TCC Danilo Lima Cabine Primaria de Média Tensão, Teses (TCC) de Engenharia Elétrica

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TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

ENGENHARIA ELÉTRICA

CABINE PRIMÁRIA DE MÉDIA TENSÃO

DANILO DE LIMA

IPAUSSU

INSTITUTO TECNÓLOGIO DO SUDOESTE PAULISTA

“SILVESTRE FERRAZ EGREJA”

CABINE PRIMÁRIA DE MÉDIA TENSÃO

DANILO DE LIMA

Projeto de Graduação apresentado ao Curso de Engenharia Elétrica do Instituto Tecnológico do Sudoeste Paulista como requerido parcial para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Elétrica. Orientador: Professor Leandro Machuca.

IPAUSSU

DEDICATÓRIA

Coloco nesse momento, todo o meu sentimento de orgulho e alegria explicito em agradecimentos e dedicação a Deus e as pessoas dos quais foram colocadas em minha vida, elas me impulsionaram a essa vitória. O Senhor Jesus me amou. Dedico aos meus pais, Francisco Ap. D. de Lima e Edna F. M. de Lima, foram meus pilares no desenvolvimento do meu caráter, eles me amaram. Ao meu avô, Francisco D. de Lima, pois quando eu sonhava em cursar Direito, ele me fez amar a Engenharia assim como ele amava. Ele sonhava com um engenheiro na família e terá dois netos com essa realização, Danilo de Lima e Ingrid B. de Lima. A minha irmã, Aglaupe A. de Lima, do qual eu tenho grande honra em ter influenciado sua escolha em cursar Direito, ela sempre foi meu principal orgulho. Aos meus amigos, Judis Guidio, Jéssica Annelise, Tamara Marte, Gabriel Tulio, José Juliano, Rafael Genaro e Felipe Ramos, pois eles foram fundamentais em minha caminhada até o final do curso. Jamais esquecerei todas as vezes do qual contei com o auxílio deles quando precisei de socorro em meus estudos, sou grato. Dedico aos professores Leandro Machuca, Kleber Alonso e Roberto Tamura, onde contribuíram com o conhecimento do qual consegui maneiras de extrair sustento financeiro para prosseguir até o fim da jornada. Também dedico a todos os grandes professores que passaram por minha vida e contribuíram na minha experiência e progresso intelectual. Paula, deixei você por último, para representar minha família, junto ao nosso filho Nathan, sendo toda esperança que esse curso representa para mim, tem valor somente se for para usufruir com os amores da minha vida. Agradeço a Deus por tudo o que eu vivi até aqui, agradeço aos próximos dias que viverei com a minha família.

“Num estado de tranquilidade mental não há qualquer espaço para o exercício da esperança.” (JOÃO CALVINO)

