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SUBESTAÇÕES Subestação é uma parte de um sistema de potência, concentrada em um dado local, que modifica

as características da energia elétrica (tensão e corrente), permitindo a sua distribuição aos pontos de consumo em níveis adequados de utilização, podendo ter ainda as funções de manobra, controle, proteção e medição. Na subestação encontramos um conjunto de condutores, aparelhos e equipamentos destinados a modificar e medir as grandezas.

No início de uma SE temos a instalação de pára-raios, para eliminar os efeitos de uma descarga atmosférica que possa danificar algum equipamento. Após temos a chave seccionadora, cuja função é isolar os equipamentos durante a manutenção, e a seguir os disjuntores com TC’s e TP’s acoplados. Esses disjuntores apresentam seus contatos imersos em óleo, para que no momento de manobra o arco voltaico seja extinto o mais depressa possível. Desta forma as chaves seccionadoras só poderão ser ativadas manualmente para isolar algum equipamento após a atuação do disjuntor. Os TP’s e TC’s existentes na subestação, servem para redução de tensão e corrente para níveis de instrumentação e medição, logo irá alimentar relés, dispositivos de manobra, medidores de energia, etc.

A proteção utilizada na RDP pela subestação contém diversos armários, os quais contém disjuntores, que podem somente ser acionados eletricamente devido aos perigos de arco voltaico. As manobras manuais somente podem ser realizadas com o circuito isolado pelas seccionadoras.

O sistema de comunicação entre as subestações pode ser tanto via rede telefônica como via LT’s. A comunicação pelas linhas de transmissão é feita em alta freqüência devido a um TAF (transformador de alta freqüência).

É através dos painéis que se pode observar a corrente, a tensão, a freqüência, a potência reativa e ativa consumida. Os painéis são alimentados pelos TC’s e TP’s, e através deles podemos controlar todos os dispositivos de manobra, ligando ou desligando qualquer linha ou equipamento da subestação. Através dos diversos relés conectados em vários pontos, qualquer defeito ou característica anormal da rede ou dos próprios equipamentos da subestação é rapidamente detectado e indicado. Com isso, executam-se as operações necessárias para sanar ou minimizar o defeito de imediato. Além dos diversos tipos de relés, existe também um sistema computadorizado que dá em tempo real as condições exatas da rede.

Com o sistema de geração e distribuição de energia brasileira totalmente interligada, um problema que ocorra em qualquer parte da rede, cabe as subestações ao detectarem o defeito, realizarem as manobras necessárias para sanar ou minimizar as conseqüências da melhor maneira possível, usando para isso o bom senso realizando cortes do fornecimento para algumas regiões conforme demanda. Para uma melhor eficiência do sistema, as subestações estão em constante comunicação, onde cada uma sabe a condição real da malha de distribuição em tempo real.

As subestações podem ser classificadas como: a – Subestação central de transmissão – fica ao lado das usinas geradoras e tem a função de

elevar a tensão. b – Subestação receptora de transmissão – fica situada próxima a grandes conjuntos de carga

e que está conectada, através de linha de transmissão, à subestação central de transmissão ou a outra subestação receptora intermediária.

c – Subestação de transmissão – está localizada próximo ao conjunto de cargas, alimentada pela subestação receptora e de onde se originam as RDP, suprindo diretamente os transformadores de distribuição ou as subestações de consumidor.

d – Subestação de consumidor – é a que fica em propriedade particular, suprida de alimentadores de distribuição primários, originados das subestações de subtransmissão, que suprem os pontos finais de consumo.

A legislação vigente caracteriza que todo consumidor cuja potência instalada seja igual ou superior a 50 kW e igual ou inferior a 2,5 MW deve, em princípio, ser atendido pela concessionária local em tensão primária de distribuição.A norma que descreve a alimentação em AT é a Norma Brasileira de Execução das Instalações Elétricas de Alta Tensão – NBR 5414.

