1UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SULESCOLA DE ENGENHARIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA

RICARDO GOMES DALROSSO

PROJETO DE DIPLOMAO

PROJETO DE SUBESTAO DE MDIO PORTE

Porto Alegre2011

2UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SULESCOLA DE ENGENHARIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA

PROJETO DE SUBESTAO DE MDIO PORTE

Projeto de Diplomao apresentado aoDepartamento de Engenharia Eltrica daUniversidade Federal do Rio Grande do Sul,como parte dos requisitos para Graduao emEngenharia Eltrica.

ORIENTADOR: Prof. Dr. Gladis Bordin

Porto Alegre2011

3UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SULESCOLA DE ENGENHARIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA

RICARDO GOMES DALROSSO

PROJETO DE SUBESTAO DE MDIO PORTE

Este projeto foi julgado adequado para fazer jusaos crditos da Disciplina de Projeto deDiplomao, do Departamento de EngenhariaEltrica e aprovado em sua forma final peloOrientador e pela Banca Examinadora.

Orientador: ________________________________Prof. Dr. Gladis Bordin, UFRGSDoutora pela UFSC Florianpolis Brasil

Banca Examinadora:Prof. Dr. Gladis Bordin, UFRGSDoutora pela UFSC Florianpolis, Brasil.

Eng. Marcelo de Almeida, WEG Equipamentos EltricosEngenheiro pela PUCRS Porto Alegre, Brasil.

Prof. Dr. Luiz Tiaraj dos Reis Loureiro, UFRGSDoutor pela UFRGS Porto Alegre, Brasil.

Porto Alegre, Novembro de 2011.

4DEDICATRIA

Dedico este trabalho aos meus pais e familiares que me deram apoio durantetodo o processo de concluso do curso de Engenharia Eltrica na UFGRS.

Dedico, tambm, a todos meus colegas de empresa, que contriburam para aexecuo deste trabalho e me forneceram conhecimentos necessrios para realizaodeste Projeto de Diplomao.

5AGRADECIMENTOS

meu pai Osvaldo Dalrosso, minha me Cleusa Dalrosso, meus irmos Eduardoe Ana Emlia Dalrosso e minha namorada Renata Andriotti, que me deram todo apoiopara concluso do curso.

Aos meus amigos, Gurizada A Lot, que me ajudaram em todos momentos dedescontrao.

Professora Doutora Gladis Bordin por todo apoio e ateno recebido durante arealizao deste projeto de Diplomao.

Aos meus colegas de trabalho Marcelo Almeida, Francisco Xavier, FredericoMarks, Roberto Argoud e Paula Miranda, por manter um ambiente de trabalho favorvelpara aquisio de conhecimento e realizao das minhas atividades.

Ao Eng. Augusto Tortorella que me incentivou a entrar na rea de Subestaes edisponibilizou todo material necessrio para o desenvolvimento deste Projeto deDiplomao.

6RESUMOEste Projeto de Diplomao foi realizado com base no estudo, projeto e execuo da

Subestao de Distribuio de Energia Planalto 138/23 kV 10/12,5 MVA.Inicialmente so detalhados os aspectos tcnicos, gerenciais e sociais de umempreendimento deste porte. Aps este estudo, abordado o caso da SubestaoPlanalto, descrevendo os projetos civil, eltrico e eletromecnico.

No projeto civil so abordados os principais projetos impeditivos de entrada na obra,como Sondagem, Levantamento Planialtimtrico e Terraplenagem. Tambm sodescritas as dificuldades iniciais deste projeto, tal como a liberao do DAER paraconstruo do empreendimento, visto que o terreno fica na ERS-324. Algumas partes,como canaletas, casa de comando, estruturas, bases e demais construes civis, sovistas de forma mais abrangente por tratar-se de assunto usual em trabalhos nesta rea.

Neste Projeto de Diplomao, os projetos eltricos estudados, mais detalhadamenteque os projetos civis, so o Diagrama Unifilar de Operao e o Diagrama Unifilar deProteo. No primeiro mostrado o circuito da SE com a colocao e funo dosequipamentos programados, e, no segundo, toda proteo do sistema, com base nosrels que e suas funes de acordo com a tabela ANSI.

O desenho do Corte e o Arranjo Eletromecnico fazem parte do projetoeletromecnico. Neste projeto mostrada a estrutura da SE, a montagem dos prticos,entrada e sada de linha, funcionamento dos equipamentos e passagem dos cabos pelosmesmos, ou seja, todo o circuito montado nas bases da Subestao.

O trabalho finalizado com a apresentao de um Estudo de Caso de umasubestao real, a SE Planalto, onde so detalhadas todas as etapas para a construo deum SE de Distribuio de mdio porte.

Palavras-chave: Subestao, distribuio de energia, transformador, projetos.

7ABSTRACTThis Draft graduation was based on study design and execution of the Power

Distribution Substation SE Planalto 138/23 kV - 10/12,5 MVA. Initially, the detailedtechnical, managerial and social aspects of a project of this size. After this study, weaddressed the case of Planaltos Substation, describing the projects civil, electrical andelectromechanical.

In the civil design projects covers the key impediments to entry into the work, suchas Survey, Planialtimetric and Earthworks. It also describes the initial difficulties of thisproject, such as the release of DAER for construction of the project, since the land is inthe ERS-324. Some parts, such as channels, home control, structures, foundations andother civil constructions, are seen more broadly as it is usual for the subject work in thisarea.

In this Project graduation, electrical projects studied in more detail the civic projectsare the Single Line Diagram Single Line Diagram and Operation Protection. At first thecircuit is shown with the SE placement and function of the equipment scheduled, andthe second, the whole system protection, based on the relays and their functions inaccordance with the ANSI table.

The design and arrangement of the Court Electromechanical electromechanical partof the project. This project is shown the structure of the SE, the assembly of theporticoes, input and output lines, operation of equipment and running cables through thesame, ie, the entire circuit mounted on bases Substation.The job ends with the presentation of a case study of a real substation, the SE Planalto,where all the detailed steps to build an SE of distribution medium.

Keywords: substation, power distibution, transformer, designs.

8SUMRIO

1 INTRODUO........................................................................................................... 121.1 Motivao ..............................................................................................................121.2 Apresentao do Problema ....................................................................................131.3 Objetivos................................................................................................................13

2 PLANEJAMENTO DA SUBESTAO.................................................................... 142.1 Introduo ..............................................................................................................142.2 Cronogramas de Execuo de Obra.......................................................................152.3 Oramentos de uma SE Custo x Lucro...............................................................16

3 EQUIPAMENTOS ...................................................................................................... 193.1 Transformador de Fora.........................................................................................193.2 Transformador de Potencial...................................................................................233.3 Transformadores de Corrente ................................................................................243.4 Pra-Raios..............................................................................................................253.5 Disjuntor ................................................................................................................253.6 Chaves Seccionadoras............................................................................................283.7 Banco de Capacitores.............................................................................................29

4 PROJETO DA SUBESTAO.................................................................................. 304.1 Projeto Eltrico ......................................................................................................304.2 Projeto Civil...........................................................................................................334.3 Projeto Eletromecnico..........................................................................................38

5 ESTUDO DE CASO SE PLANALTO..................................................................... 415.1 Custos do Empreendimento ...................................................................................415.2 Planejamento da Obra............................................................................................455.3 Localizao e Levantamento Planialtimtrico .......................................................465.4 Sondagem e Terraplenagem...................................................................................485.5 Diagrama Unifilar de Operao.............................................................................495.6 Diagrama Unifilar de Proteo e Medio ............................................................515.7 Arranjo Eletromecnico e Disposio da Subestao............................................545.8 Arranjo Geral Cortes..........................................................................................585.9 Transformador de Fora.........................................................................................60

6 CONCLUSES........................................................................................................... 62REFERNCIAS ............................................................................................................. 63

9LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Transformador com comutador a vazio........................................................21Figura 2. Transformador com comutador - regulao de tenso inferior. ...................21Figura 3. Autotransformador regulador equipado com comutador sob carga. ............22Figura 4. Transformador de Fora WEG 500kV. ........................................................22Figura 5. Transformadores de Potencial. TPCs e TPI. ................................................23Figura 6. Transformador de Corrente. .........................................................................24Figura 7. Pra-Raios. ...................................................................................................25Figura 8. Disjuntor a Vcuo.........................................................................................28Figura 9. Chaves Seccionadoras Unipolar 15kV (BT). ...............................................29Figura 10. Foto panormica do Terreno ......................................................................47Figura 11. Terreno aps a Terraplenagem. ..................................................................49Figura 12. Dados construtivos cabos CAA com referncia ao cabo Hawk. ................57Figura 13. Dados construtivos cabos CAA com referncia ao cabo Cosmos..............58Figura 14. Cronograma Fsico SE Planalto. ................................................................65Figura 15. Localizao do terreno e arruamentos........................................................66Figura 16. Levantamento Planialtimtrico...................................................................67Figura 17. Pontos especficos para o Levantamento Planialtimtrico com base nascargas dos equipamentos. ........................................................................................... 68Figura 18. Projeto Terraplenagem ...............................................................................69Figura 19. Diagrama Unifilar de Operao. ...............................................................70Figura 20. Diagrama de Proteo e Medio...............................................................71Figura 21. Projeto Eletromecnico Arranjo. .............................................................72Figura 22. Cortes A-A e B-B. ......................................................................................73Figura 23. Cortes C-C, D-D, E-E, F-F, G-G E H-H. ...................................................74

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LISTA DE QUADROS

Quadro 1. Tempo de entrega dos principais equipamentos da SE. ................................ 17Quadro 2. Custos da Obra............................................................................................... 44Quadro 3. Funes ANSI caracterizando as protees eltricas e/ou mecnicas........... 54

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LISTA DE ABREVIATURAS

ABNT: Associao Brasileira de Normas TcnicasANSI: American National Standards InstituteAT: Alta TensoBT: Baixa TensoDELET: Departamento de Engenharia EltricaIEEE: Institute of Electrical and Electronics EngeneersLT: Linha de TransmissoNBR: Norma BrasileiraNEMA: National Electrical Manufactures AssociationPR: Pra-RaiosPUCRS: Pontifcia Universidade Catlica do Rio grande do SulSE: SubestaoTC: Transformador de CorrenteTP: Transformador de PortencialTR: Transformador de ForaUFRGS: Universidade Federal do Rio Grande do SULUFSC: Universidade Federal de Santa CatarinaCREA: Conselho Regional de Engenharia e ArquiteturaCEEE: Companhia Estadual de Energia EltricaRGE: Rio Grande Energia

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1 INTRODUO

1.1 Motivao

Estamos em meio a um desenvolvimento nacional tanto na economia quanto narea de engenharia. O Brasil, futuro pas sede da Copa do Mundo e das Olimpadas, estnuma poca excelente para investimentos civis, industriais entre outros. O dinheiro queentra no pas maior que o que sa, logo, est obtendo-se um patamar dedesenvolvimento significativo.

