Distribuição

Transcript

1 Distribuiçã Distribuição o de Energia Elétrica UNIVERSIDADE FEDERAL FEDER AL DO PARÁ PARÁ INSTITUTO DE TECNOLOG TE CNOLOGIA IA FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Profa: Maria Emília de Lima Tostes 2012 Profa. Dra. Maria Emília de Lima Tostes Distribuiçã Distribuição o de Energia Elétrica 2 Disciplina: DISTRIBUIÇÃO DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA / Prof Pro fa. Emília Tostes Metodologia: Avaliações: QUADRO BRANCO; RETRO PROJETOR; DATA SHOW; TRABALHOS EM GRUPO; VISITAS TÉCNICAS. TÉCNICAS. - PROVAS; - TRABALHOS SOBRE ARTIGOS TÉCNICOS DA DISTRIBUIÇÃO; - SEMINÁRIOS. Bibliografia: - Planejamento Planejamento de Sistemas de Distribuição, volume1, Coleção Distribuição de Energia, ELET ELET ROBRÁ ROBRÁS; S; - Introdução aos Si S istemas de Di D istri str ibuição de Energia Elétri Elétr ica, Editor Ed itoraa Edgard Blucher, Autores: Nel Nelson son Kagan, Carlos Oliveira e Ernesto Ernesto Robba Robba - Electric Pow P ower er Distribution D istribution System Engineering, Engineering, Turan Gonen, McGraw-Hill; - Livro: Sistemas Sistemas di d igitais para automação da Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica, Prof. Dr. José José Jardini; - Notas de aula: Dist Dis tribuição de Energia Elé Eléttrica, Prof. Pro f. Benemar A. de Souza - NTD 01  – Fornecimento de Energia em Baix B aixa a Tensão Te nsão - NTD 02 - Fornecim F ornecimento ento de Energi Energ ia El E létri étr ica em tensão Primári Primár ia de Distribuição Distribuição - NTD 05  – Critérios Básicos para para Proj Pro jetos de Redes Aéreas de Distribuiçã D istribuição o Rural (RDR) (RDR) - SENDI  – Seminár  Semináriios Na Nacional cional de Distribuição D istribuição de Energia Elét Elé trica; - PRODIST  – Procedimentos  Procedimentos da distribuição d istribuição da energia elétrica - da ANEEL  – D  Defi efine ne os pad p adrões rões de qualidade de tensão para regime permanente. permanente. Obs.: Os três últimos encontram-se disponíveis disponíveis no site da ANEEL ANEEL e da Celpa: www.redecelpa.com.br  ;  ; www.aneel.gov.br  Profa. Dra. Maria Emília de Lima Tostes Distribuiçã Distribuição o de Energia Elétrica 2 Disciplina: DISTRIBUIÇÃO DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA / Prof Pro fa. Emília Tostes Metodologia: Avaliações: QUADRO BRANCO; RETRO PROJETOR; DATA SHOW; TRABALHOS EM GRUPO; VISITAS TÉCNICAS. TÉCNICAS. - PROVAS; - TRABALHOS SOBRE ARTIGOS TÉCNICOS DA DISTRIBUIÇÃO; - SEMINÁRIOS. Bibliografia: - Planejamento Planejamento de Sistemas de Distribuição, volume1, Coleção Distribuição de Energia, ELET ELET ROBRÁ ROBRÁS; S; - Introdução aos Si S istemas de Di D istri str ibuição de Energia Elétri Elétr ica, Editor Ed itoraa Edgard Blucher, Autores: Nel Nelson son Kagan, Carlos Oliveira e Ernesto Ernesto Robba Robba - Electric Pow P ower er Distribution D istribution System Engineering, Engineering, Turan Gonen, McGraw-Hill; - Livro: Sistemas Sistemas di d igitais para automação da Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica, Prof. Dr. José José Jardini; - Notas de aula: Dist Dis tribuição de Energia Elé Eléttrica, Prof. Pro f. Benemar A. de Souza - NTD 01  – Fornecimento de Energia em Baix B aixa a Tensão Te nsão - NTD 02 - Fornecim F ornecimento ento de Energi Energ ia El E létri étr ica em tensão Primári Primár ia de Distribuição Distribuição - NTD 05  – Critérios Básicos para para Proj Pro jetos de Redes Aéreas de Distribuiçã D istribuição o Rural (RDR) (RDR) - SENDI  – Seminár  Semináriios Na Nacional cional de Distribuição D istribuição de Energia Elét Elé trica; - PRODIST  – Procedimentos  Procedimentos da distribuição d istribuição da energia elétrica - da ANEEL  – D  Defi efine ne os pad p adrões rões de qualidade de tensão para regime permanente. permanente. Obs.: Os três últimos encontram-se disponíveis disponíveis no site da ANEEL ANEEL e da Celpa: www.redecelpa.com.br  ;  ; www.aneel.gov.br  Profa. Dra. Maria Emília de Lima Tostes Distribuiçã Distribuição o de Energia Elétrica 3 Programa Programa Simplificado: - Aspectos Gerais Gerais da Di Distr stribuição; ibuição; O sistema sistema aéreo de Di D istribuição; O sistema sistema subterrâneo da Distri Distr ibui bu ição; Subestações de Distribuição; Distribuição; Cargas nos Sistemas Sistemas de Dist D istribuição; ribuição; Operação da Distribuição; Distribuição; Regulação Regulação dos níveis n íveis de tensão pratica praticados dos na Distribuição; - Perdas nos sistemas sistemas de Distribuição; - Fluxo Fluxo de carga na