PROJECTO DE SUBESTAÇÕES 1

Projecto de Centrais e Subestações

INTRODUÇÃO De uma forma geral, qualquer que seja o sistema eléctrico de potência, como uma subestação por exemplo necessita sempre de grandes unidades geradoras geradoras para que estas sejam capazes de suportar suportar grandes quantidades quantidades d e c on on su s u mi mi do do re r e s e d os os m ai ai s v ar ar ia ia do do s t ip ip os os , s ej ej am am e le le s d os os t iipp os os habitacion habitacionais, ais, ou industriais. industriais. Porém estas unidades unidades geradoras geradoras em grande parte parte nem sempre sempre encont enc ontram-s ram-see locali localizad zadas as próxima próximass dos centro cen tross de consumo, pelo que torna necessário o uso linhas de transmissão para a condução da energia eléctrica por elas geradas, aos consumidor es e muita das vezes também é necessário necessário fazer a interligaçã interligaçãoo com outras unidades geradoras. geradoras. Além disso os níveis de tensão tensão para a geração, transmissão, transmissão, e distribuição são distintos uns dos outros. As subestações eléctricas, ou ainda SEs como são consideradas jogam um papel importante para um sistema eléctrico, pois é através delas onde se i ni ni ci ci am am e o u t er er mi m i na na m a s l in in ha ha s; s; e a in i n da da é n es es te te s l oc oc ai ai s o nd n d e s ão ão convertidos os diversos níveis de tensão para os desejáveis mediante o uso de transformadores, é também a partir daí onde são instalados os equi eq uipa pame ment ntos os de prote protecç cção ão das da s li linh nhas as de tran tr ansm smis issã são, o, bem bem como como os e qu qu ip ip am am en en to to s d e m an an ob ob ra ra c om om a f i na na li li da da de de d o a um um en en to to d a s ua ua confiabilidade.

OBJECTIVOS Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]

5º ano/Electrotecnia Sistemas de Potência Ano lectivo 2011


Este Es te proje project ctoo tem tem como co mo ob obje ject ctiv ivoo a conc concep epçã çãoo de uma um a sube su best staç ação ão redut redutora ora de dist distrib ribui uiçã çãoo primá primária ria com co m a fina fi nali lida dade de de sati sa tisf sfaz azer er o consumo de loteamentos segundo a carta a escala anexa. Todas as infra-estrutu infra-estruturas ras eléctricas eléctricas incluídas no âmbito âmbito do planeamento planeamento d a s ub ub es es ta ta çã çã o s er er ão ã o c on on ce ce bi b i da da s, s, d im im en en si si on on ad ad as as e e xe xe cu c u ta ta da da s e m conformidade com as peças do respectivo projecto, e de acordo com as normas usuais de execução e os preceitos legais regulamentares. A conc concep epçã çãoo dest de stee proje project ctoo paut pa utou ou-se -se pelo pe loss princ princíp ípio ioss bási básico coss de segu se guran rança ça geral geral de pesso pessoas as e bens be ns,, simp si mpli lifi ficaç cação ão e padro pa droni niza zaçã çãoo da construção, facilidade da construção e manutenção. Assim sendo uma subestação deve funcionar com regularidade, sendo económica (nos seus custos iniciais e finais), segura, e a mais simples possível. Deve também prever uma ampliação e permitir que haja um funcionamento flexível, assim como a disposição adequada das linhas de t ra r a ns ns mi mi ss ss ão ão . D ev ev e d is is po po r i gu gu al al me me nt n t e d e m ei ei os os n ec ec es e s sá sá ri r i os os p ar ar a a reali realiza zaçã çãoo da manu ma nute tenç nção ão do doss elem elemen ento toss qu quee a compõ compõem em,, como co mo po por r e xe xe mp mp lo lo l iinn ha ha s d e t ra r a ns ns mi mi ss ss ão ão d is is ju ju nt nt or or es e s e s ec ec ci ci on on ad a d or or es e s s em em a necessidade de interrupção dos seus serviços.

MEMÓRIA DESCRITIVA Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]



1- Gener Ge nerali alidad dades es Para a concepção e dimensionamento da referida subestação, foi tida em conta as seguintes premissas: a) Sub-tra Sub-transpo nsporte rte à 60KV 60KV – 50Hz 50Hz b ) R ed ed e d e d is is tr tr ib i b ui ui çã çã o e m M T c om om p os os to to s d e t ra r a ns ns fo fo rm r m aç aç ão ão à 15/0,4KV – 50Hz c) Transfo Transforma rmadore doress de potência potência com neutro neutr o solida solidamen mente te aterrado aterrado na alta tensão e neutro isolado do lado de média tensão. d) Consumi Consumidore doress são de segund seg undaa e terceira terceira categ ca tegori oriaa e do tipo 5,4, 5,4 , e 3 para a segunda e do tipo 1 e 2 para a terceira respectivamente. e) O tempo tempo de utiliz utilização ação da carga máxima máxima é de de 4500 horas f ) O s t r an an sf sf or or ma ma do do re re s d e p ot ot ê nc nc ia ia d ev ev em em e n tr tr ar ar e m s er er vi vi ço ço n o p ri ri me me i ro ro d ia ia d e e xp xp lo lo ra ra çã çã o n a c o nd nd iç iç ão ão O NA NA N e c om om u ma ma almofada de 25%.

1 .1 .1 -

C on on ce c e pç pç ão ão g er er al al d a S ub u b es es ta t a çã çã o

Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]



Ao conceber de forma geral este do projecto projecto de subestações subestações AT/MT pautou pau tou-se -se pela pela satisf satisfaçã açãoo dos seguin seg uintes tes princíp princípios ios básico básicoss que serão serão descritos ao longo do desenvolvimento do mesmo: _ Segurança geral das pessoas e bens _ Simplificação e padronização da construção _ Facilidade de condução e manutenção

1.1.1- Regulamentos e Normas de Apoio Utilizados Para elaboração do projecto tipo de subestações AT/MT foram tidas em considerações as seguintes regulamentações e normas: _ Regu Re gula lame ment ntoo de Se Segu guran rança ça de Rede Re de de Di Dist strib ribui uiçã çãoo de Energ En ergia ia Eléctrica em Baixa Tensão. _ R e g u l a m e n to to d e S eg eg u r an an ç a d e S u b e s t a ç õ e s e d e P o s to to s d e Transformação e de Seccionamento. _ Normas C E I , U T E , B S , V D E e ANSI 1 .1 .1 -