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Nem sempre o aproveitamento da energia elétrica se faz na zona em que é produzida. Quando empregada a centenas de quilômetros de distância, a energia é transportada do ponto de geração a ponto de aproveitamento por meio de linhas elétricas de transmissão aéreas ou subterrâneas, até os centros de utilização. A distribuição é à parte do sistema elétrico já dentro dos centros de utilização (cidades, bairros, indústrias). A distribuição começa na subestação rebaixadora onde a tensão da linha de transmissão é rebaixada para valores padronizados nas redes de distribuição primária (11 kV, 13,2 kV, 13,8 kV, 15 kV, 34,5 kV). Das subestações de distribuição primárias partem as redes de distribuição secundária ou de baixa tensão.

Os sistemas de distribuição podem ser classificados segundo critérios diferentes, como a natureza da corrente, que pode ser contínua a dois ou três fios e alternada monofásica ou polifásica e a disposição dos circuitos de alimentação, que pode ser radial que tem uma única fonte de energia e em anel ou em duplo radial seletivo que possuem várias fontes de energia. Conforme a figura abaixo.

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SISTEMA RADIAL DE SUBESTAÇÕES

A parte final de um sistema elétrico é a subestação abaixadora para a baixa tensão, ou seja, na tensão de utilização (380/220 V, 220/127 V, 220/110 V, etc).

As redes de distribuição dentro dos centros urbanos podem ser aéreas ou subterrâneas. Nas redes aéreas, os transformadores podem ser montados em postes ou em subestações abrigadas; nas redes subterrâneas os transformadores deverão ser montados em câmaras subterrâneas.

Nos circuitos de distribuição é possível baixar a voltagem até o valor desejado por meio de transformadores. Uma linha de distribuição também pode ser denominada de linha primária principal ou rede de distribuição primária (RDP).

Podemos também encontrar tipos de sistemas de distribuição classificados de acordo com a classe de tensão, cuja pode ser em menos que 15 kV, em 15 kV, em 24,2 kV, em 34,5 kV, até 69 kV, acima de 69 kV e acima de 220 kV, de acordo com os critérios para escolha de tensões, que levam em conta os benefícios técnico-econômicos, perdas e interligações e com arranjos de 3 fios ou 4 fios, ou seja, 3 fases ou 3 fases e o neutro. Estes arranjos são sistemas trifásicos ligados em estrela ou triângulo. Por estudos estatísticos, um sistema trifásico necessita apenas 75% da quantidade de cobre indispensável aos sistemas monofásicos ou bifásicos, por isso a maioria dos sistemas é trifásica e o motivo da preferência do uso da corrente alternada nos sistemas de energia elétrica vem da facilidade e da eficiência com que se eleva ou abaixa a voltagem por meio de transformadores.

A figura abaixo mostra um esquema prático do sistema elétrico desde a usina geradora até o aproveitamento de energia elétrica por consumidores.

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Sendo: R, S, T e N, os três condutores fases e o condutor neutro do sistema. 1 - Usina Geradora de Energia Elétrica. 2 - Subestação Elevadora de Tensão. 3 - Linha de Transmissão. 4 - Subestação abaixadora de tensão. 5 - Redes de Distribuição Primária de Energia Elétrica. 6 - Grandes consumidores com transformador próprio. Aqui também está incluído a locomoção de

trens elétricos de alta tensão. 7 - Transformadores da Zona Rural e Urbana. 8 - Redes de Distribuição Secundária de Energia Elétrica. 9 - Consumidor monofásico, alimentado por uma fase e o neutro. 10 - Consumidor bifásico, alimentado por duas fases e o neutro. 11 - Consumidor trifásico, alimentado por três fases e o neutro. 12 - Grandes complexos industriais. Podemos dizer que o sistema de distribuição se localiza após a subestação abaixadora de tensão,

cuja recebe energia de uma linha de transmissão. Assim a distribuição leva energia até os grandes consumidores que são aproveitadores com sistema de redução de tensão próprio e também leva a energia até os transformadores de distribuição, que novamente rebaixam a tensão elétrica para valores nominais para ser utilizada por outros aproveitadores, considerados pequenos consumidores. Assim, na geração, na transmissão, na distribuição e no aproveitamento é que funciona o sistema de consumo da energia elétrica.