D istribuição istribuição de energia energ ia elétrica; - Qualidade Qualidade de Energia na Distribuição. Distr ibuição. Profa. Dra. Maria Emília de Lima Tostes 4 Distribuição de Energia Elétrica CAPÍTULO 1 Os avanços tecnológicos ocorridos nas últimas décadas propiciaram a obtenção de grandes desenvolvimentos na área da eletrônica, os quais têm sido repassados sistematicamente para os novos produtos de consumo, beneficiando assim os consumidores de modo geral. Hoje é comum ter-se consumidores residenciais com uma grande variedade de equipamentos modernos em suas instalações elétricas, tais como micro computadores, impressoras, lavadoras de roupa e de louça, fornos de microondas, vídeo cassetes, dvd’s, entre outros, além daqueles já tradicionalmente utilizados para o conforto doméstico como geladeiras, televisores, rádios, batedeiras, liquidificadores, etc, sem os quais o homem moderno não consegue mais viver. O aumento de consumo per capita de energia elétrica reflete a melhoria do padrão de vida de uma sociedade. Na prática, para esta energia chegar em cada ponto de utilização é necessária a existência de uma complexa rede chamada de Sistema de Potência ou Sistema de Energia. O Sistema de Potência pode ser definido como o conjunto formado por Geração, Transmissão, Distribuição e Utilização de Energia. Profa. Dra. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 18 1. O Sistema de Distribuição Usualmente, o sistema de distribuição típico é definido como parte dos sistemas de potência que vai da subestação abaixadora de distribuição até pontos de consumo e pode ser dividido em duas partes: Rede primária que compreende a subestação de distribuição e  os alimentadores primários;    Rede secundária que é formada pelos transformadores de distribuição, alimentadores secundários e ramais de serviço ou de ligação.  As subestações de distribuição podem ser alimentadas pelas linhas de subtransmissão ou pelas linhas de transmissão. Das subestações saem os alimentadores primários que irão alimentar os transformadores de distribuição. Dos transformadores de distribuição saem os alimentadores secundários que irão atender os consumidores da rede secundária. Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica Figura 1 –  Sistema Elétrico de Potência Profa. Maria Emília de Lima Tostes 19 Distribuição de Energia Elétrica 20 1.2 – Definições a  – Subestação de distribuição Instalação elétrica que recebe potência elétrica em tensão de transmissão ou subtransmissão e a transforma para tensões compatíveis com a rede primária, possuindo uma ou mais funções de manobra, proteção, medição e transformação. b  – Barramento de uma Subestação Estruturas metálicas que recebem energia das linhas de transmissão e subtransmissão e dos transformadores de potência das subestações de distribuição. c  – Transformador de Distribuição São os transformadores empregados nas redes de distribuição para transformar as tensões da rede primária para a rede secundária, estes podendo ser instalados em postes (ao tempo ou aéreo) ou abrigados (em cabines). d  – Alimentador Primário Parte da rede de distribuição primária que deriva de um único ponto de um barramento secundário de uma subestação de distribuição. e - Alimentador Secundário Parte da rede de distribuição secundária alimentada pelos terminais secundário do transformador de distribuição, excluindo-se o ramal de serviço. Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 21 f  – Tronco do Alimentador Primário Parte do alimentador primário de distribuição, normalmente constituído por um condutor de seção mais elevada, que transporta a parcela principal das cargas servida pelo alimentador. g  – Ramal do Alimentador Primário Parte do alimentador primário que deriva diretamente do tronco do alimentador. h- Ramal de Ligação Conjunto de condutores e acessórios que liga o alimentador secundário a um consumidor ou grupo de consumidores. 1.3  – CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO  As características do sistema de distribuição se definem sob vários aspectos:      Intensidade e densidade de carga; Tipo de consumidor;   Configuração; Nível de tensão; Número de fases e de condutores. Os consumidores são de vários tipos: residencial, rural, comercial, industrial e serviços públicos.  As configurações da rede de distribuição pode ser: radial, anel e reticulado. Níveis de tensão: 69 e 34,5 Kv para subtransmissão, 13,8 e 11,9 Kv para distribuição primária e 380, 220, e 127 V para distribuição secundária.  