SAIBA TUDO SOBRE SUBESTAÇÕES EM MÉDIA TENSÃO
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O QUE VOCÊ PRECISA SABER SOBRE SUBESTAÇÕES EM MÉDIA TENSÃO

Fala Energista!

Você sabe dizer qual a instalação elétrica é responsável pela conexão de energia, entre a usina e a rede elétrica?

Bom, se você acompanha o nosso conteúdo, saberá que é a Subestação de Energia Elétrica, não é verdade?!

Mas, nesse artigo, vamos compreender melhor sobre os principais equipamentos das Subestações de Média Tensão. Além disso, de regras importantes, para os diferentes tipos de empreendimentos de energia, em que a subestação é aplicável.

Primeiramente, vamos entender o que é uma subestação e as normas do Brasil.

O QUE É UMA SUBESTAÇÃO

Em suma, a Subestação de Energia Elétrica, que chamamos também de SE, é um conjunto de equipamentos elétricos, responsáveis por adequar nível de tensão e corrente da rede elétrica, de acordo com as necessidades de geração, transmissão, distribuição e consumo de energia elétrica.

Ou seja, a subestação tem como função garantir com que o fluxo de energia elétrica percorra toda a rede elétrica. Logo, as SEs garantem que cada unidade ao longo do sistema a receba energia dentro dos parâmetros elétricos de funcionamento, de forma segura.

Portanto, ao longo de todo o SIN, existirão subestações de energia elétrica, desde a geração até o consumo de energia. Uma vez que cada componente da rede elétrica possui diferentes tensões de funcionamento, potência nominal, eles se conectam ao longo do sistema.

Sistema Elétrico Nacional 768x263 - O QUE VOCÊ PRECISA SABER SOBRE SUBESTAÇÕES EM MÉDIA TENSÃO

Dito isto, uma vez que a SE possui como função principal a adequação de tensão, representamos a subestação pelo seu principal componente, o transformador. Através dos terminais do transformador da subestação, saberemos se a SE é abaixadora ou elevadora.

A Subestação Elevadora é aquela em que a tensão no primário do transformador é inferior a tensão no seu secundário. Por outro lado, a Subestação Abaixadora é a que possui a tensão primária superior a secundária.

As Subestações Elevadoras são mais comuns no começo de linhas de transmissão. Pois, elevar a tensão reduz os custos de cabeamento, e de sustentação dos cabos das redes. Ou seja, uma tensão elevada reduz a passagem de corrente num circuito.

Já Subestações Abaixadoras são mais comuns na distribuição, para adequar a tensão da rede de 13,8 kV para a tensão de 127/220V(ou 380V, dependendo do estado) dos equipamentos residenciais.

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É importante notar: para determinados consumidores, existe a necessidade de se instalar uma subestação, para conectar a carga total de consumo na rede da distribuidora.

Vamos entender isso melhor, falando sobre as principais normas relativas às subestações de energia elétrica.

Classificação das Subestações de Média Tensão

Em linhas gerais, com base na norma NBR 14039:2003, podemos classificar as subestações como abrigadas ou abertas (ao tempo) e com relação a sua posição relativa ao solo (sendo classificadas como aéreas, no solo e subterrâneas).

Subestações Abrigadas – São Subestações nas quais os componentes estão protegidos do tempo, abrigadas geralmente em alvenaria. Assim, todos os equipamentos da SE estarão instalados dentro de uma construção, protegidos de intempéries.

Subestação Abrigada - O QUE VOCÊ PRECISA SABER SOBRE SUBESTAÇÕES EM MÉDIA TENSÃO

Subestações ao tempo – Em contrapartida a SE abrigada, a subestação ao tempo está com todos os equipamentos expostos ao ambiente. Ou seja, ao ar livre. Nesse sentido, é necessário um grau de proteção contra água, poeira, entre outros agentes que interferem no bom funcionamento da SE mais rigoroso.

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Subestações Aéreas – Também conhecida como Subestação simplificada, a SE aérea é assim classificada por possuir o transformador instalado num poste. Em geral, por esse motivo, a instalação de uma SE aérea é aplicável a empreendimentos de pequeno porte.

SE simplificada - O QUE VOCÊ PRECISA SABER SOBRE SUBESTAÇÕES EM MÉDIA TENSÃO

Subestações Blindadas – As subestações blindadas possuem seus componentes instalados dentro de cubículos metálicos, então, é um tipo de proteção maior ao acesso dos equipamentos, assim como contra ações climáticas.

A blindagem é importante também para mitigar os efeitos de um curto-circuito, contendo a propagação de um arco elétrico ou combustão de equipamentos. Podem ser vistas tanto ao tempo quanto abrigadas.

SE blindada p2pbmal4oexjg4qbvyf5p0afa474dm8q7ic8xce67c - O QUE VOCÊ PRECISA SABER SOBRE SUBESTAÇÕES EM MÉDIA TENSÃO

Subestações de Transformação – As SEs de transformação são as subestações destinadas a garantir o fluxo de energia entre dois trechos em que a tensão de operação entre é diferente. Assim, haverá a presença de um transformador para garantir a transformação da tensão.