Para determinar o número de subestações numa planta industrial temos que verificar a localização e a concentração de cargas, bem como do fator econômico que envolve essa decisão, cujas linhas de orientação são as seguintes:

- quanto menor a capacidade da subestação, maior o custo por kVA; - quanto maior o número de subestações unitárias, maior será o emprego de cabos de tensão

primária; - desde que convenientemente localizadas, quanto maior o número de subestações unitárias,

menor será o emprego de cabos de BT; - quanto menor o número de subestações unitárias de capacidade elevada, menor será o

emprego de cabos de tensão primária e maior o uso de cabos de BT.

Subestação em instalação abrigada – algumas características desta subestação estão nas figuras 13 a 18. Nesta subestação as portas e janelas devem possuir venezianas fixas. As que não estiverem na área de circulação da subestação devem possuir venezianas fixas do tipo dupla invertida e as janelas devem ser fixas. Ver descrições a seguir:

5

A localização das subestações deve :

- estar situada nas dependências do consumidor; - apresentar facilidade de instalação e remoção dos equipamentos; - não estar situada em áreas previstas para alargamento de ruas e ajardinamentos, exceto

com autorização; - não ser instalada em telhados, terraços ou marquises; - não ficar sujeita a inundações ou infiltrações de água.

Algumas características das subestações: Subestação instalada no tempo, em poste simples, plataforma ou estrutura de alvenaria –

para a instalação o projetista deve observar os seguintes limites de potência nominal: a – Transformador até 30 kVA em 220/127 V ou 45 kVA em 380/220 V, inclusive em poste

simples de madeira ou de concreto, conforme figura 9; b – Transformador com potência nominal superior a 30 kVA em 220/127 V ou 45 kVA em 380/220

V até 112,5 kVA, inclusive, desde que a massa não ultrapasse a 800 kg, podem ser instalados em postes simples de madeira ou concreto, conforme figura 9. Nesse caso a medição deve ser indireta e abrigada, conforme figura 12;

c – Transformador até 225 kVA em 220/127 V ou até 300 kVA em 380/220 V, inclusive, em estrutura de alvenaria, desde que a massa não ultrapasse a 2500 kg ou em plataforma até 1500 kg, conforme figuras 11 e 13.

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Subestação com cubículo para medição tipo blindado interno – algumas características do cubículo estão na figura 21.

Subestação móvel, blindada de uso externo – elas podem ser usadas nos casos em que haja necessidade de deslocamentos periódicos do posto de transformação. Ver figura 19.

Tensões de Alimentação - Conforme os padrões atuais e considerando tensões alternadas e valores eficazes de tensão entre fases, as tensões podem ser classificadas em:

- Extra Baixa Tensão (EBT) - até 50 volts; - Baixa Tensão (BT) - acima de 50 e até 1.000 volts; - Média Tensão (MT) - acima de 1.000 e até 69.000 volts; - Alta Tensão (AT) - acima de 69.000 e até 350.000 volts;

7

- Extra Alta Tensão (EAT) - acima de 350.000 e até 750.000 volts; - Ultra Alta Tensão (UAT) - acima de 750.000 volts. 6.1 - Determinação da demanda; É fácil de compreender que em qualquer instalação elétrica raramente se utilizam todos os pontos

de luz ou tomadas de corrente ao mesmo tempo. Em pequenas residências é mais provável que isto aconteça do que nas grandes moradias e grandes prédios comerciais e industriais.

