Dimensionamento de uma Subestação Elétrica de 10 MVA - Prof. Zinga, Resumos de Automação

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CENTRAIS E SUBESTAÇÕES &

PROTEÇÕES DE SISTEMAS

ELÉCTRICOS

DIMENSIONAMENTO DE UMA SUBESTAÇÃO(TRANSFORMADO

RA) ELÉCTRICA

E s t e d o c u m e n t o d e s c r e v e o p r o j e t o d e u m s i s t e m a d e t r a n s f o r m a ç ã o d e e n e r g i a e l é t r i c a , c o m p o s t o p o r u m t r a n s f o r m a d o r p r i n c i p a l , d o i s t r a n s f o r m a d o r e s a u x i l i a r e s e d u a s s a í d a s d e c a r g a. O o b j e ti v o d o p r o j e t o é f o r n e c e r e n e r g i a e l é t r i c a c o m a c a p a c i d a d e e s p e c i fi c a d a p a r a a s c a r g a s d e s i g n a d a s. P a r a a e l a b o r a ç ã o d e s t e p r o j e t o l e v o u - s e t a m b é m e m c o n s i d e r a ç ã o a r e g u l a m e n t a ç ã o e a s p e t o s n o r m a ti v o s e m v i g o r.

INTRODUÇÃO

Dada a preferência pelo dimensionamento de uma SUBESTAÇÃO DE TRANSFORMAÇÃO de 10 MVA que será alimentada por uma linha com tensão nominal de 30 kV para fornecer energia a outras duas transformadoras com a capacidade de 5MVA cada, e com duas saídas de cargas de cada 4000KV. Optamos pela instalação de uma subestação ao ar livre, também conhecida como subestação a céu aberto, que será operada de forma semiautomática. A automação parcial oferece benefícios significativos ao sistema eléctrico, substituindo processos manuais e mecânicos, tornando- os mais seguros e eficientes.

DIMENSIONAMENTO DE UMA

SUBESTAÇÃO ELÉCTRICA

Uma subestação é uma instalação elétrica que faz parte do sistema de transmissão e distribuição de energia elétrica. Sua função é receber a energia elétrica de alta tensão proveniente das usinas geradoras ou de outras subestações e transformá-la para uma tensão adequada para distribuição aos consumidores finais

DIMENSIONAMENTO DE

UMA SUBESTAÇÃO

ELÉCTRICA

Uma subestação é uma instalação elétrica que faz parte do sistema de transmissão e distribuição de energia elétrica. Sua função é receber a energia elétrica de alta tensão proveniente das usinas geradoras ou de outras subestações e transformá-la para uma tensão adequada para distribuição aos consumidores finais. No cenário do mensionamento de uma subestação transformadora de 10/8 MVA , é essencial reconhecer o impacto significativo que esta infra-estrutura terá na eficiência energética e na capacidade de fornecimento de energia para uma determinada área.

Neste projecto de uma subestação transformadora de 30kV, na primeira fase, serão dimensionados e especificados os seguintes equipamentos: -Relés de protecção; -Disjuntores; -Seccionadores; -Barramentos; -Para-raios; -Fusíveis; -Bobinas de bloqueio -Condutores de média tensão;

• Isoladores; -Transformadores de Instrumentos: ➢Transformadores de Tensão - TT; ➢Transformadores de Corrente - TI;
• Transformadores de potência (para serviços auxiliares) Neste projecto de uma subestação transformadora de 30kV, na primeira fase, serão dimensionados e especificados os seguintes equipamentos:  (^) Relés de protecção;  (^) Disjuntores;  (^) Seccionadores;  (^) Barramentos;  (^) Para-raios;  (^) Fusíveis;  (^) Bobinas de bloqueio;  (^) Condutores de média tensão;  (^) Isoladores; Transformadores de Instrumentos:  (^) Transformadores de Tensão - TT;  (^) Transformadores de Corrente - TI;  (^) Transformadores de potência (para serviços auxiliares)

DIMENSIONAMENTO E

SELEÇÃO DOS

EQUIPAMENTOS

A função principal de um relé de proteção é enviar um sinal de disparo, por meio um contato seco (SD), para uma bobina de aber de mínima tensão dos disjuntor associados. As condições para a atuação do relé in grandezas medid ultrapassando os limites pré-definidos e o tempo de duração da falha ultrapassando valor pré-definid relé.Para realizar o dimensionamento dos relés de proteção, necessário considerar diversos factores, como a corrente de curto-cir capacida de interrupção, a curva de tempo-corrente, entre outros.

