Topologia e arranjo de subestações de alta tensão

Olá pessoal vamos estudar a topologia das substações vem comigo já sabemos que a subestações de energia elétrica elas podem ser do tipo aérea abrigada ou ao ar livre estudar topologia significa entender o arranjo das sustações principalmente em relação à configuração dos barramentos custos confiabilidade e flexibilidade temos agora em tela um esquemático um corte de uma subestação em 230 kv com os principais equipamentos conectados estudamos isso no vídeo desvendando as subestações que você verifica que acima no card Mas vamos lá com base nesse esquemático temos então o diagrama unifilar da subestação no estudo da topologia do

arranjo da subestação não precisamos de todos esses detalhes por exemplo vamos extrair os transformadores de instrumentos transformador de potencial e de corrente também vamos retirar os para-raios Não há necessidade esses equipamentos não modificam a topologia da subestação e todo disjuntor ele possui Chaves seccionadoras na entrada e saída Vamos então omitilas Qual é o objetivo sermos didáticos temos então o diagrama da subestação com a chegada da linha de transmissão temos o disjuntor de chegada a conexão com barramento disjuntor de saída e temos a nossa transformação e agora vamos estudar detalhadamente o arranjo a topologia das subestações

como primeira topologia Vamos então a barra única hora temos apenas uma única Barra na subestação e ela é a barra principal BP Observe que temos a chegada de duas linhas de transmissão e a saída para dos transformadores T1 e T2 essa é uma configuração bastante comum Ela traz simplicidade e baixo custo no entanto possui também uma baixa confiabilidade e flexibilidade vejamos Imagine que esse disjuntor apresentou algum problema pode ser uma não conformidade térmica um vazamento de óleo uma baixa pressão de gás não temos disjuntor de transferência será necessário então abrir o disjuntor desligando a linha

de transmissão não há confiabilidade vejamos então outro evento imagine um curto circuito na barra principal ora para isolar a barra temos que então todos os disjuntores fazendo isso desligamos toda a subestação talvez desligando um grande consumidor industrial ou até uma cidade inteira esse arranjo é o mais simples e bastante utilizado em subestações de 13.8 a 69kv vamos agora ao arranjo da Barra seccionada é o mesmo arranjo anterior lembra da Barra simples só que agora acrescentamos um disjuntor dividindo a barra principal em duas temos agora dois barramentos B1 e B2 tivemos o que o aumento do

custo mais um disjuntor e em relação a confiabilidade ora para um defeito no disjuntor nada mudou Então temos baixa confiabilidade para problemas num disjuntor e vamos avaliar agora um curto circuito na Barra Barra 2 Observe que apenas os disjuntores da Barra 2 irão abrir a barra permanecerá energizada e teremos uma linha de transmissão suprindo um transformador o total ou parte das cargas Então temos um aumento de confiabilidade para perda de barra é uma evolução da Barra simples E agora temos a topologia da Barra auxiliar temos aqui a configuração anterior de barra simples e acrescentamos uma

barra auxiliar temos agora dois barramentos o barramento principal e o barramento auxiliar e toda chegada e saída da subestação será conectada ao barramento auxiliar através de uma chave bypass e precisamos também acrescentar um disjuntor de transferência perceba que a subestação evoluiu bastante no número de equipamentos então o custo Aumentou e a confiabilidade ora em relação ao disjuntor havendo um problema podemos substituí-lo pelo disjuntor de transferência então houve um aumento de confiabilidade para problemas no disjuntor e o curto circuito na barra ora continua no mesmo jeito todos os disjuntores irão abrir e perderemos a subestação nessa

configuração de principal e auxiliar temos baixa confiabilidade para defeito na barra essa topologia de subestação ela é uma das mais usadas em subestações de 69 a 230 kv a grande vantagem das topologias de mais de uma barra barra principal auxiliar o Barra dupla que veremos a seguir é a possibilidade da transferência de disjuntor um disjuntor que tem defeito uma falha um problema podemos então transferi-lo e eu vou mostrar agora vocês como se realiza uma transferência de disjuntor imagina então que esse disjuntor está com defeito por exemplo um vazamento de gás uma baixa pressão e precisamos

então substituí-lo sem haver necessidade de desligar o equipamento conectado ao disjuntor pode ser um gerador pode ser um transformador ou até uma linha de transmissão primeira coisa O que é que devemos fazer fechar a chave vai passe fazendo isso estamos energizando a barra auxiliar e agora como segunda ação temos o fechamento da chave do disjuntor de transferência na sequência acoplamos barramentos fechando o disjuntor de transferência Barras estão acopladas principal e auxiliar estamos com os disjuntores em paralelo o disjuntor que queremos transferir e o disjuntor de transferência e por fim iremos abrir o disjuntor com defeito