O fator de demanda é a relação entre a demanda máxima do sistema e a carga total conectada a ele, durante um intervalo de tempo considerado. A figura a seguir representa, genericamente, uma curva de carga para uma instalação industrial em regime de funcionamento de 24 horas. Alguns fatores podem ser definidos a partir da curva as seguir:

Fator de demanda - A curva acima mede, matematicamente, o valor do fator de demanda, que é adimensional.

inst

máxd P

DF =

Sendo: Dmáx=demanda máxima da instalação, em kW ou kVA; Pmáx=potência da carga conectada, em kW ou kVA. Com relação à curva acima o valor do fator de demanda é:

64% ou 64,0750480Fd ==

Fator de carga – é a razão entre a demanda média, durante um intervalo de tempo, e a demanda máxima no mesmo período. Ele é sempre maior que zero e menor ou igual que à unidade, e mede o grau no qual a demanda máxima foi mantida durante o intervalo de tempo considerado; ou, ainda, mostra se a energia está sendo utilizada de forma racional por parte de uma determinada instalação. Manter um elevado fator de carga significa obter os seguintes resultados:

• otimização dos investimentos da instalação elétrica; • aproveitamento racional e aumento da vida útil da instalação elétrica, incluídos os motores

e equipamentos; • atendimento a um dos requisitos básicos para solicitar junto aos órgãos federais do

empréstimo compulsório, o que é válido somente se a média dos fatores de carga do faturamento mensal dos últimos 24 meses for igual ou superior a 30%.

• Redução do valor da demanda pico. O fator de carga diário pode ser calculado pela expressão:

máx

médcd D

DF =

O fator de carga mensal pode ser calculado pela expressão:

máx

kWhcm xD730

CF =

Sendo:

8

iderado;

sumo de energia do período. Relativamente à curva anterior, o fator de carga diário da instalação é:

CkWh = consumo de energia elétrica durante o período de tempo consDmáx=demanda máxima do sistema para o mesmo período, em kW; Dméd=demanda média do período, calculada através de integração da curva de carga acima, o que equivale ao valor do lado do retângulo de energia correspondente ao eixo da demanda. A área do retângulo é numericamente igual ao con

60,0480D

Fmáx

cd ===

Com relação ao fator de carga mensal, considerando que o consumo de energia registrado na conta

288Dméd

de luz da concessionária foi de 152.800 kWh, pode-se calcular o seu valor diretamente, ou seja:

43,0480x730xD730

Fmáx

cm ===

Com base no fat

152800CkWh

or de carga mensal pode-se determinar o preço médio pago pela energia consumida, ou seja:

TCxDF

TDpmáxCM

mE +=

Onde: TC – tarifa de consumo de energia elétrica; TD – tarifa de demanda de energia elétrica. Dentre as práticas que merecem maior atenção num estudo global de economia de energia

elétric s mplificadamente, ser resumido em dois itens:

e consumidora industrial, o cálculo da demanda pode ser obtido através das seguintes expressões:

a e tá a melhoria do fator de carga, que pode, si• conservar o consumo e reduzir a demanda; • conservar a demanda e aumentar o consumo.

Cálculo de demanda (RIC-CEEE-AT) (kVA) – o dimensionamento da capacidade instalada da subestação deve ser feito de acordo com a demanda provável, calculada conforme o ramo de atividade e regime de funcionamento, sendo esse cálculo próprio para cada caso. Na ausência de dados para a elaboração do projeto de uma unidad

ϕ=

=

cosPD

Ci.FdP

Sendo: P = potência ativa (kW); Fd = fator de demanda em função do ramo de atividade. Ver tabela 1 em anexo;

computar potência de aparelhos de reserva, mas as ampliações de carga devem ser incluídas;

de cargas de alta amperagem. Podemos considerar as eguintes parcelas para calcular a demanda:

D(kVA) = d1+d2+1,5d3+d4+d5+d6

a;

rtir das correntes má

d6 = (kW ou kVA) – demanda das máquinas de solda a transformador e aparelhos de raios X.

Ci = carga instalada (kW); D = Demanda provável (kVA). Não

cos ϕ = fator de potencia de 0,92. Fator de demanda provável para um consumidor não industrial – a demanda provável é a

soma das parcelas de acordo como o tipo de carga, sendo muito prudente que o projetista seja informado das particularidades do consumidor, como pro exemplo, a entrada de entrada e saída

s

Onde: d1 = (kW) – demanda de iluminação e tomadas; d2 = (kW) – demanda dos aparelhos de aquecimento de águ1,5d3 = (cv) – demanda dos aparelhos de ar condicionado; d4 = (kVA) – demanda das unidades centrais de ar condicionado calculado a paximas totais fornecidas pelos fabricantes e com fatores de demanda de 100 %; d5 = (kVA) – demanda de todos os motores elétricos e máquinas de solda tipo motor gerador;

9

Fator de demanda provável para um consumidor industrial – multiplicar a potência instalada pelos fatores aplicáveis a cada tipo de indústria.