Sendo assim, se a tensão primária do transformador é maior do que a secundária, será uma subestação elevadora, caso contrário, trata-se de uma SE abaixadora.

Subestação de transformação - O QUE VOCÊ PRECISA SABER SOBRE SUBESTAÇÕES EM MÉDIA TENSÃO

Subestação de Manobra – A subestação de manobra se trata de uma subestação responsável por garantir a proteção e operação de determinados trechos da rede elétrica, onde haja necessidade apenas do controle entre os trechos, sem a necessidade de adequar a tensão de operação entre eles. Logo, não há a presença de um transformador.

SE de manobra 768x433 - O QUE VOCÊ PRECISA SABER SOBRE SUBESTAÇÕES EM MÉDIA TENSÃO

NORMAS DE SUBESTAÇÕES ELÉTRICAS EM MÉDIA TENSÃO

Com relação as Subestações em Média Tensão, onde se encontram a maior parte das instalações elétricas do SIN, das principais normas para instalações de subestações, a NBR 14039 é a norma primordial.

A NBR 14039, estabelece os parâmetros das instalações elétricas em níveis de tensão entre 1,0 e 36,2 kV. Esta norma se aplica a todos os equipamentos dentro desta faixa de tensão, em instalações elétricas e suas diretrizes se aplicam desde a geração até o consumo de energia elétrica.

Contudo, o item 9 da norma engloba os critérios e definições referentes as subestações, como o tipo de subestação, distâncias de segurança e ventilação.

Já na Baixa Tensão, ABNT 5410/04 estabelece as condições gerais de dimensionamento de equipamentos, cabos e dispositivos de proteção e manobra, para níveis de tensão até 1 kV em corrente alternada e 1,5 kV em corrente contínua.

As instalações em baixa tensão, geralmente se situam no lado secundário das subestações, após a transformação da tensão que vem da distribuidora. Por isso, é importante realizar o projeto obedecendo esta norma.

Contudo, essas normas estabelecem critérios de proteção, condições de aterramento, fundamentais para o manter a operação da subestação da melhor maneira possível.

 

REN 414/10 - Condições de fornecimento

Para o fornecimento de Energia Elétrica em qualquer nível de tensão, aplicam-se as regras da REN 414/10. A resolução 414 estabelece os critérios de fornecimento de energia.

Dentre os critérios estabelecidos pela REN 414, quando avaliamos as subestações, vale destacar os critérios de tensão de fornecimento. O artigo 12 estabelece que Unidades Consumidoras com carga instalada a partir de 75 kW, terão fornecimento de energia da distribuidora em tensão primária, inferior a 69 kV.

Isso significa dizer que se a UC possui uma carga instalada superior a 75 kW, sua tensão de fornecimento será em 13,8 kV ou na tensão disponível pela distribuidora no ponto de entrega.

Ou seja, como os equipamentos de uma UC em sua grande maioria serão de tensão 220/380 ou 127/220 V, será necessária a instalação de um transformador no local. Isso implica na construção de uma Subestação.

COMPONENTES DE UMA SUBESTAÇÃO

Uma vez que temos conhecimento dos tipos de subestações das normas vigentes importantes para sua instalação, vamos entender melhor sobre os principais componentes de uma SE.

Transformador de Potência

Também conhecido somente como transformador, é responsável pela adequação da tensão de operação entre os trechos primário e secundário da instalação em que se encontra.

Por esse motivo, é o equipamento principal da SE. Em geral, as subestações possuem dois tipos de transformadores, trafos a óleo ou a seco.

Por razões de segurança e durabilidade, tem-se usado cada vez mais transformadores a seco, visto que óleo é um líquido inflamável e necessita de troca constante, o que torna o custo da sua manutenção maior ao longo do tempo.

Transformador à óleo - O QUE VOCÊ PRECISA SABER SOBRE SUBESTAÇÕES EM MÉDIA TENSÃO
Transformador à seco - O QUE VOCÊ PRECISA SABER SOBRE SUBESTAÇÕES EM MÉDIA TENSÃO

No mais, quando a SE for parte integrante da edificação, ou seja, quando as portas da subestação se abrem para o interior do prédio, deve-se usar somente transformadores à seco, conforme a NBR 14039.

Transformador de Corrente – TC

Em resumo, os transformadores de corrente, os TCs, são equipamentos responsáveis pela adequação da corrente elétrica para o circuito de medição de energia e proteção elétrica, os relés da SE.

Uma vez que os equipamentos de medição e proteção são eletrônicos, possuem uma corrente de operação muito baixa, é necessário adequar o sinal de corrente para tais equipamentos.

