Cabines de transformação média/baixa tensão, com os transformadores e aparelhos de comando.

Cabines primárias e de transformação.

Cabines primárias são os equipamentos utilizados na entrada e medição de energia de consumidores cuja tensão de operação é superior a 1000V.

São várias as denominações para cabines primárias. Segundo a norma ABNT NBR 14039, de dezembro de 2003, denominada “Instalações de Média tensão de 1,0 a 36,2 kV”, em seu parágrafo 3.6 temos a definição de cabine primária como “subestação de entrada de energia”. Algumas concessionárias utilizam a denominação “posto primário”. No entanto, muitos consumidores e fornecedores de equipamentos utilizam “cabine primária”. A nomenclatura é originária do termo em inglês, Primary Cabinet, dos tempos da Antiga Light & Power distribuidora em São Paulo, que utilizava esta determinação para os Conjuntos de medição e proteção da distribuição primária de energia conectadas à sua rede, pois a nomenclatura de “primária” referia-se à tensão superior a 1000VCA e a secundária inferior a 1000VCA.

Genericamente, a potência elétrica é dada por: P = V.I, ou seja, a potência é diretamente proporcional ao produto da tensão do sistema e à corrente do sistema. Para transportarmos uma determinada quantidade de energia, é melhor ter tensões mais elevadas para obter correntes mais baixas, as quais implicam em menores perdas por efeito joule e implicam também em bitolas de cabos menores.  Este conceito se aplica à subestação de entrada e às demais subestações, incluindo-se a distribuição em baixa tensão. 

Sendo assim, sempre após um Conjunto de manobra e controle em alta tensão de entrada e medição, doravante denominada como Cabine Primária, sempre teremos um ou mais transformadores, que rebaixarão a tensão para níveis utilizáveis nos usos finais, como máquinas, equipamentos, eletrodomésticos, etc.

Para compreendermos os diagramas unifilares básicos que serão apresentados neste capítulo, elencaremos a tabela de funções elétricas ANSI, cuja numeração representa as funções tanto de proteção como funcionais, simbolicamente muito simples e eficazes.

Tabela de funções elétricas ANSI.

Nr	Denominação
1	Elemento Principal
2	Relé de partida ou fechamento temporizado
3	Relé de verificação ou interbloqueio
4	Contator principal
5	Dispostivo de interrupção
6	Disjuntor de partida
7	Relé de taxa de variação
8	Dispostivo de desligamento de energia de controle
9	Dispositivo de reversão
10	Chave comutadora de sequência das unidades
11	Dispositivo multifunção
12	Dispositivo de sobrevelocidade
13	Dispositivo de rotação síncrona
14	Dispositivo de subvelocidade
15	Dispositivo de ajuste ou comparação de velocidade e/ou frequência
16	Dispositivo de comunicação de dados
17	Chave de derivação ou descarga
18	Dispositivo de aceleração ou desaceleração
19	Contator de transição partida-marcha
20	Válvula operada eletricamente
21	Relé de distância
22	Disjuntor equalizador
23	Dispositivo de controle de temperatura
24	Relé de sobreexcitação ou Volts por Hertz
25	Relé de verificação de Sincronismo ou Sincronização
26	Dispositivo térmico do equipamento
27	Relé de subtensão
28	Detector de chama
29	Contator de isolamento
30	Relé anunciador
31	Dispositivo de excitação
32	Relé direcional de potência