Exemplos: 1 – Calcular a demanda para uma residência isolada com 180 m2 de área útil, tendo a seguinte

carga instalada: - iluminação e tomadas = 7200 W - 2 chuveiros de 2500 W = 5000 W - 1 motor de ½ cv = 372 W TOTAL = 12572 W Como a carga de 12,572 kW é maior que 8,8 kW, é necessário calcular a demanda. 2 – Calcular a demanda para uma escola com 1500 m2 de área útil, tendo a seguinte carga

instalada: - iluminação e tomadas = 47000 W - 5 chuveiros de 2500 W = 12500 W - 6 aparelhos de ar condicionado de 1 HP = 4476 W - 2 motores de 5 cv e 1 reserva = 3720 W - 3 elevadores com motor de 10 cv = 22380 W

TOTAL = 90076 W Como a carga de 90,076 kW é maior que 8,8 kW, é necessário calcular a demanda. 3 – Calcular as diversas demandas para um prédio de 10 apartamentos, sendo: - Área útil por apartamento = 95 m2

- Área útil destinada ao serviço = 180 m2

- Medidor de serviço conectado após a proteção geral de entrada. - Um único agrupamento de medidores. Carga instalada por apartamento: - iluminação e tomadas = 4800 W - 1 chuveiro = 2500 W - 1 aparelho de ar condicionado de 1 HP = 746 W

TOTAL = 8046 W Como 8046 W < 8800 W não é necessário calcular a demanda. Carga instalada no serviço: - iluminação e tomadas = 4500 W - 1 elevador de 5 cv = 3750 W - 1 elevador de 7,5 cv = 5595 W - 2 bombas de 5 cv (uma reserva) = 3750 W - 2 bombas de 3 cv (uma reserva) = 2238 W

TOTAL= 19833 W Como 19833 W < 8800 W é necessário calcular a demanda. 4 – Calcular as demandas para um prédio de escritórios com 180 salas e nove lojas e com os

seguintes dados: - Área útil por sala = 32 m2

- Área útil por loja = 120 m2

- Área útil destinada ao serviço = 800 m2

- Medidor de serviço conectado após a proteção geral de entrada. - 3 agrupamentos de medidores, sendo 1 para cada 60 salas e 3 lojas. Carga instalada por sala: - Iluminação e tomadas – 2000 W Carga instalada por loja: - Iluminação e tomadas – 8000 W Carga instalada no serviço:

10

- iluminação e tomadas - 12500 W - 2 elevadores de 10 cv - 2 elevadores de 15 cv - 2 bombas de 5 cv (uma reserva)

- 2 bombas de 3 cv (uma reserva) - 1 unidade central de condicionador de ar, com corrente máxima de placa de 180 A servindo

a todas as salas e lojas. 5– Calcular a demanda de uma residência isolada com 200 m2 de área útil, sendo: - iluminação e tomadas = 8000 W - 1 chuveiro = 2500 W - 2 aparelhos de AC de 1cv - 1 bomba de água de ½ cv 6 – Calcular a demanda de uma escola com 1000 m2 de área útil, sendo: - iluminação e tomadas = 32000 W - 3 chuveiros de 2500 W - 3 aparelhos de AC de 1cv - 2 motores de 3 cv - bomba de água (1 de reserva) - 2 elevadores de 10 cv Os quadros a seguir mostram os fatores de demanda para alguns casos:

FATORES DE DEMANDA PARA CARGAS DE ILUMINAÇÃO E PEQUENOS APARELHOS

Tipo de carga Potencia instalada (W)