Uma parte fundamental desses investimentos o setor de energia eltrica mesmoque haja outras formas de energia disponveis. Com o crescimento do pas, h umcrescimento na demanda de energia. Posteriormente a isso, h inmeras obras emexecuo para que o pas no tenha um dficit de eletricidade. Em geral as obras emandamento so ampliaes de subestaes. No entanto, existem muitas obras novassendo construdas.

As subestaes fazem a distribuio de energia aos consumidores residenciais,industriais, etc. Elas visam rebaixar a tenso de uma linha de transmisso de alta parabaixa e ou mdia tenso alimentando as redes eltricas desejadas.

Com o crescimento do estado do Rio Grande do Sul, conforme citado acima, asconcessionrias, como CEEE e RGE comearam a visar seus investimentos para, porexemplo, ampliaes de subestaes, reformas e construo de novos empreendimentos.

Durante a aprovao dos projetos e desenhos dos equipamentos, imprescindvelque se tenha uma organizao bsica e uma dinmica para no prender os desenhos. necessrio fazer uma lista de desenhos entregues, uma GRD (Guia de Remessa deDesenho) para ter controle do que foi entregue e aprovado, pois, com isso, a execuodo servio no ser feita de forma errada, evitando desmanches no decorrer daconstruo da SE.

muito importante acompanhar a obra em Campo, ir Subestao, conversar com aempreiteira e ver se as construes esto conforme os projetos elaborados e aprovadospelos responsveis, no caso da SE Planalto a Rio Grande Energia.

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Um projeto civil bem executado um facilitador montagem eletromecnica,equipamentos, e a montagem eltrica, que fica mais direcionado a montagem dospainis de proteo e controle e a passagem dos cabos.

Outro ponto muito importante de salientar a Segurana de Trabalho. Na obra deveter todos os documentos necessrios para a execuo do empreendimento e dosfuncionrios que estaro trabalhando nele.

1.2 Apresentao do Problema

O desenvolvimento de um projeto de subestao at a sua execuo envolveinmeros fatores. Depois de realizada licitao, no caso de concessionria, comea-se ostrabalhos pela especificao e compra de equipamentos. Paralelamente a isto, soelaborados os projetos civis, eletromecnicos e eltricos, de acordo com o diagramaunifilar da Subestao. As execues (civil, eltrica e eletromecnica) ocorrem quandoos projetos esto prontos e os equipamentos na obra. Para cada fase da construo doempreendimento h um profissional encarregado.

Todo desenvolvimento e execuo da obra devem ser baseados nas normas comoIEEE, IEC e ABNT, que regram os aspectos tcnicos para os equipamentos de uso emalta, mdia e baixa tenses, protees variadas de linha e estudos de isolamento,resistividade do solo e seletividade.

Neste trabalho ser apresentado um projeto, desde o incio at a execuo, de umasubestao de Mdia Tenso, baseada na SE Planalto 138,8/ 23kV - 10/12,5MVA depropriedade da Rio Grande Energia, RGE, distribuidora de energia eltrica das regiesnorte e nordeste do Rio Grande do Sul.

1.3 Objetivos

O objetivo deste trabalho mostrar todos os passos a serem executados em umprojeto de subestao de distribuio energia eltrica de mdio porte, mostrando suasvantagens, dificuldades, tanto de trabalho quanto ambientais, riscos e alternativas deconstruo e melhorias.

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2 PLANEJAMENTO DA SUBESTAO

2.1 Introduo

Este trabalho baseado no estudo de caso do projeto e execuo da Subestao deMdio Porte SE Planalto, 138,8kV /23kV - 10/12,5MVA, propriedade da RGElocalizada na cidade de Planalto. H mais de um tipo de planejamento que possa serfeito, dependendo do tipo de obra a ser executado. H Subestaes compactas,industriais, de concessionrias, mdio porte, grande porte, entre outras. No caso doempreendimento em questo uma SE de mdio porte da concessionria Rio GrandeEnergia.

No mercado de trabalho h poucos profissionais habilitados no gerenciamento eplanejamento de um empreendimento como um todo. No somente na rea deengenharia, mas tambm na rea de Tecnologia da Informao e outras tecnologias.

Depois de realizada a licitao ou concorrncia (pblica ou privada) e recebida aobra pela empresa, comea-se todo processo de planejamento de obra. O ponto departida para esta fase do projeto so as especificaes bsicas que a concessionriapassa referente subestao, como:

- Escritura do terreno que foi comprado para o empreendimento;

- Memorial Descritivo da Obra;

- Dimenses, localizao e topografia do terreno;

- Especificaes tcnicas dos equipamentos (cada concessionria tem suas respectivasespecificaes);

- Lista dos Equipamentos a serem usados;

- Diagrama unifilar bsico, e

- Modelos das estruturas civis a serem montadas (porto, muro e casa de controle).

Para definio e planejamento da SE, deve-se ter o conhecimento sobre o tipo deobra que ser executada. Os tipos de obras em subestaes so:

- Implantao: obras na qual h a construo de uma nova subestao, tendo emvista a ampliao de carga numa determinada regio.

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- Ampliao: obras na qual h uma ampliao em uma subestao j existente,geralmente por causa da necessidade de atender novas cargas eltricas. Com isso, hacrscimo nas dimenses fsicas no terreno da SE, como entrada e sada de linhas dealta tenso e sadas de alimentadores.

- Retrofit ou Reforma: Obras na qual h instalao ou substituio de equipamentospara que seja elevado o nvel da qualidade de fornecimento da Subestao. Pode-seexemplificar a troca de um Transformador de 20 MVA por um de 40 MVA,aumentando a uma determinada regio ou indstria. So obras que atuam sobre as SEsexistentes com finalidade de recapacitar a SE.

Tambm, necessrio saber o tipo de instalao que ser executada noempreendimento, que podem ser:

- Cu Aberto: so construdas em locais amplos, ao ar livre, e requerem o empregode aparelhos e mquinas prprias para funcionamento em condies atmosfricasdiversas;

- Em Interiores: os equipamentos so colocados no interior de construes, e noesto sujeitos a intempries;

- Blindadas e/ou Compactas: os equipamentos so completamente protegidos, e oespao necessrio pode ser reduzido, chegando a at 10% do espao de uma SEconvencional. So normalmente usadas em reas urbanas, densamente povoadas, onde opreo do terreno seja muito alto e de difcil aquisio. Podem ser isoladas em leo ouem gs (SF6 Hexafluoreto de Enxofre). As principais vantagens so a baixamanuteno e a segurana da manuteno. Em contrapartida, necessita de umtreinamento de pessoal diferenciado e as operaes de chaveamento de equipamentosno podem ser visualizadas, mas apenas supervisionadas por indicadores.

No caso da SE Planalto, o tipo de obra a ser executado uma estao nova,implantao, na qual ir fornecer energia diretamente a cidade de Planalto e regiesadjacentes. Quanto ao tipo de instalao, uma SE que ser construda em cu aberto.

2.2 Cronogramas de Execuo de Obra

Com base nas informaes iniciais, elabora-se um cronograma fsico de execuo deObra. So documentos de planejamento e controle onde est descrito todas as atividadesa serem executadas, com, datas vinculadas, respeitando o incio e o fim de cada

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atividade. Geralmente, algumas tarefas secundrias, mas no de menor importncia, sovinculadas a tarefas primrias. Como por exemplo, para a execuo da terraplanagem,primeiramente precisa-se do projeto e liberao ambiental da Fundao Estadual deProteo Ambiental a FEPAM (para o Rio Grande do Sul). O cronograma pode tercarter fsico, fsico-financeiro, financeiro ou de projetos. Geralmente, usa-se umcronograma fsico e um cronograma fsico-financeiro. Este documento til tanto parao cliente quanto para a contratada para fins de controle de prazos, gastos e custos.

O gestor da obra o responsvel pela determinao dos passos do projeto, assim,consequentemente, faz anlise e dita a durao de cada tarefa, de acordo com suaviabilidade.

Uma boa ferramenta computacional para a elaborao e execuo do cronograma, emais usada, o Ms-Project. Nele, conforme citado acima, pode-se vincular uma tarefa aoutras. Isto , teoricamente s poderia executar-se uma tarefa aps concluir aantecessora. No entanto, muitas vezes consegue-se fazer mais de uma tarefa, na prtica,paralelamente com sua subsequente. A data de incio e fim da obra, no pode seralterada, logo, caso haja atraso, altera-se nas datas de atividades que sero realizadasneste meio termo. Para incio do cronograma tem-se as liberaes de contrato eambientais e para finaliz-lo tem-se o comissionamento e a energizao. A Figura 14mostra um cronograma fsico baseado no cronograma original da SE Planalto.

Os maiores inimigos dos cronogramas de obras so os atrasos. Muitas vezes hatrasos na entrega dos equipamentos, na entrega dos projetos e, na maioria das vezes,dependendo da regio, os atrasos mais impactantes so por causa dos fenmenosnaturais, como a chuva.

2.3 Oramentos de uma SE Custo x Lucro

A venda de uma subestao considerada positiva quando o custo da empresacontratada para execuo menor que o preo de venda da licitao. Isto , o custo daWEG (empresa contratada) tem que ser menor que o preo da qual a RGE(concessionria) comprou o empreendimento, gerando assim, lucro. Diversas vezes, istonem sempre possvel quando acontece uma venda individual, visto que so inmerasempresas que trabalham neste mercado, citando, ABB, Siemens, Alston, WEG, C e Gentre outras. Acontece a chamada concorrncia sadia. Porm, quando as licitaes so

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feitas em pacotes de obras, pode-se alterar internamente os valores e obter, nummontante geral, um custo menor que o valor de venda.

De posse de todos dados de venda da subestao, monta-se um planejamento paraque o custo seja menor que este valor, assim, obtendo lucro. Monta-se um target e ovalor total compra de equipamentos, empreiteiras, projetos e etc tem que ser menorque este.

O primeiro passo a ser dado, a compra dos equipamentos, visto que os mesmostem um tempo de fabricao muito amplo, como podemos ver os exemplos no Quadro1. De posse das especificaes tcnicas da SE, cota-se todos os equipamentos (TP, TC,Disjuntor, TR e etc) com mais de um fornecedor, podendo assim, tomar o de menorvalor ou fechar um pacote, gerando um montante final de melhor custo. Paralelamente aisto, contratam-se as empresas projetistas, que so empresas de engenharia destinadas afazer projetos eltricos, eletromecnicos e civis (que sero abordados no Captulo 4).Muitas vezes h a contratao de projetistas juntamente com a empreiteira, que faz aexecuo da obra. No caso da SE Planalto, a empreiteira contratada foi a APTASistemas Eltricos e a projetista a ATTIVA Engenharia e Projetos.

EquipamentosDias paraEntrega

Transformador de Fora 270Transformador de Corrente Alta Tenso 180Transformador de Corrente MdiaTenso 100Transformador de Potencial Alta Tenso 180Transformador de Potencial MdiaTenso 100Chaves Seccionadoras Alta Tenso 120Chaves Seccionadoras Mdia Tenso 90Disjuntores 150Painis 210

Quadro 1. Tempo de entrega dos principais equipamentos da SE.Fonte: SE Planalto [16].

