eletricidade) como Scio-Diretor da Konekta Solues.

Participantes do Projeto INOVAEQ



8

Carlos Pederneiras Raja Gabaglia Engenheiro eletricista formado pela Pontifcia Universidade Catlica - PUC/RJ em 1977. Trabalha em Furnas Centrais Eltricas S.A desde 1977.

Claudio Frate Ph.D em Desenvolvimento Sustentvel pela Universida-de de Braslia - UnB, onde tambm fez mestrado. Graduou-se em Enge-nharia Eltrica nfase Sistemas de Potncia - pela Universidade de For-taleza - Unifor. Foi Visiting Scholar na Texas Agriculture and Mechanical University, Texas, EUA. pesquisador associado da UnB onde pesquisa as pontes criadas entre a sociedade, a economia e a natureza para o apro-veitamento de fluxos energticos da gua, do vento e da biomassa.

Claudir Afonso Costa Engenheiro eletricista formado pelo Instituto de Educao Superior de Braslia IESB e mestrando em Engenharia Eltrica na Universidade de Braslia UnB. Trabalhou na Companhia Energtica de Minas Gerais na rea de distribuio de energia eltrica, prestou servios na rea de tecnologia para a Agncia Nacional de Ener-gia Eltrica. Atualmente Analista de Infraestrutura no Ministrio da Integrao Nacional, onde atua na Gesto de Contratos de obras eletro-

mecnicas do projeto de Integrao do Rio So Francisco com Bacias Hidrogrficas do Nordeste Setentrional.

Delmo de Macedo Correia Engenheiro eletricista pela Universidade Federal Fluminense - UFF em 1975, mestre em Sistemas de Potncia pela Universidade Federal de Pernambuco UFPE em 1992 e Doktor--Ingenieur pela Technische Universitt Hamburg-Harburg (Hamburgo, Alemanha) em 1998. Trabalhou na IESA, Themag e IEE-USP em proje-tos de linhas de transmisso, estudos de engenharia de equipamentos e qualidade de energia para Chesf, Eletropaulo, CTEEP, Eletrosul, Fur-

nas, Itaipu. atuante no Cigr, no grupo de trabalho C4 Desempenho de Sistemas El-tricos. Atualmente atua como engenheiro no ONS.

Fabio Machado Resende Engenheiro eletricista formado pela Ponti-fcia Universidade Catlica PUC/RJ em 1968 e mestre em Sistemas de Potncia pelo Rensselaer Polytechnic Institute em Troy (New York Es-tados Unidos) em 1971. Trabalhou em Furnas Centrais Eltricas S.A (1968-1974 e 1979-1999), Themag Engenharia (1975-1979) e FMR Con-sultoria (1999-2003). Foi Diretor de Operao do Sistema e Comerciali-zao de Energia de Furnas Centrais Eltricas S.A (2003-2009). Atual-

mente consultor nas reas de energia, gerao e transmisso.

9

Francisco Manoel Salgado Carvalho Engenheiro eletricista pela Es-cola de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro UFRJ em 1971. Curso de Extenso Universitria em Anlise de Sistemas de Potncia na University of Wisconsin em 1979. Curso de Engenharia de Sistemas Eltricos (CESE-1980), ps-graduao patrocinada pela Ele-trobras, realizada na Escola Federal de Engenharia de Itajub (EFEI, hoje UNIFEI) em 1980. Mestre em Cincias em Engenharia Eltrica pela

Escola Federal de Engenharia de Itajub (EFEI, hoje UNIFEI) em 1982. Doutor em Cin-cias em Engenharia Eltrica pela Coppe/UFRJ em 2004. Trabalhou na Companhia Fora e Luz Cataguases-Leopoldina, de 1969 a 1970. Trabalhou na Electra Eletrotcnica Con-sultoria e Projetos Ltda, de 1970 a 1972. Trabalhou em Furnas Centrais Eltricas S.A., de 1972 a 1998. Foi professor-adjunto do Departamento de Engenharia Eltrica da Univer-sidade Federal Fluminense UFF, de 1999 a 2009. Desde 2002, pesquisador snior do Cepel Centro de Pesquisas de Energia Eltrica (Eletrobras Cepel).

Jonas de Oliveira e Silva Pinto Engenheiro eletricista formado pela Universidade So Judas Tadeu - USJT em 2007 e mestrando em Sistemas de Potncia pela Escola Politcnica da Universidade de So Paulo USP em 2013. Membro do grupo de trabalho Cigr A3.30 Overstressing of HV Substation Equipment. Atualmente engenheiro especialista em trans-formadores para instrumentos no Centro de Tecnologia da empresa ABB China.

Jorge Amon Filho Engenheiro (1975) e mestre (1986) em Engenharia Eltrica pela Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro PUC/RJ. Trabalha em Furnas Centrais Eltricas desde 1976. Chefe da Diviso de Estudos para Equipamentos do Departamento de Planejamento de Transmisso desde 1998. Coordenador do Comit Brasileiro de Usurios do EMTP/ATP-CBUE desde de 2002, professor dos cursos de graduao em Engenharia dos Departamentos de Engenharia Eltrica da PUC/RJ,

disciplina Estaes e Equipamentos, no perodo de 1990 a 1995 e da Universidade Esta-dual do Rio de Janeiro UERJ, disciplinas Eletrotcnica Aplicada I e II, nos anos 2000, 2001 e 2003. Membro do Comit SC A3 (High-Voltage Equipment) do Cigr de 2000 a 2010. Atu-almente secretrio do comit equivalente CE A3 do Cigr-Brasil, do grupo de trabalho A3.30 Impact of overstressing of substation equipment e membro snior do IEEE.




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Jos Alexander Arajo Professor-adjunto 4 do Departamento de En-genharia Mecnica da Universidade de Braslia - UnB. Engenheiro me-cnico pela Universidade Federal de Uberlndia - UFU. Mestre em En-genharia Mecnica pela UnB. Ph.D em Cincias da Engenharia pela University of Oxford UK. Pesquisador de produtividade nvel 2 do Con-selho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico - CNPq. Membro fundador e integrante do Comit Executivo do Comit de Me-

cnica da Fratura, Fadiga e Integridade Estrutural da Associao Brasileira de Cincias Mecnicas-ABCM. Membro correspondente do Working Group do Cigr Internacional WG-B2.49 Safe Design Tensions for Conductors Fitted with Elastomer Cushioned Sus-pension Units. Membro afiliado da Academia Brasileira de Cincias - ABC. Membro do Subcomit Nacional do Cigr (CIGR SCB2 WG11).