A escolha do tipo de sistema de distribuição a ser implantado depende de fatores tais como: Qualidade do serviço desejada; Disponibilidade de recursos;   Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica         22 E taxa de retorno de capital fixada. Os principais critérios de qualidade de serviço são: Continuidade de serviço; Regulação de tensão;   Segurança;   Confiabilidade; Simplicidade de operação;   Flexibilidade; Facilidade de manutenção. O sistema de Distribuição é uma das partes mais importantes do sistema de potência, não só pelo volume de investimentos que é necessário, como também:      Por ser a distribuição que define a grandeza dos sistemas de geração, transmissão e subtransmissão; Pela proximidade com os consumidores, que sentem imediatamente o reflexo dos problemas do sistema; Por ser na distribuição que ocorre grande parte das perdas do sistema elétrico. Em um sistema de distribuição típico, as perdas chegam a ser mais da metade do total das perdas do sistema de potência; Pelo fato de ser na distribuição que é obtido o retorno de grande parcela dos investimentos; Por ser a distribuição a parte do sistema de potência que tem que conviver harmoniosamente com os aspectos urbanísticos das cidades, adequando-se à natureza do local, como centros históricos, locais arborizados, dentre outros. O sistema de distribuição, assim como as demais partes do Sistema de Potência, têm as seguintes áreas específicas:                Planejamento; Construção; Operação Manutenção Comercialização. Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 23 1.3.1  – Redes Aéreas Primárias São construídas para atender as necessidades de fornecimento de energia nas zonas urbanas e rurais, utilizando postes de concreto ou de madeira tratada. Os condutores são de alumínio com alma de aço (CAA), ou sem alma de aço (CA), nus ou protegidos; em algumas situações particulares utilizam-se condutores de cobre, por apresentar melhor condutividade. Segundo a CENTRAIS ELÉTRICAS DO PARÁ S.A. NTD-06 Critérios para Projetos de Rede de Distribuição Aérea Urbana (1988): “Este tipo de configuração será adotado em áreas onde, as próprias características da distribuição da carga forçam o caminhamento dos alimentadores em direção distintas, tornando-se anti-econômico o estabelecimento de pontos de interligação”. No topo dos postes são colocadas as cruzetas, que podem ser de madeira, concreto e ferro; atualmente apesar do custo mais elevado, a cruzeta vem sendo substituída por estrutura isolante, denominada de “spacer cable”, que permite a sustentação de cabos protegidos. Em regiões em que é inviável a utilização da linha convencional, com cruzeta, esta alternativa entra como sendo a solução a adotar, reduzindo a taxa de falhas e, pela redução do espaçamento entre os condutores, a viabilização da passagem da linha. O sistema aéreo, normalmente, possui o inconveniente de causar poluição visual devido a exposição de seus componentes (postes, transformadores, cabos, etc.) nas vias públicas. A grande demanda de energia aumenta este problema devido à necessidade de implantação de novos circuitos. Como exemplo de redes aéreas com primário radial, são apresentados as figuras 02 e 03, uma rede com tronco principal com ramais, protegidos por fusíveis. Na figura 03 pode-se ver que as chaves seccionadoras operam normalmente fechadas (NF), e são utilizadas para isolar blocos de carga, o que permite a manutenção corretiva e preventiva. Também são utilizadas chaves normalmente abertas (NA), estas chaves são instaladas em um mesmo circuito ou Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 24 em circuitos diferentes e são utilizadas em manobras de transferência de carga, sendo para isto fechadas. Figura 2 –  Tipos de Redes de Distribuição Primária Radial Simples e com Recursos Figura 1: Diagrama unifilar de rede primária Fonte: KAGAN, 2005, p.14 Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 25 No caso de ocorrer uma interrupção entre as chaves 01 e 02 do circuito 01 da figura 03, deve ser fechada a chave NA 03, de “socorro externo”, sendo restabelecido o fornecimento de energia a partir do circuito 02, atendendo os consumidores a jusante da chave 02. Para que os circuitos possam suportar transporte de carga transferida é preciso que estejam dimensionados, um critério usual para a fixação do carregamento de circuitos, em regime normal de operação, é o de se definir o número de circuitos que irão receber carga a ser transferida para que não seja excedido o correspondente ao limite térmico. Um alimentador primário possui configuração radial simples, quando este é suprido por uma única subestação de distribuição e realiza seu fluxo de carga em apenas um sentido.  