Aps a montagem civil, eltrica e eletromecnica, contrata-se uma empresa paracomissionamento e energizao da obra.

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Alguns conceitos sobre equipamentos so considerados quando da compra, porexemplo, valor, manuteno e custos futuros.

Para ter-se uma idia de valores custos x venda, no Quadro 2, est descrito como oclculo de custo de um projeto, isto , o somatrio do projeto para obter um target final.Para fim de segurana e no expor valores de carter confidencial foi usado um fator demultiplicao K para no identificar os valores reais, visto que ter uma base naSubestao em questo no trabalho.

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3 EQUIPAMENTOS

Existem diversas formas de construo de uma subestao de distribuio de energiaeltrica. O seu arranjo, layout, varia de acordo com o espao do terreno, aespecificao dada pela contratante e o Diagrama unifilar.

No decorrer do trabalho ser, na maior parte das vezes, listado o que relativo a SEPlanalto.

De acordo com o arranjo proposto para a SE Planalto, que ser visto juntamentecom o Projeto Eletromecnico, os principais equipamentos para a montagem desteempreendimento so descritos a seguir.

3.1 Transformador de Fora

Os transformadores de potncia das subestaes de alta tenso podem serclassificados de acordo com suas funes:

- Transformadores elevadores: Elevam a tenso de gerao para transmisso;

- Transformadores rebaixadores: Abaixam a tenso de transmisso para a tensode subtransmisso ou de distribuio.

Um sistema de corrente alternada opera, em cada uma de suas partes, com a tensomais conveniente, tanto do ponto de vista tcnico quanto do econmico. Assim,na transmisso, as tenses normalmente esto entre 138 e 765 kV, e na distribuioentre 88 e 11,9 kV.

Esta flexibilidade obtida atravs dos transformadores de potncia, que soequipamentos estticos, de alta eficincia e confiabilidade. Trata-se do equipamentomais caro da subestao e consequentemente o mais importante, uma vez que aprincipal funo de uma subestao realizada pelo transformador principal [12].

As potncias e tenses preferenciais so padronizadas pela ABNT, ficando aoencargo do comprador a sua especificao.

Na especificao de transformadores, os seguintes aspectos devem ser considerados:

- Nveis de tenso da transformao;

- Potncia a ser transferida;

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- Faixas de variao das tenses:

- Faixas aceitveis de impedncias;

- Existncia de compensao reativa no tercirio;

- Proteo por pra-raios;

- Sobretenses;

- Nveis de curto-circuito;

- Caractersticas especiais do sistema;

- Caractersticas ambientais.

- As partes que constituem um transformador de fora so descritas a seguir:

a) Ncleo: constitudo de chapas de ao-silcio, laminadas a frio, cobertas porpelcula isolante. A laminao a frio, seguida de tratamento trmico, orienta osdomnios magnticos no sentido da laminao, permitindo alcanar altasdensidades de fluxo com perdas reduzidas e baixas correntes de magnetizao. Oncleo dos transformadores trifsicos, em geral, tem trs colunas.

b) Enrolamentos: Os condutores so enrolados em forma de bobinas cilndricas, queso dispostas coaxialmente nas colunas do ncleo, em ordem crescente de tenso.

Basicamente tm-se os tipos de enrolamentos em disco, disco entrelaado,helicoidal e em camadas;

c) Isolamento: O isolamento do transformador constitudo, basicamente, de leo ecelulose (papel). Sendo o leo com a funo ainda de refrigerao.

- Formas de comutao:

A normalizao brasileira prescreve que os transformadores devem possuir, almda derivao principal no enrolamento de alta tenso, pelo menos duas derivaes parauma faixa de 5% da tenso nominal. Estas derivaes devem comportar apotncia nominal do transformador e no necessitam serem alteradas com carga e comtenso.

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Quando se trata das tenses do transformador, os degraus so limitados cerca de4kV, sendo as derivaes com respectiva regulao de tenso, obtidas de uma dasseguintes maneiras:

a) Comutador a vazio: Permite alterar a tenso da regulao de transformao,sem carga e sem tenso, apresentando regulao pobre. Conforme apresentado naFigura 1.

Figura 1. Transformador com comutador a vazio.Fonte: Dias, 1996 [12].

b) Comutador sob carga: Permite a alterar a tenso da unidade transformadoravia alterao da relao de transformao, quando em operao com correntes e tensesnominais apresentando boa regulao.

Conforme apresentado na Figura 2, o controle da comutao pode se dar de formaautomtica, via controle de tenso na barra de tenso inferior (barra cuja tensose deseja regular).

Figura 2. Transformador com comutador - regulao de tenso inferior.Fonte: Dias, 1996 [12].

c) Autotransformador regulador de tenso: basicamente um comutador sob carga,instalado em um enrolamento com derivaes adequadas regulao de tensodesejada, em uma unidade independente da principal. Conforme apresentado naFigura 3. Como o autotransformador regulador (ATR) atua como um comutador sob

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carga em um enrolamento separado da unidade principal, os controles sobre este podemser automticos (90 V ou CQL) ou manuais [12].

Figura 3. Autotransformador regulador equipado com comutador sob carga.Fonte: Dias, 1996 [12].

Na Figura 4, a ilustrao de um transformador de fora de 500kV que foi fabricadopela WEG.

Figura 4. Transformador de Fora WEG 500kV.Fonte: www.weg.net [2]

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3.2 Transformador de Potencial

Estes equipamentos tm como finalidades isolar o circuito de baixa tenso(secundrio) do circuito de alta tenso (primrio) e de reproduzir os efeitos transitrios ede regime permanente aplicados ao circuito de alta-tenso. Desta forma, obtem-se nosecundrio do TP uma tenso que normalmente estabelecida em 115V ou 115/3.Essas tenses so mltiplas da tenso AT. Estes equipamentos podem ser divididos em:

- Transformadores de Potencial Capacitivo (TPCs) - Cada transformador depotencial capacitivo consiste de um capacitor de acoplamento (que atua como divisor detenso) e uma unidade eletromagntica (que transforma a mdia tenso em baixa tensomensurvel). Dependendo da tenso do sistema, o capacitor de acoplamento pode seruma unidade de superposio simples ou mltipla. O capacitor de acoplamento e aunidade eletromagntica so vedados hermtica e individualmente [5].

- Transformadores de Potencial Indutivo (TPIs) - Os transformadores de potencialindutivo so usados para transformar altas tenses (kV) em baixos valores mensurveis(Volts). Os TPIs podem ser fornecidos com vrios enrolamentos de medio e proteo,podendo ser projetados para fornecer qualquer tenso desejada de sada a partir doenrolamento secundrio. O TPIs so montados completamente secos e impregnadoscom leo a vcuo em autoclaves controladas [5].

Figura 5. Transformadores de Potencial. TPCs e TPI.Fonte: www.weg.net [2].

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3.3 Transformadores de Corrente

Os transformadores de corrente, tambm chamados de TCs, tm seu enrolamentoprimrio ligado em srie com o circuito de alta tenso. A impedncia do transformadorde corrente, vista do lado do enrolamento primrio, desprezvel, comparada com a dosistema ao qual estar instalado, mesmo que considera a carga que se coloca em seusecundrio. Desta forma, a corrente que circular no primrio dos transformadores decorrente ditada pelo circuito de potncia, chamado de circuito primrio.

Quanto funo, os TCs dividem-se em dois grupos:

- TCs de medio: possuem maior preciso e possuem um ncleo dimensionado detal forma que ele sature no permitindo que a corrente no secundrio ultrapasse o valornominal e assim protege os equipamentos de medio;

- TCs de proteo: possuem uma menor preciso, e o secundrio pode ultrapassar ovalor nominal, quando numa situao de falta, para o sistema de proteo atuarinstantaneamente ou depois de alguns instantes dependendo da intensidade e durao dafalta. Eles podem ser divididos em classe A, que possui alta impedncia interna e classeB, que possui baixa impedncia interna.

Nos transformadores de corrente, o enrolamento primrio consiste em sees dealumnio acomodadas no crter superior. O enrolamento primrio rgido, concntrico edistribudo uniformemente ao redor do enrolamento secundrio isolado, a fim deotimizar a resistncia mecnica em relao a foras de curto-circuito [5].

Figura 6. Transformador de Corrente.Fonte: www.weg.net [2].

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3.4 Pra-Raios

Os pra-raios so utilizados para proteger as instalaes e equipamentos dossistemas de potncia contra sobretenso de tipo atmosfrico e de manobras. Em geral,so conectados paralelamente com o equipamento a ser protegido, tipicamente entrefase e terra para instalaes trifsicas. Os pra-raios sem descarregador consistem emum resistor no-linear de cermica, feito basicamente de xido de zinco, cujos cristaisso circundados por xidos metais (aditivos). Apresentam microestruturas queproporcionam caractersticas no lineares aos resistores de cermica. So projetados deforma que a tenso de servio se localize ao redor de um ponto especfico, resultandoem uma corrente resistiva contnua de poucos micros ampres atravs dos elementos doresistor.

Figura 7. Pra-Raios.Fonte: www.google.com.br [13].

3.5 Disjuntor

A principal funo dos disjuntores a interrupo de correntes de falta torapidamente quanto possvel, de forma a limitar ao mximo os danos causados emequipamentos pelos curtos-circuitos. Isto , no momento de um curto-circuito, oDisjuntor desarma.

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Este equipamento tem como caracterstica interromper um circuito mesmo emcondies anormais de tenso ou corrente. Sobre ele, atua todo o esquema de proteoda subestao, na qual feita pelos rels. Para exemplificar, caso um rel note umdefeito no circuito, como, por exemplo, uma defasagem maior de uma linha para outraele acionado e aciona o Disjuntor, que desarma e abre o circuito.

Alm das correntes de falta, o disjuntor deve ser capaz de interromper correntesnormais de carga, correntes de magnetizao de transformadores e reatores e ascorrentes capacitivas de bancos de capacitores e linhas em vazio.

Os disjuntores devem ser mecanicamente capazes de abrir correntes de 20 a 50vezes a sua corrente nominal, em tempos to curtos quanto 2 ciclos (aproximadamente33,3 ms), aps terem permanecido na posio fechada por vrios meses. Esta exignciaimpe cuidados especiais no projeto do equipamento, no sentido de reduzir a ummnimo as massas das partes mveis e de garantir a mobilidade das vlvulas ligaesmecnicas, etc.

Os disjuntores podem ser classificados conforme a construo dos plos (entende-sepor plo de um disjuntor, o conjunto de dispositivos de abertura e fechamento associadoa cada fase do circuito), dos meios de interrupo do arco e do mecanismo deacionamento.

Quanto construo o disjuntor pode-se ter:

- Plos Juntos: uma s carcaa abriga os trs plos. geralmente encontrado em

disjuntores a seco ou grande volume de leo;

- Plos Separados: com uma carcaa para cada plo, encontrado em qualquer tipo.Possui vantagem de maior facilidade de transporte, caracterstica importante em ExtraAlta tenso - EAT.