Nr	Denominação
33	Chave de posicionamento
34	Dispositivo master de sequência
35	Dispositivo para operação das escovas ou curto-circuitar anéis coletores
36	Dispositivo de polaridade ou polarização
37	Relé de subcorrente ou subpotência
38	Dispositivo de proteção de mancal
39	Monitor de condições mecânicas
40	Relé de perda de excitação ou relé de perda de campo
41	Disjuntor ou chave de campo
42	Disjuntor/chave de operação normal
43	Dispositivo de transferência ou seleção manual
44	Relé de sequência de partida
45	Monitor de condições atmosféricas
46	Relé de reversão ou desbalanceamento de corrente
47	Relé de reversão ou desbalanceamento de tensão
48	Relé de sequência incompleta/partida longa
49	Relé térmico
50	Relé de sobrecorrente instantâneo
51	Relé de sobrecorrente temporizado
52	Disjuntor de corrente alternada
53	Relé para excitatriz ou gerador CC
54	Dispositivo de acoplamento
55	Relé de fator de potência
56	Relé de aplicação de campo
57	Dispositivo de aterramento ou curto-circuito
58	Relé de falha de retificação
59	Relé de sobretensão
60	Relé de balanço de corrente ou tensão
61	Sensor de densidade
62	Relé de temporizador
63	Relé de pressão de gás (Buchholz)
64	Relé detetor de terra

Nr	Denominação
65	Regulador
66	Relé de supervisão do número de partidas
67	Relé direcional de sobrecorrente
68	Relé de bloqueio por oscilação de potência
69	Dispositivo de controle permissivo
70	Reostato
71	Dispositivo de detecção de nível
72	Disjuntor de corrente contínua
73	Contator de resistência de carga
74	Relé de alarme
75	Mecanismo de mudança de posição
76	Relé de sobrecorrente CC
77	Dispositivo de telemedição
78	Relé de medição de ângulo de fase/ proteção contra falta de sincronismo
79	Relé de religamento
80	Chave de fluxo
81	Relé de frequência (sub ou sobre)
82	Relé de religamento de carga de CC
83	Relé de seleção/ transferência automática
84	Mecanismo de operação
85	Relé receptor de sinal de telecomunicação (teleproteção)
86	Relé auxiliar de bloqueio
87	Relé de proteção diferencial
88	Motor auxiliar ou motor gerador
89	Chave seccionadora
90	Dispositivo de regulação (regulador de tensão)
91	Relé direcional de tensão
92	Relé direcional de tensão e potência
93	Contator de variação de campo
94	Relé de desligamento
95	Usado para aplicações específicas
96	Relé auxiliar de bloqueio de barra

Nr	Denominação
97 à 99	Usado para aplicações específicas
150	Indicador de falta à terra
AFD	Detector de arco voltaico
CLK	Clock
DDR	Sistema dinâmico de armazenamento de perturbações
DFR	Sistema de armazenamento de faltas digital
ENV	Dados do ambiente
HIZ	Detector de faltas com alta impedância
HMI	Interface Homem-Máquina
HST	Histórico
LGC	Esquema lógico
MET	Medição de Subestação
PDC	Concentrador de dados de fasores
PMU	Unidade de medição de fasores
PQM	Esquema de monitoramento de potência
RIO	Dispositivo Remoto de Inputs/Outputs
RTU	Unidade de terminal remoto/ Concentrador de Dados
SER	Sistema de armazenamento de eventos
TCM	Esquema de monitoramento de Trip
SOTFReléRelé	Fechamento sob falta

Complementação da Tabela ANSI:

• 50N - sobrecorrente instantâneo de neutro

• 51N - sobrecorrente temporizado de neutro (tempo definido ou curvas inversas)

• 50G - sobrecorrente instantâneo de terra (comumente chamado 50GS)

• 51G - sobrecorrente temporizado de terra (comumente chamado 51GS e com tempo definido ou curvas inversas)

• 50BF - relé de proteção contra falha de disjuntor (também chamado de 50/62 BF)

• 51Q - relé de sobrecorrente temporizado de sequência negativa com tempo definido ou curvas inversas

• 51V - relé de sobrecorrente com restrição de tensão

• 51C - relé de sobrecorrente com controle de torque

• 50PAF - sobrecorrente de fase instantânea de alta velocidade para detecção de arco voltaico

• 50NAF - sobrecorrente de neutro instantânea de alta velocidade para detecção de arco voltaico