Jos Antonio Jardini Engenheiro eletricista (1963), mestre (1969) e doutor (1973) pela Escola Politcnica da Universidade de So Paulo -USP. Trabalhou na Themag no cargo de superintendente e como pro-fessor e pesquisador na Escola Politcnica da USP (professor titular). Atuou nos projetos: sistema de transmisso de Itaipu, Cesp, Chesf, Ele-tronorte, Furnas, Eletrosul. atuante no Cigr, no grupo de trabalho B2 (Linhas) e B4 (Corrente Contnua). atuante tambm no IEEE onde

participou da organizao de vrios congressos. Fellow Member do IEEE e atuou como Distinguished Lecturer nas Sociedades de Potncia (PES) e Industrial (IAS). Coordenou inmeros projetos de P&D no mbito do programa da Aneel. Atualmente consultor in-dependente e Diretor da J2 Consultoria.

Jos Carlos Mendes Engenheiro eletricista, mestre e doutor em Enge-nharia Eltrica, pela Escola Politcnica da Universidade de So Paulo POLI/USP. membro do IEEE e do Cigr. Trabalhou na SIEMENS en-tre 1981 a 1984 e, desde ento, na ABB Asea Brown Boveri (anterior BBC Brown Boveri) onde atua como Gerente de Tecnologia, Engenharia e Desenvolvimento da Diviso de Transformadores da ABB Brasil e como Global Corporate Executive Engineer da Diviso de Produtos de Potn-

cia da ABB. Experincia com desenvolvimento, projeto eltrico, projeto mecnico, simu-lao, carregamento, monitorao em tempo real, diagnsticos, anlise de estado, an-lises de falhas e anlise de interao transitria com o sistema eltrico de transformador ou reator de potncia. Atuou como professor de Engenharia Eltrica com participao em bancas de defesas de dissertaes de mestrado e teses de doutorado em universida-des como USP, USP/SC, UFSC, UFU, UFPE e UNIFEI. autor de artigos tcnicos e cap-tulos de livros publicados no Brasil e exterior e palestrante em conferncias tcnicas re-alizadas no Brasil e em vrios outros pases.

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Jos Roberto de Medeiros Graduado em Engenharia Eltrica pelo Ins-tituto Militar de Engenharia - IME (1976) e mestre em cincias pela Co-ppe/UFRJ (1991). Trabalhou como engenheiro em Furnas (1977-1998). Atualmente trabalha para o ONS como engenheiro consultor nas reas de qualidade de energia e fontes de energia renovvel.

Lauris Rodrigues Perfeito Engenheira eletricista formada pela Uni-versidade de Braslia UnB (2012). Estagiou na Themag Engenharia e Gerenciamento Ltda (2011-2012) na Engenharia do Proprietrio do pro-jeto do Bipolo 1 de Corrente Contnua 3.150MW em 600kV CC da Transmisso do Rio Madeira, Lote C. Atualmente atua como projetista na rea de Sistemas de Proteo, Controle e Automao de Subestaes em Alta Tenso na Engevix Engenharia S.A.

Leonardo Brant Mura Engenheiro mecnico formado pela Univer-sidade de Braslia UnB (2009), mestre em Cincias Mecnicas (UnB-2011). Desenvolveu pesquisas na rea transmisso de energia eltrica com foco para o comportamento mecnico de cabos condutores. Atu-almente trabalha no setor de leo e gs como engenheiro de desenvol-vimento de produtos.

Dr. Manuel L B Martinez Nasceu em So Paulo, obteve o ttulo de en-genheiro eletricista e mestre em Engenharia Eltrica em 1982 e 1993, respectivamente, na Universidade Federal de Itajub - UFU. Doutor em Engenharia Eltrica em 2000 pela Universidade de So Paulo - USP. Tra-balhou na 3 M do Brasil, Themag e Eletronorte - Centrais Eltricas do Norte do Brasil, de 1982 a 1994. Atualmente o chefe do Laboratrio de Alta Tenso da UFU, autor e coautor de mais de 300 contribuies tc-

nicas e artigos sobre equipamentos eltricos, ensaios, transitrios eletromagnticos e projetos de subestaes.

Marcelo Spinella Moraes Engenheiro eletricista formado pela Univer-sidade de Mogi das Cruzes - UMC em 1989, com especializao em sis-tema de potncia (1992) e mestre em Engenharia de Energia e Automa-o pela Escola Politcnica da USP (2004). Ex-professor da Faculdade de Tecnologia de So Paulo FATEC; trabalhou na Siemens como enge-nheiro de aplicao na rea de dispositivos FACTS onde participou ati-vamente da transferncia de tecnologia de bancos de capacitores srie

entre Alemanha e Brasil. Atualmente gerencia e desenvolve projetos de eletrnica de po-tncia e compensadores estticos para a Alstom Grid no Brasil e nos Estados Unidos.




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Marcos Bernert Schwarz Engenheiro eletricista formado pela Univer-sidade Federal de Santa Catarina - UFSC em 1986, especializao em Administrao da Produo (1992) e MBA em Gerncia de Projetos pela Fundao Getlio Vargas - FGV (2006). Trabalhou em vrias empresas fabricantes de equipamentos de manobra, como Lorenzetti, Merlin Ge-rin, Schneider Electric Alta Tenso, Vatech, Areva. Membro do Cigr e IEEE. Atualmente responsvel pela rea de Engenharia de Aplicao

na Siemens Ltda, E T HP (Energy Sector, Transmission Division, High Voltage Products).