LISTA DE FIGURAS

• Figura 1 – Esquema do sistema de distribuição de energia......................................
• Figura 2 – Diagrama de Ligação................................................................................
• Figura 3 – Cabine Primária Metálica..........................................................................
• Figura 4 – Modelo Interno Básico de uma Cabine Primária.......................................
• Figura 5 – Modelo AES Eletropaulo Cabine Primária Chaves Seccionadoras..........
• Figura 6 – Fusíveis HH...............................................................................................
• Figura 7 – Cabo e Terminais Mufla............................................................................
• Figura 8 – Cabine primária blindada externa.............................................................
• Figura 9 – Cabine primária blindada em prédios........................................................
• Figura 10 – Conjunto Básico de uma Cabine Primária de Alvenaria.........................
• Figura 11 – Exemplo de projeto de cabine em alvenaria...........................................
• Figura 12 - Diagrama unifilar de uma cabine primária...............................................
• Figura 13 – Medidor Eletrônico..................................................................................
• Figura 14 – Para-raios tipo válvula.............................................................................
• Figura 15 – Elo Fusível Conectado a Chave Fusível.................................................
• Figura 16 – Elo Fusível e Chave Fusível....................................................................
• Figura 17 – Esquema Básico de um TC.....................................................................
• Figura 18 – Curva da corrente dos TC de proteção e medição.................................
• Figura 19 – TC tipo enrolado......................................................................................
• Figura 20 – TC tipo barra...........................................................................................
• Figura 21 – TC tipo janela..........................................................................................
• Figura 22 – TC tipo bucha..........................................................................................
• Figura 23 – Tipo núcleo dividido.................................................................................
• Figura 24 – Transformador de Potencial....................................................................
• Figura 25 – Esquema Estrela-Triangulo.....................................................................
• Figura 26 – Sistema TN-S..........................................................................................
• Figura 27 – Ligação F-F = 380 V e F-N = 220 V.......................................................
• Figura 28 – Ligação F-F = 220 V e F-N = 127 V.......................................................
• Figura 29 – Transformador à seco (abaixador de tensão).........................................
• Figura 30 – Base simples de transformador abaixador..............................................
• Figura 31 – Projeto de Seccionador e Chave Seccionador.......................................
• Figura 32 – Tipos de Seccionamento.........................................................................
• Figura 33 – Evolução dos disjuntores de média tensão.............................................
• Figura 34 – Disjuntor a óleo.......................................................................................
• Figura 35 – Disjuntor a óleo II....................................................................................
• Figura 36 – Disjuntor a ar comprimido.......................................................................
• Figura 37 – Disjuntor a ar comprimido em cabine de alvenaria.................................
• Figura 38 – Disjuntor a SF6........................................................................................
• Figura 39 – Disjuntor a vácuo.....................................................................................
• Figura 40 – Técnico fazendo manutenção em seccionador com bastão...................
• Figura 41 – Inspeção termográfica.............................................................................
• Figura 42 – Suspeita de falha.....................................................................................
• Figura 43 – ZR e ZC...................................................................................................
• Tabela 1: Distancia de Barramentos....................................................... LISTA DE TABELAS
• Tabela 2 – Níveis de tensão para o tipo de aterramento........................
• Tabela 3 – Dimensionamento dos fusíveis para SE’s de 13,8 kV..........
• Tabela 4 – Classe de exatidão (TC).......................................................
• (TC)......................................................................................................... Tabela 5 – Classe de exatidão em valores aceitáveis de medidores
• Tabela 6 – Cargas nominais para TC.....................................................
• (TP)......................................................................................................... Tabela 7 – Classe de exatidão em valores aceitáveis de medidores
• Tabela 8 – Carga nominal norma ABNT e ANSI....................................
• Tabela 9 – Cargas nominais para TP.....................................................
• Tabela 10 – Parâmetro para medição de temperatura média tensão....
• equipamentos......................................................................................... Tabela 11 – Parâmetro para medição de temperatura em
• Tabela 12 – Parâmetro para medição de aquecimento por MAA..........
• Tabela 13 – Máxima temperatura admissível por item...........................
• 1. INTRODUÇÃO SUMÁRIO
• 2. CABINES PRIMÁRIAS DE MÉDIA TENSÃO....................................................
• 2.1. Projeto de Cabine Primária
• 2.1.1. Limites de fornecimento
• 2.1.2. Construção, operação e manutenção de maneira simplificada
• 2.2. Especificações Sobre Cabine Primária Blindada
• 2.3. Especificações Sobre Cabine Primária Alvenaria
• 3. PADRONIZAÇÃO E CARACTERISTICAS DA MONTAGEM
• 3.1. Portas de Acesso
• 3.2. Grade de Proteção dos Cubículos, Janelas de Ventilação e Iluminação
• 3.3. Montagem Eletromecânica
• 3.3.1. Ramal de ligação
• 3.3.2. Cabos subterrâneos...............................................................................
• 3.3.3. Eletroduto
• 3.3.4. Barramentos
• 3.3.5. Medição
• 3.3.6. Para-raios
• 3.3.7. Aterramento
• 3.3.8. Elos fusíveis
• 4. EQUIPAMENTOS DE CIRCUITO
• 4.1. Transformador de Corrente
• 4.1.1. Tipo primário enrolado
• 4.1.2. Tipo barra
• 4.1.3. Tipo janela
• 4.1.4. Tipo bucha............................................................................................
• 4.1.5. Tipo núcleo dividido
• 4.1.6. Características dos transformadores de corrente
• 4.2. Transformador de Potencial......................................................................
• 4.2.1. Características dos transformadores de potencial
• 4.3. Transformadores à seco............................................................................
• 4.4. Chaves Seccionadores
• 4.5. Disjuntores
• 4.5.1. Disjuntor a óleo....................................................................................
• 4.5.2. Disjuntor a ar comprimido
• 4.5.3. Disjuntor a SF6
• 4.5.4. Disjuntores a vácuo.............................................................................
• 5. MANUTENÇÃO DA CABINE PRIMÁRIA
• 5.1. Manutenções Semestrais
• 5.2. Manutenções Anuais
• 5.3. Manutenção com Análise Termográfica...................................................
• 5.4. Zona de Risco e Zona de Risco Controlada
• 6. CONCLUSÃO
• 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ABSTRACT

