Projetos de Redes Aéreas Rurais de Distribuição de Energia Elétrica Sistema Trifásico em 13,8 kv

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3 Projetos de Redes Aéreas Rurais de Distribuição de Energia Elétrica Sistema Trifásico em 13,8 kv Revisão 03 05/2014 NORMA ND.21

4 ELEKTRO Eletricidade e Serviços S.A. Diretoria de Operações Gerência Executiva de Engenharia, Planejamento e Operação Rua Ary Antenor de Souza, 321 Jd. Nova América Campinas SP Tel.: (19) Site: ND.21 Projetos de Redes Aéreas Rurais de Distribuição de Energia Elétrica - Sistema Trifásico em 13,8 kv Campinas SP, páginas

5 Aprovações Alvaro Luiz Murakami Gerente Executivo de Engenharia, Planejamento e Operação Rodrigo Teodoro Bilia de Moraes Gerente de Expansão e Preservação de Redes

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7 Elaboração Clarice Itokazu Oshiro Cleber Rodrigues de Souza Edmilson Landenberger Menegatti Guilherme de Paula Pereira José Carlos Paccos Caram Junior ND.21 Página 5 Revisão 03 05/2014

8 À ELEKTRO é reservado o direito de modificar total ou parcialmente o conteúdo desta norma, a qualquer tempo e sem prévio aviso considerando a constante evolução da técnica, dos materiais e equipamentos bem como das legislações vigentes. Página 6 Revisão 03 05/2014

9 ÍNDICE CONTROLE DE REVISÕES OBJETIVO CAMPO DE APLICAÇÃO DEFINIÇÕES REFERÊNCIAS NORMATIVAS Normas técnicas brasileiras Normas técnicas da ELEKTRO CONDIÇÕES GERAIS Recomendações Tipos de projeto Levantamento dos dados preliminares Características do projeto Planejamento do empreendimento Ponto de entrega de energia Roteiro para elaboração de projeto Anteprojeto Projeto Trabalhos topográficos CONDIÇÕES E ORIENTAÇÕES ESPECÍFICAS Diretrizes para projeto Dimensionamento elétrico Condutores Dimensionamento mecânico Postes Estruturas padronizadas Estaiamento e engastamento dos postes Distâncias de segurança Proteção Proteção contra sobrecorrente Proteção contra sobretensão Materiais e equipamentos Limpeza e conservação de faixa de segurança Seccionamento de cercas Numeração das estruturas Ligações de consumidores rurais Ponto de entrega Elaboração do projeto Apresentação do projeto Execução da obra Página 7 Revisão 03 05/2014

10 6.7.5 Projetos que envolvam sociedades Liberação para ligação Cálculo da carga instalada e da demanda Posto de transformação Padrão de entrada rural em baixa tensão Simbologia TABELAS ANEXOS Página 8 Revisão 03 05/2014

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12 CONTROLE DE REVISÕES Revisão Data Descrição Revisão e atualização do documento para atender as diretrizes do Sistema de Gestão da Qualidade. Editoração de acordo com o modelo F-SGQ-010. Adequação dos valores das tabelas de coeficientes de queda de tensão e das características dos condutores para cruzetas de 2,40 m. Inclusão da tabela de trações de projetos por tipo e seção de cabo. Adequação das tabelas de dimensionamento das estruturas para atender as trações de projetos. Revisão da tabela de trações de projetos por vão. Adequação das tabelas de dimensionamento das estruturas para atender as trações de projetos. Página 10 Revisão 03 05/2014

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14 1. OBJETIVO Esta Norma tem por objetivo estabelecer os critérios básicos para elaboração de projetos de redes áreas de distribuição de energia elétrica, sistema trifásico na tensão nominal de 13,8 kv, a serem construídas em áreas rurais de localidades atendidas pela ELEKTRO. 2. CAMPO DE APLICAÇÃO Aplica-se a projetos de alimentadores e redes de distribuição aéreas rurais novas, reformas ou extensões implantadas fora do perímetro urbano. 3. DEFINIÇÕES 3.1 sistema de distribuição parte do sistema de potência destinado à distribuição de energia elétrica. 3.2 distribuição de energia elétrica transporte de energia elétrica a partir dos pontos onde se considera terminada a transmissão (ou subtransmissão), até a medição de energia, inclusive. 3.3 rede aérea instalação elétrica em que os condutores, geralmente nus, ficam elevados em relação ao solo e afastados de outras superfícies, que não os respectivos suportes. 3.4 rede de distribuição rural (RDR) rede elétrica destinada ao fornecimento de energia em tensão de distribuição e cujo traçado se desenvolve na área configurada como rural. 3.5 rede de distribuição primária rede elétrica destinada a levar energia de uma subestação de distribuição a transformadores de distribuição ou a pontos de consumo. 3.6 rede de distribuição secundária rede elétrica destinada a levar energia a partir de transformadores de distribuição aos pontos de consumo. 3.7 alimentador de distribuição parte de uma rede primária numa determinada área de uma localidade que alimenta, diretamente ou por intermédio de seus ramais, transformadores de distribuição do concessionário e/ou de consumidores. 3.8 tronco de alimentador parte de um alimentador de distribuição que transporta a parte principal da carga total. 3.9 Página 12 Revisão 03 05/2014

15 queda de tensão diferença entre as tensões elétricas existentes em dois pontos de um circuito elétrico, observada no mesmo instante tensão de atendimento valor eficaz de tensão no ponto de entrega ou de conexão, obtido por meio de medição, podendo ser classificada em adequada, precária ou crítica, de acordo com a leitura efetuada, expresso em volts ou quilovolts; 3.11 ramal rural ramal que deriva de uma rede rural, possui uma ou mais estações transformadoras e atende a um ou mais consumidores demanda média das potências elétricas instantâneas solicitadas pelo consumidor, durante um período especificado demanda máxima Maior demanda verificada durante um intervalo de tempo especificado demanda média razão da quantidade de energia elétrica consumida durante um intervalo de tempo especificado, para esse intervalo fator de carga razão da demanda média pela demanda máxima ocorrida no mesmo intervalo de tempo especificado fator de demanda relação entre a demanda máxima de uma instalação, em um período especificado, e sua carga total fator de diversidade razão da soma das demandas máximas individuais de um conjunto de equipamentos elétricos ou de consumidores para a demanda máxima simultânea desse conjunto, no mesmo intervalo de tempo fator de utilização razão da demanda máxima ocorrida num intervalo de tempo especificado pela potência instalada Página 13 Revisão 03 05/2014