Marcos E. Guerra Alves Engenheiro eletricista formado pela Universi-dade So Judas Tadeu USJT em 2001 e mestre em Energia e Automao pela Universidade de So Paulo USP em 2005. Cursa atualmente o dou-torado em Energia pela USP. Trabalha com a Treetech Sistemas Digitais, desde 1992, atualmente como Gerente Tcnico e Coordenador de Pes-quisa, Desenvolvimento & Inovao (PD&I). especializado em sistemas de controle e monitoramento de equipamentos de alta tenso, como

transformadores de potncia, reatores, disjuntores, seccionadores e transformadores de instrumentos. membro do IEEE/PES e do Cigr, onde participou de diversos grupos de trabalho, alm de colaborar com o COBEI na elaborao de normas tcnicas brasileiras.

Marta Lacorte Engenheira eletricista formada pela Pontifcia Univer-sidade Catlica do Rio de Janeiro - PUC/RJ em 1983. Mestre em Enge-nharia Eltrica pela Coordenao de Programas de Ps-graduao em Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro Coppe/UFRJ, em 1988. Pesquisadora do CEPEL, de 1984 a 1991, tendo atuado na rea de pesquisa em equipamentos de manobra e proteo contra sobrecor-rentes. Em 1992, transferiu-se para a ABB Sua, onde trabalhou at 2001

no Departamento de Subestao Isolada a Gs SF6 (GIS) como suporte tcnico. Em 2002, retornou ao Brasil como representante da fbrica de disjuntores de gerador da ABB Sua para Amrica Latina. Desde 2011, responsvel tcnica pelos equipamentos de Alta Ten-so da ABB Brasil.

Oscar Kastrup Filho Engenheiro eletricista formado pela Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro - PUC/RJ em 1969. Trabalhou em Furnas Centrais Eltricas S.A (1969-1973 e 1981-2001), Eletrosul Centrais Eltricas do Sul do Brasil (1973-1974) e na Themag Engenharia (1974-1981). Ex-professor da PUC/RJ (1977 a 1989) e da Universidade Estadual do Rio de Janeiro - UERJ (1978-1985). Ministrou cursos de es-pecializao em transitrios eletromagnticos e equipamentos eltricos

para diversas concessionrias de energia eltrica no Brasil e no exterior (Colmbia, Equa-dor e Uruguai). Foi consultor do ONS Operador Nacional do Sistema Eltrico, de 2001 a 2007. atualmente consultor independente.

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Paulo Cesar Vaz Esmeraldo Engenheiro eletricista formado pela Esco-la de Engenharia da Universidade Estadual do Rio de Janeiro - UERJ em 1972, mestre em Cincias pela Universidade Federal de Itajub - UNIFEI em 1976. Participou do Power Technology Course da PTI (Schenectady, USA) no ano de 1974. Trabalhou em Furnas Centrais Eltricas por cerca de 30 anos, onde foi Chefe da Diviso de Estudos de Equipamentos e Chefe do Departamento de Planejamento, tendo atuado em Estudos de

Planejamento da Transmisso, Estudos em Sistemas de EAT, HVDC e FACTS, Estudos de Concepo de Linhas em 765kV, 500 kV, 600 kV CC, torres compactas e LPNE e Estudos de Sobretenses e Coordenao de Isolamento, incluindo Estudos em Simuladores e EMTP. Recebeu no ano 2000 as premiaes de IEEE Fellow e Cigr Technical Award. Foi Superin-tendente de Transmisso de Energia na Empresa de Pesquisa Energtica - EPE (2005-2013), responsvel pelos estudos de planejamento do Sistema Interligado Nacional. Atualmente Diretor-Geral do CESI-Brasil.

Rafael Fernando Mendona de Alencar Engenheiro mecnico forma-do pela Universidade de Braslia - UnB em 2011. Ex-estagirio na Petro-bras na Gerncia de Grandes Consumidores (GRCCO). Trabalha e de-senvolve estudos com o grupo de Fadiga, Fratura e Materiais na rea de fadiga ocasionada por vibraes elicas em linhas de transmisso e no estudo de determinao de caractersticas dos condutores como auto-amortecimento. Atualmente mestrando em integridade de materiais

de engenharia pela Universidade de Braslia UnB.

Ricardo Carvalho Campos Engenheiro eletricista formado pela Esco-la Federal de Engenharia de Itajub - EFEI em 2001. Trabalhou na Als-tom como Engenheiro de Projetos, de 2002 a 2005, e como Supervisor de Engenharia, de 2007 a 2012. Tambm trabalhou no Operador Nacio-nal do Sistema Eltrico como Engenheiro de Sistemas de Potncia em 2006. Atualmente exerce o cargo de Gerente do Departamento Tcnico e Comercial da unidade de Compensao Reativa da Alstom, em Itaju-

b/MG. membro regular do IEEE, Cigr Brasil e da SBQEE Sociedade Brasileira de Qualidade da Energia Eltrica.

Rivaele Jos da Silva Engenheiro eletricista formado pela Faculdade de Engenharia So Paulo - FESP em 2006 e ps-graduado em Automa-o Industrial pela Faculdade SENAI de Tecnologia Mecatrnica em 2009. Em 2010, transferiu para ABB Componentes como Engenheiro de Aplicao na rea de Componentes para Transformadores na ABB Bra-sil, Diviso de Produtos de Alta Tenso.




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Roberto Vaisman Engenheiro eletricista formado pelo Instituto Mili-tar de Engenharia - IME em 1975 e mestre em Sistemas de Potncia pela Coppe/UFRJ em 1981. Trabalhou na PTEL de 1975 a 1978, em Furnas Centrais Eltricas de 1978 a 1986 e, desde ento, pesquisador do Cen-tro de Pesquisas de Energia Eltrica, Eletrobras Cepel. professor des-de 1981 da Universidade Veiga de Almeida - UVA. Foi representante de Furnas e posteriormente do Cepel na elaborao das normas brasileiras

ABNT de Coordenao de Isolamento. coautor do livro Transitrios Eltricos e Coor-denao de Isolamento Aplicao em Sistemas de Potncia de Alta Tenso.