Quanto aos tipos de Disjuntores, tem-se:

- Disjuntores a leo: h dois tipos bsicos, os disjuntores a grande volume de leo ede pequeno volume de leo. No primeiro tipo, os contatos ficam no centro de um grandetanque contendo leo, que usado tanto para a interrupo das correntes quanto paraprover um isolamento para a terra. No disjuntor de pequeno volume de leo, o leoserve principalmente para a extino do arco, e no necessariamente para a isolaoentre as partes vivas e a terra.

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- Disjuntores a Ar Comprimido: a extino do arco obtida a partir da admisso nascmaras de ar comprimido que, soprando sobre a regio entre os contatos, determina oresfriamento do arco e sua compresso. A reignio do arco em seguida ocorrncia deum zero de corrente prevenida pela exausto dos produtos ionizados do arco da regioentre os contatos pelo sopro de ar comprimido. A intensidade e a rapidez do sopro de argarantem o sucesso do disjuntor nas corridas enrgicas (liberao x absoro deenergia) e dieltrica (tenso de restabelecimento x suportabilidade dieltrica).

- Disjuntores a Gs SF6: o SF6, hexafluoreto de enxofre, um dos gases maispesados conhecidos, e presso atmosfrica apresenta uma rigidez dieltrica 2,5 vezessuperior do ar, mas aumenta rapidamente com o aumento da presso. Os primeirosdisjuntores a SF6 eram do tipo dupla presso baseado no funcionamento dosdisjuntores de ar comprimido. Estes foram substitudos pelos disjuntores do tipopuffer (ou impulso) tambm denominados de presso nica, porque o SF6permanece no disjuntor, durante a maior parte do tempo, a uma presso de 3 a 6 bars,servindo ao isolamento entre as partes com potenciais diferentes. Os disjuntores a SF6tm sido largamente utilizados devido sua confiabilidade e baixa manuteno.

- Disjuntores a Vcuo: nestes disjuntores, o arco que se forma entre os contatos bastante diferente dos arcos em outros tipos de disjuntor, sendo basicamente mantidopor ons de material metlico vaporizado proveniente dos contatos. A intensidade daformao desses vapores metlicos diretamente proporcional intensidade de correntee, conseqentemente, o plasma diminui quando esta decresce e se aproxima de zero.Atingido o zero de corrente, o intervalo entre os contatos rapidamente desionizadopela condensao dos vapores metlicos sobre os eletrodos. A ausncia de ons aps ainterrupo d aos disjuntores a vcuo caractersticas quase ideais de suportabilidadedieltrica.

- Seco: encontram sua maior utilizao em cubculos blindados, sendo,normalmente, do tipo extravel. Quanto ao mtodo de extino do arco voltaico, nomomento que o disjuntor abre, o arco formado empurrado na direo dos contatos deumas bobinas laterais, sob ao do sopro provocado por um mbolo empurrado dentrode um cilindro. As bobinas, ao se energizarem pela ao do prprio arco, criam umcampo magntico que repulsa as partculas ionizadas do arco para dentro de barreirasisolantes, secionando o mesmo. A interrupo , portanto, por alongamento eseccionamento do arco [2].

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Os acionamentos dos disjuntores podem ser manuais ou com mecanismo dedistncia.

Figura 8. Disjuntor a Vcuo.Fonte: www.weg.net [2].

3.6 Chaves Seccionadoras

Os secionadores so equipamentos mecnicos capazes de interromper ou estabelecercorrentes desprezveis e, em condies operativas normais na posio fechada, devemsuportar condies anormais de corrente como curto-circuito. Possuem a funo degarantir a isolao de equipamentos ou trechos de linhas ou subestaes, permitindoconfirmar visualmente que o trecho isolado encontra-se desenergizado.

As chaves servem para ser usadas como By pass entre equipamentos, assimpermitindo futuras manutenes. Para isolar equipamentos e para fazer manobras noscircuitos.

As chaves podem ter aberturas manuais, feita com o varo ou podem ter aberturasmotorizadas [1].

Todas as chaves seccionadoras para a execuo da SE Planalto foram fabricadaspela prpria WEG.

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Figura 9. Chaves Seccionadoras Unipolar 15kV (BT).Fonte: www.weg.net [2]

3.7 Banco de Capacitores

Os bancos de Capacitores de uma SE podem ser instalados de duas formas, emDerivao ou em Srie.

- Capacitores em Derivao Os capacitores em derivao servem para umacompensao reativa capacitiva que busca compensar o fator de potncia das cargas,aumentando a tenso entre os terminais de carga, melhorando a regulao de tenso,reduzindo as perdas na transmisso e reduz o custo do sistema.

- Capacitores em Srie - Os capacitores srie so utilizados em sistemas detransmisso para diminuir a reatncia srie das linhas e, por conseguinte, a distnciaeltrica entre as barras terminais. Com eles, h um aumento capacidade de transmissode potncia da linha, aumento da estabilidade do sistema, melhor diviso de potnciaentre linhas e economia nos custos, comparando com alternativas possveis [3].

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4 PROJETO DA SUBESTAO

O documento inicial para entrada da contratada na obra a Anotao deResponsabilidade Tcnica - ART, que consta em mostrar quem responsvel pelaexecuo do empreendimento. um documento registrado no CREA, mostrando quaisso as responsabilidades e vnculos de cada empresa que faz parte do projeto.

O terreno disponvel para construo da SE, foi escolhido com base na necessidadeda regio (em termos de energia), clima e tipo de solo. Quando da entrega do pacote daobra, a concessionria emite uma planta com disposio do terreno e suas cotas,conforme vista na Figura 15 (no fim do trabalho). Assim, podem-se comear algunsestudos que so essenciais para avaliar os procedimentos da obra. Estes estudos so:

- Sondagem: um estudo que busca garantir a resistncia e estabilidade da obra. Oprojeto deve considerar todas as sondagens necessrias para atender a construo dasubestao, sempre dando uma ateno aos equipamentos de maiores cargas, como ostransformadores. Na sondagem, possvel definir o tipo de solo em que ser construdoa SE, se com rochas, arenoso ou algum outro tipo.

- Resistividade do solo: um estudo para medir a resistividade do solo paradimensionar o custo do sistema de aterramento, a malha de terra.

Para viabilizar a subestao, h uma diviso de tipos de projetos a seremexecutados: projeto civil, eltrico e eletromecnico.

Na maioria dos casos, existe uma srie de documentos mnimos a ser aprovado paraa empreiteira entrar na obra, so eles: Planta e Corte, Disposio da Torre,Terraplanagem, Projeto do Muro ou Cerca e Diagrama unifilar de proteo e Operao

No Captulo 5, no Estudo de Caso, so mostrados todos estes documentos.

4.1 Projeto Eltrico

O projeto eltrico define a filosofia de funcionamento da subestao. Incluemproteo, sinalizao, controle, superviso e todas as respectivas interligaes entreequipamentos.

O projeto eltrico possui:

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- Diagrama Unifilar Bsico

O Diagrama Unifilar Bsico contm informaes que permitem identificar, comclareza, o arranjo de barras proposto para a subestao, a identificao e a localizaoeltrica dos equipamentos principais, tais como, disjuntores, secionadores, pra-raios,transformadores para instrumentos e de potncia, e suas conexes. Alm disso,apresenta o sistema de proteo principal proposto para a subestao. Os equipamentosprincipais representados neste diagrama so identificados por um nmero prprio ou poroutro processo qualquer que os relacione com suas descries em uma lista deequipamentos principais. O Diagrama Unifilar Bsico verificado e comentado pelaconcessionria.

- Diagrama de Proteo

Este diagrama representa fiel e unifilarmente toda a subestao principal doconsumidor, desde o ramal de entrada de alimentao da at a sada dos alimentadoresde mdia tenso, contendo a indicao de:

- todos os equipamentos existentes na subestao, tais como, transformadores depotncia, transformadores para instrumentos, disjuntores, pra-raios, secionadores,rels, instrumentos de medio, etc.;

- a quantidade dos equipamentos secundrios (internos);

- conexo, potncia, impedncia percentual e relao de transformao dostransformadores de potncia;

- conexo, classe de exatido e relao de transformao dos transformadores parainstrumentos; caso exista a possibilidade de obter-se mais de uma relao detransformao, indicar todas salientando a relao utilizada;

- corrente nominal e capacidade de ruptura dos disjuntores;

- tenso nominal do pra-raios;

- atuao da proteo, inclusive dos dispositivos de proteo intrnsecas dostransformadores de potncia (e atuao destes tambm no alarme);

- todas as funes disponveis nos rels digitais e a indicao das funeshabilitadas/ativadas;

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- os valores das correntes de curto-circuito atuais e futuras e resistncias deaterramento mximas para sistema efetivamente aterrado, calculados para as diversastenses existentes na Subestao;

- intertravamentos existentes entre os equipamentos de manobra (com descriodetalhada);

- nome da linha de transmisso ou subestao que atende ao consumidor.

Todos os equipamentos representados neste diagrama so identificados por umnmero prprio ou por outro processo qualquer que os relacione com suas descries naLista de Equipamentos Eltricos.

- Diagrama Trifilar

Contm as mesmas caractersticas de um diagrama unifilar, porm mostra osistema real trifsico. Este diagrama de extrema importncia, pois trata-se darepresentao do circuito geral completo da subestao.

- Lista de Equipamentos Eltricos

A Lista de Equipamentos Principais contm a especificao bsica dosequipamentos principais da subestao. A lista relaciona todos os equipamentosprincipais mostrados no Diagrama Unifilar, de acordo com a identificao dada a cadaum deles e contm a especificao de suas caractersticas eltricas bsicas tanto paraequipamentos internos, quanto externos. Cada item ainda tem indicado o modelo, ofabricante e a quantidade total utilizada. indicada tambm, a especificao completado modelo dos rels a serem instalados.

Fazem parte desta lista, os seguintes equipamentos que esto tambmcaracterizados no projeto com seus desenhos, contendo caractersticas, dimenses e etc.:

Equipamentos Primrios (externos):

Pra-raios; Disjuntor; Secionador; Transformadores para Instrumentos; Transformadores de Potncia;

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Resistor de Aterramento; Equipamentos Secundrios (internos): Rels de Proteo e Auxiliares; Transformadores Auxiliares para Instrumentos e Retificadores e Baterias.

- Diagrama Funcional

Neste documento representa-se, individualmente e com mais detalhes, cada partedo diagrama trifilar, tanto para ptio quanto para casa de comando. Cada equipamentoser mostrado de forma individual, com o objetivo de detalhar-se a numerao de seusbornes, suas interligaes tanto com a linha quanto com outros equipamentos. Tambm vista as caixas de interligaes no ptio externo e o painel de comando. Todos osdetalhamentos possuem indicaes quanto s ligaes que se daro em continuidadecom os de outras folhas do diagrama.