16 fator de potência razão da energia ativa pela raiz quadrada da soma dos quadrados das energias ativas e reativas, num mesmo intervalo de tempo especificado entrada de serviço conjunto constituído por poste, caixa de medição, dispositivos de proteção e demais acessórios para instalação da medição de um consumidor. 4. REFERÊNCIAS NORMATIVAS 4.1 Legislação BRASIL. Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL. Resolução nº 414, de 9 de setembro de Condições Gerais de Fornecimento de Energia Elétrica. Disponível em: < pdf>. Acesso em: 08 jan Normas técnicas brasileiras ABNT NBR Transformadores para redes aéreas de distribuição - padronização ABNT NBR Postes de concreto armado para redes de distribuição de energia elétrica - especificação ABNT NBR Postes de concreto armado para redes de distribuição de energia elétrica - padronização ABNT NBR Redes de distribuição aérea de energia elétrica com condutores nus ABNT NBR Sistemas de aterramento de subestações Requisitos. 4.3 Normas técnicas da ELEKTRO ND.01 - Materiais e equipamentos para redes aéreas de distribuição de energia elétrica padronização. ND.03 - Estruturas para redes aéreas rurais de distribuição de energia elétrica padronização. ND.10 Fornecimento de energia elétrica em tensão secundária a edificações individuais ND.12 Redes protegidas compactas Critérios para projetos e padronização de estruturas. ND.20 Fornecimento de energia elétrica em tensão primária de distribuição de energia elétrica. ND.22 - Projetos de redes aéreas urbanas de distribuição de energia elétrica norma. ND.25 Projetos de redes aéreas isoladas e protegidas de distribuição de energia elétrica norma. ND.33 Transformadores de distribuição especificação. ND.40 - Simbologia para projetos de redes urbanas e rurais de distribuição de energia elétrica. ND.78 Proteção de Redes Aéreas de Distribuição. 5. CONDIÇÕES GERAIS 5.1 Recomendações Na elaboração dos projetos devem ser observados os critérios e as especificações relacionados a seguir a fim de garantir um bom desempenho do sistema de distribuição de energia elétrica e minimizar os riscos de acidentes: Página 14 Revisão 03 05/2014

17 Previsão de carga e dimensionamento de circuitos primários. Traçado de alimentadores. Afastamentos ou distâncias mínimas. Proteção e manobra. Escolha de estruturas, locação e estaiamento. Áreas arborizadas e condições de acesso a construção, operação e manutenção do sistema elétrico. Além disso, deve ser observada a necessidade de uma maior segurança na utilização de materiais, equipamentos e proteção do pessoal da empresa envolvido nos trabalhos bem como da população atendida. 5.2 Tipos de projeto Os projetos de Redes de Distribuição Rural (RDR) podem ser classificados nos seguintes tipos: a) Projetos de redes novas São aqueles que visam à implantação de todo o sistema de distribuição necessário ao atendimento a uma determinada área onde não exista rede de distribuição. b) Projetos de extensões de redes São aqueles necessários a expansão da rede de distribuição aérea destinados a atender novos consumidores c) Projetos de reformas de redes São aqueles que visam à implantação de rede de distribuição aérea introduzindo alterações na rede existente para adequá-la às necessidades de crescimento da carga ou às modificações físicas do local. 5.3 Levantamento dos dados preliminares Características do projeto Consiste na determinação do tipo de projeto a ser desenvolvido, considerando-se: área a ser abrangida pelo projeto; estado atual da rede; causas de origem e/ou finalidade de sua aplicação Planejamento do empreendimento A elaboração do projeto deve ser precedida dos estudos de planejamento da rede, confiabilidade, proteção e correção dos níveis de tensão, feitos de acordo com as orientações específicas, e que consistem das seguintes etapas: a) Planejamento da rede No estudo de planejamento da rede são efetuados os levantamentos e estudos das características das cargas, estimativa da demanda e análise das condições de fornecimento proporcionadas pelo sistema atual em função do crescimento da carga. A partir dessa análise é tomada a decisão quanto à necessidade ou não de reforma da rede existente ou a construção de uma nova rede. b) Confiabilidade Com base na configuração básica estabelecida para a rede e visando proporcionar uma confiabilidade dentro dos parâmetros adequados, serão definidos os pontos para as interligações e as localizações de seccionadores, de forma a permitir a minimização do tempo e das áreas afetadas pelas interrupções durante os serviços de manutenção ou situações de Página 15 Revisão 03 05/2014

18 emergência, bem como, nos casos de transferência de cargas de uma rede a outra mediante interligações. c) Proteção No estudo da proteção serão definidos os tipos e as localizações dos equipamentos de proteção contra sobrecorrentes e sobretensões, tais como: religadores e seccionalizadores automáticos, chaves fusíveis e para-raios. d) Correção dos níveis de tensão Juntamente com o dimensionamento do condutor, devem ser analisadas técnica e economicamente as seguintes alternativas, dentro do horizonte de projeto, visando o controle dos níveis de tensão ao longo do tempo: mudança de tap s nos transformadores; troca do condutor instalado no ano inicial; instalação de reguladores de tensão; instalação de capacitores. 5.4 Ponto de entrega de energia a) Para ligações de consumidores, o ponto de entrega de energia deve situar-se no limite da via pública com o imóvel em que se localizar a unidade consumidora, ressalvados os seguintes casos: Havendo uma ou mais propriedades entre a via pública e o imóvel, o ponto de entrega situar-se-á no limite da via pública com a primeira propriedade intermediária. Quando se tratar de ramal rural de propriedade do consumidor, o ponto de entrega situarse-á na estrutura inicial deste ramal. Havendo conveniência técnica, e observados os padrões da ELEKTRO, o ponto de entrega pode situar-se dentro do imóvel em que se localizar a unidade consumidora. b) O ponto de entrega poderá situar-se ou não no local onde forem instalados os equipamentos para a medição de energia. 5.5 Roteiro para elaboração de projeto O projeto de Redes de Distribuição Rural compreende basicamente as seguintes etapas: Anteprojeto Na elaboração do anteprojeto deve ser feita uma análise das condições locais, levantamentos de dados característicos disponíveis do sistema elétrico e obtenção de elementos básicos, tais como: Planta de situação. Levantamento cadastral. Levantamento de carga. Previsão de demanda. Exploração do traçado. Redes rurais existentes e possibilidade de interligação do sistema. a) Planta de situação Para localização do ponto de interligação da nova rede deve ser indicado no projeto o equipamento mais próximo (chave, transformador) e os postes até o ponto de interligação. b) Levantamento cadastral Consiste no levantamento físico e identificação das características das cargas dos consumidores, localizados em planta, tendo em vista a determinação da demanda inicial. Página 16 Revisão 03 05/2014