F or or m a d e C on on st st ru r u çã çã o

R el el at at iivv am a m en en te t e a f or or ma m a d e c on on st s t ru ru çã çã o a S E e m e st st ud ud o é u ma ma instalação convencional exterior, que tem como sistema de isolamento o a r ( e d e c éu éu a be be rt rt o) o ) , t am am bé bé m c on o n he he ci c i da da p or or ( AISAI S- Air Insu In sulat lator or System) e os seus se us transf transform ormad adore oress enco en contr ntram am-se -se po posi sici ciona onados dos em construção paralela. 1.2.1- Configuração da Subestação (SE) O p ar ar qu qu e d e 6 0 k V d a s ub ub es es ta ta ç ão ão s er er á c on on st st ru ru íd íd o c om om u ma ma config con figura uração ção de B ar ar ra r a me m e nt nt o S iim m pl p l es es o u S in i n ge g e lo lo de Acoplam Aco plamento ento Transversal , com co m capa capaci cida dade de im imed edia iata ta de ser ser ampl am plia iada da sem se m afect afectar ar signif significa icativ tivame amente nte a operaç operação ão da instal instalaçã ação. o. Esta Esta config con figuraç uração ão foi escolhida para garantir a funcionalidade da rede de 60kV e permitir a expans exp ansão ão do sistem sistemaa em cerca cerca de 25% da sua capacidad capacidadee nomina nominal. l. Os barramentos serão de tipo rígido em tubos de cobre.

1.2.2-Filosofia de Protecção da Subestação Eléctrica Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]



O s is te ma d e p ro te cç ão a u ti li za r n a S E e m e st ud o d ev er á s er composto pela protecção das linhas de 60kV, protecção do barramento de 6 0 k V, p ro te cç ão d os t ra ns fo rm ad or es d e p ot ên ci a, p ro te cç ão d o barramento de 15 kV e protecção dos alimentadores de 15kV. O diagrama da figura a baixo, mostra o esquema de funcionamento da protecção nas diferentes partes da Subestação Eléctrica.

Fig. 1 Diagrama de Protecção




1.2.3- Cálculo das potências dos loteamentos

P ar a o c ál cu lo d as p ot ên ci as n os d iv er so s l ot es , f or am r ea li za da s mediante a soma das potências de todas as cargas dos referidos lotes devidamente corrigidos pelos factores de utilização e simultaneidade respectivamente Fu;eKs. A pó s o c ál cu lo d a p ot ên ci a d o q ua rt ei rã o, s en do e st a a s om a d as potências nos diversos lotes, finalmente calculou-se a potência do município, multiplicando pelo factor 15 uma vez que segundo dados fornecidos no projecto, o município é formado por 15 quarteirões idênticos. Nota: As potências totais nos diversos lotes foram incrementadas por um fator de 25% das mesmas r epr es entando as almofadas de cada transformador. 1.2.4- Descrição dos Loteamentos O p re se nt e p ro je cto e st á c on st it uíd o p or u m n úm er o to ta l d e 7 5 instalações habitacionais distribuídas em 6 lotes designadas pelas letras do alfabeto, sendo que os lotes de ( A à E), possuem 14 habitações dos 5 tipos, e o lote F possuem apenas 5 habitações apenas do tipo 5.

1.2.5- Atribuição de Potência As instalações foram atribuídas de acordo com o tipo de habitações, assim descriminadas: Tipo 1- Designados por T1-----T1- 10.35KVA Tipo 2- Designados por T2-----T2- 20.7KVA Tipo 3- Designados por T3-----T3- 34.5KVA Tipo 4- Designados por T4-----T4- 41.4KVA Tipo 5- Designados por T5-----T5- 200KVA

1- Potência atribuída as instalações.




a) Quad ro- 1 Tipo de Instalações

Potência Atr. (KVA)

Factor de Utiliz. (fu)

Pot. Corr. Pelo Fu.(KVA)

Factor de Sim. (Ks)

Pot.Corrig. pelo Factor Ks em (KVA)

T1

10.35

0.8

8.28

0.7

7.245

T2

20.7

0.8

16.56

0.7

14.49

T3

34.5

0.8

27.6

0.7

24.15

T4

41.4

0.8

33.12

0.7

28.98

T5

200

0.8

160

0.7

140

1.2.2- Potência dos transformadores

A potência dos transformadores da subestação é de 40MVA , e foi escolhida em função da demanda pelo município (no qual veremos mais adiante nos cálculos). Os transformadores de potência devem ter uma protecção especial realizada através da montagem de descarregadores de tensão cuja função será a de limitar as sobre tensões incidentes a valores compatíveis com os níveis de isolamento da aparelhagem a proteger. As características do transformador são:

•

Potência nominal: 40 MVA Tensão nominal AT: 60KV Tensão nominal MT: 15KV Método de arrefecimento: ONAN Tensão de curto-circuito: Ucc=0.15 p.u Impedância Homopolar: Z0=5×Ucc

•

XATRAT neutro aterrado no primário: ≤3

• • • • •




1.1- Correntes Nominais e de Curto – Circuito O s v al or es d e p ro je ct o d e c ur to – c ir cu it o e st ip ul ad a p ar a a subestação são: Valores Nominais da Corrente (A) Transformador Lado de AT

385A

Transformador Lado de MT

1539,6A

Barramento de 60kV (máx)

770A

Barramento de 60kV (min)

810A

Valores de Curto – Circuito Valor Eficaz da Corrente

24,1 kA

Valor de Crista

61,35 kA

Potência

2500 kVA

Impedância

0,024

Quadro 2- Correntes nominais

1.1.1. Barramento de Alta Tensão (60kV) Os barramentos de AT serão em tubos cobre nú, apoiados por isoladores de resina epóxil e apresentando as seguintes características:

Barramento: E – Cu F30 Secção

707mm 2

Diâmetro Externo

50mm

Diâmetro Interno

40mm

Espessura da parede

45mm

Corrente Permanente

1170A

Massa por Unidade de

6,31kg/m




Comprimento Quadro 3- Características do Barramento de 60kV

1.1.2. Isoladores de Suporte As colunas isoladoras terão as características que se seguem:

Tipo: C4 – 325 Tensão Nominal

72,5 kV

Carga de Ruptura à Flexão

4.000 N

Carga de Ruptura à Torção

2.000 Nm

Diâmetro Exterior (mm)

50

Espessura (mm)

40

Quadro 4- Características do Isoladores

1.3.3- Aparelhos de 60 kV 1.3.3.1- Interruptores Automáticos de 60 kV. Para a abertura e fecho dos circuitos de linhas e transformadores de potência em carga, prevê – se a instalação de interruptores automáticos tripolares de SF6 para intempéries. Cujas caracter ísticas se seguem: Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]