O diagrama funcional trata do projeto eltrico propriamente dito, uma vez quenele se demonstra toda a subestao em seus mnimos detalhes, justamente por sertrifilar. O trabalho do projetista se concentra principalmente neste diagrama.

- Diagrama de interligao de Cabos

a representao em desenhos, da fiao de toda a obra, indicando de onde veme para onde vai o cabo, com os respectivos nmeros, quantidade e bitola dos fios.

- Diagrama Lgico

Neste documento se demonstra, atravs de lgica binria combinacionalcircuitos montados, para serem referncias aos sistemas de controle, operao eproteo da subestao. Entre estas funes, est a de reset do disjuntor, liberao dasseccionadoras, abertura dos disjuntores, abertura das seccionadoras e etc [5].

4.2 Projeto Civil

O projeto civil de uma subestao deve contemplar a instalao de edificaespara escritrios, almoxarifados e toda a infraestrutura necessria perfeita execuoda obra.

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Conter ainda instalaes provisrias de gua, esgoto, energia; de vias de acesso ecirculao interna; drenagens provisrias, adequadas para rea.

Fazem parte do projeto civil os seguintes itens:

- estradas de acesso:

Durante a fase do projeto bsico, feito um estudo de maneira que a localizao dasubestao seja a mais prxima possvel de uma estrada principal.

A definio do traado feita primeiramente atravs de mapas da regio, e devempossuir as seguintes informaes:

a) Curva de nvel;

b) Tipo de vegetao;

c) Existncia de rios, lagos ou outros obstculos naturais;

d) Faixa de servido de servios pblicos (gua, energia eltrica, redes telefnicas,ferrovias etc.) e

e) Edificaes pblicas e privadas.

Aps a definio preliminar do traado, realizado outro levantamentoplanialtimtrico, a fim de verificar sua possvel materializao e custos de execuo.

- Planta de localizao:

Neste documento a rea da subestao est definida com relao s refernciasnotveis como centros populacionais, rodovias, ferrovias, etc. servindo de refernciapara se chegar subestao. Alm disso, devem ser mostrados as edificaes,gasodutos, represas e outros obstculos que dificultem a passagem de linhas detransmisso e o acesso subestao.

- Sondagem do solo:

O objetivo de uma sondagem de solo a determinao do tipo de solo, at aprofundidade de interesse do projeto.Verificando as condies de compacidade ouconsistncia do solo, a espessura das camadas que o constituem e a determinao doslenis de gua que ocorrem no solo.

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No existe norma especfica para a determinao dos furos de sondagens emsubestaes, devido s caractersticas das construes. No entanto, tem sido comumaos projetistas e as concessionrias, a conveno de um furo para cada quatro colunas.E para a rea destinada aos equipamentos pesados, pelo menos um furo de sondagem.

- Terraplenagem:

Movimento de terra, corte e aterro, destinados a tornar plana a rea onde serconstruda a SE. Inicialmente realiza-se o levantamento do perfil natural do terreno,aonde so feitas as sees longitudinais e transversais do terreno, a fim de, aps otrmino, poder medir o volume de cortes ou aterros.

Em seguida so realizados os desmatamentos e destocamentos necessrios, queincluem o corte de rvores de grande porte e o arrancamento de suas razes. Nesteprocesso ainda realizada a raspagem da camada vegetal, que como o nome indica,consiste na retirada da camada do solo, em mdia 40 cm, que rico em materialorgnico proveniente da vegetao.

O volume de terra que fica acima do nvel do terrapleno pode ser usado para aterroou bota-fora. O aterro trata-se do preenchimento do volume que est abaixo dacota do terrepleno. Bota-fora o volume de corte excedente ou terra de m qualidade.

- Drenagem:

A drenagem do solo tem por objetivo facilitar a execuo da obra mantendo o ptioem condies transitveis durante a fase de construo e de escoar as guas pluviais.

Os tipos de dreno variam com a topografia, facilidades locais e tipos de solos.

Normalmente, so executados atravs da abertura de valas e execuo de drenoscegos, com pequenas inclinaes, ligados a drenos tubulares, que do vazo a gua.

A drenagem pode ainda ser complementada com o uso de bombas de esgotamento.

- Fundao:

a parte enterrada de uma construo. Pode ser direta, sobre estacas, tubules e etc.

- Base:

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a parte que aflora o terreno, dependendo do tipo de suporte solidria coma fundao, que fica, normalmente, 5 cm acima do nvel da brita. Esse tipo de base utilizada em equipamentos que possuem suportes metlicos.

- Suportes:

a parte que aflora o terreno, solidrio com a fundao e que serve de base ou sub-base para equipamentos. Mais comuns, so os suportes de concreto e metlico.Sendo o ltimo idntico ao de concreto, porm ligado fundao atravs da base.

- Edificaes:

So construes destinadas a abrigar os equipamentos de proteo e controle.

Normalmente so divididas nas seguintes etapas de construo:

a) Infra-estrutura: Fundaes e cintas, lajes de piso;

b) Super-estrutura: Pilares, vigas e lajes de coberturas;

c) Alvenaria;

d) Pisos e revestimento;

e) Esquadrias;

f) Cobertura;

g) Instalaes eltricas, hidrulicas, sanitrias, de ventilao, de exausto e declimatizao e

h) Pinturas e revestimentos.

- Dutos e canaletas:

um conjunto de construes destinado a conduzir os cabos de proteo, comandoe controle do ptio da subestao, at as edificaes.

As canaletas podem ser de concreto ou alvenaria, e podem ter tampas de concretoou metlicas. Seguem as seguintes fases de execuo:

a) Locao;

b) Forma;

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c) Armao;

d) Concretagem e

e) Reaterro.

Os dutos podem ser metlicos, plsticos ou fibrocimentos, e so interligados atravsde caixas de passagens. Seguem as seguintes fases de execuo:

a) Locao;

b) Escavao;

c) Lanamento e

d) Reaterro.

- Rede de gua e incndio:

Quando o local possui sistema de abastecimento de gua da rede pblica,torna-se mais fcil e conseqentemente com menor custo, o abastecimento subestao.O volume de guas necessrio relativamente pequeno para o suprimento dosistema convencional (banheiros, chuveiros, pias e etc.), porm para o sistema deproteo contra incndio, a vazo requerida muito grande, o que nem sempre podeser suprida pelo servio pblico, sendo necessrio, ento, a construo de grandesreservatrios ou de poos artesianos.

- Pavimentao:

o tratamento dado s vias internas e externas, sendo necessrio preparar asuperfcie que dever receber os acabamentos, como asfalto concreto e etc.

- Cercas e portes:

Construo destinada a proteger a rea energizada ou os limites do terreno dasubestao, a fim de evitar o ingresso de animais e pessoas, por motivos desegurana. Os tipos de cercas variam com o local e com as normas de cadaconcessionria de energia. Em rea urbana comum o uso de muros e em rea nourbana, o uso de cercas de arame farpado, painis de telas ou mistos [5].

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4.3 Projeto Eletromecnico

O projeto eletromecnico permite definir todos os detalhes para a montagem dosequipamentos da subestao e respectivas interligaes rede area e a rede de terra,fixao s respectivas bases e a todos os demais servios para que uma perfeitamontagem seja facilmente desenvolvida.

A seguir mostra-se, de uma forma geral, como feito o projeto eletromecnico dasubestao e de seus diversos equipamentos:

- Arranjo Geral dos Equipamentos Externos

Este documento indica em planta e cortes com detalhes, o arranjo dos equipamentosno ptio da subestao e no edifcio de controle.

No desenho de arranjo - planta indicado:

- a tenso da LT que atende ao consumidor;

- os eixos ortogonais em relao ao centro do prtico de encabeamento da linha detransmisso e a localizao dos marcos cravados no terreno;

- as distncias entre os eixos dos equipamentos, suportes de barramentos eestruturas;

- a seo dos condutores fase e cabo pra-raios da linha de transmisso;

- a identificao dos equipamentos primrios nos seus respectivos eixos;

- os equipamentos de medio para faturamento;

- o trajeto dos cabos isolados de mdia tenso no ptio, quando aplicvel;

- os espaamentos adotados entre condutores eltricos (linha de transmisso ebarramentos);

- a canaleta e/ou conduto de passagem dos cabos isolados referentes medio parafaturamento e ao equipamento de telecomunicao da concessionria;

- o faseamento da linha de transmisso (Vm, Az, Br ou A, B, C);

- a previso de espao para eventual instalao de bobina de bloqueio e capacitor deacoplamento para o sistema Carrier;

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- no Edifcio de Controle, com detalhes suficientes, da localizao dos cubculos demdia tenso do consumidor e dos cubculos de medio para faturamento e detelecomunicaes, assim como a indicao das canaletas, tubulaes e conduletes depassagem dos cabos isolados;

- a posio do abrigo para cubculos de medio para faturamento dentro da rea damalha de terra;

- a tubulao para par telefnico para teleleitura do quadro geral de telefonia at ocubculo de medio para faturamento com entrada dos cabos por baixo;

- identificao dos transformadores de potncia (T1, T2, T3,..) no caso de existiremmais de um.

No desenho arranjo geral e cortes indicado:

- o nome e a tenso da linha de transmisso ou subestao que atende aoconsumidor;

- as sees dos condutores fase e do cabo pra-raios da linha de transmisso;

- o carregamento da estrutura do consumidor para encabeamento da linha detransmisso (cabos condutores e pra-raios), bem como os espaamentos entre os caboscondutores e o solo e entre esses e o cabo pra-raios;

- as distncias entre os eixos dos equipamentos, suportes de barramentos eestruturas;

- a seo (e tipo) dos condutores dos barramentos e derivaes at a bucha de altatenso do transformador de fora;

- a previso de espao para eventual instalao de bobina de bloqueio e capacitor deacoplamento para o sistema Carrier;

- a indicao da posio da lmina de terra do secionador de entrada da linha detransmisso;

- nota informando para quantas toneladas foi dimensionada a fundao do(s)transformador(es) de potncia;

- a altura do barramento e das estruturas suporte dos equipamentos de medio parafaturamento (TCs e TPs);

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- os equipamentos de medio para faturamento [5].

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5 ESTUDO DE CASO SE PLANALTO

Conforme descrito s anteriormente, o estudo de caso deste trabalho o projeto econstruo da subestao de distribuio de energia eltrica de mdio porte SE Planalto138/23 kV 10/12,5MVA.

O projeto desta SE, visa a implantao de um Transformador de Fora de 138/23 kV 10/12,5MVA conforme mostrado no pargrafo acima e quatro alimentadores.

A necessidade da realizao desta obra por parte da RGE, tem um carter deAmpliao da carga na regio. Planalto uma localizada na regio norte do estado,distante dos grandes centros do Rio grande do Sul, logo, a energia vinha de SEsdistantes e era monitorada por reguladores de tenso, durante seu percurso nas redesareas.

Com o aumento de apages na cidade e regies adjacentes, e, tambm, por causaspolticas, desencadeou a implantao de um empreendimento gerador de energia eltricana regio da SE Planalto.