• 59Q - relé de sobretensão de sequência negativa

• 59N - relé de sobretensão residual ou sobretensão de neutro (também chamado de 64G) , calculado ou TP em delta aberto

• 64 - relé de proteção de terra pode ser por corrente ou por tensão. Os diagramas unifilares devem indicar se este elemento é alimentado por TC ou por TP, para que se possa definir corretamente. Se for alimentado por TC, também pode ser utilizado como uma unidade 51 ou 61. Se for alimentado por TP, pode-se utilizar uma unidade 59N ou 64G. A função 64 também pode ser encontrada como proteção de carcaça, massa-cuba ou tanque, sendo aplicada em transformadores de força até 5 MVA.

• 67N - relé de sobrecorrente direcional de neutro (instantâneo ou temporizado)

• 67G - relé de sobrecorrente direcional de terra (instantâneo ou temporizado)

• 67Q - relé de sobrecorrente direcional de sequência negativa

• 78 - Salto vetorial (Vector Shift)

  
  

O relé diferencial 87 pode ser de diversas maneiras:

• 87T - diferencial de transformador (pode ter 2 ou 3 enrolamentos)

• 87N - diferencial de neutro 

• 87Q - diferencial de sequência negativa (aplicado para detecção de faltas entre espiras em transformadores)

• 87G - diferencial de geradores

• 87GT - proteção diferencial do grupo gerador-transformador

• 87SP - proteção diferencial de fase dividida de geradores

• 87V - Diferencial de tensão de fase

• 87VN - Diferencial de tensão de neutro

• 87B - diferencial de barras. Pode ser de alta, média ou baixa impedância. Pode-se encontrar em circuitos industriais elementos de sobrecorrente ligados num esquema diferencial, onde os TC´s de fases são somados e ligados ao relé de sobrecorrente. Também encontra-se um esquema de seletividade lógica para realizar a função diferencial de barras. Pode-se encontrar em algumas documentações o relé 68 sendo referido à função de seletividade lógica.

• 87M - diferencial de motores - Neste caso pode ser do tipo percentual ou do tipo auto balanceado. O percentual utiliza um circuito diferencial através de 3 TC´s de fases e 3 TC´s no neutro do motor. O tipo auto balanceado utiliza um jogo de 3 TC´s nos terminais do motor, conectados de forma à obter a somatória das correntes de cada fase e neutro. Na realidade, trata-se de um elemento de sobrecorrente, onde o esquema é diferencial e não o relé.

  
  

Aplicações clássicas das cabines primárias de entrada e medição:

Ainda segundo a ABNT-NBR-14039, temos alguns limites de aplicação para modelos mais simples de conjuntos de entrada e medição.

Até 300kVA (inclusive) com um único transformador:

Ainda segundo a ABNT-NBR-14039, cláusula 5.3.1.1 em uma subestação unitária com capacidade instalada menor ou igual a 300 kVA, a proteção geral na média tensão deve ser realizada por meio de um disjuntor acionado através de relés secundários com as funções 50 e 51, fase e neutro (onde é fornecido o neutro), ou por meio de chave seccionadora e fusível, sendo que, neste caso, adicionalmente, a proteção geral, na baixa tensão, deve ser realizada através de disjuntor.

Na subestação cujo unifilar temos acima descrito, a potência instalada de até 300kVA pode ser protegida por meio de fusíveis, muito mais barata que uma subestação protegida por disjuntor de alta tensão. Nessa aplicação, portanto, temos as funções ANSI abaixo utilizadas:

• 89 – CHAVE SECCIONADORA

• 5 - FUSÍVEL

Acima de 300kVA:

Em uma subestação com capacidade instalada maior que 300 kVA, a

proteção geral na média tensão deve ser realizada exclusivamente por meio de um disjuntor acionado através de relés secundários com as funções 50 e 51, fase e neutro (onde é fornecido o neutro).