Interruptores Automáticos Tensão de Serviço

72,5 kV

Tensão de Ensaio com Onda 1,2/50µs

325 kV

Tensão de Ensaio 1minuto 50HZ

2.000 Nm

Intensidade Nominal de Serviço

2.500A

Poder de Corte Nominal Curto – Circuito

31,5 kA

Frequência

50HZ

Duração da Corrente de Curto – Circuito

0,3 seg

Cíclo Nominal de Manobra

O-0,3s-CO-3minCO

Tipo de Ligação

Trifásica

Quadro 5- Características do Interruptores Automáticos 1.3.3.2- Seccionadores de 60 kV Para se poderem efectuar os necessários seccionamentos, prevê – se a montagem de seccionadores no sistema de 60kV. Para o efeito, serão usados Seccionadores Tripolares, motorizados à intempérie e serão Tensão Nominal Intensidade Nominal

75,5 kV 1.600 A

Intensidade Admissível de Curta Duração (1s)

40 kA

Intensidade Admissível (valor de pico)

100A

Tensão de Ensaio a Impulso tipo raio, Onda 1,2/50µs Tensão de Ensaio a 50HZ 1minuto

325 kV (val. pico) 140 kV

formados por três pólos independentes, montados numa estr utura comum: Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]



Quadro 6- Características dos Seccionadores

1.3.3.3- Transformadores de Intensidade de 60 kV Transformadores de intensidade com a relação 300-600/5-5-5-5A, montados juntamente com os interruptores da posição de transformação de relação 60/15 kV; T ra ns fo rm ad or es d e i nt en si da de d e r el aç ão 6 00 -1 20 0/ 5- 5- 5A montados juntamente com os interruptores das posições de linha. T ra ns fo rm ad or es d e i nt en si da de d e r el aç ão 1 00 -2 00 /5 -5 -5 A montados juntamente com os interruptores das posições de transformação de ralação 60/15.

1.3.3.4- Transformadores de Tensão em 60 kV Para alimentar os vários aparelhos de medição e de protecção de circuitos de 60 kV, prevê-se a instalação de transformadores de tensão indutivos num extremo das barras e transformadores capacitivos no extremo de cada linha com as características: 31,5 KA, 2, 5cm/kV

1.3.3.5-Pára – Raios de 60 kV P ar a p ro te ge r a i ns tal açã o c on tr a s ob re t en sõ es d e o ri ge m atmosféricas, ou outras que possam ocorrer devido a qualquer causa, prevê – se a montagem de jogos de pára-raios tipo auto-válvulas (de Óxido de Zinco com isolamento polimérico) em 60kV, situados também nas saídas de transformação, o mais próximo possível dos transformadores de potência e nas saídas de linha. Cujas características são: Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]



Pára – Raios ZO Tensão Atribuída

72 kV

Intensidade de Descarga

10 kA

Tensão Residual Máxima

180 kV

(á onda de corrente de descarga nominal)

Quadro 7- Características do Pára – Raios 1.3.3- SISTEMA DE 15 kV (MT) 1 .3 .4 .1 - B ar ra me nt os d e MT Barramento geral em tubos de cobre apoiados em isoladores de resina epóxida. Os mesmos serão seccionados por um disjuntor extraível e apresentando ainda as características a baixo mencionados: Barramento: E – Cu F37 Secção

443 mm 2

Massa por Unidade de Comprimento

3,95 kg/m

Corrente Permanente

928A

Diâmetro Exterior (D)

50mm

Espessura da parede (d)

30mm

Quadro 8- Diâmetro e espessura do barramento 1.3.4.2- Aparelhos de (15kv) MT

1 .3 .4 .3 - D is ju nt ore s Os disjuntores a usar serão do tipo DIVAC, de pólos separados e utilizam o vácuo como tecnologia de corte. A montagem é feita sobre Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]



carrinho extra flexível. Os mesmos (disjuntores) apresentam as seguintes que a seguir são descritos: Disjuntor DIVAC Corrente Nominal (A)

Poder de Corte (kA)

3150

25

Quadro 9- Tipo de disjuntor 1.3.4.4- Cela Metálica com Interruptor Extraível A cela metálica com interruptor extraível instalados no lado de MT terão características nominais as que se seguem: com corren te nominal de 360 A de corrente nominal e tensão nominal de 17,5 kV. Celas Metálicas com Interruptor Extraível In

1250 A

Un

17,5 KV

Quadro 10- Corrente nominal e tipo de celas

1.1-

Ligadores

Numa subestação, as ligações entre condutores nús (entre si ou entre estes e a aparelhagem) são realizados por ligadores concebidos de forma a s er em d e m on ta ge m s im pl es e c om c ar ac te rí st ic as e lé ct ri ca s e mecânicas adequadas. Os ligadores devem: •

•

•

•

•

•

Assegurar uma repartição suficiente da corrente nos condutores a ligar; Não aumentar a resistência eléctrica dos elementos do circuito onde estiverem inseridos; Não originar aquecimentos suplementares em qualquer ponto do circuito durante a passagem de corrente; Não dar origem a uma queda de tensão superior a aquela observada num comprimento equivalente de condutor da mesma capacidade Ser insensíveis aos balanços e às vibrações dos condutores, assim como às variações de tensão mecânica e de temperatura; Ser resistentes à corrosão e aquecimento;



Projecto de Centrais e Subestações •

Possuir dispositivos que se oponham eficazmente ao desaperto em serviço

Os ligadores podem ser fixos, elásticos ou deslizantes, de acordo com as ligações a realizar. 1.1-

Barramentos, factores que influenciam a sua escolha

A energia eléctrica é transportada em Alta Tensão (AT) ou Muito Alta Tensão (MAT) até às subestações através de linhas aéreas de condutores nus, sendo a sua ligação feita directamente através de um pórtico de recepção presente na subestação, ou em alternativa através de cabos isolados. A partir daqui, a função de uma subestação é, de converter a energia com níveis de tensão altos em energia com níveis de tensão mais baixos, p or e xe mp lo A T e m M T ( mé di a t en sã o) . O el em en to d a subestação que leva a cabo esta “tarefa”, e que pode ser entendido como o coração da subestação, é o transformador de potência, que recebe no seu primário a energia em AT (por exemplo) e no secundário debita a mesma energia mas com níveis de tensão mais baixos (MT). Porém, para que este processo se possa efectuar em segurança, a rede de AT ou MAT não pode ser directamente ligada ao transformador de potência. Primeiro t em q ue p as sar p or u m co nj un to d e o utr os equipamentos, como seccionadores, disjuntores, transformadores de intensidade, Transformadores de tensão, descarregadores de sobre tensões (DST’s), que garantem a protecção da instalação no caso de ocorrer algum defeito que possa colocar em causa a integridade da mesma. Sendo assim, entre a chegada da energia à subestação e a sua “ida” até ao transformador de potência, passando pela diversa aparelhagem de, protecção e medida acima mencionada surge a necessidade de encontrar um meio que possa servir de ligação entre as diversas partes. Existem três alternativas: _ Cabo isolado; _ Cabo nu; _ Condutores rígidos. Então torna-se necessário apresentar uma definição de barramento, desta feita considera-se um barramento como sendo um conjunto de três fases que transportam a energia eléctrica através da instalação permitindo a interligação entre os diferentes equipamentos que constituem a instalação “subestação ” A alternativa de utilização de cabo isolado fica fora de questão logo à partida, devido ao seu elevado custo. No que diz respeito a ligações feitas em cabo nu, que quando efectuadas em subestações tem a designação de barramentos tendidos, são muitas Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]