Srgio de Azevedo Morais Engenheiro eletricista formado (1967) pela Escola Nacional de Engenharia da Universidade do Brasil, atual UFRJ, mestre em Cincias (1977) pelo University of Manchester Institute of Science and Technology UMIST (Inglaterra). Trabalhou em Furnas Centrais Eltricas S.A., de 1968 a 1992. No perodo 1997 a 1998, voltou a colaborar com essa firma como bolsista de pesquisa do Conselho Na-cional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico CNPq. Pela firma

Percurso Engenharia, Consultoria e Servios Ltda., prestou servios de consultoria Li-ght Servios de Eletricidade, ABB Switchgear, ABB Brasil, ONS, Power Consult, Marte Engenharia (1999-2000) e Aneel (2004-2006). Desde 2006, vem trabalhando para a empre-sa SNC-Lavalin Marte. Desde 1979, participa de comits de estudo e grupos de trabalho relacionados com disjuntores e equipamentos de manobra no mbito do Cigr-Brasil e Cigr Internacional, do qual Distiguished Member.

Sidnei Cabral Tecnlogo formado pelo Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia de So Paulo em 2003. Eletrotcnico pela Escola Tcnica Estadual Basilides Godoy, em 2000. Licenciado em Matemtica pela Faculdade Renascena em 1997. Iniciou carreira na ABB Transfor-madores, em 2001, atuando na Engenharia de Produto na rea de com-ponentes para transformadores. Larga experincia em ensaios de bu-chas para transformadores de potncia.

Thamise Sampaio Vasconcelos Vilela Engenheira mecnica formada pela Universidade de Braslia UnB em 2011. Ex-estagiria no Centro de Apoio ao Desenvolvimento Tecnolgico (CDT). Foi pesquisadora bolsista na rea de fadiga por fretting na cole Centrale de Lyon, Fran-a. Trabalha e desenvolve estudos com o grupo de Fadiga, Fratura e Ma-teriais (GFFM-UnB) em pesquisas associadas falha por fadiga provo-cada por vibraes elicas em linhas de transmisso e no estudo de

anlise de tenses em cabos condutores de energia eltrica a partir da extensometria. Atualmente aluna de mestrado em Cincias Mecnicas na UnB.

15

Yoshio Nomi Engenheiro eletricista formado pela Universidade de Mogi das Cruzes - UMC em 1981. Membro Cigr e ABNT. Iniciou carrei-ra na ABB Transformador em 1975. Em 1985, transferiu para ABB Com-ponentes como engenheiro de Aplicao e Produto na rea de Compo-nentes para Transformadores na ABB Brasil, Diviso de Produtos de Alta Tenso. Especialista em Buchas de Alta Tenso e Comutadores. De 2010 a 2011, atuou na ABB Sua, Micafil no desenvolvimento, coordenao

e implantao de Bucha RIS na Sua. Atualmente responsvel tcnico de ABB Compo-nentes na Amrica do Sul.


17Sumrio

SUMRIO

PREFCIOS INICIAIS

Equipamentos de Alta Tenso Prospeco e Hierarquizao de Inovaes Tecnolgicas .....................................43

Prospeco e Hierarquizao de Inovaes Tecnolgicas A Transmisso do Conhecimento ..........................................................................................45

Conhecimento Tcnico e Acadmico A Bssola das Novas Pesquisas...............................................................................................47

Resumo Executivo ............................................................................................................................49

CAPTULO 1

Planejamento e Custos dos Equipamentos de Alta Tenso

1. ObjetivO .................................................................................................................................. 562. O PlanejamentO da exPansO dO sistema de transmissO ..............................................................563. as Premissas dO PlanO decenal .........................................................................................................56

Premissas Demogrficas ...................................................................................................................57

Taxa de Crescimento do Nvel de Atividade....................................................................................57

Taxa de Crescimento do Nvel de Investimento .............................................................................58

Consumo de Energia Eltrica ...........................................................................................................58

Gerao de Energia ...........................................................................................................................59

Transmisso de Energia ....................................................................................................................60

Linhas de Transmisso .............................................................................................................60

Capacidade de Transformao ................................................................................................62

Configuraes do Sistema em 2012 e 2030 ............................................................................63

4. investimentOs em GeraO e transmissO .........................................................................................645. metOdOlOGia de cOmPOsiO das Unidades mOdUlares de sUbestaes .....................................66

Terminologia ......................................................................................................................................67

Mdulo de Infraestrutura .................................................................................................................68

Mdulo de Manobra .........................................................................................................................68

Mdulo de Equipamento .................................................................................................................68



18

6. elabOraO de OramentO de sUbestaes ......................................................................................69Custo Direto .......................................................................................................................................70

Montagem Eletromecnica ..............................................................................................................71

Canteiro de Obras ..............................................................................................................................71

Comissionamento .............................................................................................................................71

Engenharia .........................................................................................................................................71

Administrao Local .........................................................................................................................72

Eventuais ............................................................................................................................................72

Custo Indireto ....................................................................................................................................72

7. OramentO simPlificadO de sUbestaes ..........................................................................................728. cUstOs de eqUiPamentOs .....................................................................................................................739. cOnstataes .......................................................................................................................... 7510. referncias .........................................................................................................................................77

CAPTULO 2

Subestaes de Alta Tenso

1. ObjetivO .................................................................................................................................................802. intrOdUO ...........................................................................................................................................803. cOnfiGUraes de barra .....................................................................................................................84

Barra Simples BS .............................................................................................................................85

Barra Principal e Transferncia BP+T ...........................................................................................86

Barra Principal Seccionada e Transferncia BPS+T ....................................................................88

Barra Dupla com Disjuntor Simples a Trs Chaves BD-Ds-3 ch ................................................88

Barra Dupla com Disjuntor Simples a Quatro Chaves BD-Ds-4 ch ...........................................89

Barra Dupla com Disjuntor Simples a Cinco Chaves BD-Ds-5 ch .............................................90

Barra Dupla com Disjuntor Simples a Trs e Quatro chaves BD-Ds-3 e 4 ch...................91

Barra Dupla e Transferncia com Disjuntor Simples a Trs e Quatro Chaves BD+T ...............92

Barra Dupla Seccionadas com Disjuntor Simples a Quatro Chaves BDS-Ds-4 ch ..................93