Na subestação cujo unifilar temos acima descrito, a potência instalada superior a 300kVA deve ser protegida exclusivamente por disjuntor de alta tensão. Nessa aplicação, portanto, temos as funções ANSI abaixo utilizadas:

• 27 – SUBTENSÃO

• 47 – DESBALANÇO DE TENSÃO

• 49 – RELÉ DE TEMPERATURA

• 50/50N – SOBRECORRENTE INSTANTÂNEA

• 51/51N – SOBRECORRENTE TEMPORIZADA

• 52 – DISJUNTOR

• 59 – SOBRETENSÃO

• 79 - RELIGAMENTO

• 89 – CHAVE SECCIONADORA

Proteção contra correntes de sobrecarga

Os condutores vivos devem ser protegidos contra as correntes de sobrecargas, exceto quando alimentam cargas (transformadores, motores, etc.) que possuem sua própria proteção contra as sobrecargas.

Proteção contra correntes de curto-circuito

Os condutores vivos devem ser protegidos contra correntes de curto-

circuito que possam provocar danos.

Dispositivos que garantem simultaneamente a proteção contra correntes de sobrecarga e contra correntes de curto-circuito. Esses dispositivos de proteção devem poder interromper qualquer sobrecorrente menor ou igual à corrente de curto-circuito presumida no ponto em que o dispositivo está instalado.

Tais dispositivos podem ser disjuntores acionados através de relés secundários com as funções 50 e 51, fase e neutro (onde é fornecido o neutro). Não são aceitos relés com princípio de funcionamento com retardo a líquido. Quando forem utilizados relés com as funções 50 e 51 do tipo microprocessado, digital, autoalimentados ou não, deve ser garantido, na falta de energia, uma fonte de alimentação de substituição, com autonomia mínima de 2 h, que garanta a sinalização dos eventos ocorridos e o acesso à memória de registro dos relés.

Os transformadores para instrumentos conectados aos relés secundários devem ser instalados sempre a montante do disjuntor ou chave a ser atuado(a), garantindo assim a proteção contra falhas do próprio dispositivo.

Para qualquer tipo de relé, deve ser instalado um dispositivo exclusivo que garanta a energia necessária ao acionamento da bobina de abertura do disjuntor, que permita teste individual, recomendando-se o uso de fonte capacitiva.

Existem dispositivos que garantem apenas a proteção contra correntes de curto-circuito. Esses dispositivos podem ser utilizados quando a proteção contra sobrecargas for realizada por outros meios ou quando se admitir a omissão da proteção contra sobrecargas. Esses dispositivos devem poder interromper qualquer corrente de curto-circuito menor ou igual à corrente de curto-circuito presumida. Podem ser utilizados :

• Disjuntores acionados através de relés com a função 50;

• Dispositivos fusíveis limitadores de corrente conforme a NBR 8669 e do tipo expulsão conforme a NBR 7282 para uso exclusivo em instalações externas.

Proteção contra sobretensões

As sobretensões nas instalações elétricas de média tensão não devem comprometer a segurança das pessoas, nem a integridade das próprias instalações e dos equipamentos servidos. Para tanto, temos que atender algumas condições, conforme segue:

Proteção contra mínima tensão, máxima tensão e falta de tensão.

Devem ser consideradas medidas de proteção quando uma queda de tensão significativa (ou sua falta total) e o posterior restabelecimento desta, forem susceptíveis de criar perigo para pessoas e bens ou de perturbar o bom funcionamento da instalação. No caso da proteção contra quedas e faltas de tensão, normalmente são utilizados relés de subtensão acoplados a dispositivos de seccionamento.

Quando aplicável, a proteção de máxima tensão deve atuar no dispositivo de seccionamento apropriado.

Quando aplicável, as instalações devem ser protegidas contra inversão de fase, de forma que o relé de proteção correspondente atue no dispositivo de seccionamento apropriado. Lembrando que uma inversão de fase faz com que motores trifásicos girem no sentido inverso ao previsto, o que pode causar graves acidentes e ou queima de motores.

