Imagem 1 – Subestação
Fonte: https://www.osetoreletrico.com.br/automacao-de-subestacoes

         A vida sem energia elétrica, atualmente é quase que inimaginável. No entanto, para que se consuma essa energia existem regras, normas  e resoluções que devem ser respeitadas na geração, transmissão e distribuição. Por isso, as concessionárias brasileiras possuem suas normas técnicas que além de respeitar a agência reguladora (ANEEL) e outros órgãos, também possui suas especificidades. No caso de Goías a ENEL-GO exige que os equipamentos que compõem uma subestação devem ser homologados ou aprovadas, ou seja, cubículos, cabines, painéis, barramentos, SKIDs precisam ser fabricados por empresas que cumpram as  exigências. E o grupo Gimi, uma das empresas que a Evo representa, é homologada em diversas concessionárias brasileiras, inclusive na ENEL Goiás para fornecer cabines e cubículos de média tensão e outros equipamentos.

         Por isso, após a conclusão do projeto  é preciso estar atento na aquisição de materiais e equipamentos que cumpram os requisitos. Neste artigo veremos alguns dos equipamentos que compõem as subestações e as suas classificações.

O que é uma subestação?

         Inicialmente definiremos uma subestação como sendo um conjunto de equipamentos, dispositivos e condutores elétricos, usados para alterar características (parâmetros) de energia (tensão, corrente, frequência) permitindo a distribuição em níveis adequados de consumo.  São partes do sistema de elétrico de potência e produzem modificações nesse sistema.

Como podem ser classificadas?

         A bibliografia acerca das subestações é abrangente. A seguir elegemos algumas das principais classificações.

i). Quanto à função:

         a). Subestação Transformadora

• • SE Transformadora Elevadora localizadas próximas aos centros de geração, converte a tensão de alimentação, para um nível maior, visando diminuir a corrente e, consequentemente, a espessura dos condutores e as perdas. Esta elevação de nível tensão é comumente utilizada para facilitar o transporte da energia.
  • SE Transformadora Abaixadora estão próximo aos centros de carga ou de suprimento a uma indústria, ou seja, estariam no final de um sistema de transmissão, converte a tensão de alimentação, para um nível menor, evitando inconvenientes para a população (rádio interferência, campos magnéticos intensos e faixas de servidão muito grandes).

        b). SE de Manobra:

• • Mantendo o mesmo nível de tensão, distribui o fluxo de potência para diferentes caminhos. Possibilita o seccionamento de circuitos. Permitindo sua energização em trechos sucessivos de menores comprimentos.

        c). SE de Compensação:

• •  Injeta no sistema elétrico energia reativa e ou capacitiva.

ii). Quanto à função ao Sistema Elétrico Global:

         a).Subestação Central de Transmissão: Geralmente construídas próximos a usinas, eleva os níveis de tensão fornecidos pelos geradores a serem transmitidos aos centros de consumo.

         b).Subestação Receptora de Transmissão: Localizadas próxima aos grandes centros de carga. Comumente, estão conectadas a Subestações Central de Transmissão ou outra Subestação Receptora Intermediária.

         c).Subestação de Subtransmissão: De onde se originam os alimentadores de distribuição primários, supre os transformadores de distribuição e/ou subestações de consumidor. Ela é alimentada pela subestação receptora.

         d).Subestação de Consumidor: Localizadas em propriedade particular, suprem os pontos finais de consumo. São supridas por alimentadores de distribuição primários das subestações de subtransmissão.

iii). Quanto à capacidade de transformação e das características de utilização:

         a).BAIXA TENSÃO: níveis de tensão de até 1 kV.

         b).MÉDIA TENSÃO: Classificação utilizada para subestações com níveis de tensão entre 1 kV e 34,5 kV (tensões típicas: 6,6 kV; 13,8 kV; 23 kV e 34,5 kV).

         c).ALTA TENSÃO: Utilizado para níveis entre 34,5 kV e 230 kV

         d).EXTRA ALTA TENSÃO: Níveis maiores que 230 kV (tensões típicas: 345 kV; 440 kV; 500 kV e 750 kV).