A magnitude de corrente no alimentador principal é maior nos condutores mais próximos à subestação, diminuindo à medida que se aproxima do final do alimentador. Assim sendo a bitola do alimentador também é reduzida no seu final. É comum a existência de alimentadores primários radiais com 3(três) ou 4 (quatro) diferentes bitolas de cabos em suas composições. Redes aéreas com primário seletivo  A característica deste sistema, utilizado tanto para redes aéreas e subterrâneas, é a construção da linha em circuito duplo, com chaves de transferência o que permite que os consumidores, em caso de emergência, sejam transferidos de um circuito para outro.  A automatização deste processo de transferência usa relés que detectam a existência de tensão nula em seus terminais, verificam a inexistência de defeito na rede do consumidor, e comandam o motor de operação da chave. A figura 04 mostra um exemplo deste tipo de sistema. È importante ser observado que cada circuito deve ter a capacidade de suportar toda carga do outro, sendo o carregamento admissível em condições normais de operação, limitado a 50% do limite térmico. Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 26 Os principais aspectos deste tipo de configuração de acordo com a CENTRAIS ELÉTRICAS DO PARÁ S.A. NTD-06 - Critérios para Projetos de Rede de Distribuição Aérea Urbana (1988) são: Existência de interligação, normalmente aberta, entre alimentadores adjacentes, da mesma ou de subestações diferentes. Ser projetado de forma que exista certa reserva de capacidade em cada alimentador, para absorção de carga do outro alimentador em caso de defeito. Limitação do número de consumidores interligados e diminuição do tempo de interrupção em relação configuração radial simples quando da ocorrência de defeito ou manobra. Figura 2: Primário seletivo Fonte: KAGAN, 2005, p.15 APLICAÇÕES: a.1 - Áreas de baixa densidade de carga principalmente rurais, nas quais os circuitos normalmente tomam direções distintas. a.2 - Áreas urbanas - Características: existência de interligação, normalmente aberta, entre alimentadores adjacentes da mesma SE ou SE’s diferentes. Possui reserva de capacidade. Alimentador expresso para o centro de carga Um alimentador expresso para o centro de carga é aquele constituído com a finalidade de atender um ponto, no qual estão interligadas todas as cargas a serem, por este, supridas. Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 27 O Alimentador que opera desta maneira, durante o trajeto subestação/centro de carga não supre nenhuma carga. O suprimento às cargas pelo referido alimentador é realizado pelas ramificações que partem do centro de carga com a possibilidade inclusive, de uma ramificação de retorno paralelo ao alimentador, chamado alimentador de retorno. O alimentador expresso não atende cargas ao longo do trajeto subestação/centro de carga, pela necessidade de manter um valor adequado de tensão (normalmente 1 pu) no centro de carga . Caso houvesse atendimento no trajeto subestação/centro de carga ter-se-ia queda de tensão proporcionada pelas cargas que viessem a ser alimentadas, levando a tensão no centro de carga a ficar abaixo de 1pu. Outro fator que não permite a presença de cargas na extensão subestação/ centro de carga é a sobretensão. O alimentador expresso apresenta algumas vantagens se comparado ao alimentador simples, que são: Redução da regulação de tensão entre a primeira e a mais remota carga em trono de 40%. Esta quantidade de regulaçõa é função da redução do comprimento do condutor, da uniformidade das cargas em torno do centro do carga e do arranjo das ramificações que dele saem; Para uma mesma configuração lateral e sublateral de tamanho do condutor, o alimentador de retorno poderá servir um número maior de cargas, algumas vezes até o dobro das cargas que seriam supridas pelo alimentador simples.   