TC - O QUE VOCÊ PRECISA SABER SOBRE SUBESTAÇÕES EM MÉDIA TENSÃO
TC 138kV 126x300 - O QUE VOCÊ PRECISA SABER SOBRE SUBESTAÇÕES EM MÉDIA TENSÃO

Assim, a relação de transformação dos TCs, a RTC é padronizada, sendo a corrente secundária do TC sempre 5 A. a tabela abaixo mostra as RTCs padrão. De acordo com a corrente nominal do circuito, será aplicado um transformador de corrente na instalação das subestações em média tensão.

tabela rtc - O QUE VOCÊ PRECISA SABER SOBRE SUBESTAÇÕES EM MÉDIA TENSÃO

Transformador de Potencial - TP

De maneira análoga aos TCs, os transformadores de potencial são responsáveis por adequar a tensão nominal do circuito a tensão de operação de relés e equipamentos de medição.

Da mesma forma, a tensão secundária do TP é padronizada em 120 volts. Ou seja, a tensão secundária do TP sempre será 120 V para os equipamentos de medição e proteção.

TP - O QUE VOCÊ PRECISA SABER SOBRE SUBESTAÇÕES EM MÉDIA TENSÃO
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Disjuntores

Resumidamente, os disjuntores são equipamentos de proteção responsáveis por interromper o circuito. Assim, mediante condições anormais de operação da instalação, o disjuntor “abre” e interrompe a passagem de corrente.

Além do acionamento manual através das chaves dos disjuntores, nas subestações, estes dispositivos também são acionados pelos relés instalados na SE, conectados eletricamente no circuito.

Uma vez que os relés identificam uma condição de curto-circuito, sobrecorrente, sobretensão, ou qualquer condição adversa de operação na instalação, o relé envia um sinal elétrico para o disjuntor.

Disjuntor à Vácuo 300x300 - O QUE VOCÊ PRECISA SABER SOBRE SUBESTAÇÕES EM MÉDIA TENSÃO

Em geral, os disjuntores de Média Tensão são divididos em Disjuntor à Vácuo, gás SF6 e PVO (Pequeno Volume de Óleo). Em resumo, essa divisão de disjuntor tem relação ao tipo de extinção do arco elétrico no interior do disjuntor, devido a intensidade da corrente.

No mais, quando a SE for parte integrante da edificação, deve-se empregar apenas disjuntores a vácuo e SF6, de acordo com a NBR 14039.

Relés de Proteção

Os relés de proteção são o cérebro da proteção de uma SE. Os relés são importantes para monitorar o funcionamento da subestação, observando as grandezas de tensão e corrente da instalação.

Uma vez que o relé identifica uma condição de funcionamento diferente da operação do circuito, o relé envia um sinal de corrente para os equipamentos de proteção mais próximos do trecho com defeito para isolar aquele trecho do circuito.

Por esse motivo é importante dimensionar corretamente os relés, bem como as condições de operação aceitáveis para que seu acionamento seja adequado.

Por fim, para a proteção adequada de uma subestação, são escolhidas determinadas funções de proteção dos relés, de acordo com a tabela ANSI de funções, conforme abaixo.

tabela ansi - O QUE VOCÊ PRECISA SABER SOBRE SUBESTAÇÕES EM MÉDIA TENSÃO

Comumente, As funções em subestações Média Tensão são as funções de sobrecorrente de fase e neutro, instantânea e temporizada, 50 e 51, 50N e 51N, segundo a tabela ANSI, respectivamente. O N após o código se refere ao condutor Neutro.

Contudo, dependendo da aplicação da subestação e da concessionária na qual será instalada, haverá a obrigatoriedade de outras funções.

Agora que conhecemos mais sobre os principais equipamentos de uma Subestação, vamos ver num diagrama unifilar como estes componentes estão instalados.

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Venha fazer parte da maior comunidade de energia do Brasil e comece sua carreira no setor de energia com o pé direito!

Até a próxima!

Joi e equipe energês

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2 Comentários

  1. Lobato da EcoPower

    Top Top top!
    Hoje tornou-se padrão a exigência de SE para projetos fotovoltaicos acima de 75 kW, apesar de tal necessidade em um ambiente sem UFV estar restrito a projetos acima de 300 kVA, correto?
    No caso de minigeração pode ser necessária a elevação de tensão para 69 kV, correto?
    Quando é necessária a ligação em 69 kV e o quê isso impacta em termos de equipamentos e custo do projeto?
    Grato!

    • joi

      Olá Lobato, como vai?
      A REN 414/2010, estabelece, Art. 12, IV. Que uma UC com demanda contratada superior a 2.500 kW, deve ser atendida em 69 kV. No entanto, de acordo com a mesma norma, Art.13, II. A UC pode ser conectada em outro nível de tensão, sem observar os critérios do artigo 12, caso haja conveniência técnica e econômica, com anuência do interessado. Ou seja, pode ser conectada em tensão inferior, caso a distribuidora tenha viabilidade para tal. Muitas das vezes, em Consultas de Acesso, isso é pedido pelos consumidores, onde o intuito é de conectar unidades de Minigeração acima de 2.500 kW em 13,8 kV ou 25 kV.

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