Fator de demanda (%)

Carga mínima (W/m2)

Residências (casas e apartamentos)

Até 1000 1000-2000 2000-3000 3000-4000 4000-5000 5000-6000 6000-7000 7000-8000 8000-9000

9000-10000 Acima de 10000

86 75 66 59 52 45 40 35 31 27 24

30 e nunca inferior a

2200 W

Auditórios, salões de exposição e semelhantes

86 15

Bancos 86 50 Barbearias e salões de beleza 86 30

Clubes e semelhantes 86 20 Escolas e semelhantes Até 12000

Acima de 12000 86 50

30

Escritórios Até 20000 Acima de 20000

86 70

50

Garagens, áreas de serviço e semelhantes

86 5

Hospitais, cassas de saúde e semelhantes

Até 50000 Acima de 50000

40 20

20

Hotéis, motéis e semelhantes

Até 20000 21000 a 100000 Acima de 100000

50 40 30

20

Igrejas semelhantes 86 15

11

Lojas, supermercados e semelhantes 86 30 Restaurantes e semelhantes 86 20

Quartéis e semelhantes Até 15000 Acima de 15000

100 40

30

FATORES DE DEMANDA PARA APARELHOS DE AQUECIMENTO DE ÁGUA Nº de

aparelhos Fator de

Demanda (%) Nº de

aparelhos Fator de

Demanda (%)Nº de

aparelhos Fator de

Demanda (%)1 2 3 4 5 6 7 8 9

100 75 70 66 62 59 56 53 51

10 11 12 13 14 15 16 17 18

49 47 45 43 41 40 39 38 37

19 20 21 22 23 24

25 ou mais

36 35 34 33 32 31 30

FATORES DE DEMANDA PARA APARELHOS DE AR CONDICIONADO TIPO JANELA EM RESIDÊNCIAS

Potência em cv Fator de Demanda (%)

Até 10 De 11 a 20 De 21 a 30 De 31 a 40 De 41 a 50 De 51 a 75

Acima de 75

100 85 80 75 70 65 60

FATORES DE DEMANDA PARA APARELHOS DE AR CONDICIONADO TIPO JANELA EM ESCRITÓRIOS

Potência em cv Fator de Demanda (%) Os primeiros 25

De 26 a 50 De 51 a 100

Acima de 100

100 90 80 70

12

FATORES DE DEMANDA PARA MOTORES Nº de Motores 1 2 3 a 5 Mais de 5

Fator de demanda (%)

100 90 80 70

FATORES DE DEMANDA PARA GRUPAMENTO DE MOTORES Número de motores em

operação Fator de Demanda

(%) 1 – 10 11 – 20 21 – 50

51 – 100 Mais de 100

70 – 80 60 – 70 55 – 60 50 – 60 45 - 55

CARGA A CONSIDERAR NOS MOTORES

Potência (cv) 1/6 1/4 1/3 1/2 3/4 1 1 1/2 2 3 Carga (kVA) 0,45 0,63 0,76 1,01 1,24 1,43 2,0 2,60 3,80 Potência (cv) 5 7 1/2 10 15 20 25 30 40 50 Carga (kVA) 5,40 7,40 9,20 12,70 16,40 20,30 24,0 30,60 40,80

FATORES DE DEMANDA INDIVIDUAL PARA MÁQUINAS DE SOLDA A TRANSFORMADOR, APARELHOS DE RAIOS- X E GALVANIZAÇÃO

Equipamento Potência do aparelho Fator de Demanda (%)

Solda a arco e aparelhos

de galvanização

1º maior 2º maior 3º maior

Soma dos demais

100 70 40 30

Solda a resistência Maior Soma dos outros

100 60

Aparelhos de raios-X Maior Soma dos outros

100 70

Obs.: Máquinas de solda tipo motor-gerador são considerados como motor. EDIFÍCIO DE USO COLETIVO A – Previsão de subestação – deve ser prevista nas seguintes condições:

- carga instalada superior a 150 kW; - unidade consumidora com carga instalada superior a 75 kW; - em edifício de uso comercial com demanda superior a 75 kVA; - por razões de ordem técnica ou a critério da concessionária.