Desvantagens:  O alimentador expresso para o centro de carga apresenta o inconveniente de possuir em suas ramificações e subramificações cabos com bitolas menores. Isto faz com que no surgimento de novas cargas, na região por ele alimentada sejam feitos novos recondutoramentos a fim de evitar problemas de caráter técnico (como sobrecarga no Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica  28 alimentador). Logo, este tipo de alimentador não pode ser empregado em áreas sujeitas ao aumento de cargas, pois seu centro de carga seria continuamente mudado. Se houver necessidade de se fazer remanejamento de carga com outro alimentador expresso adjacente, através do chaveamento, não seria possível em função das bitolas usadas nas ramificações serem de dimensões reduzidas, não podendo assim, absorver cargas de outro alimentador. Alimentador de fase Outro tipo de alimentador radial é o de fase. Neste, cada fase do alimentador trifásico segue para uma área distinta e supre todos os transformadores monofásicos nessa área. Este tipo de configuração pode ser adotado nos alimentadores do tipo simples ou expresso ao centro de carga. Entretanto, sua aplicação é verificada com mais freqüência nas áreas rurais. Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 29 1.3.2  – Redes Aéreas Secundárias As redes aéreas secundárias mais comuns possuem circuito radial (figura 5) ou em menor incidência o circuito secundário em anel. Figura 5 –  Rede aérea secundária. Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 30 1.3.1.3  –  Disposição dos alimentadores aéreos de distribuição O padrão típico de alimentadores de distribuição no Brasil é o aéreo, baseados nas normas da REA (Rural Electrification  Administration – EUA) onde os condutores nus dos alimentadores são apoiados sobre isoladores fixos em cruzetas de madeira (figuras 06 e 07). O número de alimentadores por posteamento varia de acordo com a norma de cada concessionária. Existem empresas que possuem até três níveis de alimentadores. No estado do Pará são utilizados no máximo dois níveis por poste, com cada nível comportando um único alimentador. Figura 6 –  Exemplo típico de poste de distribuição. Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 31 Figura 7 - Exemplo típico de poste de distribuição. 1.3.1.4  – Tecnologias de alimentadores aéreos a. Alimentador aéreo com cabos isolados   de modo compacto (pré-reunidos) segue seu trajeto dentro de uma fita ou fio de amarração, onde os cabos fase ficam agrupados. Para manter a atração mecânica dos condutores, utiliza-se um cabo mensageiro (condutor com aço-alumínio) na parte superior do conjunto pré-reunido. Esta tecnologia tem cisto superior de 47% comparado ao alimentador tradicional. Entretanto ocupa menos espaço no seu trajeto deixando a rede elétrica com visual mais estético, além de alcançar um melhor nível de confiabilidade. Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 32 Figura 8 - Alimentador aéreo com cabos isolados. b. Alimentador aéreo com cabos protegidos : A utilização de cabos protegidos para os sistemas de distribuição iniciou-se nos EUA em 1950, é um cabo não blindado para aplicação em alimentadores aéreos, comumente denominado como espaçador ou “spacer”. O alimentador aéreo com espaçador, consiste na utilização de cabos cobertos de alta rigidez contra impulsos atmosféricos, isolados com material de polietileno e suportados por espaçadores isolantes de polietileno de alta densidade e de alta resistência às correntes capacitivas, e o conjunto sustentado por um cabo mensageiro aterrado. Cabo mensageiro : Cabo utilizado para sustentação dos separadores e espaçadores e para proteção elétrica e mecânica da rede compacta. Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 33 Figura 9 – Rede “Spacer”. Espaçador : Acessório de material polimérico de formato losangular, cuja função é a de sustentação dos cabos cobertos ao longo do vão. Figura 10 – Espaçador da Rede “Spacer” O projeto do sistema spacer  apresenta a mesma versatilidade de um sistema aéreo tradicional com cabos nus e com as vantagens de compactação e confiabilidades próprias de um sistema de cabos blindados. Essa vantagem se torna mais evidente em áreas altamente congestionadas, tais como em estreitas faixas de passagens e em localidade altamente arborizadas. O sistema também tem sido utilizado onde é necessário Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica Figura 11 – Detalhes da rede “Spacer” Profa. Maria Emília de Lima Tostes 34 Distribuição de Energia Elétrica 1.3.2 - Redes Subterrânea Primária 1. Subterrâneo com primário radial Figura 12 –  Rede subterrânea com primário radial. Profa. Maria Emília de Lima Tostes 35 Distribuição de Energia Elétrica 2. Subterrâneo com primário seletivo Figura 13 –  Rede Subterrânea com primário seletivo Profa. Maria Emília de Lima Tostes 36 Distribuição de Energia Elétrica 3. Subterrâneo com primário em anel aberto Figura 14 - Subterrâneo com primário em anel aberto Profa. Maria Emília de Lima Tostes 37 Distribuição de Energia Elétrica 