5.1 Custos do Empreendimento

Com descrito anteriormente, para fins de aproveitamento de mercado e por causados baixos preos assumidos em licitaes, o empreendimento na cidade de Planalto foicedido a WEG em um pacote de 14 Obras, da CFPL Companhia Paulista de Fora eLuz, que a mandatria da RGE Rio Grande Energia. So 11 Obras em So Paulo e 3no Rio grande do Sul, sendo um deles o empreendimento em estudo.

Nesta sesso mostrado como feito o clculo do custo de uma SE com valoreshipotticos sobre a subestao Planalto, por razes de confidencialidade entre clientes efornecedores.

Tendo em vista que a licitao foi feita em um pacote fechado, para fins de melhoriade valores por parte da CPFL, chega-se a um montante hipottico de que oempreendimento na SE Planalto resultou em custo fixo em R$ 6.106.250,00.Os valoresso alterados por um multiplicador K, que no ser informado seu valor, nem se para cima ou para baixo, e arredondados a fim de preservar os valores verdadeiros doempreendimento e de obras similares.

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So feitas cotaes com diversas empresas sobre todos os equipamentos, cadaempresa com seu ramo, logicamente. O mesmo feito para as empreiteiras e para asprojetistas. De acordo com a planilha proposta para a SE Planalto, foi usada a cotaoda empresa A para os painis, da empresa B para o Banco de baterias, da empresa Cpara os TIs e da empresa D para os Pra-Raios. A empreiteira tem o valor maissignificativo para o clculo do custo, pois tem uma grande parcela na cotao. Ela faz acotao de toda mo de obra (montagens civil, eltrica e eletromecnica) e todos osequipamentos que sero de faturamento direto, como, cabos, conectores, barramentos,entre outros.

Todos quantitativos de equipamentos e materiais que devero ser usados noempreendimento so baseados no diagrama unifilar proposto pela contratante, que servisto na seo 5.4. Paralelamente, todos os equipamentos cotados esto de acordo comas normas tcnicas fornecidas pela RGE e todas as empresas que emitiram seus preoso homologadas na Rio Grande Energia.

Todas as empresas tiveram seus nomes alterados para segurana econfidencialidade.

Lembrando que os valores que sero mostrados no Quadro 2 so hipotticos e nocondizem com a realidade do empreendimento deste Projeto de Diplomao.

SE PlanaltoEQUIPAMENTOS FORNECEDOR QTD Valor Unitrio Valor Global

TR 10/12,5MVA, 138-23/13,8kV 12,5MVA WEG 1 950.000,00 950.000,00TD 75KVA 24,2/23,1/22,0-127/220V, 150kV, 60Hz WEG 1 9.000,00 9.000,00DJ, tripolar SF6, 138/650kV, 1250 A, 31,5 KA, WEG 3 100.000,00 300.000,00Disjuntor trifsicos, a vcuo, 630 A, 25kA, 25/150kV, WEG 4 65.000,00 260.000,00Disjuntor trifsicos, a vcuo, 630 A, 25kA, 25/150kV WEG 1 65.000,00 65.000,00Chave seccionadora tripolar DAL, com chifre, 1250A, 25kA,138/650kV, comando motorizado, WEG 7 40.000,00 280.000,00Chave seccionadora tripolar DAL, c/LT, com chifre, 1250A,25kA, 138/650kV, comando motorizado, WEG 2 54.000,00 108.000,00Chaves seccionadoras, monofsicas, comando a vara, MV,1250A, 25kA, 25/150kV WEG 12 3.000,00 36.000,00Chaves seccionadoras, monofsicas, comando a vara, MV,630 A, 25kA, 25/150kV WEG 36 3.000,00 108.000,00Chaves seccionadoras, tripolar, comando motorizado, DAL,1250 A, 25kA, 25/150kV WEG 2 14.000,00 28.000,00PR Zno, 120kV, classe 2 Fornecedor C 9 4.000,00 36.000,00TP 138000/V3-2x(115/115/V3) 138/650kv, 60 HZ, Fornecedor D 5 20.000,00 100.000,00TC 138/650kV, 200/400/800-5-5A, 25kA, 0,3C50 10B200,FT1,2, Fornecedor D 9 20.000,00 180.000,00Para-raios, 10kA, 21kV, classe 2, ZnO Fornecedor C 15 150,00 2.250,00TCs 600x1200-5-5 A, 0,3C50 10B200, FT1,2, 25kA,25/150kVkV Fornecedor D 3 4.500,00 13.500,00

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TCs 400x800-5-5 A, 0,3C50 10B200, FT1,2, 25kA, 25/150kV Fornecedor D 12 4.500,00 54.000,00Chaves seccionadoras fusivel, monofsicas, comando avara, MV, 200A, 25kA, 25/150kV WEG 3 4.000,00 12.000,00TP 23000/V3-2x(115/115/V3)V 0,3P25-200, 25/150kV Fornecedor D 3 6.300,00 18.900,00Retificador Trifasico 220/127Vca/125Vcc, 35A, FP 0,85 Fornecedor B 1 23.000,00 23.000,00Baco de Baterias 125Vcc de 150Ah, chumbo acidas oualcalinas seladas, com estante Fornecedor B 1 28.000,00 28.000,00

Painel de comando para LT, autoportante, dimenses0,80x0,80x2,10m , cor cinza N. Munsell 6.5, completo com02 reles multifuno Siemens, 1x7SJ64555EB323FG7 e 01rele 7SA63155BB320DQ4, 1x86LT e acessrios

Fornecedor A 2 128.100,00 256.200,00

Painel de comando para TR1, autoportante, dimenses0,80x0,80x2,10m , cor cinza N. Munsell 6.5, completo com03 reles multifuno Siemens, 1x7UT61255EB321AA0,2x7SJ63555EB323FG31x86T1 e demais acessrios

Fornecedor A 1 92.000,00 92.000,00

Painel de comando para Als, autoportante, dimenses0,80x0,80x2,10m , cor cinza N. Munsell 6.5, completo com04 reles multifuno Siemens, 4x7SJ63255EB323FG3 edemais acessrios

Fornecedor A 1 105.000,00 105.000,00

Painel de sevios auxilaires, dimenses 0,80x0,80x2,10m ,autoportante, cor cinza N. Munsell 6.5, completo comdisjuntores termomagntico 127/220Vca , 01 medidor demultigradezas eletricas erro

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Servio de malha de terra sistema de aterramento Empreiteira 7500 5,00 37.500,00Servio de obras civis canaletas Empreiteira 250 150,00 37.500,00Edificao - predio de comando e controle de subestao -aproximadamente 60m Empreiteira 1 120.000,00 120.000,00Edificao - predio de base operacional para 05 eletricistasde subestao - aproximadamente 70m Empreiteira 1 120.000,00 120.000,00Edificao - Garagem para 02 veiculos - aproximadamente55m Empreiteira 1 95.000,00 95.000,00Servios correlatos, topografia, sondagem, transporte ecanteiro de obras Empreiteira 1 15.000,00 15.000,00Servio de engenharia, administrao, meio ambiente eoutros Empreiteira 1 420.000,00 420.000,00

Disponibilizar durante a vigencia do contrato 01 veiculoautomovel 1,6 dir. hidraulica, vidros fechamentoautomatico, ar condicionado e seguro total

Empreiteira 1 38.000,00 38.000,00

TOTAL 6.106.250,00

Quadro 2. Custos da Obra.

Tendo o conhecimento do custo da Obra, busca-se ento, avaliar o lucro doempreendimento. Para fins de segurana, no ser mostrado nem equiparado o valorpago pela contratante WEG pela obra e nem o valor que foi fechado com cadafornecedor para o empreendimento. No entanto, se conclui que: para obteno de lucro,o custo (Quadro 2) deve ser menor que o valor de venda da Subestao pela RGE emaior que o valor global dos fornecedores para execuo da obra.

No caso em estudo, a empreiteira - a APTA Sistemas Eltricos, alm das montagenseltrica, civil e eletromecnica, ficou responsvel tambm pelos projetos civis eeletromecnicos, podendo terceirizar o mesmo ou no. Est escolha foi feita, visto que,o projeto eletromecnico depende do civil e vice-versa, trazendo maior agilidade emmudanas possivelmente necessrias.

Conforme visto no Quadro 1, todos os equipamentos tm um prazo para serentregue.

Os impostos sobre todos os equipamentos e servios (INSS, IPI e ISS) no foramconsiderados para os clculos do Quadro 2.

Muitas vezes, no se compra o produto e/ou o servio mais barato e sim, faz-se umaequivalncia entre o custo-benefcio. Tal como, manuteno, atrasos, confiabilidade eoutros aspectos que so discutidos internamente, na empresa.

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5.2 Planejamento da Obra

O planejamento de uma obra, conforme visto no Captulo 2, uma das partes maisimportantes do empreendimento, pois atravs de um planejamento bem elaborado, possvel que a obra ande com mais fluidez, sem imprevistos no meio do caminho.

Para controlar o Faturamento da obra, tanto de servio quanto de equipamento, foidesenvolvido com bases nas especificaes da RGE, uma planilha de Acompanhamentode Obra, mostrada no Anexo I, ela dividida em mdulos. A diviso foi feita nosseguintes mdulos:

- Servio de Engenharia Projetos

- Mdulo de LT - 138kV Constantina

- Mdulo de LT - 138kV - Foz de Chapec

- Barramento AT - 138kV

- Conexo de AT - TR1

- Transformador - TR1

- Conexo de MT - TR1

- Barramento de MT- 25kV

- Mdulo de AL 201

- Mdulo de AL 202

- Mdulo de AL 203

- Mdulo de AL 204

- Mdulo Geral / Servios Auxiliares

- Mdulo Geral / Comunicao

- Mdulo Geral / Parte Civil

- Mdulo Geral / Demais Itens

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Em cada um desses mdulos so abertos os equipamentos que o compem e osservios. Conforme se pode ver na planilha do Anexo 1, os valores e datas depagamentos para fazer as faturas so pr-definidos de acordo com o cronograma Fsico,que apresentado na Figura 14 (no fim do PD). Um item, s pode ser faturado quandoestiver 100% concludo, isto , por exemplo, s possvel faturar a instalao dotransformador no momento que ele estiver montado na prpria base civil. Caso hajaatraso na execuo de algum servio, atrasa-se o faturamento e este passa para o msconseguinte, podendo assim, alterar as previses de faturamento da contratada e depagamento da contratante.

Paralelamente ao Acompanhamento de Obra, desenvolvido, um cronograma fsico,tambm visto no Captulo 2. Para este empreendimento, foi usada a ferramenta MS-Project. No cronograma mostrado na Figura 14, pode-se ver exatamente comofuncionam os vnculos de tarefas e suas tarefas filhas. A ideia e funcionalidade destecronograma foram detalhadas no Capitulo 2. Para a obra na cidade de Planalto, ele foidividido em trs partes, basicamente, administrativo, fornecimento e execuo.

5.3 Localizao e Levantamento Planialtimtrico

Ao escolher um terreno para a construo de um empreendimento comoSubestao, leva-se em considerao, principalmente a necessidade da regio pordemanda de energia, logicamente, localizao e, s vezes, quando possvel, a estruturafsica do terreno.