vezes utilizados, principalmente nas subestações de grandes dimensões. Possuem no entanto alguns pontos negativos. Sendo constituídos por material maleável, estarão mais sujeitos a esforços electrodinâmicos e mesmo a oscilações provenientes do vento ou chuva o que fará com que seja necessário aumentar a distância entre fases de modo a garantir a segurança. Isto pode ser um problema complicado em situações onde o espaço destinado à subestação é limitado, situação que ocorre diversas vezes no que toca a subestações particulares (indústria por exemplo). A distância ao solo é outro ponto a ter em atenção qu ando se utilizam barramentos tendidos, devido às flechas. Além do já referido problema do espaço, este aumento de distâncias acarreta outras consequências: sendo os barramentos tendidos suportados por estruturas metálicas, o aumento da distância, quer entre fases quer ao solo, irá implicar o f ab ri co d e e st ru tu ra s m etá li cas d e m ai or es d im en sõ es , o q ue é obviamente mais caro. Por outro lado, tratando-se de subestações de g ra nd es d im en sõ es , e ste s c on du to re s s ão e m c er to s c as os m ais vantajosos, pois para situações em que são necessárias ligações que cubram “grandes” distâncias, a utilização de tendidos irá proporcionar o uso de um menor número de estruturas metálicas. Resta-nos então os condutores rígidos, que são baratos e não apresentam as limitações dos condutores em cabo nu. São basicamente perfis fabricados em material condutor, podendo tomar várias formas, mas sendo o perfil tubular é o mais utilizado nas subestações. A es co lh a a deq uad a d os b ar ra men to s e m d et er min ad a in st ala çã o “subestação ” deve-se aos seguintes factores: _ Em função da condição de aquecimento em r egime permanente. _ Em função da resistência mecânica de curto-circuito. _ Em função dos esforços térmicos devido ao curto-circuito. _ Em função da condição de ressonância.

Tais factores anteriormente apresentados jogam um papel importante, na escolha adequada dos barramentos e no correcto funcionamento da subestação salvaguardando-a de eventuais defeitos que possam ocorrer ao longo da exploração normal da subestação, pelo que passarei a debruçar sobre eles: 1.5.1- Condição de aquecimento em regime permanente Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]



A verificação da condição de aquecimento é feita através da simples comparação entre a corrente de serviço da instalação em questão, e a corrente máxima admissível pelo barramento escolhido. A corrente máxima admissível no barramento pode ser encontrada através da consulta das tabelas presentes nos dados facultados pelos fornecedores. 1.5.2- Resistência mecânica de curto-circuito Esta condição permite a verificação de que o barramento escolhido consegue suportar os esforços electrodinâmicos a que poderá ser sujeito em caso de curto-circuito. Para isso começa-se por calcular a corrente de choque – Ich, que é a máxima corrente que o barramento terá que s up or ta r e m ca so d e c ur to -c ir cu it o. É p or ta nt o o v alo r m áx im o instantâneo da corrente de curto-circuito, e que ocorre na sua fase inicial. É aquando da ocorrência deste pico de corrente que o barramento será sujeito a um maior esforço electrodinâmico. 1.5.3- Esforços térmicos devido ao curto-circuito A verificação desta condição baseia-se no cálculo do tempo de fadiga térmica do condutor, que é o tempo durante o qual o condutor pode suportar a corrente de curto-circuito.

1.5.4- Condição de ressonância Nesta condição procura-se garantir que, aquando da ocorrência de um curto-circuito, a frequência de ressonância própria do barramento, não se encontra perigosamente próxima da frequência eléctrica da instalação. Um condutor rígido, quando apoiado em dois pontos relativamente afastados, está sempre sujeito a oscilações e vibrações, causadas por vários factores, um dos quais, os esfor ços electrodinâmicos. Enquanto em regime permanente, estes esforços electrodinâmicos são de grandeza desprezável, porém, aquando da ocorrência de um curto-circuito, os esforços aumentam consideravelmente. No caso de a frequência própria de ressonância do barramento estar próxima da frequência eléctrica da instalação ou dos seus múltiplos, as oscilações poderão aumentar perigosamente. Convém portanto garantir que tal situação não aconteça. 1.2-

Protecções

Equipamentos A protecção dos equipamentos contra descargas atmosféricas directas será efectuada por meio da instalação de um conjunto de condutores de terra ‐ cabos de guarda ‐ repartidos sobre a área total do Parque Exterior Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]



de Aparelhagem, dando continuidade aos cabos de guarda das linhas aéreas, montados longitudinal e transversalmente nos topos das colunas dos pórticos da subestação e da estrutura de suporte de equipamento MT do painel do transformador. Quanto às sobre tensões de origem interna ou atmosférica que penetram na subestação irá ser realizada uma protecção através da montagem de hastes de descarga nas cadeias de amarração das linhas AT, assim como através da instalação de descarregadores de sobre tensão nas fases das linhas. O sistema de alimentação de BT será protegido por um sistema de protecção contra sobre tensões. Na alimentação de corrente alternada d ev er á s er p re vi st a a i ns ta la çã o d e t rê s n ív ei s d e p ro te cç ão ( al ta capacidade, primária ou média e secundária ou fina) e na alimentação de corrente contínua deverão ser instalados dois níveis de protecção (alta capacidade e primária ou média).

1.6.1- Pessoas As partes activas do equipamento eléctrico devem ser permanentemente protegidas, a fim de se protegerem as vidas e bens contra os perigos devidos à corrente eléctrica. Assim, devem o s tomar medidas especiais de segurança de acordo com a natureza do perigo que representam: _ Protecção contra contactos directos com as partes activas. _ Protecção contra contactos indirectos com componentes eléctricos e outras partes electricamente condutoras, que podem ficar em tensão, no caso de defeito acidental de isolamento. A protecção contra contactos acidentais com condutores nus ou aparelhos em tensão, que não se encontrem protegidos por isolamento, é prevenida utilizando técnicas de segurança por afastamento e por obstáculo.