19 c) Levantamento de carga Dependendo das características da área considerada, recomenda-se que seja efetuada projeção de carga para um horizonte de 10 ou 15 anos, de acordo com os estudos de previsão de carga. A estimativa da taxa anual de crescimento será baseada no índice de crescimento do consumo característico da região. d) Previsão de demanda A demanda inicial será calculada ou estimada em função do tipo de projeto e da característica da área. e) Exploração do traçado A exploração do traçado é uma das fases mais importantes na elaboração do projeto. É nesta fase que todas as condições existentes do terreno devem ser avaliadas, inclusive com os dados de possíveis alterações futuras. A exploração do traçado é o produto da análise preliminar, onde o projetista alia a sua criatividade à experiência para avaliar no campo as alternativas de traçados para escolha da melhor solução técnica e econômica Projeto Estudo preliminar É o estudo feito em cartas geográficas ou plantas da região visando identificação das condições de projeto Viabilidade A correta verificação da viabilidade técnica para execução de um traçado é de grande importância, pois evita que ocorram imprevistos por ocasião da execução da obra, provocando modificações no projeto original, com conseqüente alteração no custo da obra Escolha do traçado O traçado da rede deve ser escolhido procurando atender aos seguintes fatores: a) Procurar sempre um caminhamento que proporcione facilidade de acesso tanto para construção como para a manutenção. b) No caso do traçado desenvolver-se dentro da faixa de domínio de rodovias devem ser obedecidas às normas próprias de ocupação dos órgãos responsáveis pelas rodovias e previamente consultados. c) O traçado, sempre que possível, deve contornar os seguintes tipos de obstáculos naturais ou artificiais: pomares e áreas pertencentes a reservas florestais, reflorestamento ou com vegetação de alto porte; áreas com cultivo de cana-de-açúcar ou outros de características semelhantes; áreas pantanosas ou sujeitas a inundações; mato denso; lagos, lagoas, represas e açudes; nascentes de água; locais impróprios para fundação; locais com problemas de erosão ou alagamentos; terrenos muito acidentados; picos elevados; locais com elevado índice de poluição atmosférica; locais onde normalmente são detonados explosivos; Página 17 Revisão 03 05/2014

20 loteamentos e terrenos muito valorizados; residências, depósitos, construções e benfeitorias em geral; aeródromos. d) Caso o traçado tenha que forçosamente passar por loteamentos ou terrenos urbanizados, deve ser aproveitado o arruamento existente ou previsto, procurando minimizar as ocupações dos lotes, e nesse trecho, a rede deve ter característica urbana. e) Caso o traçado tenha que se aproximar de aeródromos devem ser observadas as normas específicas. f) Os ângulos devem ser os mínimos indispensáveis para a boa execução do traçado, pois implicam em estruturas especiais que oneram o custo do projeto, e previstos sempre que possível em pontos elevados do perfil e nunca em depressões acentuadas. g) As travessias sobre rodovias e ferrovias devem limitar-se ao menor número possível, principalmente as travessias que implicarem em estruturas especiais, que onerem o custo do projeto. Em todas as travessias necessárias ao desenvolvimento do traçado, devem ser observados sempre que possível, os ângulos mínimos permitidos entre o traçado e o eixo do elemento a ser cruzado. h) No caso de travessias sobre tubulações em geral, o traçado deve ser lançado preferivelmente próximo dos cortes e longe dos aterros, pois caso contrário, as estruturas de travessia terão que ser demasiada altas, onerando o custo do projeto. i) No caso de cruzamento com linhas e redes de energia elétrica, o traçado deve ser lançado de modo a permitir que a linha de maior tensão fique sempre em nível superior ao de tensão mais baixa e que possam ser atendidas as distâncias mínimas de segurança. j) No caso de travessias sobre rios, canais, córregos, etc., o traçado deve ser escolhido em locais pouco afetados por inundações ou marés de forma a não onerar o custo do projeto k) No caso de ocupação de faixas de rodovias, o lançamento do traçado deve atender rigorosamente às normas próprias dos órgãos responsáveis pelas mesmas. l) No caso de paralelismo com outras redes existentes, deve ser previsto um afastamento mínimo de 20 m entre o traçado e o eixo da rede existente. m) No caso de paralelismo com linhas de transmissão existentes, a rede de distribuição rural deve ser locada fora da faixa de servidão determinada para a linha de transmissão existente. n) Deve ser evitado, sempre que possível, o paralelismo ou aproximação do traçado com redes de telecomunicações. No caso de paralelismo, a rede telefônica ou de comunicação deve estar locada fora da faixa de segurança da rede de distribuição definida na Norma ND.03. o) Deve ser evitado o cruzamento ou proximidade de redes de distribuição com parreirais ou outras culturas que se façam com malhas ou suportes de sustentação utilizando material condutor. Quanto às distâncias mínimas e aterramentos da malha ou suporte de sustentação deve ser consultada a Norma ND.03. p) Deve ser verificada a necessidade da obtenção de autorização de passagem dos proprietários dos terrenos ao longo do caminhamento da rede rural. q) Anotar a existência de cargas significativas não previstas no planejamento inicial Autorização de passagem Definido o traçado da rede ou ramal rural e havendo necessidade da passagem da linha por propriedade de terceiros, devem ser obtidos desses proprietários o Termo de Autorização de Passagem em 2 (duas) vias, conforme ND.21-F Licença e autorizações para intervenções no meio ambiente Caso a Elektro necessite fazer intervenções no meio ambiente para abertura e manutenção das faixas livres de vegetação, devem ser obedecidos as orientações específicas em vigor. Página 18 Revisão 03 05/2014