• Corrente de Curto-Circuito (Icc):
• Verificação da Coordenação de Proteção
• Seleção do Relé de Proteção: A função principal de um relé de proteção é enviar um sinal de disparo, por meio de um contato seco (SD), para uma bobina de abertura ou de mínima tensão dos disjuntor associados. Esses relés podem ser montados em racks em salas de controle ou em gabinetes específicos dentro da subestação. As condições para a atuação do relé incluem grandezas medidas ultrapassando os limites pré-definidos e o tempo de duração da falha ultrapassando valor pré-definido no relé.Para realizar o dimensionamento dos relés de proteção, necessário considerar diversos factores, como a corrente de curto-circuito, a capacida de interrupção, a curva de tempo-corrente, entre outros. Corrente de Curto-Circuito (Icc):
• (^) Verificação da Coordenação de Proteção
• (^) Seleção do Relé de Proteção:

DIMENSIONAMENTO DOS

RELÉS DE PROTECÇÃO

Especificação ou chapa característica dos Disjuntores da chegada da subestação:

DIMENSIONAMENTO DO

DISJUNTORES (SF6)

São dispositivos de manobra, destinados a estabelecer ou interromper a corrente em um circuito elétrico. Com base nos cálculos de corrente nominal realizados anteriormente, os seccionadores terão as seguintes características de acordo com as normas IEC 62271- 102 e IEC 62271-1, conforme especificado em cada tabela do circuito inserido. No caso desse projecto o seccionador a ser usado serádo tipo Abertura central, devido a sua construção mais simples e acarretam espaçamento entre eixo de fases maior para manter espaçamento fase- fase especificado. Os seccionadores frequentemente são instalados em cubículos de disjuntores, que são compartimentos ou estruturas dentro da subestação que abrigam os disjuntores e outros dispositivos associados.

DIMENSIONAMENTO DOS

SECCIONADORES

O barramento de 30 KV, disposto em esteira horizontal ter os seguintes critérios principais:  (^) Critério elétrico: capacidade de corrente do condutor em regime permanente;  (^) Critério eletromecânico: capacidade da suportabilidade mecânica em razão das correntes de curto-circuito;  (^) Critério térmico: capacidade de suportabilidade aos efeitos térmicos em função das correntes de curto-circuito:  (^) Dimensionamento sob o efeito corona.  (^) Critério da ressonância: vibração do condutor durante a condição de defeito; No nosso projeto, optamos pelo critério elétrico 1, o qual visa determinar a capacidade do condutor durante o funcionamento contínuo em condições normais

DIMENSIONAMENTO DO

BARRAMENTO

PARA-RÁIOS

Para-raios é um dispositivo de proteção elétrica projetado para proteger equipamentos e infraestrutura contra danos causados por sobretensões, como aquelas provocadas por descargas atmosféricas (raios) ou surtos elétricos provenientes de outras fontes. O Para-raios também é um equipamento com características de proteção e segurança. Sua função é limitar valores dos surtos de tensão transiente, que podem gerar complicações aos equipamentos elétricos. Eles são estrategicamente posicionados em locais chave para maximizar a proteção aqui estão alguns locais comuns onde os para-raios podem ser encontrados em uma subestação:  (^) Entrada da Subestação;  (^) Perto dos Transformadores;  (^) Barramentos;  (^) Equipamentos de Controle e Proteção;  (^) Saídas de Linhas de Distribuição;

BOBINA DE BLOQUEIO

A bobina de bloqueio, também conhecida como reator de bloqueio ou choke coil, é um componente indutivo usado em circuitos elétricos e eletrônicos para bloquear correntes alternadas (AC) de alta frequência, permitindo a passagem de correntes contínuas (DC) ou de baixa frequência. No nosso projeto, o indutor será principalmente utilizado para filtrar frequências, garantindo que a frequência não seja 50 Hz com uma margem de erro superior a 1%. Isso é crucial para garantir o funcionamento adequado dos equipamentos, dado que a frequência estabelecida é de 50 Hz. Exemplos de Localização:  (^) Perto de Transformadores: Para proteger contra transientes e filtrar ruídos.  (^) Em Painéis de Controle: Para garantir a operação correta dos equipamentos de proteção.  (^) Ao Longo das Linhas de Transmissão: Para minimizar a propagação de surtos de alta frequência.

SELEÇÃO DOS CONDUTORES DE

MÉDIA TENSÃO

Para um dimensionamento preciso dos condutores elétricos, é crucial considerar os seguintes aspectos:  (^) Fator de correção de temperatura ambiente;  (^) Fator de correção devido ao agrupamento dos cabos;  (^) Fator de correção baseado no método de instalação escolhido; Algumas normas também definem as seções dos cabos de alimentação com base na demanda máxima da instalação, conforme será aplicado neste projeto. CONDUTOR DE ALUMÍNIO NÚ

DIMENSiONAMENTO do TRASNFORMADOR PRINCIPAL Potência Aparente (S) = 10 MVA, Tensão de Entrada (V) = 30 kV Corrente de Entrada: Para os restantes das correntes como a de saída iremos apresentar os cálculos na tabela a baixo:

DIMENSIONAMENTO DE CONDUTOR PARA A CHEGADA E SAÍDA Conforme a norma IEC 60840 a instalação de cabos de media tensão pode ser feita de varias maneiras, sendo fundamental para o dimensionamento da secção do cabo. Algumas normas tem-se estabelecidos as secções dos cabos alimentadores a partir da demanda máxima da instalação tendo a corrente de 3 33 , 33 A calculado a cima, então, selecionamos a partir da tabela 1 apresentada no anexo. Um condutor com secção de 120 mm^2 com uma corrente máxima de 360 A.