ESTUDO COMPARATIVO ENTRE SUBESTAÇÕES BLINDADAS ISOLADAS A GÁS SF6 E SUBESTAÇÕES CONVENCIONAIS CHROMA ENGENHARIA

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1 GSE/ a 26 de Outubro de 2001 Campinas - São Paulo - Brasil GRUPO VIII GRUPO DE ESTUDO DE SUBESTAÇÕES E EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS GSE ESTUDO COMPARATIVO ENTRE SUBESTAÇÕES BLINDADAS ISOLADAS A GÁS SF6 E SUBESTAÇÕES CONVENCIONAIS Ricardo Silva Jacobsen (*) EPTE Nelson Shingo Nakano EPTE José Mauro Barros Fernandes CHROMA ENGENHARIA Gilvan Máimo de Sá Leitão CHROMA ENGENHARIA RESUMO O presente trabalho apresenta os resultados dos estudos desenvolvidos com a finalidade de estabelecer parâmetros que possam ser considerados quando da definição do tipo de subestação a ser implantada - GIS ou AIS, em função dos custos envolvidos. Os estudos realizados contemplam os custos parciais e total de implantação, e os de manutenção preventiva de estações transformadoras de transmissão - ETT, representantes do universo das subestações padronizadas da EPTE Empresa Paulista de Transmissão de Energia Elétrica S.A. PALAVRAS-CHAVES Subestação, Estudo Comparativo, Custos de Implantação, Custos de Manutenção, AIS e GIS INTRODUÇÃO As concessionárias de energia elétrica que atendem demandas elevadas e crescentes, em áreas densamente povoadas de grandes conglomerados urbanos, vêm encontrando cada vez mais dificuldades na obtenção de terrenos adequados para a implantação de suas subestações de alta tensão e de linhas de transmissão associadas. As restrições, interferências e dificuldades mais freqüentes para a implantação de subestações de alta tensão em regiões densamente povoadas são Área total ou parcialmente ocupada; Aquisição de grandes áreas; Elevado custo do metro quadrado do terreno; Dificuldade em se conseguir terrenos regulares (com o mesmo perímetro); Ocupação plena do terreno, com equipamentos junto às divisas; Áreas destinadas a projetos públicos; Região ou edificações tombadas pelo patrimônio histórico; Parques industriais; Necessidade de decretos de desapropriação; Necessidade de transformadores do tipo baio nível de ruído; Impacto ambiental das instalações; e Legislação urbana. Neste conteto de dificuldades, a escolha do terreno da subestação apresenta-se etremamente complea e de difícil definição. Dependendo da sua localização na área urbana, o que irá definir a concepção a ser adotada para a subestação é o custo do metro quadrado da área requerida, parâmetro que poderá ser bastante significativo na composição do custo final. Nas áreas onde o valor do metro quadrado é muito elevado, as subestações do tipo blindadas isoladas a gás SF6 GIS surgem como uma alternativa às subestações convencionais isoladas a ar - AIS em função de menores áreas requeridas, minimização de impacto ambiental e das vantagens proporcionadas pelo tipo de equipamento, tais como menores custos de manutenção e maior confiabilidade. Surgem então os seguintes questionamentos básicos Que tipo de subestação deverá ser economicamente mais atrativa, para um determinado valor de metro quadrado do terreno? GIS ou AIS?; Os custos de manutenção com os equipamentos e com a menor área requerida pela GIS, não sinalizam como a melhor opção deste tipo de subestação? EPTE - Empresa Paulista de Transmissão de Energia Elétrica S A Av. Casa Verde, CEP Casa Verde São Paulo SP Brasil Tel. (55) rbusso@epte.com.br

2 2 Qual o custo do metro quadrado que viabiliza a implantação de uma GIS, considerando todos os custos envolvidos ao longo sua vida? COMENTÁRIOS GERAIS Os estudos realizados objetivaram eclusivamente a análise dos custos de implantação e manutenção das subestações, fugindo, portanto, ao escopo condicionantes especiais que poderão ser preponderantes na escolha entre as subestações GIS e AIS, merecendo destaque o impacto ambiental SUBESTAÇÕES CONSIDERADAS NO ESTUDO As Estações Transformadoras de Transmissão - ETT da EPTE, podem ser de dois níveis de tensão kv MVA, e kv MVA Estas subestações possuem diagramas unifilares equivalentes. Figura 3.1. O trabalho foi desenvolvido a partir destes diagramas unifilares, considerando para cada subestação duas possibilidades de instalação uma isolada a ar (AIS) ao tempo e outra blindada isolada a gás SF6 (GIS) abrigada, gerando 4 (quatro) tipos de subestações com os respectivos arranjos físicos, considerando a padronização adotada pela EPTE. Figuras 3.2, 3.3 e 3.4. BANCOS 1*, 2* e 3* 230kV-138/88kV 150/200/250 MVA ou /88kV 240/320/400 MVA 345kV ou 230kV BCO 1* BCO 2* BCO 3* 88/138kV T.T /92,4kV 16MVA T.T /92,4kV 16MVA S.A. 13,8kV LT1A LT1C LT1B LT1D CAP.1 CAP.2 42MVAr 42MVAr LT2A LT2C LT2B LT2D S.A. 13,8kV FIGURA Diagrama Unifilar Simplificado - ETT kv e ETT kv