21 No caso de loteamentos executados por terceiros se houver necessidade de intervenções no meio ambiente, os interessados devem dirigir-se à Agência Ambiental Unificada da localidade em questão para os devidos esclarecimentos Trabalhos topográficos Os trabalhos topográficos consistem de levantamentos no local, juntamente com o projetista, para definição do traçado da rede e demarcações no terreno, levantamento topográfico do terreno, levantamentos de dados para projetos de travessias e elaboração de cálculos e dos desenhos da planta e do perfil. O trabalho de levantamento topográfico pode ser realizado tanto com Teodolito como com equipamento GPS de precisão submétrica Planta do traçado A planta do traçado deve conter a indicação dos seguintes elementos que afetem o projeto da rede: a) Detalhes dos pontos de saída e chegada da rede (ângulos, altura e tipos das estruturas e número do poste da linha de derivação, coordenas geográfica UTM referenciada ao Datum Córrego Alegre, quando o levantamento for realizado com GPS). b) Estradas de rodagem municipais, estaduais e federais e ferrovias. c) Divisas entre Municípios e Estados. d) Rios e córregos. e) Cercas e divisas de propriedades, com as respectivas denominações e nomes dos proprietários. f) Redes de distribuição, linhas de transmissão e telecomunicação. g) Todas as culturas, tipo de vegetação e tipo de terreno. h) Núcleos populacionais. i) Edificações e construções em geral. j) Norte magnético. k) Ângulos de deflexão da rede. l) Estacas de levantamento topográfico com as distâncias progressivas acumuladas nas mesmas, e respectivas cotas. m) Indicação de aproximação com aeródromos e aeroportos. n) Indicação de cercas e sua posição em relação ao traçado da rede, dentro de uma faixa de 60 m de largura, sendo 30 m para cada lado do traçado Levantamento e nivelamento O levantamento da faixa e o nivelamento do perfil, correspondentes ao traçado, serão executados juntamente com o lançamento do traçado no terreno. A colocação de piquetes em todos os pontos de ângulo e transformadores e também nos locais onde obrigatoriamente devem ser instalados postes devido as características do terreno Levantamento de travessias a) Travessias de rodovias e ferrovias Devem constar todos os detalhes planialtimétricos, dados para identificação das rodovias ou ferrovias, inclusive rumos e nomes das localidades mais próximas por ela servidas, posição quilométrica a mais exata possível do ponto de cruzamento, cotas do eixo da estrada e das cristas dos cortes ou pés de aterros, ângulo de cruzamento e posições relativas das cercas e postes das linhas de comunicação existentes, indicação do norte magnético, etc. b) Travessias de redes de energia elétrica e de telecomunicação Devem constar situação de paralelismo ou pontos de cruzamento, posição e cotas relativas dos postes ou estruturas próximas, inclusive croqui com as dimensões principais, sua altura e altura dos condutores mais altos e mais baixos no ponto de cruzamento, tensão de operação Página 19 Revisão 03 05/2014

22 e as localidades mais próximas por ela servidas e a quem pertence (nome do concessionário ou do proprietário no caso de ramal particular), indicação do norte magnético, etc Levantamentos complementares Os levantamentos complementares de acidentes na faixa ou nas suas imediações, que possam interessar ao projeto devem ser executados com precisão de detalhamento compatíveis com cada caso. Os casos mais comuns são os seguintes: Acidentes isolados importantes: Entram nesta categoria as edificações, blocos de pedras, etc. Devem constar a posição relativa, contorno aproximado, cota do topo e indicações de sua natureza. Curso d água: Entram nesta categoria os rios, córregos, ribeirões, etc. Devem constar direção da correnteza, sua denominação, nível d água por ocasião do levantamento, bem como a estimativa do máximo provável. Terrenos impróprios para fundação: Entram nesta categoria os brejos, pântanos, erosões, terrenos pouco consistentes, rochas, etc. Devem constar posição relativa, delimitações e indicações de sua natureza. Tipo de vegetação e cultura: Entram nesta categoria, mato, capoeira, pasto, pinheiral, cafezal, milharal, etc. Devem constar tipo de vegetação ou cultura e sua posição dentro da faixa. Tipo de divisas de propriedades Entram nesta categoria, muros, cercas, valas divisórias, etc. Devem constar o tipo de divisa e sua posição dentro da faixa. Nome de proprietários: Entre duas divisas consecutivas quaisquer devem constar sempre os nomes dos proprietários dos trechos da faixa a ser levantado. Outros acidentes: Qualquer outro acidente de importância, que interferir no desenvolvimento do traçado, deve ser levantado. De modo geral devem constar, posição e cotas relativas, altura, delimitações e sua natureza, conforme a importância que possa ter para o desenvolvimento do traçado. Levantamento especial: Toda vez que houver necessidade de reproduzir um acidente com maior fidelidade, pode-se lançar mão de levantamento com maior precisão, na escala 1:1 000, e desenha-ia em planta a parte Desenhos da planta e perfil Após a conclusão dos levantamentos e através dos cálculos utilizando os dados de campo devem ser elaborados os desenhos da planta e do perfil, obedecendo às seguintes condições: Planta - Escala: 1: Indicar todos os elementos citados no item Perfil: Página 20 Revisão 03 05/2014

23 - Escalas: horizontal: 1:5 000 vertical: 1:500 Observação: nos casos de pequenas extensões de rede que não necessitem da apresentação de desenho do perfil, poderão ser adotadas escalas diferentes de projeto para planta desde que representem adequadamente os dados necessários para o correto entendimento. No caso de travessia e/ou levantamentos complementares deve ser utilizada a escala indicada pelo órgão responsável pela infraestrutura ou, se não houver exigência, a escala mais conveniente. A cota de saída deve ser indicada na planta. Cada folha, exceto a primeira, deve conter no início 200 m do perfil da folha anterior, e cada folha, exceto a última, deve conter no final 200 m do perfil da folha seguinte, em linha tracejada, para permitir a articulação das folhas. Quando necessário deverá ser elaborado desenho mostrando detalhe em escala adequada para a correta interpretação do projeto. 6. CONDIÇÕES E ORIENTAÇÕES ESPECÍFICAS 6.1 Diretrizes para projeto Dimensionamento elétrico Níveis de tensão Em qualquer situação, os níveis de tensão ao longo da rede primária devem estar de acordo com os valores estabelecidos nas legislações vigentes Determinação do condutor A escolha da bitola do condutor deve ser feita observando-se as seguintes condições: Queda de tensão máxima permitida. Corrente admissível pelo condutor. Crescimento de carga no horizonte de projeto considerado, através da área de planejamento. Custo global mínimo, que inclui a análise dos custos de instalação e perdas. A queda de tensão deve ser considerada para horizonte de projeto, em condições normais e de emergência, de acordo com os critérios operativos da rede. A capacidade térmica dos condutores (corrente admissível) deve ser considerada em função do carregamento em condições de emergência Cálculo da queda de tensão A queda de tensão máxima na rede de distribuição primária é a compreendida entre o barramento da subestação e o ponto de entrega ou o ponto mais desfavorável que apresentar menor nível de tensão. A queda de tensão máxima será determinada em função do perfil de tensão obtido através de simulações de cálculo ou medições registradas. Os fatores que influenciam na determinação do perfil são: Comprimento da rede de distribuição. Tipo e bitola do condutor. Regime de variação da tensão na barra da subestação. Queda de tensão na rede primária, no transformador de distribuição e na derivação do consumidor, até o ponto de entrega. Página 21 Revisão 03 05/2014