1- Potência instalada total dos loteamentos

2.1 LOTE- A a) Quadro-11 Tipo de Instalações

Nº de Instalações

Pot. Corr. Pelo Fu.(KVA)


T1

2

16.56

14.49

T2

3

49.68

43.47

T3

3

82.8

72.45

T4

3

99.36

86.94

T5

3

480

420

761.52

637.35

ΣPinstalada

Almofada=0.25×Pinstalada(do L. A) Almofada=0.25×637.35=159.3375KVA PTdo L.A=Pinstalada+Almofada PTdo L.A=637.35+159.3375=796.6875 KVA 2.2

LOTE- B

a) Quadro-12 Tipo de Instalações


Pot. Corr. Pelo Fu. (KVA)


T1

3

24.84

21.735

T2

4

66.24

57.96

T3

4

110.4

96.6

T4

--

--

--

T5

3

480

420




ΣPinstalada

681.48

596.295

Almofada=0.25×Pinstalada(do L. B) Almofada=0.25×596.295=149.07375KVA PTdo L.B=Pinstalada+Almofada PTdo L.B=596.295+149.073755=745. 36875KVA

2.3 LOTE- C a) Quadro-13 Tipo de Instalações




T1

2

24.84

14.49

T2

3

49.68

43.47

T3

1

27.6

24.15

T4

5

165.6

144.15

T5

3

480

420

739.44

647.01

ΣPinstalada

Almofada=0.25×Pinstalada(do L. C) Almofada=0.25×647.01=161.7525KVA PTdo L.C=Pinstalada+Almofada PTdo L.C=647.01+161.7525=808. 7625KVA

2.4 LOTE- D a) Quadro-14 Tipo de Instalações




T1

4

33.12

28.98

T2

3

49.68

43.47




T3

4

110.4

T4

--

--

--

T5

3

480

420

673.2

589.05

ΣPinstalada

96.6

Almofada=0.25×Pinstalada(do L. D) Almofada=0.25×589.05=147.2625KVA PTdo L.D=Pinstalada+Almofada PTdo L.D=589.05+147.2625=736. 3125KVA

2.5 LOTE- E a) Quadro-15 Tipo de Instalações




T1

3

24.84

28.735

T2

2

33.12

28.98

T3

2

55.2

48.3

T4

5

165.6

144.9

T5

2

320

280

598.76

530.915

ΣPinstalada

Almofada=0.25×Pinstalada(do L. E) Almofada=0.25×530.915=132.72875KVA PTdo L.E=Pinstalada+Almofada Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]



PTdo L.E=530.915+132.72875=663.64375KVA

2.6 LOTE- F a) Quadro-16 Tipo de Instalações




T1

--

--

--

T2

--

--

--

T3

--

--

--

T4

--

--

--

T5

5

800

700

800

700

ΣPinstalada

Almofada=0.25×Pinstalada(do L. D) Almofada=0.25×700=175KVA PTdo L.D=Pinstalada+Almofada PTdo L.D=700+175=875KVA

3. Potência Total dos Lotes PTdo s Lotes=PTdo L.A+PTdo L.B+PTdo L.C+PTdo L.D+PTdo L.E+PTdo L.F PTdo s Lotes=76.6875+745.3687+808.7625+736.3125+663.64375+875 PTdo s Lotes=4617.025KVA

3.1- Potência do Município Tendo em conta que o município é formado por 15 quar teirões idênticos, então a potência do município será a seguinte: Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]



PTdo município=15×PTdo s Lotes PTdo município=15×4617.025KVA → → →PTdo município=69255.375 KVA

3.2- Potência Parcial por categoria Segundo os dados apresentados no projecto fazem parte da categoria 2 as habitações do tipo 3, 4, e 5 respectivamente, enquanto para a categoria 3 as habitações do tipo 1, e 2 respectivamente. Em conformidade com a carta militar anexa neste projecto as habitações nos diferentes loteamentos encontram-se assim distribuídas: a) Quadro-17 Lote A Lote B Instalação tipo

Lote C

Lote D

Lote E

Lote F

TOTAL

2

3

2

4

3

0

14

3

4

3

3

2

0

15

3

4

1

4

2

0

14

3

0

5

0

5

0

13

3

3

3

3

2

5

19

14

14

14

14

14

5

75

T1

Instalação tipo T2




TOTAL

3.2.1- Potência Instalada, e Total da categoria 2 Pinstda C2=24.15×NT3+28.98×NT4+140×NT5 Pinstda C2=24.15×14+28.98×13+140×19=3374.84 KVA Pinstda C2=3374.84KVA PTda C2=1.25×Pinstda C2 PTda C2=1.25×3374.84=4218.55KVA

OBS: Foi considerado 25% como almofada no cálculo da potência total. 3.2.2- Potência Instalada, e Total da categoria 3 Pinstda C3=7.245×NT1+14.49×NT2 Pinstda C3=7.245×14+14.49×15=318.78 KVA Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]



Pinstda C3=318.78KVA PTda C3=1.25×Pinstda C3 PTda C3=1.25×318.78=398.475KVA

OBS: Foi considerado 25% como almofada no cálculo da potência total.

3.3- Normalização dos postes de transformação a) Quadro-18 Lote

Potência total do lote (KVA)

Potência Normalizada (KVA)

A

796.6875

800

B

745.36875

800

C

808.7625

1000

D

736.3125

800

E

663.643745

800

F

875

1000

3.4 - Determinação da secção dos cabos de interligação dos postes de transformação. 3.4.1- Critério da secção económica. O método da determinação da secção de um condutor ou canalização pelo critério da secção económica é considerado em termos globais a melhor solução no plano económico, face as difer entes condições de funcionamento (aquecimento em regime normal, em caso de curtocircuito, e queda de tensão). Pois este critério leva em consideração a duração de vida dos condutores em estudo. Com efeito os custos totais decompõem-se em duas parcelas: _ Investimento inicial, isto é correspondente ao valor de compra e de instalação o qual é crescente com a secção: _ O custo exploração normalmente corresponde em grande parte ao custo das perdas de energia por efeito de Joule, o qual varia no sentido inverso da secção. Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]



Para um tipo de cabo e um regime de utilização determinado a soma dos custos em função da secção, passa por um mínimo correspondente ao valor da secção designado por secção económica . E na maior parte dos casos a secção económica é sup erior a secção n ec es sá ri a d o p on to d e v is ta t éc ni ca , e a d if er en ça r es pe ct iv a t em tendências crescentes, com o aumento progressivo do encarecimento da e ne rg ia e a in da c om o d es en vo lv im en to d os m at er ia is i so la nt es , permitindo temperaturas de funcionamento cada vez mais elevadas. A partir destes últimos factores destacados, podemos obviamente que o aspecto económico não deve esquecido durante a determinação da secção. A solução escolhida poderá no entanto ser determinada em função dos de vários critérios, em particular: _ As vantagens a longo prazo da secção económica. _ As vantagens a curto prazo de um investimento mínimo no que tange a u ma t ax a d e j ur os e le va da s e d e u m co mp ri me nt o d a ca na liz açã o importante. O cálculo da secção pelo critério da secção económica envolve uma série de parâmetros a considerar e pela incerteza da sua evolução no tempo (carga a transportar, custos unitários hipóteses financeiras, etc.). Conforme pode ver mediante a seguinte fórmula: S0=K×I×h×C×A em que:

K = 4.61×10 - 2 , para o alumínio. h = 4500 (hora∕Ano), r egime de funcionamento do circuito. C = 0.024 USD (tarifa de energia 3. 35Kz KW/h, fornecido pela EDEL) Un =15KV no lado de média, I=Is=204 A

A=1+t10-1t×1+t10=1+1010-1t×1+1010=6.14 onde: N=10; representa a taxa de amortização de investimento. t = 0.1; taxa de amortização ou de juros.

I=Pn(PTdo L.A)+Pn(PTdo L.B)+Pn(PTdo L.C)+Pn(PTdo L.D)+Pn(PTdo L.E) +Pn(PTdo L.F)√3×Un Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]



I=(800+800+1000+800+800+1000)×103√3×15000=200. 14 A S0=4.61×10-2×200.14×4500×0.024×6.14 =231.92mm² S0=237.59mm² (normalizando a referida secção, tem-se: S0=240mm² ).

4- Dimensionamento da subestação 4.1- Potência prevista para a subestação Sendo a subestação a projectar é responsável pela alimentação de um município, formado por 15 quarteirões, e mediante os cálculos realizados a nt er io rm en te v im os q ue a p ot ên ci a p re vi st a p ar a a m es ma e ra d e Sprevista=69255.3575 ≈69.26 MVA . É a partir deste valor que projecta-se uma subestação redutora de 80MVA, redutora (60/15KV), composta por dois transformadores de força de 40MVA com a finalidade de alimentação do referido município.

4.1.1-Características da Rede a Montante Consideremos a rede a montante caracterizada pelos seguintes parâmetros: S c c . m á x = 2500MVA, S c c . m i n = 1700MVA e X” A T / R” A T = 4 4.1.2-Características da Subestação m=6015 ; Xf=Ucc=15% ; S=80MVA ;Z0=X0=5Xf ;onde:

m: É a relação de transformação. S: Potência nominal Xf=Ucc : Tensão de curto-circuito Z0=X0: Reactância homopolar

Esquema de ligação dos Transformadores




4.2.Cálculos eléctricos em regime permanente 4.2.1-Tensões: a ) Te ns õe s Má xi ma e M ín im a U n.máxima = U n + 2 × 2,5 0 0 × U n = 60 + 2 × 2,5 0 0 × 60 → U n.máx = 63 kV U n.mínima = U n − 2 × 2,5 0 0 × U n = 60 − 2 × 2,5 0 0 × 60 →U n.máx = 57 kV

b) Conversão dos Valores em Por Unidade: C on si de rem os co mo b as e d o s is te ma o s v al or es S c c =2500MVA assim:

S b =60MVA,

, S cc =

S n S b

=

2500 60

=

41,67 pu

4.1.1-Impedâncias a) Impedância do Sistema A montante da Subestação: É calculada a partir da seguinte expressão: Z cc =


U 2 S cc

=

1 41,67

= 0,024 pu



b) Impedância dos Transformadores: Neste caso deve – se transportar a reactância dos transformadores para a base desejada, sabendo que ambos transfor madores são iguais. X T 1 = X T 2 = 15 ×

60 40

=

22,5 0 0 → X T 1 = X T 2 = 0,225 pu

A figura a seguir representa o diagrama de impedâncias do sistema:

c) Impedância Equivalente do Sistema De acordo com o diagrama de impedâncias tere mos: X eq =

0,225 × 0,225 0,225 + 0,225

+ 0,024 → X eq = 0,113 pu

OPERAÇÃO NOMINAL DA SUBESTAÇÃO

Neste caso os dois transformadores operam normalmente, cada um deles fornece no estado de ventilação normal uma potência de 40 MVA.




4.1.1-Corrente Nominal Para a Linha d e Transmissão de 60KV Uma vez potência total a cada linha que chega a instalação será a soma da potência de cada transformador, então as correntes nominais que por eles circularão serão as seguintes: S prevista

I Serviço =

=

3 × U AT

80 × 10 6 3 × 60 × 10 3

=

770 A

I Serviço = 770 A

I n.máx =

S prevista

80 ×10 6

=

3 × 57 ×10 3

3 × U AT

I n.máx = 810 A

4.1.2-Transformadores a) Corrente Nominal Para o Lado de AT de Cada Transformador No lado de AT dos transformadores a cor rente nominal é: CalculandoVem :

Dados : S trafo = 40 MVA

I nom. AT =

U nom. AT = 60 kV

S trafo 3 × U nom. AT

=

40 × 10 6 3 × 60 × 10 3

= 385 A

b) Corrente Nominal Para o Lado de MT de Cada Transformador No lado de MT dos transformadores a cor rente nominal é: Dados : S trafo = 40 MVA U nom.MT = 15kV CalculandoVem : I nom.MT =

S trafo 3 × U nom.MT

=

40 × 10 6 3 × 15 × 10 3


= 1539,6 0 A



4.1.1-Barramento de 60kV a) Corrente Nominal para a Barramento de 60kV Neste barramento as cor rentes nominais são iguais das linhas de transmissão.

I Serviço =

S prevista

=

3 × U AT

80 × 10 6 3 × 60 × 10 3

I Serviço = 770 A

I n.máx =

S prevista 3 × U AT

=

80 ×10 6 3 × 57 ×10 3

I n.máx = 810 A

b) Corrente de Curto – Circuito Tomando em consideração que para este projecto em par ticular nesta s it ua çã o, a g er aç ão e st á s it ua da a u ma d is tâ nc ia c on si de rá ve l d a s ub es ta çã o p elo q ue p od em os c ons id er ar a ce it áv ei s a s r el aç õe s . ´´

´

I cc = I cc = I km

Dados U n = ´´

60 kV ´

I cc = I cc = I cc

′′ = S cc ′ = S cc = S cc

2500MVA

Calculando vem : I cc ( 60kV )

=

I cc ( 60kV )

=

S cc

3 × U n 2500.000kVA 3 × 60kV

≈

24,1 kA




c) Corrente de choque ou Impulso: O valor da corrente de impulso no barramento de 60 kV determina – se a partir da expressão . Onde x é o factor de ´´ I i ( 60) = x × 2 × I cc ( 60 kV ) ( kA) simetria (

