23/02/2011 CABINE PRIMÁRIA. CONJUNTOS DE MANOBRA E CONTROLE PARA TENSÕES DE 1,0 kv até 36,2kV. Introdução.

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1 CABINE PRIMÁRIA CONJUNTOS DE MANOBRA E CONTROLE PARA TENSÕES DE 1,0 kv até 36,2kV Introdução. Os consumidores que necessitam de uma potência instalada superior a 75 kw e demanda igual ou inferior a 2500 kw podem solicitar o fornecimento de energia em tensão primária de distribuição ou em casos especiais nos quais podem atingir até uma demanda de 5000 kw dependendo das condições da concessionária. Isto posto deve se construir uma cabine primária também denominada posto primária. De acordo com a norma ABNT NBR-6979, a nomenclatura correta é: CONJUNTOS DE MANOBRA E CONTROLE PARA TENSÕES DE 1,0 kv até 36,2kV A tensão de fornecimento é em media tensão (1,0 kv até 36,2 kv), a tensão mais comum e também a que encontramos em nossa região é a tensão de VCA (teórico) VCA (Prático), em outras regiões encontramos tensões de VCA e VCA, pelo fato de estarmos lidando com uma diferença de potencial tão elevada e muito importante observarmos todos os requisitos de segurança estabelecidos pelas normas. 1

2 Tipos de Conjuntos de Manobra e Controle do ponto de vista estrutural; Simplificado em alvenaria; Simplificado blindado (Uso interno ou externo); Simplificado em poste único; Simplificado em plataforma; Convencional em alvenaria; Convencional blindado (Uso interno ou externo); Os conjuntos de manobra em alvenaria, tem seus equipamentos instalados em edificação civil, o ramal de alimentação pode ser aéreo ou subterrâneo. Os conjuntos de manobras blindados são constituídos de uma estrutura metálica, onde os componentes são instalados, apresentam alto nível de segurança, pois na necessidade de manobras, todas as partes energizadas ficam confinadas. É importante ressaltar que o fabricante deste tipo de conjunto de manobras deve submeter um protótipo aos ensaios conforme estabelecidos pela norma ABNT NBR-6979, e também homologar seu projeto junto às concessionárias de distribuição de energia. O conjunto de manobras simplificado com transformador único só e permitido conforme norma ABNT-NBR 14039, para instalações com demandas máximas de até 300 kva, sendo que sua proteção na alta pode ser feita por fusíveis, e na baixa por disjuntores com disparador térmico e magnético. 2

3 A medição neste tipo de conjunto e feita na baixa tensão, no tipo convencional a medição e feita na alta tensão e sua proteção deve ser feita por chave disjuntora na alta atuando através de bobina de desligamento por reles de proteção indireta com as funções ANSI e 50-51N, este rele eletrônico permite um detalhamento da parametrização de sua curva de atuação, garantindo assim sua atuação com maior precisão, para este tipo de conjunto pode se utilizar um ou mais transformadores. Independente do tipo de conjunto de manobras, as partes básicas são: Ramal de entrada; Conexão dos condutores do ramal de entrada ao conjunto de manobras, devido à mudança do tipo de isolação do condutor, faz se necessário a instalação de terminações nas extremidades dos condutores (somente no caso de ramal de entrada subterrâneo), assim como a instalação de pára-raios de linha tanto para ramal de entrada subterrâneo quando para ramal de entrada aéreo. Simplificado em alvenaria; 3

4 Simplificado em alvenaria; Simplificado blindado Instalação ao tempo; Simplificado blindado Instalação ao tempo; 4

5 Simplificado blindado abrigado Ramal de derivação subterrâneo Ramal de derivação subterrâneo 5

6 Cubículo de entrada. Chave seccionadora na entrada Proteção por fusíveis na Alta Tensão 6

7 Cubículo de transformação Medição concessionária Simplificado em poste único; 7

8 Simplificado em poste único; Simplificado em poste único; Simplificado em poste único; 8

9 Simplificado em plataforma estaleiro ; Convencional em alvenaria; Convencional em alvenaria; 9

10 Convencional em alvenaria; Convencional em alvenaria; Convencional em alvenaria; 10

11 Convencional em alvenaria; Convencional em alvenaria; Convencional blindado instalação abrigada; 11

12 Convencional blindado instalação abrigada; Convencional blindado instalação ao tempo; Convencional blindado instalação ao tempo; 12