4 - SUBTERRÂNEO COM SECUNDÁRIO RADIAL Figura 15 –  Subterrâneo Com Secundário Radial Profa. Maria Emília de Lima Tostes 38 Distribuição de Energia Elétrica 39 4. Subterrâneo com primário radial e secundário reticulado SUBTERRÂNEO COM PRIMÁRIO RADIAL E SECUNDÁRIO RETICULADO  A rede reticulada é formada por um conjunto de malhas alimentadas por transformadores trifásicos, com seus terminais de baixa tensão inseridos diretamente nos nós do reticulado, figura 16 e 17; atualmente não são mais construídas devido ao seu alto custo. Este investimento era justificado para atingir um aumento significativo na confiabilidade e no carregamento do sistema, muitas vezes exigido pelas áreas centrais de grandes cidades. Figura 16: Rede secundária reticulada Fonte: KAGAN, 2005, p.20 Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 40 Figura 17 - Subterrâneo Com Primário Radial E Secundário Reticulado  No caso de secundário reticulado, dois ou mais circuitos primários radiais partindo do mesmo barramento de uma subestação, alimentam certo número de transformadores de distribuição, ligados alternadamente, para evitar a interrupção de dois transformadores adjacentes no caso de desligamento de um dos primários. 5. SUBTERRÂNEO RETICULADO EXCLUSIVO Redes subterrâneas spot nerwork Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 41 O diagrama unifilar das figuras 18 e 19 apresentam uma rede do tipo spot network, este tipo de rede de distribuição pode ser alimentado por uma SE ou por SEs distintas e é suprido por dois ou três circuitos. Uma chave NP, “network protector”, é colocada no barramento paralelo onde se encontram os transformadores, que tem a finalidade de impedir o fluxo de potência no sentido inverso. Caso ocorra um curto-circuito em um trecho da rede, as chaves NP onde este ocorreu, serão percorridas por correntes em sentido inverso, as quais irão abrir, isolando-se todo o trecho com defeito, após a abertura do disjuntor da SE. Devido ao custo elevado deste tipo de sistema, somente é recomendado para locais de grande densidade de carga. Figura 18: Rede spot network  Fonte: KAGAN, 2005, p.17 Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica Figura 19 - Subterrâneo reticulado e xclusivo Profa. Maria Emília de Lima Tostes 42 Distribuição de Energia Elétrica 43 1. 4 – As vantagens e desvantagens dos sistemas aéreos e subterrâneos de distribuição. 1.4.1 - Sistema Aéreo :    Vantagens: 1. Facilidade e baixo custo de implantação, por não precisar de equipamentos com tecnologias avançadas como cabos isolados, blindagem de transformadores, galerias blindadas, etc.; 2. Pouca dificuldade de manutenção, facilidade para detectar os problemas e soluciona-los; 3. Fácil concepção (Implantação de postes, lançamento de cabos sustentados em cruzetas e afixadas nos postes, conexões do sistema simples e a instalação de cabos e equipamentos são feitas nos postes sem maior problema.    Desvantagens: 1. Necessidade de grande espaço físico para atendimento de áreas com grande densidade de carga (regiões de grande ocupação vertical leva a existência de altas concentrações de carga); 2. Estética ruim (inadequado em áreas de preservação ambiental ou preservação do patrimônio histórico); 3. Vulnerabilidade a agentes externos ( quedas de galhos, pipas, vandalismo, etc.); 4. Facilidade para roubo de energia elétrica; 5. Segurança comprometida; 6. Elevado custo com manutenção. Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 44 1.4.1 - Sistema Subterrâneo:    Vantagens: 1. Confiabilidade: varia de acordo com a configuração do sistema e se dá em decorrência das condições em que se localizam transformadores e cabos, os quais são abrigados em locais adequados (galerias, livres das interferências externas;    Desvantagens: 1. Obras civis específicas , envolvendo a construção de dutos e galerias; 2. Custo elevado : devido a utilização de materiais e equipamentos Elétricos significativamente mais onerosos em relação ao sistema aéreo; 3. Falta de mão de obra qualificada. 1.5 - Os principais componentes de uma rede elétrica de distribuição são:  Postes (estruturas primárias e secundárias) Os tipos de postes utilizados na rede de distribuição urbana serão de concreto, seção circular, aplicados em áreas centrais e vias de acesso principais e secundárias das cidades e duplo T, aplicados em bairros periféricos cm baixo grau de desenvolvimento e urbanização.  