The content presented here is for exclusive means bringing knowledge in a simple and enlightening way of what is a primary cabin, components, installation, models and maintenance. It will also be given a special emphasis on security because this activity is subject to many risks. Keywords : Primary Cabin; Maintenance; Installation; Security; Components.

1. INTRODUÇÃO

Todo desenvolvimento necessita de um combustível, seja o desenvolvimento de vida, células, de tecnologias. E certamente o combustível mais utilizado de todos é a energia elétrica, pois 85% dos combustíveis fósseis são transformados em energia elétrica, de acordo com o geografo Angelo Tiago de Miranda. A energia elétrica é o combustível do cotidiano do nosso mundo, gerando energia para motores em indústrias, equipamentos médicos, e as noites iluminadas em estradas, ruas etc. Hoje a é imprescindível a energia elétrica ao homem, sem ela a humanidade atual estaria beirando ao caos devido ao estilo de vida atual. Poucos cantos no mundo não sofreria a falta da energia elétrica caso ela se esgotasse para sempre. O censo demográfico brasileiro relatou que 97,8% dos brasileiros possuem energia elétrica, sendo que a taxa de alfabetismo ultrapassou os 90%. Existem mais pessoas analfabetas do que pessoas que não possuem energia elétrica. Portanto, imagina a importância da energia para economia e para as indústrias. Porém para a energia elétrica chegar aos maiores consumidores, às empresas, eles precisam seguir uma série de normalidades e padrões. Esses padrões são determinados pela norma ABNT NBR 14039, sempre visando transportar energia com as menores perdas possíveis, de forma segura, econômica. Portanto, toda vez que a carga consumida for superior a 75 kW e inferior a 2.500 kW, será necessário o uso da cabine primária de média tensão. Para um hospital ter os mais diversos equipamentos, sem se preocupar com a falha devido à carga excessiva em sua rede, torna-se preciso ter a cabine primária. Os próximos capítulos irão relatar como esse processo irá ocorrer, desde o seu pedido de instalação até sua manutenção. [3]

2.1. Projeto de Cabine Primária Antes de iniciar a construção da cabine primária, a necessidade da aprovação da SE, o diagrama mostra como funciona essa operação. Figura 2 – Diagrama de Ligação [1]

Para uma subestação ser implanta, a localização da subestação transformadora deve ser definida para então começar o processo de análise do centro de carga, fazendo a análise técnica e econômica das bitolas que serão utilizados nos cabos que receberão a média tensão até a subestação transformadora e as bitolas da baixa tensão até as cargas do consumidor. Existem alguns aspectos que um projeto deve seguir para a construção dessa subestação:  Característica das cargas (valor total das cargas, valores individuais, quantidade);  Localização do centro de carga e posicionamento da subestação de entrada (cabine) e subestação transformadora (converte a tensão, localizada sempre próximo ao centro de carga);  Previsões de ampliação no uso futuro de cargas (evitando gargalo);  Usar padrões e diretrizes normativas da concessionária que atende a região; É necessário seguir os padrões e normas da concessionária e ABNT para se adequar em relação às condições mínimas, porém projetos que utilizem equipamentos mais modernos e automatizados poderão serem utilizados desde que satisfaçam as exigências dos padrões da concessionária. O projeto deve ser sempre elaborado por um profissional registrado no CREA. No diagrama que foi visto, quando o consumidor elabora o projeto, a concessionária exige uma carta com a elaboração e apresentação do projeto, e esta deve conter os seguintes itens:  Definição do tipo de cabine e o Tipo de construção (blindada, alvenaria);  Demanda contratada;  Grupo Tarifário;  Carga total instalada;  Regime de trabalho (horas e dias das semanas);  Natureza da atividade (industrial, comercial etc.);  Endereço da sede;  Nome, RG, CPF dos representantes legais e das testemunhas;  Dados dos contatos (telefones, e-mails, fax, celulares etc.);  Dados cadastrais do responsável pelos pagamentos;  Endereço de correspondência.