13 Convencional blindado instalação ao tempo; Convencional blindado instalação ao tempo; Convencional blindado instalação ao tempo; 13

14 RAMAL DE ENTRADA MT RAMAL DE ENTRADA MT RAMAL DE ENTRADA MT 14

15 23/02/2011 RAMAL DE ENTRADA MT RAMAL DE ENTRADA MT RAMAL DE ENTRADA MT CHAVE FUSÍVEL INDICADORA 15

16 RAMAL DE ENTRADA MT MUFLA 15KV (TERMINAÇÃO) EXTREMIDADE EXTERNA RAMAL DE ENTRADA MT AÉREO RAMAL DE ENTRADA MT AÉREO 16

17 RAMAL DE ENTRADA MT AÉREO Medição; Onde os equipamentos de medição (TCs, TPs e medidor) de propriedade da concessionária são instalados, deve ser de acordo com o padrão exigido pela concessionária. Medição; 17

18 Medição; Medição; Proteção; No caso de conjuntos convencionais, através de chave disjuntora e rele de proteção indireta. No caso de conjuntos simplificados, através de fusíveis na alta e disjuntor com disparador térmico e magnético na baixa tensão. 18

19 Proteção; ABNT NBR 14039:2005. EMENDA 1 Transformadores de tensão. O secundário dos transformadores de tensão deve ser protegido contra os defeitos a jusante por fusíveis de baixa tensão, salvo em caso de equipamento da concessionária de distribuição de energia. Estes fusíveis devem ser colocados em um cofre com cadeado independente da alta tensão, sendo que o acesso aos transformadores deve ser possível somente após seccionamento de seu circuito primário. Quando a subestação de transformação fizer parte integrante da edificação industrial, somente é permitido o emprego de transformadores a seco. Quando forem utilizados disjuntores com líquidos isolantes não inflamáveis, estes devem ter um volumedelíquidoporpóloinferiora1l. NOTA - Considera-se como parte integrante o recinto não isolado ou desprovido de paredes de alvenaria e portas cortafogo. Proteção; ABNT NBR 14039:2005. Capacidade instalada menor ou igual a 300 kva Em uma subestação unitária com capacidade instalada menor ou igual a 300 kva, a proteção geral na média tensão deve ser realizada por meio de um disjuntor acionado através de relés secundários com as funções 50 e 51, fase e neutro (onde é fornecido o neutro), ou por meio de chave seccionadora e fusível, sendo que, neste caso, adicionalmente, a proteção geral, na baixa tensão, deve ser realizada através de disjuntor. Capacidade instalada maior que 300 kva Em uma subestação com capacidade instalada maior que 300 kva, a proteção geral na média tensão deve ser realizada exclusivamente por meio de um disjuntor acionado através de relés secundários com as funções 50 e 51, fase e neutro (onde é fornecido o neutro). Proteção; Disjuntores São equipamentos destinados a interromper a corrente elétrica de um circuito, em condições normais ou anormais (subcorrente ou curto-circuito). Tipos: Definimos um disjuntor pelo seu meio de extinção do arco elétrico. Disjuntores a óleo: São disjuntores que utilizam óleo isolante como elemento de extinção do arco elétrico. Disjuntores á sopro magnético: São disjuntores que utilizam um campo magnético e ar comprimido, para a extinção do arco elétrico. 19

20 Proteção; Disjuntores a vácuo: São disjuntores que utilizam o vácuo para a extinção do arco elétrico. Disjuntores a gás: São disjuntores que utilizam gás para extinção de arco elétrico. Geralmente este gás é o Hexafluoreto de Enxofre (SF6), um gás que em condições normais é altamente dielétrico, inerte, não inflamável, não tóxico e inodoro, isto torna o disjuntor mais eficaz, já que não há desgaste dos contatos, diminuindo, assim, os custos com manutenção. Outro ponto importante é com a característica dielétrica, o gás SF6 quando colocada em tubos sobre pressão diminui a distância entre as parte energizadas, compactando as estações. Disjuntor a SF6 (ABB HD4R) 17,5 kv 630 A Disjuntor a SF6 (Schneider) 17,5 kv 630 A 20