Aps a obteno do licenciamento da rea para construo, h tambm as questesburocrticas do municpio e do estado, tais como distncia para ajardinamento e caladae recuo de ruas e rodovias, conforme o DAER.

No caso da SE Planalto, conforme consulta feita ao DAER de Palmeira dasMisses, a Av. Salgado Filho, que passa na frente do terreno da SE, conforme Figura15, o final da RS-324. Por conta disto, o muro da Subestao s pode comear a serconstrudo 25 metros do eixo da avenida, contabilizando 20 metros de afastamento porregra do DAER e 5 metros para respeitar o plano diretor do municpio, reservados aajardinamento (taludes) e construo de calada. Lateralmente ao terreno, onde estlocalizada o porto de acesso da SE, por ser uma rua municipal, o recuo previsto para

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construo do muro foi de 4 metros, j contabilizando os taludes. As outras duasextremidades do terreno fazem fronteiras com duas Chcaras, no necessitando deafastamentos para empreendimentos.

Com os estudos de distanciamentos feitos, contrata-se uma empresa para fazer oLevantamento Planialtimtrico, que, consiste em: levantar todas as cotas do terreno emarcar geometricamente os pontos de interseco dos limites do terreno. Conforme aFigura 16, a cota mais alta a 576,60 e a menor 570,32 e, o espao ocupado peloempreendimento est nos limites geomtricos das coordenadas:

- M1: 902132

- M2: 702615

- M3: 1091213

- M4: 900000

Com base nas cotas, j conhecidas atravs do Levantamento Planialtimtrico, pode-se comear o projeto da Terraplenagem, projeto bsico civil, e definir a cota final doterreno, de acordo com a necessidade do empreendimento.

Figura 10. Foto panormica do Terreno

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5.4 Sondagem e Terraplenagem

Com base no arranjo da Subestao, parte do projeto eletromecnico que serabordado posteriormente, inicia o estudo de Sondagem do terreno, que, vistoanteriormente busca garantir a resistncia e estabilidade da obra. Neste estudo, se dasempre uma ateno para os equipamentos com maiores cargas, como osTransformadores. Atravs da Sondagem, defini-se como ser feito a colocao dasestacas e a construo das bases dos equipamentos.

O Relatrio de Sondagem feito na Subestao de distribuio de energia eltricade Planalto foi feito pela GEOTEC. Na Figura 17, est o Layout do terreno com a plantade localizao dos furos de sondagem.

Feito o Levantamento Planialtimtrico e a Sondagem, e, baseado no arranjo daSE, pode-se fazer o projeto de Terraplenagem.

Terraplenagem a tcnica de engenharia de escavao e movimentao de solose rochas. O servio de terraplenagem compreende quatro etapas: escavao,carregamento, transporte e espalhamento/emparelhamento.

Na terraplenagem, deve-se levar em consideraes alguns pontos importantestais quais; elevao do terreno mnima, em mdia 15 cm acima da rua, declividademnima de uma ponta a outra do terreno visando melhorar a drenagem e escoamentoda gua e deixar o terreno parelho com os arredores, para que no forme um buraco eno vire uma piscina a rea do empreendimento.

No caso especfico em estudo, no projeto de terraplenagem, a cota maior estentre o marco M2 e M3, conforme visto na Figura 18, e de 572,90 metros. Levando-seem considerao a declividade do terreno em 1%, o fim do mesmo, e, menor cota, estposicionado entre os marcos M4 e M1 e de 572,00 metros. A cota diminuibasicamente 10 cm a cada 10 metros no terreno, com exceo da primeira distncia que de 8,78 metros e da ltima que de 9,00 metros. A Figura 11 mostra uma foto doterreno atualizada aps o trmino desta etapa do processo.

No projeto de terraplenagem, podemos ver que a declividade feita dos terrenosexternos da SE ao terreno do empreendimento, so feitos atravs dos taludes.

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Figura 11. Terreno aps a Terraplenagem.

5.5 Diagrama Unifilar de Operao

Com base no Diagrama Unifilar de Operao, defini-se como ser o arranjo daSubestao e os equipamentos necessrios para instalao na mesma. Feito o arranjo(parte do projeto eletromecnico), pode-se comear a fazer todos os estudos para oprojeto civil como sondagem -, conforme visto na seo 5.3.

De acordo com a Figura 19, na qual mostra o Diagrama Unifilar de Operao da SEPlanalto, faz-se possvel levantar todos os requisitos para execuo do empreendimentoe fazer sua cotao.

Como se pode observar no desenho, a SE ir receber duas linhas de transmisso dealta tenso 138 kV de Constantina e Foz-Chapec, ficando com duas fontes dealimentao no Barramento de Linha, assim, quando, por um evento uma sai deoperao, a outra permanece energizando.

As linhas entram vindas de uma torre, que ser mostrada no arranjo eletromecnico,e passam pelos Transformadores de Potencial B, estes precedidos por Pra-Raios, queesto em paralelo com o circuito. Seguindo, elas passam pelos transformadores decorrente que esto em srie com o circuito. A conexo das linhas a Barra de Operao

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P1, feita de duas formas, com isto, pode-se abrir um dos caminhos e o outro continuarenergizando o transformador. A chave seccionadora 89-12 recebe a tenso da LTConstantina e faz a ligao com o barramento de linha. A Chave 89-8 (com lmina deterra) tambm recebe a carga da LT Constantina elas, juntamente com a chave 89-10fazem a isolao do disjuntor 52-2 e aps isto fazem a ligao com a barra de linha P1.O mesmo ocorre com a LT Foz-Chapec,, conforme mostrado no Diagrama Unifilar deOperao. No barramento P1, h um conjunto de pra-raios e um dec transformador dePotencial (ABC.). Todos estes equipamentos so de Alta Tenso, 145kV.

Na sada do Barramento de 138 kV para o transformador de fora, h um Disjuntor,52-3, isolado pelas seccionadoras 89-14 e 89-16, e, com a mesma configurao dosdisjuntores anteriores, tendo a Chave 89-18 ligada em paralelo, assim, como explicadaanteriormente, tendo duas alternativas pra passagem da energia. Procede ainda otransformador de fora, TR-1, que faz a transformao de 138 para 23 kV, um conjuntotransformadores de corrente que fazem a proteo do circuito, podendo reconhecer adiferena entre as fases das correntes, assim, reconhecendo falhas.

Aps o TR h um conjunto de PRs e TCs de proteo e medio entre este ponto e obarramento de 23kV. A proteo tambm feita atravs do disjuntor 52-5, que estisolado entre as seccionadoras 89-28 e 29-30 e, antes das chave 89-28, tem aseccionadora 29-26. Paralelamente ao disjuntor, esta ligada a chave 89-34, com amesma funo descrita anteriormente.

Aps a sada do TR-1, tambm h a ligao para o TR-2, transformador de serviosauxiliares de 75kVA, que ligado ao painel de servios auxiliares que esto na casa decomando, e a ligao ao TP de medio, que tem a funo de alimentar os dispositivosde medio e proteo. Os painis de servios auxiliares CA alimentam os dispositivosde proteo e os retificadores, estes, fazem a alimentao dos painis de serviosauxiliares CC. As ligaes antecedidas so pela seccionadora FU-1.

No barramento de MT, mostrado quatro alimentadores, que vem antecedidos de 4disjuntores, 52-xx, isolados por seccionadoras 29-xx. Os alimentadores esto com aslegendas Al 204, AL203, AL202 e AL201 e tem como funo fazer a distribuio daenergia em mdia tenso (23kV) para regio.

Antes dos alimentadores, tem os religadores e so colocadas chaves e um circuitoem paralelo, estas chaves marcadas pela legenda 29-xx. Elas servem para que, quandonecessrio uma paralisao num disjuntor ou no alimentador, faa a transferncia de

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carga para outro barramento. Na sada dos alimentadores, h pra-raios conectados, debaixa tenso (23kV).

As medies de proteo e controle, so feita com sinal dos enrolamentosecundrios dos TCs de linha ou dos TPs de entrada. Caso a concessionria ou indstriano aceite, necessrio colocar um equipamento especfico para medio na SE.

No Diagrama da SE Planalto, tem-se tambm um quinto alimentador, AL 205, que previsto para o futuro, e uma conexo com uma SE Mvel, para futuras desenergizaesou transferncia de carga.

Na casa de comando, est previsto os painis, de linhas (LT-1 e LT-2),transformador de fora (TR-1), alimentadores (AL1-4), servios auxiliares (CA e CC) eUTR. Bem como o retificador e respectivo banco de baterias.

5.6 Diagrama Unifilar de Proteo e Medio

A proteo de subestao de distribuio de energia no o objetivo principal destetrabalho. No entanto, sero vistos os principais rels de proteo (que so alocados aospainis de proteo, controle e medio), suas atuaes e ligaes com os equipamentosde ptio.

Os rels e suas funes so definidos pela tabela ANSI, que est mostrada noQuadro 3.

No caso da SE Planalto, 138/23 kV 10/12,5 MVA, conforme o Diagrama Unifilarde Operao, os principais rels de proteo utilizados so:

- Rel de Distncia funo 21 F/N - funes de distncia (21/21 F/N) para detecode faltas entre fases e entre fases e terra, com temporizadores independentes por zona;

- Rel Direcional de Sobrecorrente C/A funo 67 F/N - funo de sobrecorrentedirecional de neutro (67 N), com unidades instantneas e temporizadas paracomplementao da proteo de distncia para faltas a terra independentes das funesde medio de distncia;

- Rel de Sobrecorrente funo 50/51 F - opera baseado na medio das correntesdas Fases A, B e C. Pode ter atuao instantnea (50) ou temporizada (51). O elemento

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opera por fase, ou seja, basta uma das fases exceder o valor de pickup para que oelemento seja sensibilizado.

- Rel de Sobrecorrente funo 50/51 N - opera baseado na corrente calculada apartir da soma vetorial das trs correntes de fase medidas pelo rel. Elementosinstantneo (50N) e temporizado (51N) esto disponveis.

- Rel de Sobrecorrente Diferencial funo 87 - o rel Diferencial compara ascorrentes que entram e saem dos terminais, assim quando houver uma diferenasuperior a um determinado valor ajustado, o rel ser sensibilizado e enviar o sinal dedisparo para o disjuntor correspondente.

- Rels trmico funo 49 - A funo 49 destinada proteo de grandesmquinas, tais como transformadores de potncia, motores de induo e geradores. Suautilizao encaminhada para proteo de mquinas quando submetidas a sobrecargaspesadas, que inerentemente provocam uma elevao de temperatura considervel. Aatuao do rel baseia-se na temperatura real do equipamento e no atravs da elevaode temperatura.

- Rel de Interrupo ou Abertura Temporizada funo 62 Atua diretamente nosequipamentos de ptio, fazendo desligamento do Disjuntor.