         Consumidores cuja potência instalada seja igual ou ultrapasse 50 kW e igual ou inferior que 2500 kW, de acordo com a legislação devem ser atendidos em tensão primária de distribuição. Em se tratando do Estado de Goiás, a Enel-GO estabele critérios e normas próprias, como mencionado anteriormente.

iv). Quanto ao tipo de instalação:

Dentre as variações, podemos citar:

         a).Céu aberto: construídas ar livre. Requerem emprego de aparelhos e máquinas próprios para funcionamento em condições atmosféricas adversas, sujeitas a desgaste de se componentes, exigindo manutenção com mais frequência.

         b).Internas: construídas em locais abrigados, equipamentos são instalados no interior de construções. Os abrigos podem ser uma edificação ou uma câmara subterrânea. Podem consistir de cabines metálicas, além de isoladas a gás, tal como o hexafluoreto de enxofre (SF6)

v). Quanto ao tipo construtivo de equipamentos:

         a).Subestações com operador: instalações de maior porte que exige pessoas e equipamentos para supervisão e operação.
         b).Semiautomatizadas: possuem funções como intertravamentos eletromecânicos que impedem operações indevidas por parte do operador local.
         c).Automatizadas: supervisionadas à distância por intermédio de computadores (telecomandadas).
         Até aqui vimos o quanto as características das SE podem ser diversificadas e variadas, no entanto, existem determinados componentes e equipamentos comuns a quase todas elas, esses serão detalhados a seguir.

Equipamentos de Transformação

• Transformador de Força:

         Equipamentos elétricos estáticos que, por indução eletromagnética, transfere energia do circuito primário para o circuito secundário. Transforma um sistema de tensão e corrente alternadas em outro sistema de tensão e corrente, de valores geralmente diferentes, mas à mesma frequência, com o objetivo de transmitir potência elétrica.  mantendo a mesma frequência e, em geral, alterando os valores de tensão e corrente.

Imagem 2 – Transformador ao Tempo para Subestação Padrão
Fonte: Próprio Autor

 

         Os transformadores de subestações de consumidores são geralmente trifásicos. Geralmente as bobinas de baixa tensão ficam internas as bobinas de alta tensão como podemos observar na figura.

         Ao longo do sistema elétrico, a tensão pode sofrer variações.  Para compensá-las, os transformadores são dotados de TAP’s, cujo objetivo é alterar a relação de transformação. Para realizar a mudança de TAP os transformadores são dotados de seletor manual ou automático.

         Os principais tipos construtivos de transformadores são a óleo e a seco. A diferença entre eles é o isolamento e refrigeração. Para transformadores a óleo podem possuir características especiais, como tanques de expansão, radiadores, indicadores de nivel  e termômetros de óleo, secador de ar ou tubo de sílica gel. Além de  que o controle de temperatura também pode acionar o desligamento do transformador. Comumente,  a proteção é feita pelo tubo de explosão ou pela válvula de alivio.

         O relé de gás ou relé buchholz é um dispositivo com a finalidade de proteger os transformadores a óleo contra defeitos que provocam o movimento brusco do óleo ou curto circuito.

• Transformador de Instrumentos:

         São equipamentos que garantem o funcionamento dos dispositivos de proteção e segurança funcionamento adequado, sem que para isso estejam ligados em grandes valores de correntes ou tensão. TC’S e TP’S devem fornecer corrente ou tensão aos instrumentos conectados a seus enrolamentos secundários garantindo que estejam  galvanicamente separado e isolado do primário a fim de proporcionar segurança aos operadores e a medida da grandeza elétrica deve ser adequada aos instrumentos que serão utilizados.

Equipamentos de Manobra

• Disjuntores

         Equipamentos responsáveis pela interrupção e ao restabelecimento das correntes elétricas num determinado ponto do circuito, devem ser instalados junto ao relé.

         O disjuntor é interrompe correntes de defeito de um determinado circuito durante o menor espaço de tempo possível. Interrompem também correntes de circuitos operando a plena carga e a vazio, energizando os mesmos circuitos em condições de operação normal ou em falta.

         Opera, continuamente, sob tensão e corrente de carga muitas vezes em ambientes muito severos no que diz respeito à temperatura, à umidade, à poeira, etc.

         Existem disjuntores a óleo, disjuntores a ar comprimido, , disjuntores a vácuo, disjuntores a SF6.

• Chaves Seccionadora

         Dispositivo que além de desempenhar a função de interruptor, é capaz de, na posição aberta, garantir a distância de isolamento , de acordo o nível de tensão do circuito. Em subestações permite manobras de circuitos elétricos, sem carga, isolando disjuntores, transformadores de medida e de proteção e barramentos.

         Os seccionadores podem ser fabricados tanto em unidades monopolares como em unidades tripolares. Manobram circuitos, permitindo a transferência de carga entre barramentos de uma subestação. Podem isolar um equipamento qualquer da subestação para execução de serviços de manutenção ou outra utilidade.