fizemos então a transferência do disjuntor Observe o novo caminho da corrente elétrica passando pelo disjuntor de transferência essa é uma manobra típica em subestações de 69 e 230 kv transferência de disjuntor nos traz confiabilidade mas a transferência só é possível de um único disjuntor para que possamos transferir mais de um disjuntor temos que ter a barra seccionada e mais de um disjuntor de transferência chegamos agora a configuração de barra dupla são duas barras principais e não barra principal e auxiliar temos aí As Duas Barras barra 1 e barra 2 e temos os equipamentos que podem

se conectar a barra 1 ou a/2 através de Chaves seletoras temos a chave seletora para Barra 1 e a chave seletora para Barra 2 isso permite flexibilidade o equipamento pode migrar de uma barra para outra Vamos então adicionar os demais equipamentos da subtração precisamos também de um disjuntor de transferência essa é uma configuração muito comum em subestações de 230kv mas podemos ainda melhorar muito as barras podem ser seccionadas Já temos um ganho maior de confiabilidade e podemos também a partir do seccionamento utilizar outro disjuntor de transferência podemos agora abrir dois disjuntores simultaneamente e observe temos

as chaves bypass e podemos substituí-las por disjuntores teremos um arranjo bastante rico e a confiabilidade da subestação ela melhorou bastante para problemas em disjuntor e também para manutenção ou desarme da Barra algumas das maiores subestações estratégicas do setor elétrico em atendimento as capitais utilizam essa configuração barra dupla seccionada no 230kv outra configuração bastante conhecida é a configuração enel temos aí a disposição em anel Observe temos a chegada das duas linhas de transmissão e a saída com os dois transformadores essa topologia ela apresenta um aumento de custo mas também uma boa confiabilidade temos confiabilidade para problemas

em disjuntor e para defeito de barra vejamos se houver um problema de disjuntor não existe manobra de transferência o anel permite que eu apenas Abra o disjuntor os demais equipamentos duas linhas de transmissão e os dois transformadores estarão conectados através dos três disjuntores voltemos então a configuração Inicial e vamos agora imaginar um defeito num transformador um curto circuito abrirá os dois disjuntores isolando transformador com defeito e os três equipamentos remanescentes duas linhas de transmissão e um transformador o transformador T1 estarão através de dois disjuntores Observe que antropologia bastante simples No entanto ela tem um problema

a uma dificuldade de expansão da subestação Se quisermos conectar mais e mais equipamentos a uma dificuldade muito grande para expansão da subestação e por fim chegamos a topologia de disjuntor e meio temos aí os dois barramentos da subestação barramento um e barramento 2 e temos entre os dois barramentos 3 disjuntores chamamos isso de vão ou dei onde conectamos dois equipamentos a linha de transmissão L1 E o transformador T1 porque se chama disjuntor e-mail porque são três disjuntores para atender dois equipamentos três dividido por 2 um e-mail é como se fosse um disjuntor e meio para

cada equipamento daí deriva o nome da subestação podemos ter um segundo vão o segundo bem e podemos então conectar a linha de transmissão L2 E o transformador T2 Essa é a configuração de disjuntor e-mail bastante utilizada em níveis de tensão igual superiores a 500 kv mas vamos avaliar do ponto de vista da confia se um disjuntor de problema o que acontece não há disjuntor de transferência é uma topologia onde apenas abrimos o disjuntor e os demais equipamentos permanecem conectados não há interrupção não há desligamento de equipamento vamos votar a condição Inicial se houver um curto

circuito por exemplo no transformador T2 vai abrir apenas dois disjuntores e a linha 2 permanece ligada por apenas um único disjuntor retornando a configuração Inicial Vamos então avaliar um curto circuito na barra 1 hora irá abrir os dois disjuntores laterais e os quatro equipamentos ficarão conectados através dos quatro disjuntores fechados perceba que é uma subestação onde há bastante confiabilidade e flexibilidade essa é uma característica da subestação de disjuntor e meio e perceba é muito fácil fazer a expansão da subestação basta prolongar os barramentos inserir um novo bem por exemplo linha L3 e transformador T3 E

aí podemos prosseguir linha L4 transformador T4 a facilidade de expansão é muito grande e é uma topologia como eu falei que possui alto custo no entanto compensa pela elevada confiabilidade e flexibilidade e elevada capacidade de expansão e muito utilizada em níveis de tensão maiores ou iguais a 500kv embora existam algumas poucas subestações em 230 kv que utilizam a configuração de disjuntor e meio vamos agora fazer um resumo se você deseja baixo custo e simplicidade na proteção utilize a configuração de barra simples No entanto se você deseja maior confiabilidade flexibilidade e capacidade de expansão as duas

melhores configurações são disjuntor e-mail e barra dupla e barra dupla bastante utilizada no 230kv e disjuntor e meio com tensões iguais ou superiores a 500kv com isso encerramos análise dos arranjos de subestações um forte abraço a vocês e bons estudos