2.1.2. Construção, operação e manutenção de maneira simplificada A construção não necessita que ela seja sempre supervisionada por um profissional capacitado pelo CREA, porém ela tem que sempre estar estritamente concordando com o projeto do qual foi aprovado pela concessionária e assinado por um profissional capacitado pelo CREA. Então o correto é que o processo de construção, inclusive os matérias e equipamentos necessários para a obra, sejam adquiridos somente após a liberação e aprovação da concessionária em relação ao projeto. As operações que ocorrem nas subestações não requerem manutenções diárias em condições normais, porém é necessário ter um cronograma com um programa de inspeções e manutenções periódica para preservar a operação de forma mais segura possível, pois os riscos de acidentes graves são altos. Então, resumindo, tudo que envolve alta tensão (igual ou acima de 1000 V), necessita de manutenção preventiva, preditiva e corretiva. Existe a possibilidade de variações nas linhas de tensão da companhia, que não representa nenhum grande problema, porém pode haver problemas do tipo curtos-circuitos ao longo da linha, acidentes (de operação, erros humanos, erros de equipamentos, árvores que caem na linha etc.), problemas internos no sistema que provoquem atuação das proteções de média tensão e que desliguem o sistema da cabine primária. O reconhecimento da ocorrência deve ser feito por profissional experiente e habilitado. O religamento deve ser feito em sequência de operações padrão, feito novamente por profissional experiente e habilitado. [2] De acordo com o engenheiro eletricista João Carlos Sanches (2015, p. 1), em um artigo que ele escreveu, relata algumas maneiras onde se pode deixar mais seguro as operações e manobras, pois não se pode privilegiar somente o menor custo, ele citou:  “Um disjuntor motorizado permite operações a distância contribuindo com a segurança;  Um relé de proteção com função ‘79’ permite operar o religamento de uma subestação;  Podemos ter relés de proteção com oscilografia, que permite registros de oscilações de tensão, curtos-circuitos, falta de fase ou desequilíbrios de fases;  Quando temos, por exemplo, duas saídas de linha de uma subestação primária e se, nestas saídas, existir disjuntores ao invés de chaves seccionadoras, então podemos ligar ou desligar os circuitos sem precisar desenergizar o sistema;

 A implantação de janelas de inspeção em pontos estratégicos de cubículos blindados permite a inspeção termográfica;  A inclusão de um cabo reserva em um circuito pode, em certos casos, diminuir muito o tempo de parada de um sistema elétrico quando ocorrer um acidente com cabos;  Chaves seccionadoras com função de abrir o circuito e aterrá-lo na sequência aumentam a segurança pessoal.” [3] 2.2. Especificações Sobre Cabine Primária Blindada Normalmente as cabines primárias blindadas são mais utilizadas pois os equipamentos já vem todos homologados. É comum ver cabines primárias em locais acima do nível do solo quando feito internamente. A cabine é projetada para evitar a entrada de animais e pessoas, e quando feito de modo externo, deve ter uma inclinação para a caída da água. As cabines primárias são basicamente divididas entre dois compartilhamentos (separados por uma porta metálica com dispositivos de selagem) e o pé direito (altura da estrutura), que devem estar de acordo com as normas da concessionária da região. É padrão comum o cubículo de medição, que deve ter uma janela com a capacidade de utilizar iluminação natural e deve ter uma área mínima de 1 m², onde a vidraça deve ser fixa com lâminas de no máximo 15 cm de altura. Figura 3 – Cabine Primária Metálica Fonte: http://www.sinpower.com.br/cabine-primaria-simplificada.php