A escolha está diretamente ligada a densidade de carga, grau de urbanização e posteação existentes. Quando existir a instalação de equipamentos nas estruturas, estas deverão ser feitas somente em poste de concreto seção circular, com exceção dos transformadores monofásicos que podem ser instalados em postes duplo T. Quanto ao comprimento os postes têm um padrão de 10 m, entretanto, conforme casos especiais podem assumir outros tamanhos. Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 45 Postes de 9 metros  –  utilizados com estruturas de rede secundária, não havendo previsão de instalação de rede primária; Postes de 10 a 11metros  –   utilizados com estrutura de o rede primária ou de rede secundária, com previsão de instalação de rede p rimária; de 11 metros  –  utilizados para execução de o  Postes derivação e instalação de equipamentos; o Postes de 12 metros  –  serão utilizados para permitir conexão aérea, derivação em posteação com circuito duplo; Postes com altura superior a 12 metros  –  utilizados em o casos especiais, tais como: travessias, conexões aéreas em esquinas com desnível acentuado e outros. Quanto à determinação dos esforços nos postes (Anexos tabela 1) são consideradas as cargas devido às redes primária e secundária, bem como os cabos telefônicos e outros de uso mútuo, praticados por essa empresa. O esforço resultante é calculado nas seguintes situações: o Em ângulos Fins de rede o Mudança de bitola de condutores o o Mudança de quantidade de condutores o Esforços resultantes de cabos telefônicos  Após o calculo dos esforços são definidos os estais necessários e a resistência nominal do poste, procurando otimizar o custo do conjunto poste/estais. Quanto ao engastamento ou profundidade de instalação do poste será dada para qualquer tipo de poste pela equação: C = L/10 + 0,60m onde: L - comprimento do poste em metros C - comprimento mínimo de 1,5 m o   Cabo Rede primária Será trifásica a 3 fios ou monofásica fase-neutro, com o neutro multiaterrado e não conectado a malha de terra da subestação.  As bitolas e os materiais dos condutores padronizados para as redes primárias são de alumínio simples CA, nas bitolas 2, 1/0, 4/0  AWG e 336,4 MCM. Quanto ao dimensionamento, os critérios a serem estabelecidos para a rede primária, são de que, no caso de reformas e extensões de rede, o alimentador primário deve ser projetado de acordo com sua configuração para o atendimento à carga prevista para o 5º ano subseqüente.  Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 46 Na rede primária o dimensionamento de condutores deve ser feito considerando os seguintes pontos: o  Máxima queda de tensão admissível, em condições normais e de emergência; o Capacidade térmica dos condutores. Rede secundária Deverá ser alimentada por transformadores trifásicos e monofásicos. Quando a rede for alimentada por trifásicos, o secundário será a 4 fios com o neutro multiaterrado e comum ao primário. Quando a rede for alimentada por monofásicos, o secundário será a 3 fios com o neutro multiaterrado e comum ao primário. Os condutores utilizados serão cabos de alumínio simples (CA), cujas bitolas utilizadas serão 2, 1/0 e 4/0 AWG. Quanto ao dimensionamento, a rede secundária deverá ser projetada de modo a não ser necessário substituir os condutores, mas somente a redivisão de circuitos, para o atendimento de novas cargas. Na rede secundária o dimensionamento dos condutores deverá estabelecer os seguintes critérios segundo a CENTRAIS ELÉTRICAS DO PARÁ S.A. NTD-06 - Critérios para Projetos de Rede de Distribuição Aérea Urbana (1988).: Critério I  –  fixação de horizonte de 10 anos, o que determinará investimentos iniciais elevados; Critério II  –  fixação do Horizonte em 5 anos o que determinará investimentos iniciais menores. Se adotado o critério I, a capacidade dos transformadores de distribuição será com a troca dos outros de capacidade superior. Se adotado o critério II, a capacidade individual dos transformadores será mantida, aumentando-se, entretanto o seu número, mediante a intercalação na rede de novos transformadores.   Transformador Segundo a ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5458  –  Eletrotécnica e eletrônica transformadores  – terminologia (1981, p.2), define o transformador como sendo, “ Um dispositivo que por meio da indução eletromagnética, transfere energia elétrica de um ou mais circuitos (primário) para outro ou outros circuitos (secundário), usando a mesma frequência, mas, geralmente, com tensões e intensidades de correntes diferente ”. Para este componente da rede elétrica devem ser considerados quatro pontos: a tensão de entrada e de saída, o tipo de enrolamento, a potência e a forma do núcleo. Quanto à tensão de entrada e de saída, o transformador pode ser do tipo abaixador de tensão ou elevador de tensão. O transformador será abaixador de tensão quando a tensão de entrada for maior que a tensão de saída,  Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 47 e será elevador de tensão quando a situação for inversa. Este equipamento será tratado com detalhes no capítulo 2.  