Anel Simples AN ..............................................................................................................................94

Anel Mltiplo ANM.........................................................................................................................95

Barra Dupla com Disjuntor e Meio BD-D1/2 ..............................................................................97

Barra Dupla com Disjuntor e Meio Modificado BD-D1/2-M.....................................................98

Barra Dupla com Disjuntor e Um Tero BD-D1/3 ......................................................................99

Barra Dupla com Disjuntor Duplo BD-Dd .................................................................................100

4. classificaO qUalitativa de cOnfiGUraes de barra .................................................................1025. sUbestaes isOladas a Gs sf

6 Gis .............................................................................................103

6. mdUlOs cOmPactOs ............................................................................................................. 1057. a leGislaO e as sUbestaes dO sistema eltricO brasileirO ....................................................106

Referncias de Configuraes de Barra .........................................................................................106

Qualidade dos Servios da Transmisso .......................................................................................109

8. avaliaO de cOnfiabilidade de sUbestaes ..................................................................................110Evoluo da Metodologia ...............................................................................................................110

Exemplo de Aplicao .....................................................................................................................114

9. cOnstataes ......................................................................................................................................11810. referncias .......................................................................................................................................119

19

CAPTULO 3

Desempenho de Equipamentos de Alta Tenso

1. ObjetivO ................................................................................................................................ 1222. intrOdUO ........................................................................................................................... 1223. definies ...........................................................................................................................................1224. Os PrOcedimentOs de rede ...............................................................................................................124

Mdulo 2 Requisitos Mnimos para Instalaes e

Gerenciamento de Indicadores de Desempenho ........................................................................125

Submdulo 2.3 Requisitos Mnimos para Transformadores e

para Subestaes e seus Equipamentos ...............................................................................126

Mdulo 16 Acompanhamento de Manuteno ........................................................................126

Submdulo 16.3 Gesto de Indicadores para Avaliao de Desempenho de

Equipamentos e Linhas de Transmisso na Perspectiva da Manuteno ........................126

Mdulo 22 Anlise de Ocorrncias e Perturbaes ...................................................................127

Submdulo 22.4 Anlise de Falhas em Equipamentos e Linhas de Transmisso .........127

Mdulo 23 Critrios para Estudos ..............................................................................................127

Submdulo 23.3 Diretrizes e Critrios para os Estudos Eltricos ...................................127

Mdulo 25 Apurao de Dados, Relatrios da Operao do

Sistema Interligado Nacional e Indicadores de Desempenho ....................................................128

Submdulo 25.8 Indicadores de Desempenho de Equipamentos e

Linhas de Transmisso e das Funes de Transmisso e Gerao ....................................128

5. desliGamentOs fOradOs de eqUiPamentOs dO sistema eltricO brasileirO .......................... 129Transformadores de Potncia ........................................................................................................129

Reatores em Derivao ...................................................................................................................134

Capacitores em Derivao ..............................................................................................................137

Compensadores Estticos ..............................................................................................................141

Capacitores Srie .............................................................................................................................144

6. desliGamentOs fOradOs de linhas de transmissO PrOvOcadOs POr falhas e defeitOs nOs eqUiPamentOs terminais ......................................................146

Consolidao dos Resultados ........................................................................................................148

7. Padres de desemPenhO da fUnO transmissO ..........................................................................1498. desemPenhO de eqUiPamentOs de alta tensO em mbitO internaciOnal ..................................150

Disjuntores a SF6 ..............................................................................................................................151

Com Relao ao Tipo Construtivo.........................................................................................151

Com Relao ao Tipo de Aplicao e Nvel de Tenso ........................................................151

Com Relao ao Mecanismo de Operao ...........................................................................152

Frequncia de Falhas por Nvel de Tenso ...........................................................................152

Frequncia de Falhas por Tipo de Aplicao e por Tipo Construtivo ................................153

Frequncia de Falhas em Funo do Ano de Instalao e Tipo Construtivo ....................153

Frequncia de Falhas em Funo da Causa .........................................................................154

Seccionadores e Chaves de Aterramento ......................................................................................154

Com Relao ao Tipo ..............................................................................................................154

Com Relao ao Nvel de Tenso ...........................................................................................155


Frequncia de Falhas em Funo do Ano de Instalao .....................................................156

Frequncia de Falhas em Funo do Tipo Construtivo ......................................................157

Frequncia de Falhas em Funo da Causa .........................................................................157

Sumrio



20

Transformadores de Instrumento .................................................................................................158

Com Relao ao Nvel de Tenso ...........................................................................................158


Frequncia de Falhas em Funo do Tipo ............................................................................159

Frequncia de Falhas em Funo do Ano de Instalao .....................................................160

9. cOnstataes ......................................................................................................................................160Com Relao aos Transformadores ...............................................................................................161

Com Relao aos Reatores em Derivao .....................................................................................161

Com Relao aos Capacitores em Derivao ...............................................................................161

Com Relao aos Compensadores Estticos ................................................................................162

Com Relao aos Capacitores Srie ...............................................................................................162

Com Relao a Desligamentos de Linhas Provocadas por Equipamentos Terminais .............162

Com Relao s Pesquisas Internacionais ....................................................................................163

10. referncias .......................................................................................................................................164

CAPTULO 4

Estudos Bsicos para Especificao de Equipamentos

1. ObjetivO ...............................................................................................................................................1662. intrOdUO ........................................................................................................................... 1663. cOrrente nOminal .............................................................................................................................1674. cOrrente de cUrtO-circUitO ............................................................................................................1675. sObretenses.......................................................................................................................................168

Mtodos de Controle das Sobretenses ........................................................................................169

Resistores de Pr-insero dos Disjuntores .........................................................................169

Para-raios .................................................................................................................................170

Modificaes na Configurao do Sistema ..........................................................................170

Blindagem de Linhas de Transmisso e Subestaes Contra Descargas Atmosfricas ........170

6. isOlamentOs ........................................................................................................................................171Nveis de Isolamento dos Equipamentos .....................................................................................171

7. cOOrdenaO de isOlamentO ............................................................................................................172Mtodos de Coordenao de Isolamento .....................................................................................173