- Rel de Bloqueio funo 86 - O Rel de Bloqueio tem como finalidade atuar, apartir de um comando externo, permanecendo desta forma at ser rearmadomanualmente atravs de um boto existente na parte frontal do Rel. O Rel spermitir o seu rearme se a causa que originou sua atuao for regularizada. Possui umled de sinalizao que quando est na cor verde indica que o equipamento est Ligadoem perfeitas condies de operao e quando o led de sinalizao passa para a corvermelha indica que o rel est "atuado" e dois contatos reversveis independentes paraalarme ou desligamento. Em subestaes usado em conjunto com os Disjuntores deAT e BT.

No Diagrama Unifilar de Proteo e Medio, Figura 20, mostrado todo sistemade proteo da Subestao. Proteo de entrada da linha, proteo do transformador eproteo de sada dos alimentadores. Nesta seo, diferentemente do CorteEletromecnico, que ser visto na seo 5.8, possvel visualizar a atuao dos rels,que ficam nos painis de proteo,

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Nas entradas das linhas de transmisso Foz-Chapec e Constantina, h os TC e TPque ligam na barra P1 (138 kV) e tem suas funes de proteo e medio ligadas aospainis 7SA6315 (medio) e 7SJ6455 (medio e controle). O TP e TCs atuam com asfunes de medio e proteo, neste caso, atravs dos rels 50/51 de sobrecorrente,visto que este equipamento, neste caso tem dois enrolamentos. No painel de medio econtrole, ainda h os reles direcional de sobrecorrente 67 F/N, 25 (verificador desincronizao), 79 (funo de religamento C/A) e 62 BF.

No painel 7SJ6355 so ligados os TCs de bucha de alta tenso e baixa tenso dotransformador, para reconhecimento de avarias de sobrecorrente e os rels com asfunes 20 e 63, que tem como objetivo medir a funcionalidade das vlvulas de pressoe presso de nvel de leo.

Tanto os transformadores de corrente de bucha de alta tenso quanto baixa tensoso ligados aos rels do painel de controle e proteo do Trafo 7UT6125 que contm orel de sobrecorrente diferencial coma funo 87. Nele reconhecida qualquer variaode corrente entre a os equipamentos ligados ao rel, no caso, um TC de alta e um TC debaixa, ambos de bucha do TR.

No painel de linha do setor de 23 kV (7SJ6325), so ligados os TCs de baixa tenso.Eles tm como funes 50/51N, 57 F/N (aterramento ou curto circuito), visto que umenrolamento do transformador de corrente aterrado. Neste painel, tambm h os relscom as seguintes funes; 46, balanceamento de corrente de fase, 81, Rel deFrequncia, 79, religamento e 62 BF.

Todos os painis so ligados aos rels com funo 86, de bloqueio, e estes aosdisjuntores. Os rels, ao reconhecerem um problema no circuito da subestaodesarmam os disjuntores fazendo com que a SE caia, ou seja, pare de fazer adistribuio de energia eltrica. E, eles permitiro o desbloqueio somente quando oproblema causador do desarme for solucionado.

Para proteo do transformador, que o principal equipamento da subestao, sousados tambm os dispositivos com as funes 49BT (medidor de temperatura em baixatenso), 26AT (dispositivo trmico do TR), 71 (indicador de nvel) e 90 (dispositivo deregulao).

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Quadro 3. Funes ANSI caracterizando as protees eltricas e/ou mecnicas.

5.7 Arranjo Eletromecnico e Disposio da Subestao

Na Figura 21 est representada a disposio do arranjo da subestao dentro doterreno planejado para o empreendimento. A rea hachurada compreende a um bayfuturo que ser implantado pela Rio Grande Energia RGE. No entanto, como ele seruma extenso dos barramentos j existentes, na implantao que est sendo estudadaneste Projeto de Diplomao, estas estruturas j estaro completas.

Juntamente com a disposio do arranjo eletromecnico, a Figura 21 tambmcontempla a localizao da casa de comando, da estao avanada que ir ter uma

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garagem para dois carros e a rea para depsitos de postes. Est estao avanada irpermitir que os Engenheiros e Eletricistas responsveis possam trabalhar, dartreinamentos e exercer funes referentes ao setor de energia da regio que depende dacarga da Subestao. O desenho, tambm, nos mostra a disposio para alocao deuma SE Mvel, conforme foi descrito no Diagrama Unifilar de operao. Est serusada em casos de necessidades futuras tanto para uma maior demanda de carga quantopara manuteno na estrutura j existente.

Visto de cima, o projeto mostra perfeitamente a entrada das duas linhas deTransmisso de Alta Tenso - 138kV. Entre os marcos 148 e 149 est ilustrada aentrada na Linha Foz-Chapec e entre os marcos 152 e 153 est mostrado a entrada daLinha que vem da Subestao de Transmisso Constantina. Assim, a SE tem duas fontesde alimentao independentes. Logo, quando for necessrio ou houver um desligamentoforado de uma delas (tanto acidental quanto para manuteno), a SE no deixar defazer a distribuio de energia eltrica para a regio.

Por ser um circuito trifsico as linhas de transmisso tem que entrar em umdeterminado sentido nos barramentos de linha e sair pelos alimentadores nesta mesmasequncia. No arranjo eletromecnico percebe-se que tanto a LT Foz-Chapec quanto aLT Constantina entram no barramento de linha com a mesma notao e sentido de fase;A, B e C. Elas passam pelas chaves seccionadoras, pelo transformador e saempelos religadores neste sentido. Caso haja uma inverso de fase, o circuito ficardesequilibrado. Teoricamente a defasagem entre as fases de 120, no entanto, emcampo, sempre h uma variao desta, mnima, mas com o somatrio total das fasesresultando 360.

As linhas de transmisso entram no barramento representado pelo marco 248 e caemdireto na seccionadora, ou, passam diretamente para o marco 249 e conectam naseccionadora que est antes do disjuntor. Com isso, a LT tem a possibilidade depercorrer dois caminhos para energizar os barramentos de linha, ou passando pelodisjuntor e pelas chaves que o isolam, ou passando diretamente pela primeiraseccionadora.

Cada LT tem um bay de entrada e sada de linha especfico e entre eles h o bay dotransformador, que por onde a energia passar at o maior equipamento da SE e tersua tenso rebaixada. O funcionamento do circuito ser abordado com mais nfase naseo 5.8.

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Passando pelo barramento geral 138kV de linha, o circuito segue em direo aotransformador, que rebaixa a tenso e envia aos alimentadores. Cada alimentadorsuporta em mdia, dependo do fabricante, 3 MVA, logo, para um transformador de 10MVA, pode-se usar apenas quatro alimentadores. Que o caso da SE Planalto, quesero implantados os alimentadores PNT 12, PNT 13, PNT 14 e PNT 15, onde PNT15, tambm, o bay de entrada geral de 23kV. Caso haja uso de ventilao forada e otransformador gerar 12,5MVA, est potncia tambm absorvida pelos quatroalimentadores, e, paralelamente, eles iro fornecer uma quantidade maior de energia dedistribuio.

Na Figura 21, tambm pode-se identificar a blindagem da Subestao, que comCabos de Ao de 3/8 e cobre toda a rea que est contemplada com os barramentos de145kV e de 23kV, juntamente com os equipamentos instalados. Est blindagem protegea SE de descargas atmosfricas, visto que o pra-raios um equipamento de proteopara sobretenso no sistema.

Esto mostrados pelas letras A, B, C, D, E, F e H os cortes que sero vistos nasesso 5.8. O arranjo nos mostra no somente a disposio do empreendimento, mastambm a localizao dos equipamentos, o distanciamento entre barras, prticos eequipamentos. Porm, nos cortes que mostrado todo funcionamento e circuito que acorrente passa.

Para a entrada das LTs de alta tenso, 138 kV, so usados Cabos nus de alumniocom alma de ao, cujo modelo CAA #477 MCM HAWK e seus dados construtivospodem ser vistos na Figura 12. Para continuao do circuito, aps a entrada das LT dabarra demarcada pelo marco 248 at o transformador, so usados Cabos nus dealumnio, cujo modelo CA #477 MCM COSMOS, seus dados so mostrados naFigura 13. No setor de 23kV, isto , do transformador at os alimentadores, so usadosCabos de Alumnio CA #954 MAGNLIA.

Usa-se os cabos CA nas subestaes de alta tenso, pois so feitos de Alumniosimples, de liga de Alumnio, logo, mais leve que o Cobre. No setor de 138kV, usa-seos cabos CAA, que tem uma alma de ao um cabo concntrico que permitelanamento a maiores distncias, pois permite uma flecha maior no cabo. Em Extra AltaTenso EAT, igual ou superior a 230 kV, normalmente so usados apenas cabosCAA.

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Um estudo muito importante feito com base no arranjo eletromecnico aSondagem. Pois, com base nos lugares aonde tem mais carga, mais peso, decide-se ospontos aonde sero cravadas as estacas para a Sondagem.

Figura 12. Dados construtivos cabos CAA com referncia ao cabo Hawk.

Fonte: www.prysmian.com.br [11]

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Figura 13. Dados construtivos cabos CAA com referncia ao cabo Cosmos.Fonte: www.lamesa.com.br. [6]

5.8 Arranjo Geral Cortes

A planta de Arranjo Geral Cortes um complemento do Arranjo Eletromecnico esituao. Atravs dos cortes, pode-se ter conhecimento de como funciona o circuitoeltrico da Subestao.

Cortes A-A e B-B e Cortes C-C, D-D, E-E, F-F, G-G, H-H

Como se pode ver na Figura 22, os cortes A-A referem-se a linha de transmisso deAlta Tenso Constantina e os cortes B-B so referente a LT Foz-Chapec, tambm deAlta tenso. Ambas LTs tem o mesmo caminho de entrada e energizam a mesma barra(P1)

Tanto na entrada de linha no setor de 138 kV quanto entrada da mesma no setor de23 kV, h protees para que quando haja diferenas de tenses ou corrente, sejamacionados os rels dos painis de controle e proteo. Estas protees so feitas pelosTPs de entrada, controla a tenso, TCs de entrada de linha, faz o controle da corrente,pra-raios, protege contra descargas eltricas do circuito (no atmosfricas), chavesseccionadoras, isolam equipamentos e disjuntores, armam e desarmam o circuito.

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Usualmente, o caminho feito na seguinte ordem, chave, disjuntor, chave. No entanto,h padres de Subestaes na qual no h proteo na entrada de linha de alta tenso,somente no transformador, antes dele colocado PRs e TCs. No raramente, o TP deproteo colocado na sada da Subestao de gerao de energia (transmissora), noprecisando ter na entrada da SE de distribuio.

Antes de entrar na barra que est no marco 248, a LT passa pelos pra-raios, quetem funes de amenizar descargas eltricas decorrentes da prpria linha detransmisso, por um TP que est em paralelo com a rede ligado apenas h uma fase,pois faz a derivao da linha e tem a funo de proteo e pelos TCs que esto em sriee tambm tem funo de proteo. Os rels de proteo, vistos na sesso 5.6, soacionados e/ou fazem o reconhecime