Equipamento de proteção, regulação de tensão e seccionamento Para fins deste estudo serão tratados os seguintes equipamentos de proteção, regulação de tensão e seccionamento para a rede de distribuição: o  Pára-raio Chave fusível o o  Religador o  Seccionalizador É recomendado que os equipamentos de proteção de rede, em geral, deverão ser instalados em locais de fácil visualização e acesso, de modo a facilitar no caso de uma manutenção preventiva ou de emergência o seu acesso. Os sistemas de proteção em redes de distribuição devem contemplar os seguintes pontos: em materiais e equipamentos contra danos o  Proteção causados por curto-circuito; Melhoria e confiabilidade do circuito de distribuição, por o restringir as possibilidades dos efeitos de uma falha ao menor trecho possível do circuito no menor tempo; com isto, há a diminuição da potência envolvida e número de consumidores atingidos. Racionalização do custo dos esquemas de proteção que o não devem exceder os benefícios decorrentes de sua utilização. Os equipamentos que serão instalados na RDU devem ter tensão nominal e nível básico de isolamento compatível com a classe de tensão do sistema e capacidade de interrupção em função do local onde estão instalados.  A proteção contra sobretensões na rede é realizada pelos páraraios e deverão ser projetados nos seguintes pontos da rede elétrica: transformadores com localização no fim da rede o  Em primária; Caso em que no fim da rede trifásica seguir com uma o monofásica, serão previstos pára-raios para todas as fases; Em pontos de transição de rede aérea para a subterrânea o e vice-versa; Nas estruturas que contenham religadores, o seccionalizadores e banco de capacitores, instalar páraraios; Na estrutura que tenha banco de regulador de tensão, o devem ser instalados dois jogos de pára-raios para maior proteção; Profa. Maria Emília de Lima Tostes Distribuição de Energia Elétrica 48 Nas chaves NF - Normalmente Fechadas, não instalar pára-raios; o No caso das chaves NA - Normalmente Abertas, instalar dois conjuntos de pára-raios nos postes adjacentes à chave; Em subestações consumidoras. o Pontos recomendados para a instalação das chaves fusíveis: o Proteção de circuitos primários; o Na estrutura de transformadores de distribuição; o Na estrutura do banco de capacitores fixos e automáticos; Nas derivações para atendimento aos consumidores de o  AT. Pontos recomendados para instalação de religadores: os equipamentos de subestação não sejam o   Onde sensíveis aos possíveis defeitos no fim do circuito, além de que não seja técnico-economicamente justificável a utilização de chaves fusíveis; o Em tronco de alimentadores ou ramais, quando se desejar estabelecer a coordenação do sistema; o Na bifurcação de alimentadores em dois ou mais ramais que possuam corrente de carga representativa para o sistema e, técnico-economicamente sejam inviáveis a utilização de chaves fusíveis ou seccionalizadores. o Após um consumidor especial e/ou centro de carga de demanda, a qual seja significativa para o sistema. Quanto aos seccionalizadores deverão sempre ser instalados em série, com equipamento de religamento automático na retaguarda nos seguintes pontos: o Áreas sujeitas a falhas, as quais que devem ser supridas; Ao longo do alimentador, após cargas com demanda o significativas; Em alimentadores que tenham cargas relativamente altas, o que sejam bifurcadas em dois circuitos pelo menos, quando houver necessidade. Lembrando que o nível de curto-circuito, no local onde vai ser instalado o seccionalizador, deverá estar de acordo com as capacidades de interrupção desse equipamento. o  Ferragens e acessórios  As ferragens e acessórios utilizados e m uma rede de distribuição exigem especificações que são padronizadas através de normas praticadas no Setor Elétrico, as quais fixam desde as exigências mínimas na sua fabricação até o seu recebimento, quando então são aplicadas às redes elétricas.  As normas são importantes para que, caso haja conflito com alguma especificação, deverá prevalecer o estabelecido da norma e Profa. Maria Emília de Lima Tostes