Efeito-distncia................................................................................................................................173

Espaamentos Eltricos e Distncia de Segurana ......................................................................174

Distncia de Escoamento de Buchas e Isoladores .......................................................................175

8. estUdOs Para a exPansO da transmissO............................................................................... 175Relatrio R1 ......................................................................................................................................175

Arranjos de Barramento .........................................................................................................176

Definio das Correntes Nominais dos Barramentos e Equipamentos ............................176

Anlise das Correntes de Curto-circuito ..............................................................................176

Definio de Tipo, Potncia e Tenses Nominais e

Derivaes das Unidades Transformadoras ........................................................................176

Anlise de Adequaes das Instalaes Existentes .............................................................177

Relatrio R2 ......................................................................................................................................177

Relatrio R3 ......................................................................................................................................177

Relatrio R4 ......................................................................................................................................178

21

9. PrOcedimentOs de rede .....................................................................................................................178Corrente em Regime Permanente .................................................................................................178

Capacidade de Curto-circuito ........................................................................................................179

Tenso em Regime Permanente ....................................................................................................179

Isolamento sob Poluio ................................................................................................................179

Desempenho sob Descargas Atmosfricas ...................................................................................179

Transformadores de Potncia ........................................................................................................180

Banco de Capacitores em Derivao .............................................................................................180

Reatores em Derivao ...................................................................................................................180

Banco de Capacitores Srie ............................................................................................................180

Dispositivos FACTS .........................................................................................................................180

Disjuntores .......................................................................................................................................180

Seccionadores, Lminas de Terras e Chaves de Aterramento .....................................................181

Para-raios .........................................................................................................................................181

Transformadores de Potencial e Transformadores de Corrente .................................................181

10. edital de leilO de transmissO ....................................................................................................181Subestaes ......................................................................................................................................182

Equipamentos .................................................................................................................................182

Disjuntores ..............................................................................................................................182

Seccionadores, Lminas de Terra e Chaves de Aterramento ..............................................183

Para-raios .................................................................................................................................183

Transformadores de Corrente e Potencial ............................................................................183

Unidades Transformadoras de Potncia ..............................................................................184

Reatores em Derivao...........................................................................................................184

Banco de Capacitores Srie ...................................................................................................185

Demonstrao da Conformidade das Instalaes de Transmisso ...........................................185

11. referncias .......................................................................................................................................186

CAPTULO 5

Transformadores de Potncia

1. ObjetivO ...............................................................................................................................................1882. intrOdUO .........................................................................................................................................188

Funo no Sistema ..........................................................................................................................188

Princpio Bsico e Propriedades Gerais ........................................................................................188

Transformador Ideal .......................................................................................................................189

Aspectos Construtivos ....................................................................................................................191

Partes Constituintes ...............................................................................................................191

Enrolamentos ..........................................................................................................................191

Ncleo ......................................................................................................................................192

Isolao ....................................................................................................................................192

Tipos de Transformador .................................................................................................................193

Critrios de Classificao .......................................................................................................193

Finalidade e Funo no Sistema ...........................................................................................193

Autotransformadores Versus Enrolamentos Separados .....................................................194

Enrolamento Tercirio ...........................................................................................................194

Material do Ncleo .................................................................................................................194

Sumrio



22

Quantidade de Fases ..............................................................................................................195

Tenso Varivel ........................................................................................................................195

3. desemPenhO trmicO .........................................................................................................................195Conceitos Bsicos ............................................................................................................................195

Limites de Elevao de Temperatura ....................................................................................196

Condies de Carregamento .................................................................................................196

Gesto do Desempenho Trmico ..................................................................................................197

Etapas de Gerenciamento de uma Unidade Transformadora Nova ..................................198

Gerenciamento da Operao de Unidades Transformadoras............................................201

Determinao do Envelhecimento .......................................................................................202

Temperatura do Ponto mais Quente do Ano Anterior ........................................................202

Curvas de Carga e Temperatura Ambiente do Ano Anterior ..............................................202

Distribuio da Temperatura do Ponto mais Quente do Ano Anterior

para a Situao de Regime Normal e de Emergncia ..........................................................203

Curva de Carga e Temperatura Ambiente do Ano Anterior

Caracterizadas por Dados Tpicos de uma Semana de Cada Ms .....................................203

Curva de Carga e Temperatura Ambiente do Ano Anterior

Caracterizadas por Dados Tpicos de um Dia de Cada Ms ...............................................204

Estabelecimento da Capacidade Operativa .........................................................................204

Sistema de Monitorao ........................................................................................................205

4. esPecificaO Para PrOjetO e fabricaO .........................................................................................206Parmetros de Operao ................................................................................................................207

Especificao de Transformador ...................................................................................................208

Normas ....................................................................................................................................208

Dados de Especificao..........................................................................................................208

Perdas em Vazio e em Carga Otimizao ...........................................................................212

Capitalizao de Perdas em Vazio e em Carga .....................................................................213

Transformador e Circuitos Equivalentes ......................................................................................216

Transformador de Dois Enrolamentos .................................................................................216

Transformador de Trs Enrolamentos ..................................................................................219

Transformador de Trs Enrolamentos e Carregamento Simultneo .................................220

Enrolamento Tercirio em Autotransformador ...................................................................222

Desempenho de Transformador ....................................................................................................224

Desempenho do Ncleo ........................................................................................................224

Desempenho Trmico ...........................................................................................................228

Desempenho Mecnico .........................................................................................................230

Desempenho em Sobre-excitao ........................................................................................231

Desempenho dos Enrolamentos ..........................................................................................234

Desempenho dos Acessrios .................................................................................................246

Transformador e o Sistema Eltrico ..............................................................................................246

Estado de Operao em Regime Permanente .....................................................................246

Estado de Operao em Regime Transitrio ........................................................................247

Interao Transformador Sistema Eltrico ........................................................................249

Proteo de Transformador ............................................................................................................252

Proteo por Sinal Eltrico ....................................................................................................252

5. OPeraO .............................................................................................................................................256Sistema de Isolao .........................................................................................................................256

Confiabilidade e Falhas...................................................................................................................257

23

Consequncias de Falhas ...............................................................................................................257