B – Dimensionamento do transformador – é de responsabilidade do projetista e como

referência à concessionária sugere a seguinte metodologia para um edifício residencial.

13

1 – toma-se à demanda individual de cada apartamento em função de sua área, conforme tabela 9; 2 – toma-se o fator de diversidade, em função do número de apartamentos do edifício, conforme tabela 10; 3 – multiplica-se os valores obtidos em 1 e 2. Ao valor do produto acrescenta-se a demanda dos serviços de condomínio, obtendo-se a potência mínima do transformador; 4 – como medida de segurança para aumento de cargas futuras o valor da potência obtido em 3 pode ser multiplicado por 1,2.

14

Pn...3P2P1PPn.Xn...3P.3X2P.2X1P.1XX

++++++++

=

6.3 - Leiaute e diagrama unifilar de uma subestação.

Diagramas unifilares extraídos do RIC-AT, rede de distribuição aérea, até 25 kV.

15

16

17

18

19

ELOS FUSÍVEIS Características dos elos fusíveis usados em redes elétricas e subestações. A relação de rapidez

de um elo fusível é a relação entre os valores de corrente de mínima fusão a 0,1 segundo e a 300 segundos para valores nominais até 100 A ou 600 segundos para valores acima de 100 A.

Tipos de elos fusíveis: H, K, T Tipo H – possuem correntes nominais de 1, 2, 3 e 5 A. São ditos elos de alto surto, de ação

lenta e foram projetados para proteção primária de transformadores pequenos. Assim, os elos tipo H não queimam para surtos transitórios, quando da energização de transformadores, por exemplo. Eles suportam, por exemplo, 80 a 100 ampères durante 0,1 segundo. A relação de rapidez destes elos varia de 11,4 a 34,8. A fusão dos elos H em 300 segundos se dá com os seguintes valores:

Elo 1 H 2 H 3 H 5 H Fusão 2,3 A 3,5 A 4,5 A 7 A

Os elos H não possuem capacidade de sobrecarga, e ela é apenas o valor nominal do elo. Tomando a definição da relação de rapidez, podemos exemplificar os seguintes valores:

Elo Relação de rapidez 1 H 8,34

3,280

=

2 H 9,225,3

80=

3 H 8,175,4

80=

5 H 4,11780

=

Tipo K e T – os tipo K tem características rápidas e os do tipo T características lentas. Os elos K e T da mesma bitola tem pontos idênticos de 300 e/ou 600 segundos nas curvas tempo X corrente, tendo, portanto, as mesmas características de sobrecargas. Abaixo destes valores as curvas divergem, sendo o elo K mais rápido com corrente elevada do que o T de mesma bitola.

A diferença entre os tipos K e T está na relação de rapidez. Os elos K tem relação entre 6 e 8,1 e os T tem relação entre 10 e 13.

Os elos tipo K e T são divididos em dois grupos: - Preferenciais: 6, 10, 15, 25, 40, 65, 100, 140 e 200 ampères. - Não preferenciais: 8, 12, 20, 30, 50 e 80 ampères. Os fusíveis tipo K e T admitem como sobrecarga 1,5 vezes os seus valores nominais, sem

causar excesso de temperatura. Esta capacidade de sobrecarga é muito importante em aplicações onde a coordenação limita a escolha da bitola. A fusão destes elos se dá com 2,5 vezes os seus valores nominais, para 300 segundos.