21 Disjuntor a SF6 (Schneider) 17,5 kv 630 A Disjuntor a óleo 15 kv PVO Disjuntor a óleo 15 kv PVO 21

22 Disjuntor a óleo 15 kv PVO Disjuntor a óleo 15 kv (Volume normal de óleo) Proteção; Relê de Proteção A finalidade principal do relê é detectar uma anomalia (defeitos) e comandar os dispositivos de proteção, desligando e isolando a área protegida. Os relês são ajustados para valores nominais de tensão e corrente, sempre ligado a um transformador de corrente (TC) ou de tensão (TP). Sua identificação é por numero que vai de 1 a 100. Os componentes internos do relê são: Elementos sensíveis, que percebe a grandeza a ser controlada. Elemento de comparação, que compara a grandeza controlada, com o valor de ajuste. Elemento de comando, que executa os comandos, ex. desarme do disjuntor, sinalização, etc. 22

23 Proteção; Quanto a sua construção os relés podem ser: Eletromecânico Estático Microprocessador Ação direta Proteção; Eletromecânico Proteção; Relé direto com retardo fluido dinâmico 23

24 Proteção; Relé microprocessado Proteção; Relé microprocessado Transformador de corrente 15 kv 24

25 23/02/2011 Transformador de corrente 15 kv Distribuição; Somente nos conjuntos de manobra convencionais, a distribuição e feita em media tensão, sendo que deve se instalar chave seccionadora e pára-raios para cada subestação a ser alimentada. Distribuição; 25

26 Distribuição; Distribuição; Distribuição; 26

27 Transformação; Feita por transformadores, onde a tensão normalmente e rebaixada para níveis adequados de consumo. Transformador É uma máquina estática que por meio de indução eletromagnética, transfere energia elétrica de um circuito (primário), para outros circuitos (secundário e/ou terciário), mantendo a mesma freqüência, mas geralmente com valores de tensões e correntes diferentes. Eles podem ser a óleo ou a seco. Quanto à classificação os transformadores podem ser classificados de elevador, eleva a tensão do enrolamento secundário em relação ao primário, abaixador, abaixa a tensão do enrolamento secundário em relação ao enrolamento primário. Quanto aos tipos podem ser monofásico ou trifásico. Quanto à ligação os transformadores podem ser ligados em estrela, triângulo (delta) ou zig-zag. Normalmente nas estações primárias, os transformadores são trifásicos, abaixadores e suas ligações são em triângulo (enrolamento primário), estrela(enrolamento secundário). Seus Principais Componentes são: Enrolamento, Bobinas. (Primário e secundário) são condutores elétricos enrolados ordenadamente sobre um núcleo de ferro. O enrolamento primário está sempre conectado a fonte de energia, já o enrolamento secundário é sempre conectado a carga e sua fonte de energia é induzida do primário. Na pratica a relação de transformação depende exclusivamente do número de espiras na bobina primaria (N1) e secundaria (N2). 27

28 Núcleo A importância do núcleo no transformador é grande, pois é através dele que flui o fluxo magnético do enrolamento primário para o secundário. É composta de chapas de ferro-silicio isolada sobreposta uma sobre a outra formando um bloco de ferro concentrado. Tanto as bobinas como o núcleo, devem estar isoladas entre si, para isto são empregados papel, papelão e verniz, e para sua sustentação, madeira, todo este material deve esta bem fixo e prensado para evitar ruídos e vibração. 28