24 Cargas a serem supridas. Para a definição de estudos de melhoria de rede de distribuição, o perfil da tensão e os limites de queda de tensão devem obedecer aos limites adequados. O cálculo da queda de tensão é feito pelo método de impedância, ver Anexo A, utilizando os coeficientes de queda de tensão percentual por MVA x km, especificado na Tabela 1. Os cálculos podem ser executados por outros métodos Condutores Condutores padronizados a) Nas redes de distribuição e ramais rurais devem ser utilizados condutores de alumínio nu com alma de aço tipo CAA. Nas regiões litorâneas e em locais com ambiente agressivo (regiões industriais altamente poluídas), como medidas de proteção contra corrosão devem ser observadas as recomendações para a aplicação de condutores de cobre ou de alumínio tipo CAA com utilização de ferragens em liga de alumínio, conforme orientações específicas. b) As características dos condutores a serem utilizados nos projetos de rede de distribuição rural devem ser de acordo com as Tabela 2 e Tabela 3. c) Os condutores padronizados para utilização nas redes rurais são nas seguintes bitolas: Alumínio tipo CAA: /0-4/0 AWG - 336,4-477,0 MCM. Cobre: mm2. A utilização do cabo 477,0 MCM - CAA deve ser restrita a alimentadores com alta densidade de carga e devem ser projetados com tração reduzida. d) Podem ser aplicados condutores de alumínio tipo CA com critérios de projetos para redes urbanas de acordo com a Norma ND.22, em situações especiais que justifiquem economicamente, como nos projetos de redes margeando rodovias que dificultem a colocação de estai Neutro contínuo a) Os alimentadores e as redes de distribuição a serem implantados na área rural partindo de localidades com neutro multiaterrado devem ser projetados com o condutor neutro contínuo. Para efeito de aplicação desse critério, serão consideradas redes com neutro multiaterrado as redes de localidades com subestação de distribuição. b) No caso de ramais rurais, somente os que derivarem de redes rurais com neutro devem ser projetados com neutro contínuo. c) A bitola do condutor neutro é determinada em função da bitola dos condutores da rede primária, conforme especificado na Tabela 5. d) Deve ser previsto o aterramento do condutor neutro a cada 300 metros, aproximadamente. Os aterramentos serão feitos nesses pontos com 1 (uma) haste. e) Quando disponível, o neutro deve ser interligado aos aterramentos dos transformadores e para-raios e aos estais, entretanto, não deve ser interligado aos aterramentos dos equipamentos especiais (reguladores de tensão, religadores, seccionalizadores). Esses equipamentos devem possuir aterramentos independentes dimensionados através de projetos específicos Dimensionamento mecânico Trações e flechas Os cálculos das trações e flechas de montagem dos condutores foram efetuados pelo processo analítico, através de equação de mudança de estado, considerando os seguintes fatores: a) Critério de flecha constante Página 22 Revisão 03 05/2014

25 Flechas constantes, ou seja, para cada comprimento de vão, na condição de sem vento, qualquer que seja a bitola do cabo, as flechas devem ser sempre iguais às da bitola escolhida como básica. b) Cabo básico Os cabos básicos definidos foram: 4 AWG para cabos de alumínio tipo CAA e 25 mm 2 para cabos de cobre. Foram escolhidas as bitolas mínimas como básicas de forma que para as demais bitolas (diâmetro maiores), na condição de carga máxima de vento, nunca se tenha coeficiente de segurança menor que o estabelecido para a bitola básica. c) Tração horizontal máxima do cabo A tração máxima do cabo verificada à temperatura de 15 ºC, com vento máximo ou à temperatura mínima sem vento será: - 40% da tração de ruptura do condutor para cabos de alumínio tipo CAA; - 45% da tração de ruptura do condutor para cabos de cobre. d) Coeficientes de dilatação linear dos condutores - 18,4 x 10-6/ºC para condutores de alumínio nu tipo CAA; - 17,0 x 10-6/ºC para condutores de cobre nu meio duro e) Módulo de elasticidade dos condutores dan/mm2 para condutores de alumínio nu tipo CAA; dan/mm2 para condutores de cobre nu meio duro. f) Características dos condutores Peso, dimensões e demais características, especificado conforme na Tabela 2 e Tabela 3 e Norma ND.01. g) Flechas e trações de montagem As flechas e trações de montagens dos condutores estão especificadas na Tabela 6 a Tabela Tração reduzida a) Para condutores de alumínio tipo CAA de bitolas 4/0 AWG, 336,4 MCM e 477,0 MCM foram elaboradas tabelas de flechas e trações, com tracionamento reduzido, para utilização em situações onde há a necessidade de projetos com estruturas mais leves, evitando principalmente a utilização de estruturas especiais tipos HT, HTE e LDE. b) Foi considerado como básico o próprio cabo, havendo portanto, uma tabela de flechas e trações para cada bitola, conforme especificado na Tabela 19 a Tabela 27. c) O menor vão considerado nos cálculo das flechas e trações foi de 30 metros. Para vãos menores, os condutores devem ser lançados sem tração Vão regulador Para a aplicação das tabelas de flechas e trações para vãos contínuos (vãos nivelados, apoiados em diversos pontos intermediários e ancorados nas extremidades) deve ser calculado o vão regulador do trecho pela seguinte fórmula: a R = 3 ai ai Sendo: a R - comprimento do vão regulador, em metros; a i - comprimentos individuais.dos vãos que, compõe o trecho, em metros. Nos projetos de redes de distribuição é usual empregar, também, a seguinte fórmula para o cálculo do vão regulador: Página 23 Revisão 03 05/2014