Considerando os três elos podemos construir a seguinte tabela de sobrecarga. Corrente Nominal

(H, K e T)

Corrente admissível

permanente (ampères)

1 2 H

3 5

1 2 3 5

6 8 15

20 K 25 e 30 T

40 50

9 12 23 30 38 45 60 75

20

65 100

98 150

Os elos dos transformadores de distribuição devem cumprir os seguintes requisitos: a) Devem operar para curtos-circuitos no transformador ou rede secundária, fazendo com que

estes defeitos não tenham repercussão na rede primária. b) Devem suportar continuamente sem fundir a sobrecarga que o transformador é capaz de

admitir sem prejuízo de sua vida útil. A sobrecarga considerada no caso é de 200 %. c) Deve fundir geralmente para tempos menores que os correspondentes aos danos do

transformador. Assim os elos poderão fundir com tempo inferior a 17 segundos com correntes de 250 a 300% da corrente nominal dos transformadores.

d) Deve permitir a circulação da corrente transitória de magnetização durante 0,1 segundos, estimada em 8 a 12 vezes a corrente de plena carga para transformadores de potência até 2 MVA.

e) Deve coordenar com as proteções a montante e a jusante e também com a curva térmica dos transformadores.

A escolha de elo fusível na proteção dos transformadores pode obedecer às tabelas a seguir:

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A especificação técnica mínima dos materiais e equipamentos das subestações deve ser: Barramentos - deve ser de cobre nu, tubo, vergalhão ou barra. Transformadores – potência nominal (kVA), tensão primária e secundária, freqüência (Hz),

Impedância percentual (Z%), massa (kg), nível de isolamento. Chaves fusíveis mono ou tripolares – tensão nominal, corrente nominal, capacidade de

interrupção, tipo de fusível e corrente nominal e nível de isolamento. Chaves seccionadoras tripolares – tensão nominal, corrente nominal e nível de isolamento. Disjuntores de AT e BT – tensão nominal, corrente nominal, capacidade de interrupção e nível

de isolamento para AT. Pára-raios – devem ser tipo resistor não-linear, com desligador automático, corrente nominal de

5 kA e tensão nominal de 12 ou 21 kV, conforme a tensão de operação.

EXEMPLO DE UM PROJETO DE SUBESTAÇÃO Um prédio para uma biblioteca do Museu Nacional, com carga instalada de luz e tomadas de

131,4 kW. A carga instalada em força é a seguinte: - elevadores: 2 x 10 cv - cozinha: 2,5 cv + 8 kW - laboratório: 2,5 cv - bomba de água: 7,5 cv Ar condicionado central: - chiller: 2 x 117,5 kW (1 de reserva) - bomba de água gelada: 10 cv - bamba de água da torre: 10 cv - fan-coils (motor de ventilação) (total): 95 cv (30 x 2 cv + 7 x 5 cv)

Solução: Para encontrar a demanda provável temos as seguintes parcelas: d1 = (kW) – demanda de iluminação e tomadas: até 20 kW = 86% - 17,20 kW restantes 111,4 = 70% - 77,98 kW SOMA = 95,18 kW d2 = (kW) – demanda dos aparelhos de aquecimento de água: Cozinha = 8 kW d4 = (kVA) – demanda das unidades centrais de ar condicionado calculado a partir das correntes

máximas totais fornecidas pelos fabricantes e com fatores de demanda de 100 %: Chiller: 1 x 117,5 kW = 117,50 kW Bombas: 2 x 10 CV = 2 x 9,2 kVA (carga a considerar) = 18,4

kVA Fan-coils: 30 x 2,60 kVA(carga a considerar) + 7 x 5,40 kVA(carga a considerar) = 115,8

kVA SOMA = 251,7 KVA d5 = (kVA) – demanda de todos os motores elétricos: 2 elevadores – 2 x 9,2 kVA(carga a considerar) x 0,9(fator de demanda) = 16,50 kVA Bomba de água – 7,5 cv = 7,4 kVA(carga a considerar) = 7,40 kVA Cozinha e laboratórios – 5,4 kVA(carga a considerar) x 0,8(fator de demanda) = 4,32 kVA SOMA = 28,2 KVA A demanda total será a soma dos quatro “d” considerados: 383,08 kVA. Para esta aplicação pode-

se optar por dois transformadores de 225 kVA em paralelo, o que dá uma reserva de 15%. Não é aconselhável deixar muita capacidade ociosa nos transformadores porque, além da demanda mínima faturável que a concessionária cobra, transformadores subcarregados comprometem o fator de potência total da instalação.