3 kV CASA DE COMANDO 230/138kV INTERL. CAP.2 CAP PRÉDIO GIS 345kV ou 230kV 345 ou 230/138kV PRÉDIO GIS 138kV E CASA DE COMANDO 138kV ÁREA DO ÁREA DA CASA DE COMANDO ÁREA TOTAL CONSTRUIDA ÁREA DO ÁREA PRÉDIO GIS 230kV ÁREA PRÉDIO GIS 138kV ÁREA CASA DE COMANDO ÁREA TOTAL CONSTRUIDA FIGURA ETT kv AIS ao Tempo Arranjo Físico FIGURA ETT kv / ETT kv - GIS Abrigada Arranjo Físico CUSTOS TOTAIS ESTIMADOS kV ÁREA DO ÁREA DA CASA DE COMANDO ÁREA TOTAL CONSTRUIDA /138kV CASA DE COMANDO kV CAP.2 CAP.1 FIGURA ETT kv AIS ao Tempo Arranjo Físico A definição dos diagramas unifilares e a elaboração dos arranjos físicos pertinentes, possibilitou o levantamento dos quantitativos envolvidos. As consultas aos fabricantes de subestações blindadas isoladas a gás SF6 permitiram definir os custos previstos para os esquemas adotados, sendo utilizados os valores do banco de dados da EPTE para os equipamentos convencionais, materiais e serviços. Na falta destes, casos constatados como ecepcionais, foram utilizados valores de mercado. O estudo atinente à manutenção preventiva, não só dos equipamentos como também das instalações prediais, urbanismo e paisagismo, definiu os custos relativos a esta atividade, para cada tipo de subestação, de acordo com as rotinas de manutenção e contratos praticados pela EPTE. Neste estudo foram computados os custos totais atuais de manutenção com remuneração de capital de 1% ao mês, para uma vida útil das instalações de 30 (trinta) anos. Com a aplicação, basicamente, dos critérios definidos pela ELETROBRÁS na publicação Diretrizes para Estimativa de Custos de Subestações, foram então calculados os custos que são o objeto de análise do presente relatório.

4 4 Os custos de aquisição dos terrenos das subestações foram obtidos a partir da fiação do valor de US$,00 / m 2. A Tabela 4.1 apresenta os custos totais estimados, com as respectivas composições, para cada tipo de subestação. TABELA Estimativa do Custo Total das Estações - valores em US$ mil - referência mar / 96 ETT - EST. TRANSF. DE TRANSMISSÃO DESCRIÇÃO kv kv AIS AO TEMPO GIS ABRIGADA AIS AO TEMPO GIS ABRIGADA CUSTOS DIRETOS , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,56 CUSTO TOTAL DE IMPLANTAÇÃO , , , , , , , ,60 CUSTO TOTAL DA ESTAÇÃO , , , , CONSTATAÇÕES As constatações consideradas relevantes foram obtidas a partir da analise e verificação dos custos totais estimados para cada tipo de subestação Custos de Manutenção As relações entre os custos atuais de manutenção preventiva das subestações, com remuneração do capital de 1% ao mês, para vida útil esperada da instalação de 30 (trinta) anos, bem como as suas composições, estão indicadas nas Figuras 5.1, 5.2 e % FIGURA ETT kv / ETT kv - Custo de Manutenção Preventiva - Comparação 45% 9% 2% 2% 1% SERVIÇOS AUXILIARES 26% SETOR 15 kv SETOR 88 / 138 kv SETOR 230 kv OU 345 kv SISTEMAS AUXILIARES INSTALAÇÕES PREDIAIS URBANISMO E PAISAGISM0 FIGURA ETT kv / ETT kv AIS ao Tempo - Custo de Manutenção Preventiva Composição 24% 30% 4% 2% 3% 22% SERVIÇOS AUXILIARES SETOR 15 kv SETOR 88 / 138 kv SETOR 230 kv OU 345 kv SISTEMAS AUXILIARES INSTALAÇÕES PREDIAIS URBANISMO E PAISAGISM0 FIGURA ETT kv / ETT kv GIS Abrigada - Custo de Manutenção Preventiva - Composição O custo de manutenção do setor de 88/138 kv da subestação blindada isolada a gás abrigada, incluindo outros equipamentos convencionais, é cerca de 50 % do custo da subestação convencional. Esta redução não é maior devido ao número elevado de chaves de aterramento eistentes nas GIS. Os custos de manutenção dos setores de 230 e 345 kv das subestações isoladas a gás abrigada, incluindo os transformadores de potência e outros equipamentos convencionais, estão entre 56 % e 59 % do custo da estação convencional. O custo de manutenção das instalações prediais na subestação blindada isolada a gás abrigada é cerca de 66 % maior que o da subestação convencional ao tempo. O custo de manutenção relativo ao urbanismo e paisagismo na subestação blindada isolada a gás abrigada é da ordem de 41 % do mesmo custo da subestação convencional ao tempo. Na composição do custo de manutenção, a parcela referente ao custo de urbanismo e paisagismo tem