Sobretenses Locais e Remotas ao Local da Falha .......................................................................258

Sobrecorrentes Locais e Remotas ao Local da Falha ...................................................................258

Solicitaes Trmicas .............................................................................................................259

Contaminao por Umidade, Sujeira e Partculas ..............................................................259

Solicitaes Mecnicas em Componentes Externos ...........................................................259

Monitorao, Estado e Diagnsticos de Transformadores em Operao .................................260

Monitorao em Tempo Real .................................................................................................260

Anlise de Estado e Diagnstico ...........................................................................................261

Estado do leo ........................................................................................................................262

Estado da Isolao Slida .......................................................................................................264

Estado dos Acessrios ............................................................................................................266

6. revitalizaO OU sUbstitUiO .........................................................................................................268Anlise e Classificao de Estado ..................................................................................................268

Envelhecimento e Final de Vida til .............................................................................................269

Revitalizao de Transformador ....................................................................................................269

7. nOvas tecnOlOGias .............................................................................................................................270Projetos Avanados .........................................................................................................................270

Materiais Avanados .......................................................................................................................273

8. referncias ........................................................................................................................... 273

CAPTULO 6

Reatores em Derivao

1. ObjetivO ................................................................................................................................ 2782. intrOdUO .........................................................................................................................................2783. POtncia reativa e cOntrOle de tensO ..........................................................................................278

Funo no Sistema Eltrico ............................................................................................................280

4. reatOr em derivaO..........................................................................................................................281Princpio Bsico e Propriedades Gerais ........................................................................................282

Tipos de Reatores em Derivao ....................................................................................................288

Tipos de Ligao No Manobrvel ou Manobrvel ..........................................................288

Tipos de Ncleo Ar ou Ferromagntico .............................................................................288

Nmero de Fases Monofsicos ou Trifsicos ....................................................................288

Aspectos Construtivos ....................................................................................................................289

Componentes de um Reator em Derivao .........................................................................289

Ncleo ......................................................................................................................................290

Enrolamentos ..........................................................................................................................291

Isolao ....................................................................................................................................292

Resfriamento ...........................................................................................................................292

5. reqUisitOs fUnciOnais .......................................................................................................................293Tolerncia do Valor da Reatncia ...................................................................................................293

Esquema de Aterramento ...............................................................................................................293

Regime de Operao .......................................................................................................................293

Vida til ............................................................................................................................................294

Perda .................................................................................................................................................294

Sumrio



24

6. esPecificaO de reatOr em derivaO ............................................................................................294Normas .............................................................................................................................................294

Dados de Especificao ..................................................................................................................295

Potncia Nominal ...................................................................................................................296

Tenso Nominal e Tenso Mxima Operativa .....................................................................297

Reatncia e Indutncia Nominal ...........................................................................................297

Ligaes Entre Enrolamentos ................................................................................................298

Nveis de Isolamento ..............................................................................................................298

Limites de Elevaes de Temperatura do leo e Enrolamento .........................................298

Carregamento e expectativa de vida til da isolao ..........................................................299

Sistema de Resfriamento .......................................................................................................299

Linearidade do Ncleo ...........................................................................................................300

Suportabilidade a Sobretenses Dinmicas ........................................................................300

Caractersticas Especiais ........................................................................................................300

Perdas Totais e Otimizao .............................................................................................................301

Capitalizao de Perdas ..................................................................................................................301

Reator e Circuito Equivalente ........................................................................................................302

Baixa Frequncia.....................................................................................................................302

Mdia Frequncia ...................................................................................................................302

Alta Frequncia .......................................................................................................................303

7. desemPenhO de reatOr em derivaO ..............................................................................................304Desempenho Eletromagntico ......................................................................................................304

Fluxo Magntico e Induo Magntica ................................................................................304

Foras Eletromagnticas ........................................................................................................305

Desempenho Trmico ....................................................................................................................307

Perdas Totais ............................................................................................................................307

Equilbrio Trmico ..................................................................................................................309

Elevaes de Temperatura .....................................................................................................309

Limites de Elevaes de Temperaturas .................................................................................309

Expectativa de Vida da Isolao ............................................................................................310

Desempenho Dieltrico..................................................................................................................311

Desempenho Acstico ....................................................................................................................312

Desempenho Mecnico ..................................................................................................................313

Vibraes Mecnicas ..............................................................................................................313

Vibraes Mecnicas e Ensaios .............................................................................................314

Desempenho de Acessrios ...........................................................................................................314

8. reatOr em derivaO e O sistema eltricO .....................................................................................314Estado de Operao em Regime Permanente ..............................................................................315

Estado de Operao em Regime Transitrio ................................................................................315

Correntes de Ligao (Inrush) ...............................................................................................315

Sobretenses Temporrias e Transitrias .............................................................................316

9. PrOteO de reatOr em derivaO ...................................................................................................317Proteo por Sinal Eltrico .............................................................................................................317

Proteo Diferencial ...............................................................................................................318

Proteo de Sobrecorrente ....................................................................................................318

Proteo de Corrente de Neutro ............................................................................................318

Proteo por Sinal Trmico ou Mecnico .....................................................................................319

25

10. OPeraO ...........................................................................................................................................319Carregamento, Isolao e Confiabilidade .....................................................................................319

Monitorao, Estado e Diagnsticos de Reator em Operao ....................................................320

11. nOvas tecnOlOGias...........................................................................................................................320Reator com Potncia Reativa Varivel ...........................................................................................321

Aplicao e Benefcios de VSR ...............................................................................................322

Aspectos de Projeto de VSR ....................................................................................................323

Aplicao de VSR .....................................................................................................................324

Reator-transformador .....................................................................................................................324

Potncia do Enrolamento Secundrio ..................................................................................325

Tenso Secundria ..................................................................................................................325

Tenso Secundria para Servios Auxiliares ........................................................................325

12. referncias .......................................................................................................................................327

CAPTULO 7

Buchas

1. ObjetivO ...............................................................................................................................................3302. intrOdUO ........................................................................................................................... 3303. histricO .............................................................................................................................................330