Equipamentos para Compensação de Reativos

         Constituem exemplos: reatores derivação ou série, capacitores derivação ou série, compensadores síncronos e compensadores estáticos. Sendo que nas SE’s o mais utilizado são os capacitores derivação. Os reatores têm a função de reduzir ou mesmo anular certos efeitos indesejáveis da operação da linha, tão mais acentuados quanto maior seu comprimento. O reator em derivação é um dos principais equipamentos elétricos utilizados para o controle de tensão. Tem a função de absorver o excesso de potência reativa capacitiva do sistema de transmissão, reduzindo e mantendo o valor da tensão em nível adequado para a operação controlada do sistema elétrico. Tem ainda a função de reduzir sobretensões nos surtos de manobra.

Equipamentos de Proteção

• Para-raios

         Utilizados para proteger os equipamentos de uma subestação das descargas atmosféricas que podem provocar sobretensões elevadas no sistema (sobretensões de origem externa). Limitam as sobretensões a um valor máximo. Esse valor é o nível de proteção que o para-raios oferece ao sistema. Para especificar o para-raios é necessário conhecer as características elétricas do sistema e os parâmetros próprios da SE.

Imagem 3 – Esquema de Conexão de Para-Raios
Fonte:  Próprio Autor

• Relés

         É um interruptor acionado eletricamente. A movimentação física deste interruptor ocorre quando a corrente elétrica percorre as espiras da bobina do relé, criando assim um campo magnético que por sua vez atrai a alavanca responsável pela mudança do estado dos contatos, servindo para ligar ou desligar dispositivos. É normal o relé estar ligado a dois circuitos elétricos. No caso do relé eletromecânico, a comutação é realizada alimentando-se a bobina do mesmo. Existem dois tipos principais de relés na subestação, os relés de interface, que são destinados para os acionamentos dos disjuntores em geral e os outros tipos de relés são os digitais de proteção.

• Fusíveis

         Dispositivos extremamente eficazes na proteção de circuitos de média tensão devido às suas excelentes características de tempo e corrente. É capaz de limitar a corrente de curto-circuito devido aos tempos extremamente reduzidos em que atua, pela sua capacidade de ruptura é empregado em sistemas que possui valor de curto-circuito muito elevado.

         Importante salientar que os equipamentos de proteção e seccionamento fazem toda a diferença para o sucesso e segurança do empreendimento, visto que são exigidos testes e ensaios pela concessionária, por isso a atenção no momento da escolha dos equipamentos. A Evo procura estar atenta para entender o projeto, indicar e oferecer soluções que não irão ser reprovadas nos testes.

Equipamentos de Medição

         Os equipamentos de medição englobam os transformadores de potencial, de corrente e medidor são dimensionados e fornecidos pela concessionária de energia local e sua instalação deve ser feita em um ambiente selado da subestação.  São responsáveis por medir grandezas tais como corrente, tensão, frequência, potência ativa, potência reativa, etc.

         Os avanços tecnológicos tem permitido grandes avanços em todas as áreas e com as subestações não seriam diferentes. Diminuindo a área ocupada de construção, a presença de equipamentos mais compactos e modernos possibilitando maior controle, comunicação digital, segurança e proteção, é impossível não considerar a evolução das subestações e a EVO pode lhe auxiliar na implantação ou modificação da sua subestação com mais inovação e grande avanço técnico e operacional, trazendo a solução necessária para você.

Imagem 4 – Conjunto de manobra e controle em invólucro metálico
Fonte: Próprio Autor

 

Referências:

[1] MAMEDE FILHO, João. Instalações Elétricas Industriais. 8. ed. Rio de Janeiro: Ltc, 2013.

[2] MAMEDE FILHO, João. Manual de Equipamentos Elétricos. 3. ed. Rio de Janeiro: Ltc, 2005.

[3] MAMEDE FILHO, João. Subestação de alta tensão. Rio de Janeiro: Ltc, 2021.

[4] OLIVEIRA MUZY, Gustavo Luiz. Subestações Elétricas. UFRJ. Rio de Janeiro: 2012.

[5] OLIVEIRA COSTA, João Carlos. Equipamentos Elétricos em Subestações. Agência Nacional de Águas. Brasília: 2011.

[6] DUAILIBE, Paulo. Subestações: Tipos, Equipamentos e Proteção. Centro Federal de Educação Tecnológico Celso Suckow da Fonseca. Novembro: 1999.

[7] Fornecimento de Energia Elétrica em Tensão Primária de Distribuição até 34,5 kV. Enel Distribuição Brasil. Disponível em: https://www.eneldistribuicao.com.br/go/documentos/CNC-OMBR-MAT-20-0942-EDBR.pdf. Acessado em maio/2022

Autora:

Dária Gabriella Bueno de Freitas
Graduanda em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Goiás – UFG. É integrante do time Evo com atuação no setor de vendas técnicas.