) x = 1,8

Assim sendo temos: I i ( 60) = 1,8 × 2 × 24,1 = 61,35 kA

d) Protecção Contra Sobreintensidades de Corrente: A partir dos valores das correntes nominais e de curto-circuitos trifásico anteriormente calculadas e recorrendo-se ao catalogo de disjuntores DIVAC, escolhe – se o disjuntor com as características eléctricas que se seguem: Interruptores Automáticos Corrente Nominal (A)

Poder de Corte (kA)

2500

31 Quadro-19

4.3- Secção Mínima do Barramento Com base nos dados obtidos, vamos calcular o valor da secção mínima para barramento, usando a seguinte expressão s min = 7 × I i ( 60kV ) × t

Onde: t – tempo de actuação da protecção para o curto – circuito (0,3 seg) Calculando temos s min = 7 × 61.35 × 0,3 = 235 mm 2

Assim sendo usar-se-á um barramento com uma secção mínima igual ao calculado. Então a escolha recai ao barramentos tubular E – Cu F30, cujas características apresentam – se a seguir: Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]



Barramento: E – Cu F30 Secção

707mm 2

Diâmetro Externo

50mm

Diâmetro Interno

40mm

Espessura da parede

45mm

Corrente Permanente

1170A


6,31kg/m

Quadro-20 4.3.1-Efeitos Dinâmicos e Térmicos das Correntes de Curto a ) F or ça E l ec tro di nâ mi ca : Os aparelhos e condutores de uma determinada instalação, quando submetido a um curto – circuito, são solicitados termicamente. A f or ça e le ctr od in âm ic a a ctu an te e nt re barramento calcula – se de acordo . Ft = 2,04 ×10- 2 × I i2( 60 kV ) ×

l a

Esta

força

é

d oi s c on du to res d o com a expressão considerada

como

[ kgf ]

uniformemente distribuída ao longo dos pontos de apoio. Sendo: l – é o comprimento do vão máximo do barramento (500cm); a – é a distância entre barras ( 150cm); Logo, Fe = 2,04 × 10 - 2 × (61,35) 2 ×

substituindo 5,0 1,5

os

valores

vem

≈ 256kgf




O passo seguinte e verificar se os esforços electrodinâmicos são suportados pelo condutor à escolher. Ou seja o módulo de flexão W terá de respeitar a relação , analisemos a seguir: W min ≥

M máx σ s

b) Determinação do Momento Flector Máximo (M m á x ): O s m om en to s f le ct or es a c on si de ra r n a b as e d as r es pe ct iv as estruturas de apoio nas extremidades do barramento e ao eixo deste, obtêm – se a partir da expressão. M máx =

F e × l

=

256 × 500

16

→

16

M máx = 8000kgf .cm

c) Valor Mínimo do Módulo d e Resistência à Flexão: W min ≥

M máx σ s

Sendo: Coeficiente de segurança à flexão (1000kgf/cm 2 à 1200kgf/cm 2 σ s −

para o cobre) Logo o barramento a escolher terá de obedecer a condição:

W min ≥

M máx σ s

Ou seja W min ≥

8000 1200

≈ 6,67cm

3

Então o valor mínimo do módulo da resistência à flexão é

W min

=

π ×

( D

4

−

d

4

)

;

32 × D




Onde: D=5cm é o valor do diâmetro externo do tubo e d=4cm é o valor do diâmetro interno do tubo, tal como na figur a abaixo:

Dados D = 5 cm d = 4 cm Calculandovem : W =

π ×

(5

4

−4

4

32 × 5

) = 7,25 cm

3

> 2,195 cm

3

Atendendo a condição acima na, podemos dizer que o barramento de cobre E – C u F 30 de 50/40mm seleccionado, serve para suportar as condições anteriores. d) Valor do Momento de Inércia (J): Determina – se de acordo com a expressão a baixo: Calculandovem : J =

π ×

( D

4

− d

4

)

64

→

J =

π ×

(5

4

−4

64

4

) = 18,11cm

4

e) Verificação de Esforços Térmicos: Depois de calculada a secção do barramento, temos ainda que garantir que o barramento seleccionado suporta os esforços térmicos solicitados durante o regime permanente aquando da ocorrência de um curto – circuito.




de

A verificação será feita para o valor da corrente térmica equivalente cur to – cir cuito, e usando a fór mula a expr essão s eguir : mas

θ f = θ i + k × t p ×

I th2

. I th = I cc ( 60 kV ) × m + n

s 2

O nd e: I t h – corrente de curo circuito permanente dada em (kA). Levando em consideração que as subestações geralmente encontram-se localizadas distantes dos centros de produção, podemos considerar pois acorrente se mantém praticamente constante. I th = I cc( 60 kV ) = 24,1kA

m – factor que leva em consideração a componente da corr ente contínua (m=0,2) n – factor que leva em consideração a componente da corr ente alternada (n=0,7) ϴi

– temperatura antes do curto circuito (50˚ para barramento de

cobre) t p – tempo de actuação da protecção para o curto – circuito ( 0,3 seg) k – factor que depende do material do barramento (k=0,0061Cmm 4 /A 2 s para o cobre). Logo temos:

. Uma vez que a θ f = 50 + 0,0061× 0,3 ×

( 24,1) 2 700

2

0

= 52,169

temperatura máxima admitida para o cobre é 200˚C vemos que a barra escolhida satisfaz as condições anteriores.

f) Verificação da Condição de Ressonância Neste passo vamos determinar se a frequência de ressonância do barramento quando submetido aos esforços térmicos está dentro do intervalo estabelecido. Usando a formula a seguir: f p = 112 × Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]

E × J mb × l 2



Onde: E – é o módulo de elasticidade do material d barra (11×105kgf / m) m b – é a massa por unidade de comprimento (6,31kg/m) J – é o momento de inércia (18,11cm 3 ) l – é a distância entre apoios (500cm) Logo, substituindo os valores vem: 5

f p = 112 ×

11×10 ×18,11 6,31×10− × 500 2

4

= 7,96 Hz

Nota – se que a frequência própria de ressonância do tubo não se encontra suficientemente próxima nem da frequência da rede nem do seu dobro, ou seja, encontra-se fora do intervalo , não [ 54; 66] ∪ [108;132] Hz havendo possibilidades desse barramento oscilar em ressonância.

