19 - Subestações
 

Conforme a definição NBR 5460 / 1992: "Subestação é parte de um sistema de potência, concentrada em um dado local, compreendendo primordialmente as extremidades de linhas de transmissão e/ou distribuição, com os respectivos dispositivos de manobra, controle e proteção, incluindo obras civis e estruturas de montagem, podendo incluir também transformadores, conversores e/ou outros equipamentos." As subestações (SE's) têm por função garantir a máxima segurança de operação e serviço a todas as partes constituintes dos sistemas elétricos de potência. Os setores defeituosos ou sob falta devem ser desligados imediatamente e o abastecimento de energia elétrica deve ser restaurado por meio de comutações ou manobras. Conseqüentemente, a escolha das ligações quando do planejamento de uma subestação, assume um significado especial e deve ser realizada estritamente de acordo com o planejamento do sistema elétrico.

Os principais elementos de uma subestação seguem abaixo:

a) Pára-raios;

b) Chaves Seccionadoras;

c) Disjuntores;

d) Fusíveis;

e) Relés de Proteção;

f) Transformadores de Potencial;

g) Transformadores de Corrente;

h) Transformadores de Força.

19.1) Classificação das Subestações:

19.1.1) Tipo:

a) Industrial;

b) Concessionária.

19.1.2) Isolamento:

a) Convencional (AIS);

b) Blindada (GIS).

19.1.3) Instalação:

a) Ao Tempo;

b) Abrigada;

c) Móvel.

19.1.4) Natureza da Corrente Elétrica:

a) Corrente Alternada: AC;

b) Conversora de Freqüência: AC - AC;

c) Inversora: DC - AC;

d) Retificadora: AC - DC.

Obs.: Legenda:

AC (Alternate Current) - Corrente Alternada;

DC (Direct Current) - Corrente Contínua.

19.1.5) Função:

a) Distribuição: Vn <= 34,5 [kV];

b) Subtransmissão: 69 <= Vn [kV] <=138;

c) Transmissão: Vn <= 230 [kV].

19.1.6) Relação entre Tensão de Entrada e Tensão de Saída:

a) De Manobra;

b) Transformadora;

c) Elevadora;

d) Abaixadora.

19.1.7) Tensão:

a) Baixa Tensão (BT): Vn <= 1 [kV];

b) Média Tensão (MT): Vn <= 34,5 [kV];

c) Alta Tensão (AT): Vn <= 230 [kV];

d) Extra-alta Tensão (EAT): Vn > 500 [kV].


19.2) Abastecimento de Energia Elétrica:

O transporte de grandes blocos de energia é realizado por linhas de transmissão e, desta forma, subestações de energia abaixadoras podem retransmitir esta energia para subestações menores e dependentes, de modo a não deixar de suprir grupos de pequenas cidades, como é o caso do exemplo na Figura 01, abaixo:

Figura 01 - Abastecimento de Energia Elétrica.

 

Verificamos que as cidades dos grupos A, B e C dependem diretamente da retransmissão da subestação central (abastecimento de energia elétrica) e as cidades dos grupos D, E e F são supridas por subestações menores e intermediárias.


19.3) Automação de Subestações:

Quando se deseja automatizar uma subestação, na realidade, o que se deseja é ter condições de desassistí-la (efetuar o seu controle sem a presença de operadores) sem degradação da qualidade operativa. O ambiente operativo de uma subestação se caracteriza pela possibilidade de intervenção do operador quando da ocorrência de condições anormais de operação. Assim, as funções automáticas de supervisão e controle local devem ser capazes de gerar ações artificiais preventivas e de controle, no mínimo com o mesmo valor agregado às operações humanas, melhorando a eficiência da operação e reduzindo os custos.

As principais vantagens da automação de subestações podem ser resumidas em:

a) Auto-monitoramento através de varredura das funções internas, indicando o defeito no momento em que este ocorre;

b) Registro gráfico de defeitos, permitindo o conhecimento preciso da falta, sua identificação, intensidade e tempo de interrupção;

c) Estatística do número de operações por comando manual e defeito para uma manutenção precisa em disjuntores;

d) Comando à distância, possibilitando que a subestação não fique desassistida, evitando o custo de operação da mesma;

e) Indicação de medições locais e à distância de, por exemplo, tensão, corrente e fator de potência.

Para a realização de um processo de automação em uma subestação devem-se avaliar, inicialmente, quais são as funções a serem automatizadas. Então, pode-se definir o sistema de aquisição de dados, o hardware (sistema computacional e dispositivos de instrumentação e controle) e os requisitos de comunicação necessários para a automação. Uma subestação automatizada opera com maior confiabilidade e segurança para os operadores que podem trabalhar em salas de comando localizadas na própria subestação, ou em algum centro de comando fora da subestação. É importante realizar um levantamento do custo/benefício para a implantação da automação, uma vez que os custos para tal procedimento podem ser muito elevados, não sendo viável a sua concretização.


19.4) Exemplo:

Como ilustração, seguem fotografias da subestação elevadora São Roque-Ibiúna (345 / 500 kV e 1050 MVA) do cliente Furnas Centrais Elétricas S.A. (Figuras 02 a 04):

Figura 02 - SE São Roque - Ibiúna/SP (Área Total).

(fotografia tirada por mim, em visita técnica à Subestação de Ibiúna - SP, em 2004)

 

Figura 03 - SE São Roque - Ibiúna/SP (Pátio de 345 kV).

(fotografia tirada por mim, em visita técnica à Subestação de Ibiúna - SP, em 2004)

 

Figura 04 - SE São Roque - Ibiúna/SP (Pátio de 500 kV).

(fotografia tirada por mim, em visita técnica à Subestação de Ibiúna - SP, em 2004)