Buchas Slidas ou Bulk Bushing, Sem Partio Capacitiva ........................................................330

Buchas Capacitivas .........................................................................................................................331

4. fUndamentOs de bUchas ...................................................................................................................3325. tiPOs .....................................................................................................................................................332

Bucha No Capacitiva .....................................................................................................................333

Bucha Capacitiva .............................................................................................................................334

6. tecnOlOGia ............................................................................................................................ 334Buchas Slidas ou Buchas Secas (Bulk Bushing) .........................................................................334

Buchas Slidas de Isolao Combinada (Resina Epxi e Silicone).............................................335

Buchas de Papel Aglutinado com Resina (RBP) ...........................................................................335

Buchas de Papel Impregnado com leo (OIP) .............................................................................335

Buchas de Papel Impregnado com Resina (RIP) ..........................................................................336

Buchas Isoladas a Gs SF6 ...............................................................................................................336

Buchas com Isolao Combinada de Papel Impregnado com leo (OIP) e Gs (SF6) ................ 337

Buchas com Isolao Combinada de Papel Impregnado com Resina (RIP) e Gs (SF6) ............. 338

Buchas de Fibra Sinttica Impregnado com Resina (RIS) ...........................................................338

7. nOrmas tcnicas ................................................................................................................... 3388. aPlicaes ............................................................................................................................. 339

Aplicao leo-Ar e SF6-Ar .............................................................................................................339

Aplicao leo-leo e leo-SF6.....................................................................................................340

Aplicao Ar-Ar ................................................................................................................................340

Sistema Interior-Interior ........................................................................................................340

Sistema Interior-Exterior .......................................................................................................341

Sistema Exterior-Exterior .......................................................................................................341

9. caractersticas cOnstrUtivas ............................................................................................... 341

Sumrio



26

10. caractersticas eltricas ...............................................................................................................343Sistema de Isolao .........................................................................................................................343

11. ensaiOs ..............................................................................................................................................345Ensaios de Rotina ............................................................................................................................345

Medio do Fator de Perdas Dieltricas (Tang ) e da Capacitncia, na Temperatura Ambiente .......................................................................346

Ensaio de Tenso Suportvel Nominal Frequncia na Industrial a Seco .......................346

Medio da Intensidade de Descargas Parciais ...................................................................346

Ensaio de Tenso Suportvel Nominal Frequncia Industrial das

Derivaes de Ensaio e/ou de Tenso ..................................................................................346

Ensaio de Presso em Buchas com Enchimento Gasoso e em Buchas Isoladas a Gs ........347

Ensaio de Vedao em Buchas com Enchimento Lquido e

em Buchas com Isolao Lquida .........................................................................................347

Ensaio de Vedao em Buchas com Enchimento Gasoso e em Buchas Isoladas a Gs .......347

Ensaio de Vedao do Flange ou Outro Dispositivo de Fixao .........................................347

Ensaios de Tipo ................................................................................................................................347

Ensaio de Tenso Suportvel Nominal Frequencia Industrial Sob Chuva .....................348

Ensaio de Tenso Suportvel Nominal de Impulso Atmosfrico, a Seco ..........................348

Ensaio de Tenso Suportvel Nominal de Impulso de Manobra, a Seco ou Sob Chuva ......348

Ensaio de Estabilidade Trmica do Dieltrico .....................................................................348

Ensaio de Elevao de Temperatura .....................................................................................348

Ensaio de Corrente Suportvel Nominal de Curta Durao (It).........................................348

Ensaio do Valor de Crista da Corrente Suportvel Nominal de Curta Durao (Id) .........349

Ensaio de Suportabilidade a Carga de Flexo ......................................................................349

Ensaios Conforme Norma IEC .......................................................................................................349

Ensaios de Rotina ....................................................................................................................349

Ensaios de Tipo .......................................................................................................................349

12. referncias .......................................................................................................................................349

CAPTULO 8

Transformadores de Corrente

1. ObjetivO ...............................................................................................................................................3522. intrOdUO .........................................................................................................................................3523. nOrmas tcnicas ................................................................................................................................353

Normas ABNT ..................................................................................................................................353

Normas ANSI ou IEEE .....................................................................................................................353

Normas IEC ......................................................................................................................................353

4. definies ...........................................................................................................................................354Definies Relativas a Transformadores para Instrumentos (em Geral) ...................................354

Definies Relativas a Transformadores de Corrente ..................................................................355

5. classificaO dOs transfOrmadOres de cOrrente .........................................................................3596. tiPOs cOnstrUtivOs ............................................................................................................................360

Transformador de Corrente Tipo Enrolado ..................................................................................360

Transformador de Corrente Tipo Barra .........................................................................................360

Transformador de Corrente Tipo Janela ........................................................................................360

Transformador de Corrente Tipo Bucha .......................................................................................361

27

Transformador de Corrente Tipo com Ncleo Dividido .............................................................361

Transformador de Corrente Tipo com Vrios Enrolamentos Primrios ....................................361

Transformador de Corrente Tipo com Vrios Ncleos ................................................................361

7. caractersticas Para esPecificaO de Um transfOrmadOr de cOrrente dO tiPO cOnvenciOnal..........................................................................3618. ensaiOs .................................................................................................................................................362

Ensaios de Rotina ............................................................................................................................362

Ensaios de Tipo ................................................................................................................................362

9. valOres nOminais ...............................................................................................................................363Corrente(s) Nominal(is) e Relao(es) Nominal(is) ...................................................................363

Tenso Mxima do Equipamento e Nveis de Isolamento ..........................................................364

Frequncia Nominal .......................................................................................................................366

Carga Nominal .................................................................................................................................366

Classe de Exatido ...........................................................................................................................367

Transformadores de Corrente para Servio de Medio ....................................................367

Transformadores de Corrente para Servio de Proteo ....................................................369

Nmero de Ncleos para Proteo e Medio .............................................................................370

Fator Trmico Nominal ..................................................................................................................370

Corrente Suportvel Nominal de Curta Durao .........................................................................371

Valor de Crista Nominal da Corrente Suportvel .........................................................................371

10. tiPO de aterramentO dO sistema ......................................................

equipamentos de alta tensão

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