Barramento de 15 kV a) Corrente Nominal para a Barramento de 15kV Dados : S Barra = 80 MVA U nom. BT = 15kV

CalculandoVem : I Barra.15kV =

S trafo 3 × U nom. BT

=

80 × 10 6 3 × 15 × 10 3

I Barra.15kV = 3079 A

b) Potência de Curto – Circuito: Tendo em conta que o valor da reactância até a barra de 15 kVA é de 0,324 pu, então podemos calcular:




Dados U = 15 kV Z equivalent e = 0,324 pu Calculandovem S cc(15kV ) =

S b X eq

→

S cc(15kV ) =

60 0,11274

= 532 MVA

c) Corrente Inicial de Curto

; I cc (15kV ) =

S k 3 × U n

=

´

532 × 10 6 3 × 15 × 10

3

= 20,5 kA

I cc = I cc (15kV ) = 20,5 kA

d ) C or re nt e d e I mp ul so : ; ´´ I i (15kV ) = x × 2 × I cc (15kV )

I i (15kV )

=

1,8 × 2 × 20,5 ≈ 52 kA

e) Protecção Contra Sobreintensidades: Com base nos cálculos efectuados, escolhem – se os disjuntores DIVAC, com as características eléctricas que se seguem: Disjuntor DIVAC Corrente Nominal (A)

Poder de Corte (kA)

3150

70 Quadro-21

4.3.2-Determinação da Secção Mínima do Barramento: Elaborado Por: Domingos da Silva Damião Email: [email protected]



s min = 7 × 52 × 0,3 = 199 mm 2

Assim sendo vamos usar barramentos tubular E – Cu F37, cujas características apresentam – se a seguir: Barramento: E – Cu F37 Secção

443 mm 2

Corrente Permanente

928A

Diâmetro Exterior (D)

50mm

Diâmetro Interior (d)

42mm

Espessura da Parede (s)

5mm


3,95kg/m

Quadro-22

Efeitos Dinâmicos e Térmicos das Correntes de Curto a) Força Electrodinâmica: -2

2

Ft = 2,04 × 10 × I i (15 kV ) ×

l =225cm; Fe = 2,04 × 10 -2 × (52) 2 ×

l a

[ kgf ] a =32cm

2,25 0,32

= 388 kgf

Vamos provar que o módulo de flexão W terá de r espeitar a relação , analisemos a seguir: W min ≥

M máx σ s




b)Determinação do Momento Flector Máximo (M m á x ):

M máx =

F e × l

=

388 × 225

16

→

M máx = 5456kgf .cm

16

c) Valor Mínimo de Módulo de Resistência à Flexão: W min ≥

W min ≥

5456 1200

≈ 4,55 cm

M máx σ s

3

Então o valor mínimo do módulo da resistência à flexão é

W min

=

π ×

( D

4

−

d

4

)

;

32 × D

Onde: D=5cm; d=3cm Dados D = 5 cm d = 4 cm

.

Calculandovem : W =

π ×

(5

4

−3

32 × 5

4

) = 10,68cm

3

> 4,55cm

3

d) Valor do Momento de Inércia (J): Determina – se de acordo com a expressão a baixo: Calculandovem : J =

π ×

( D

4

− d

4

)

64


→

J =

π ×

(5

4

−3

64

4

) = 26,7 cm

3



e) Verificação de Esforços Térmicos: mas θ f = θ i + k × t p ×

I th2

. I th = I cc(15kV ) × m + n

s 2

Assim

. I th = 52 × 0,2 + 0,7 = 49 kA

→ θ f = 50 + 0,0061× 0,3 ×

( 49) 2 443

2

= 50

0

Analogamente, uma vez que a temperatura máxima admitida para o c ob re é 2 00 ˚C v em os q ue a b ar ra e sc ol hi da s at is fa z a s c on di çõ es anteriores.

f) Verificação da Condição de Ressonância Neste passo vamos determinar se a frequência de ressonância do barramento quando submetido aos esforços térmicos está dentro do intervalo estabelecido. Usando a formula a seguir: f p = 112 ×

E × J mb × l 2

Onde: E – é o módulo de elasticidade do material d barra ( 11×10 5 kgf / m) m b – é a massa por unidade de comprimento (3,95kg/m) J – é o momento de inércia (26,7cm 3 ) l – é a distância entre apoios (250cm) Logo, substituindo os valores vem: f p = 112 ×

11×105 × 26,7 3,95 ×10− × 250 2

4

= 31,5 Hz

Nota – se que a frequência própria de ressonância do tubo não se encontra suficientemente próxima nem da frequência da rede nem é o seu




múltiplo. Ou seja, encontra-se fora do intervalo

, não

[ 54; 66] ∪ [108;132] Hz havendo possibilidades desse barramento oscilar em ressonância.

Considerações Finais Após a realização deste trabalho, permitindo a aquisição e desenvolvimento de aptidões referentes a concepção de um ante-projecto de uma subestação que encontra-se enquadrado na cadeira de Centrais e Subestações d o c ur so s up er io r d e e ng en har ia el ect ro té cn ic a n a especialidade de “ Sistemas de Potências ”, devo realçar que é árduo o trabalho no domínio técnico e cientifico em qualquer ramo da engenharia e sinto-me regozijado de tê-lo concluído de forma exitosa, pelo que mais uma vez agradeço primeiramente a Deus pelo dom da vida, agradeço aos meus pais pelo moral e material, de seguida reitero os meus sinceros e profundos agradecimentos ao professor e Engenheiro Joaquim Moreira Lima pela dedicação e paciência que tem tido na transmissão dos seus conhecimentos técnico-científicos, e por último agradeço também aos meus colegas e a todos quanto tornaram possíveis a realização deste trabalho.




BIBLIOGRAFIAS •

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Caderno de apontamentos da cadeira de Centrais e Subestações. M at er ia l d e a po io p ar a o p ro je ct o d e c en tr ai s e s ub es ta çõ es fornecido pelo regente da cadeira Moreira Lima Livro de Subestações do Centro federal de educação tecnológica CELSO KUSCOW DA FONSECA, Novembro 1999. Relatório de visita de estudo a Subestação do Alto Mira; ISEL, Portugal.

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Estudo e projecto elétrico básico de uma SE, Fabiano de Sousa

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Subestação, concepção e projecto Celso Silva, Filipe Rocha e José Alexandre

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Sistema de Transporte da Região do Kuito. Associado ao A.H. N ´Gove. Subestação do Kuito 220/60/15 kV ( CHISSINDO 2) Mestrado Integrado em Engenharia Electromecânica e Computadores ( FEUP) E la bo ra do p or : Lúcio S an to s, M ár io S ou sa e P ed ro L an do lt (05/03/ 2007) Projecto de diplomação (Estudo do uso de barramentos rígidos em subestações): Universidade Federal do rio grande do Sul “Aramis Tisott” Cálculo de Barramentos Integrado em Engenharia Electrotécnica e Computadores ( FEUP) Elaborado por: Hélder Jorge Duarte Faria •

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PROJECTO DE SUBESTAÇÕES 1

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