26 a R = a M ( amax am ) Sendo: a R - comprimento do vão regulador, em metros; a M - média aritmética dos comprimentos dos vãos individuais que compõe o trecho, em metros; a MAX - vão máximo existente no trecho considerado, em metros Cálculo das curvas do gabarito São utilizados normalmente dois gabaritos para projetos de redes de distribuição rural, ou seja, um gabarito para vãos contínuos e outro para vãos ancorados. a) Gabarito para vãos contínuos O gabarito para vãos contínuos é constituído das seguintes curvas: Curva de arrancamento Construída a partir das flechas calculadas para a temperatura mínima. Curva de flecha máxima A curva de flecha máxima é construída com as flechas calculadas para a temperatura máxima de 50 ºC. Linha da estrutura e linha do solo são linhas paralelas indicando, respectivamente, o pé das estruturas e a distância mínima, do condutor ao solo, na situação de flecha máxima. b) Gabarito para vãos ancorados A confecção do gabarito para vãos ancorados é mais simples, pois dispensa a curva de arrancamento e não há necessidade de conceito de vão básico. A curva de flecha máxima é construída a partir das flechas calculadas para a temperatura máxima de 50 ºC. c) Gabaritos para projetos Para confecção de gabaritos para projetos as flechas em função dos vãos estão especificadas na Tabela 28 a Tabela 32 e mostrado na figura do Anexo Trações de projeto a) As trações de projeto de cada condutor utilizado nas redes rurais estão especificadas na Tabela 4. b) A tração de projeto corresponde ao maior valor de tração que pode estar submetido o condutor, durante a vida útil da rede, e foi calculado a partir de uma das seguintes condições: condição de vento máximo, ocorrendo à temperatura de 15 C; condição de temperatura mínima sem vento. c) As temperaturas mínimas consideradas são 0 C, -5 C e 10 C, respectivamente, para redes leves, médias e pesadas. d) São consideradas as seguintes velocidades de vento máximo para os tipos de redes rurais: Leves: 80 km/h à temperatura de 15 C. Médias: 100 km/h à temperatura de 15 C. Pesadas: 130 km/h à temperatura de 15 C. Página 24 Revisão 03 05/2014

27 e) A pressão do vento atuando sobre superfície dos condutores e estrutura é determinada pelas seguintes equações: Para superfícies planas: 2 P = 0,00754 V Para superfícies cilíndricas: 2 P = 0,00471 V sendo: P - pressão do vento, em dan/m 2 ; V - velocidade do vento, em km/h. Para superfícies cilíndricas, como nos condutores e postes circulares, nas condições acima, a pressão do vento será: - em redes leves: 30,14 dan/m 2 ; - em redes médias: 47,10 dan/m 2 ; - em redes pesadas: 79,60 dan/m 2. Para superfícies planas, como nos postes de concreto duplo T, a pressão máxima do vento será: - em redes leves: 48,25 dan/m 2 ; - em redes médias: 75,40 dan/m 2 ; - em redes pesadas: 127,42 dan/m 2. Nota: Para a presente Norma foram consideradas sempre as condições de cálculo para redes médias (velocidade do vento de 100 km/h a uma temperatura ambiente de 15 C) Dimensionamento de estruturas a) O dimensionamento mecânico das estruturas é baseado nas trações de projeto especificadas na Tabela 4, respeitando-se os coeficientes de segurança admissíveis para os componentes da estrutura da rede rural. b) As solicitações as quais as estruturas de suporte da rede são submetidas devem-se aos esforços de trações dos condutores, à ação do vento e do próprio peso e eventualmente de equipamentos. c) Na determinação desses esforços mecânicos são considerados: - Resultante dos esforços A resultante dos esforços transferidos a 10 cm do topo do poste deve ser no máximo igual à resistência nominal do poste. - Comprimentos dos vãos e variações de temperatura As variações de temperatura têm ação direta sobre o comprimento do condutor e conseqüentemente sobre a tração e flecha, sendo que estes dois elementos, flecha e tração, atuam de maneira inversamente proporcional. O comprimento do vão, também, tem influência nos valores da tração e flechas do condutor. - Flechas e trações para vãos contínuos Para trechos de vãos contínuos deve-se calcular o vão regulador, de acordo com o item , para utilização das tabelas de flechas e trações. - Estaiamento Página 25 Revisão 03 05/2014

28 Todos os esforços excedentes ao valor de resistência nominal do poste devem ser absorvidos através de conveniente estaiamento Postes a) As redes aéreas rurais devem ser construídas com postes concreto armado de seção duplo T, com características conforme Norma ND.01. O poste de eucalipto preservado ou de fibra (modular ou inteiriço) podem ser utilizados, excepcionalmente, em trechos de redes rurais em locais de difícil acesso para o transporte do poste de concreto. b) Podem ser utilizados postes de concreto circular com características conforme Norma ND.01, em alimentadores de distribuição com condutores de alumínio CAA de bitolas 4/0 AWG, 336,4 MCM e 477,0 MCM e de cobre de seções 70 mm 2 e 120 mm 2 e nas redes com estruturas em ângulo acentuado, derivações e outros pontos que requeiram a utilização de postes excessivamente pesados. c) Os comprimentos nominais dos postes de concreto duplo T são de 10, 11 e 12 metros e para concreto circular são de 11 e 12 metros, entretanto, quando as condições do terreno exigirem devem ser previstos postes com alturas maiores. d) Os dimensionamentos de postes de concreto seção duplo T e concreto circular, em função da bitola dos condutores, tipo de estrutura e ângulo de deflexão estão especificados na Tabela 33 a Tabela Estruturas padronizadas Tipos a) São utilizados os seguintes os tipos de estruturas em redes aéreas rurais, de acordo com as padronizações constantes da Norma ND.03:, M2, N3, N4, N3/N3, TE, HT, HTC, HTE e LDE. b) Na montagem da estrutura tipo deve utilizada cruzeta de madeira roliça de 2, 40 m. Nas estruturas tipo M2, N3, N4, N3/N3 e TE serão utilizadas cruzetas de madeira ou fibra de seção retangular de 2,40 m. Nas estruturas HTC, HT e HTE serão utilizadas cruzetas de madeira roliça ou perfil metálico de 2,74 m, 5,0 m e 6,0 m, respectivamente. As características das cruzetas estão informada na norma ND.01. c) A estrutura LDE pode ser utilizada em opção às estruturas HT e HTE em situações especiais como: quando houver necessidade de aumentar o afastamento entre os condutores fases, na necessidade de poste maior resistência mecânica devido à impossibilidade de estaiamento, como em alguns casos de travessias e o custo da estrutura justificar a substituição Critérios para utilização de estruturas primárias a) As estruturas devem ser escolhidas de modo a resistir aos esforços mecânicos de tração dos condutores e da ação do vento sobre a estrutura e condutores, e atender os espaçamentos mínimos entre os condutores e da topografia do terreno. b) Devem ser avaliadas as alternativas de locação de estruturas e havendo a possibilidade de utilização de mais de um tipo de estrutura deve-se optar pela que representar o menor custo para a rede. c) É recomendável evitar grandes variações nos tamanhos dos vãos contínuos, procurando mantê-los próximos ao vão básico escolhido para construção do gabarito. d) Deve ser evitada estrutura submetida a esforço de arrancamento, procurando verificar a possibilidade de seu deslocamento ou aumentar a altura do poste projetado. Caso não seja possível adotar uma das alternativas acima, projetar, neste ponto, uma estrutura adequada para este tipo de esforço (N4, HTC ou HT). Página 26 Revisão 03 05/2014