5 5 maior peso, cerca de 45 % do custo total de manutenção na subestação convencional ao tempo. Esta parcela passa para 30 % na subestação isolada a gás. As parcelas referentes aos custos de manutenção das instalações prediais e do urbanismo e paisagismo, são responsáveis por cerca de 54 % do custo total de manutenção na subestação convencional ao tempo e na blindada isolada a gás abrigada FIGURA ETT kv - Área de Implantação % Custos Totais As relações entre os custos totais das subestações e as suas respectivas composições estão indicadas nas Figuras 5.4, 5.5 e % % FIGURA ETT kv / ETT kv - Custo Total - Terreno a US$,00/m 2 63% 8% 4% 2% 5% 3% FIGURA 5.8 ETT kv - Área de Implantação CONSIDERAÇÕES FINAIS A Tabela 4.1 e os gráficos apresentados nas Figuras de 5.4 a 5.8 foram elaborados a partir da fiação do valor do terreno em US$,00 /, com o objetivo de possibilitar a determinação dos custos das subestações consideradas. Como o preço do terreno varia apreciavelmente dependendo do local previsto para a subestação, foi procedido um estudo visando determinar o custo total estimado para a implantação de cada tipo de subestação, com diferentes valores para o terreno. Tal estudo originou os gráficos apresentados nas Figuras 6.1 e 6.2, que agrupam as subestações por nível de tensão ,00 FIGURA ETT kv / ETT kv AIS ao Tempo - Custo Total - Composição 70% CUSTO TOTAL DA ESTAÇÃO EM US$ MIL , , , , , , ,00 3% ,00 5% 1% 1% 5% ,00 0,10 0,40 0,70 1,00 1,30 1,60 1,90 2,20 2,50 2,80 3,10 3,40 3,70 4,00 4,30 4,60 4,90 5,20 5,50 C U S T O D O T E R R E N O E M U S $ M I L / M 2 5,80 6,10 6,40 6,70 7,00 FIGURA ETT kv / ETT kv GIS Abrigada - Custo Total - Composição Áreas de Implantação Nas Figuras 5.7 e 5.8 são apresentados os gráficos de comparação entre as áreas de implantação de uma ETT blindada isolada a gás SF6 abrigada e a de uma ETT convencional ao tempo, de kv e kv, respectivamente. FIGURA 6.1 Terreno ETT kv - Custo Total Custo do

6 , ,00 CUSTO TOTAL DA ESTAÇÃO EM US$ MIL , , , , ,00 CUSTO TOTAL DA SUBESTAÇÃO EM US$ X MIL , , ,00.000, , ,00 0,10 0,40 0,70 1,00 1,30 1,60 1,90 2,20 2,50 2,80 3,10 3,40 3,70 4,00 4,30 4,60 4,90 5,20 5,50 C U S T O D O T E R R E N O E M U S $ M I L / M 2 5,80 6,10 6,40 6,70 7,00 0, FIGURA 6.2 Terreno CONCLUSÕES ETT kv - Custo Total Custo do A análise dos gráficos do item anterior permite concluir que uma ETT blindada isolada a SF6 abrigada tornase economicamente mais atrativa do que uma ETT convencional ao tempo com o custo do terreno próimo de - US$ 1.200,00 / m 2 para ETT kv; e - US$ 1.000,00 / m 2 para ETT kv. Os custos totais estimados, com as respectivas composições para estes custos de terreno, estão indicados nas Figuras 7.1 e 7.2. CUSTO TOTAL DA SUBESTAÇÃO EM US$ X MIL , , ,00.000, ,00 0, FIGURA ETT kv - Custo Total - Terreno a US$ 1.000,00/m 2 Os registros acima destacam a importância de uma avaliação econômica para a definição do tipo de subestação a ser construída, em função do custo do terreno BIBLIOGRAFIA (1) EPTE, Levantamento e Análise da Atual Situação das Estações a Gás da EPTE - RT-EGC Brasil. (2) EPTE, Consultas a Fabricantes de Estações Blindadas Isoladas a Gás SF6 - RT-EGC Brasil. (3) EPTE, Estimativa de Custos de Equipamentos Convencionais - RT-EGC Brasil. (4) EPTE, Levantamento e Análise dos Custos de Manutenção Inerentes às Estações Blindadas Isoladas a Gás e Estações Convencionais - RT-EGC Brasil. (5) EPTE, Estimativa dos Custos Totais das Estações - RT-EGC Brasil. (6) Hirschfeld, Henrique, Engenharia Econômica e Análise de Custos, Editora Atlas, Brasil FIGURA ETT kv - Custo Total - Terreno a US$ 1.200,00/m 2