29 Óleo Isolante Em geral os transformadores de média e alta tensão são imersos em óleo isolante, que tem a finalidade de proporcionar um meio isolante entre as partes energizadas, e como transferência de calor do núcleo para o exterior do tanque, os principais líquidos usados como meio isolante são, o ascarel, (hoje proibido seu uso, devido à agressão que o mesmo provoca ao meio ambiente), silicone e o óleo isolante mineral derivado do petróleo. Tanque principal É através do tanque que o calor transferido do núcleo e do enrolamento através do óleo isolante, é liberado. Os tanques são confeccionados em chapas de ferro reforçados, já que sua função também é de sustentação da parte ativa do transformador. Radiadores Os radiadores são fixados na parte externa do tanque, e tem como finalidade ajudar na refrigeração do óleo isolante, transferindo o calor para fora do tanque. São confeccionados em chapas, com paletas abertas em suas extremidades, o que possibilita o movimento do óleo em seu interior, recebendo o óleo com temperatura mais elevada na parte superior, e retornando o óleo com temperatura menor pela parte inferior. Tanque de Expansão, (Balonete). O balonete é utilizado com a finalidade de compensar as variações do volume do óleo no tanque, em decorrência da mudança de temperatura no interior do transformador, em função da carga e a temperatura ambiente. Instalado na parte externa e no ponto mais alto do transformador, o balonete recebe o volume de óleo após sua dilatação, e o libera após sua contração, ajudado pelo deslocamento do óleo, para o tanque, através de gravidade (geralmente o volume do óleo no balonete deve ficar em torno de 25 a 50% de sua capacidade). Característica - Óleo Mineral isolante derivado do petróleo. - Cor amarelada embranquecido quando novo. 29

30 Função Do Óleo No Transformador - Isolar - Refrigerar Tipos: - Parafinico Necessita de um tratamento inicial Usado ate 88 KV no Brasil e até 460KV na Europa - Naftênico Mais estável a oxidação. Usado para qualquer classe de tensão Ensaios Físico-Químicos em óleo de isolante Normas e Limites Adotados: Observamos que os valores são validos para óleo Mineral em uso. A relação abaixo define os métodos utilizados nos ensaios, as respectivas unidades e os limites recomendados pela norma ABNT, NBR Ensaios Físico-Químicos em óleo de isolante ENSAIOS UNIDADE METODO RESULT. V.ESP Aspecto visual Visual Normal Densidade a 20ºC g/cm^3 NBR ,8520 (2)+ Viscosidade a 20ºC cst MB Cinemática a 40ºC cst Tensão inter. 25ºC dyn/cm NBR mn 20 Indice de refração a 20ºC NBR Cor ASTM-D ,2 4,0mn Água (teor) ppm NBR mx 35 Indice de neutral (col) mgkoh/g ASTM D-974 0, (*) Ponto de fulgor ºC ABNTMB Ponto de Combustão ºC BM Ponto de fluidez ºC MB Ponto de anilina ºC MB Cloretos de Sulf.Inorgan NBR Enxofre corrosivo ASTM-D Inibidor DBPC (teor) % ASTM-D Rigidez dielétrica KV/0,1 NBR mn35 Fator de dissip a 25ºC % ASTM-D mx Constante dielet. a 25ºC Er IEC ,5 30

31 - Ensaios Cromatográficos. Normas e Limites Adotados: Observamos que os valores são validos para óleo Mineral em uso A relação abaixo define os métodos utilizados nos ensaios, as respectivas unidades e os limites recomendados pela norma ABNT, NBR Ensaios Cromatográficos em óleo de isolante ENSAIOS RESULTADO DA AMOSTRA. V.ESPERADO ( PPM) H2 (Hidrogênio) O2 (Oxigênio) N2 (Nitrogênio) C2H2 (Acetileno) 0 0 CH4 (Metano) C2H4 (Etileno) 0 60 CO2 (Dióxido de Carbono) CO (Monóxido de Carbono) C2H6 (Etano) Total PPM Combustível Ensaios Cromatográficos em óleo de isolante Ensaios Físico Químicos em óleo de isolante 31

32 Transformardor Acessórios; Indicador de nível de óleo Secador de Ar (Tubo de Silica-Gel) Termômetro Tubo de Explosão Válvula de alivio Relê de Gás (Buchholz) Buchas, Isoladores. Transformador a isolado a óleo; Transformador a isolado a óleo; 32

33 Transformador a seco; Transformador a seco; Transformador a isolado a óleo; 33

34 Transformador a isolado a óleo; Transformador a isolado a óleo; 34