29 e) Os gráficos 1 a 19 do Anexo, determinam a escolha dos tipos de estruturas para as situações de tangência e em ângulos e a limitação máxima de cada estrutura de acordo com a bitola e o ângulo de deflexão da rede. f) É recomendável que o trecho de rede sem estrutura de ancoragem seja no máximo: m para cabos 4 AWG - CAA e 25 mm 2 - cobre; m para cabos 2 AWG - CAA e 35 mm 2 - cobre; 800 m para cabos 2/0 AWG - CAA e 70 mm 2 - cobre; 700 m para cabos 4/0 AWG - CAA; 600 m para cabos 336,4 MCM - CAA e120 mm 2 - cobre; 400 m para cabos 477,0 MCM - CAA. g) Utilização de estruturas para derivação e fins de linha com instalação de transformador, proteção e estaiamento Transformador instalado na rede rural, mostrado na Figura 1. RDR Transformador em fim de linha - proteção instalada na estrutura de derivação e d 30 metros, mostrado na Figura 2. RDR N2 d N2 Obs.: A estrutura N2 em fim de linha deve ser utilizada somente para condutores 4 AWG - CAA ou 25 mm 2 - cobre, com tração reduzida em 50%. Transformador em fim de linha - proteção instalada na estrutura de derivação e 30 < d 75 metros, mostrado na Figura 3, desde que esteja de acordo com o item c). Página 27 Revisão 03 05/2014

30 RDR N3 d N3 Transformador em fim de linha - proteção instalada na estrutura de derivação e d > 75 metros, mostrado na Figura 4. RDR N3 d N3 Transformador em fim de linha - proteção instalada no primeiro poste do ramal e d 75 metros, mostrado na Figura 5 desde que de acordo com item c). (esta situação aplicase para os casos de redes particulares construídas pelo cliente) RDR N3 d 30 m N3 Transformador em fim de linha - proteção instalada no primeiro poste do ramal e d > 75, mostrado na Figura 6. (esta situação aplica-se para os casos de redes particulares construídas pelo cliente) Página 28 Revisão 03 05/2014

31 RDR N3 d 30 m N Estaiamento e engastamento dos postes a) Os estaiamentos ou engastamentos reforçados devem ser utilizados quando os esforços resultantes forem superiores às resistências nominais dos postes ou quando a resistência do solo não suportar esses esforços. b) Os estais laterais em estruturas em tangente são dimensionados para suportarem os esforços devido ao vento atuando sobre os condutores e poste, calculados para o vento máximo ocorrendo a 15 C. c) Os estais longitudinais são dimensionados para suportarem os esforços longitudinais devido à tração máxima dos condutores. d) Normalmente deve ser projetado estai de âncora, entretanto quando houver necessidade de se manter altura em relação ao solo, como no caso de ângulos próximos a estradas, eventualmente pode ser utilizado estai com contra poste. e) Para efeito de aplicação desta Norma é adotada a seguinte classificação para os diferentes tipos de solos que eventualmente podem ser encontrados: - solos de baixíssima consistência: em mangues, pântanos, várzeas, brejos e semelhantes; - solos de baixa consistência: terrenos da faixa litorânea, arenosos, aterros e semelhantes; - solos normais ou de consistência normal: terra firme, terra compactada, terrenos com algumas pedras e semelhantes. f) No dimensionamento da resistência de engastamento foi considerado poste implantado em terreno de consistência normal ou de baixa consistência. g) Nos terrenos de baixíssima consistência onde for impraticável o estaiamento de âncora pode ser usado estai de pântano (sapata de pântano ou sapata de concreto). Recomenda-se, nestes casos, reduzir o tamanho do vão e, se necessário, a tração do condutor. h) As redes de distribuição rural a serem implantadas em propriedades onde não seja possível a instalação de estais de âncora, podem ser projetados com estais de subsolo nas seguintes condições: h.1) Com utilização de poste de concreto seção duplo T de resistência nominal 300 dan e estai de subsolo com toras de φ 0,20 x 1,0 m em terrenos normais ou toras de φ 0,20 x 1,50 m em terrenos de baixa consistência, em substituição aos seguintes tipos de estruturas projetadas: - tangente com 2 estais, para vãos até: 4 AWG-CAA: 170 m Página 29 Revisão 03 05/2014

32 2 AWG-CAA: 2/0 AWG-CAA: 4/0 AWG-CAA: 336,4 MCM-CAA: 477,0 MCM-CAA: 25 mm2 cobre: 35 mm2 cobre: 70 mm2 cobre: 120 mm2 cobre: 140 m 100 m 80 m 70 m 60 m 180 m 150 m 120 m 80 m - em ângulo com 1 estai, para ângulos de deflexão da rede até: 4 AWG-CAA: 10º 2 AWG-CAA: 8º 2/0 AWG-CAA: 5º 4/0 AWG-CAA: 3º 336,4 MCM-CAA: 3º Tração reduzida (4/0 AWG 336,4 e 477 MCM-CAA): 4,5º 25 mm2 - cobre: 11º 35 mm2 - cobre: 8º 70 mm2 - cobre: 5º Para vãos e ângulos de deflexão superiores aos indicados acima e até os limites de utilização da estrutura previstos nos gráficos, devem ser utilizados postes de concreto de seção duplo T de 600 dan com estai de subsolo com toras de φ 0,20 x 1,50 m para terrenos normais. h.2) Com utilização de postes de concreto de seção duplo T de resistência nominal 600 dan e estais de subsolo com toras de φ 0,20 x 1,50 m para terrenos normais, em substituição aos seguintes tipos de estruturas projetadas: - M2 tangente com 2 estais. 4 AWG-CAA: 2 AWG-CAA: 2/0 AWG-CAA: 4/0 AWG-CAA: 336,4 MCM-CAA: 477,0 MCM-CAA: 25 mm2 cobre: 35 mm2 cobre: 70 mm2 cobre: 120 mm2 cobre: 240 m 240 m 180 m 140 m 120 m 90 m 190 m 190 m 190 m 140 m - M2 em ângulos com 1 estai, para ângulos de deflexão da rede até: 4 AWG-CAA: 24º 2 AWG-CAA: 18º 2/0 AWG-CAA: 11º 4/0 AWG-CAA: 8º Página 30 Revisão 03 05/2014

33 336,4 MCM-CAA: 6º Tração reduzida (4/0 AWG 336,4 477 MCM-CAA): 10º 25 mm2 - cobre: 25º 35 mm2 - cobre: mm2 - cobre: 10º 120 mm2 - cobre: 6º h.3) Com utilização de poste de concreto circular de resistência nominal 400 dan e estais de subsolo com toras de φ 0,20 x 1,0 m em terrenos normais ou toras de φ 0,20 x 1,50 m em terrenos de baixa consistência, em substituição aos seguintes tipos de estruturas projetadas: - tangente com 2 estais, para vãos até: 4/0 AWG-CAA: 336,4 MCM-CAA: 477,0 MCM-CAA: 70 mm2 cobre: 120 mm2 cobre: Tração reduzida (4/0 AWG-CAA): Tração reduzida 336,4 MCM-CAA: 140 m 110 m 90 m 190 m 130 m 140 m 110 m - em ângulo com 1 estais, para ângulos de deflexão da rede até: 4/0 AWG-CAA: 5º 336,4 MCM-CAA: 4º Tração reduzida (4/0 AWG 336,4 477 MCM-CAA): 7º 70 mm2 - cobre: 7º 120 mm2 cobre: 4º Para vãos e ângulos de deflexão superiores aos indicados acima e até os limites de utilização das estruturas previstos nos gráficos, devem ser utilizados postes de concreto de seção duplo T de 600 dan com estais de subsolo com toras de φ 0,20 x 1,50 m para terrenos normais. h.4) Com utilização de postes de concreto circular de resistência nominal 600 dan e estais de subsolo com toras de φ 0,20 x 1,50 para terrenos normais, em substituição aos seguintes tipos de estruturas projetadas: - M2 em ângulos com 1 estais, para ângulos de deflexão da rede até: 4/0 AWG-CAA: 8º 336,4 MCM-CAA: 6º TRAÇÃO REDUZIDA (4/0 AWG 336,4 477 MCM-CAA): 10º 70 mm2 - cobre: 10º 120 mm2 cobre: 6º h.5) Para estruturas em tangente devem ser previstos estais de subsolo instalados de modo a suportar esforços laterais aplicados nos dois sentidos. h.6) Para estruturas em ângulo, as toras de subsolo devem ser dispostas no sentido perpendicular à força resultante da solicitação dos condutores. i) A instalação dos estais deve ser conforme a Norma ND.03. j) O dimensionamento das cordoalhas de aço em função da bitola dos condutores e do tipo de estrutura está especificado na Tabela 33 a Tabela 51. Página 31 Revisão 03 05/2014

34 6.1.7 Distâncias de segurança Afastamentos mínimos verticais Os afastamentos mínimos verticais entre o condutor de redes rurais e o solo referem-se às condições de máxima flecha, ou seja, a uma temperatura do condutor de 50 C, sem vento, e devem ser obedecidos valores estabelecidos na Norma ND Afastamento horizontal entre condutores O afastamento horizontal mínimo entre condutores de um mesmo circuito situados num mesmo plano horizontal é calculado pela expressão: d = 0,00762 E + 0,368 f Onde: d - espaçamento horizontal mínimo entre condutores, em metros; E - tensão nominal do sistema entre fases, em kv; f - flecha máxima dos condutores a 50 C, em metros Distância vertical entre condutores de circuitos diferentes A distância vertical mínima entre condutores de circuitos diferentes devem ser de acordo com o estabelecido na Norma ND.03 da ELEKTRO. 6.2 Proteção Proteção contra sobrecorrente a) A filosofia, os critérios e as diretrizes para elaboração de estudos de proteção contra sobrecorrentes, assim como as orientações para seleção e dimensionamento dos equipamentos para proteção de redes devem ser de acordo com a Norma ND.78. b) Os equipamentos especiais de proteção como, religadores e seccionalizadores automáticos serão instalados nas redes de distribuição rural de acordo com estudos de proteção específicos. c) Em princípio, as chaves fusíveis serão instaladas nas redes rurais de acordo com os seguintes critérios: junto aos transformadores; em ramais ou redes rurais de carga leve; ao longo de uma rede tronco quando seu comprimento for muito longo e a proteção do cubículo da subestação for insuficiente para protegê-lo em razão dos baixos níveis de curto-circutos; na estrutura dos bancos de capacitores; nas derivações que atendem consumidores em tensão primária de distribuição; em ramais ou redes tronco, onde não se justifica economicamente a instalação do religador ou seccionalizador; d) No caso de ramal que alimenta apenas um transformador, a chave fusível da estrutura do transformador pode ser suprimida, devendo ser projetado apenas no seu ponto de derivação, desde que sejam satisfeitas as condições abaixo: O comprimento do ramal ou sub-ramal seja inferior a 75 metros. A abertura da chave fusível seja visível do ponto de instalação do transformador; a chave fusível seja especificada de modo a proteger o ramal ou sub-ramal e o transformador considerado. Exista livre acesso da estrutura do transformador ou ponto de instalação da chave fusível. Página 32 Revisão 03 05/2014