Acima de 300kVA com geração de energia local e possibilidade de paralelismo e/ou sincronismo:

Em uma subestação, qualquer que seja sua potência instalada, onde haja geração de energia localmente, a proteção geral na média tensão deve ser realizada exclusivamente por meio de um disjuntor acionado através de relés secundários com as funções previstas no diagrama unifilar abaixo e listadas em seguida.

• 25/78 – RELÉ DE VERIFICAÇÃO DE SINCRONISMO / PROTEÇÃO CONTRA

• 27 – SUBTENSÃO

• 32 – DIRECIONAL DE POTÊNCIA

• 47 – DESBALANÇO DE TENSÃO

• 50/50N – SOBRECORRENTE INSTANTÂNEA

• 51/51N – SOBRECORRENTE TEMPORIZADA

• 52 – DISJUNTOR

• 59 – SOBRETENSÃO

• 67/67N – DIRECIONAL DE SOBRECORRENTE

• 81H/L – RELÉ DE FREQUÊNCIA

• 89 – CHAVE SECCIONADORA

Proteção das pessoas que trabalham nas instalações elétricas de média tensão

As instalações elétricas devem ser construídas e instaladas de forma que possam ser empregadas as medidas necessárias para garantir a proteção das pessoas que trabalham nas instalações elétricas.

Os equipamentos de proteção a serem utilizados pelos trabalhadores são, no mínimo, os seguintes: capacetes, óculos de segurança, luvas, botas e estrado ou tapete isolante. Os equipamentos devem ser providos de meios que permitam, quando necessário, o seu isolamento da instalação.

Equipamentos devem ser providos para que a instalação completa ou partes da instalação possam ser isoladas, dependendo das condições operacionais. Isto pode ser realizado, por exemplo, desligando-se seccionadores ou removendo-se elos ou interligações.

A instalação completa ou partes das instalações que possam ser energizadas por várias fontes devem ser dispostas de forma que todas as fontes possam ser isoladas.

Se os terminais de neutro de vários equipamentos estão ligados em paralelo, deve ser possível isolá-los individualmente. Isto também se aplica às bobinas e aos resistores de falta à terra, sendo que, nestes casos, a proteção contra sobretensões deve ser mantida.

Devem ser providos meios para descarregar os equipamentos que ainda possam transferir potencial elétrico mesmo após a sua desconexão da instalação, como, por exemplo, capacitores.

Os equipamentos empregados com o propósito de isolamento devem ser providos de dispositivos elétricos e/ou mecânicos apropriados que garantam a sua condição de isolamento.

Quando partes removíveis, como, por exemplo, os fusíveis ou disjuntores extraíveis, são utilizadas para a desconexão da instalação completa ou parte dela e são substituídas por coberturas ou barreiras, estas devem ser montadas de tal forma que a sua remoção somente possa ser executada com o uso de ferramenta apropriada.

Os equipamentos que são operados manualmente devem permitir o uso de dispositivos de travamento mecânico para evitar o seu religamento.

Dispositivos para a verificação do estado de desenergização devem ser disponibilizados para garantir a segurança das pessoas que trabalham nas instalações elétricas. Os dispositivos devem permitir que o estado de desenergização possa ser verificado em todos os pontos onde o trabalho for realizado. Tanto dispositivos fixos como portáteis podem ser utilizados para atender a este requisito.

Uma solução bastante eficaz para essa verificação é a utilização de isoladores capacitivos, conforme a foto abaixo. Esses dispositivos são associados a sinalizadores luminosos.

Cada parte de uma instalação que possa ser isolada de outras partes deve possuir dispositivos que permitam o seu aterramento e curto-circuitamento. Equipamentos como, por exemplo, transformadores e capacitores, devem ser providos de meios para seu aterramento e curto-circuitamento no ponto de sua instalação. Este requisito não deve ser aplicado a partes do sistema onde isto não for praticável ou for impróprio (por exemplo, transformadores ou máquinas elétricas com terminações seladas ou terminações flangeadas de cabos). Nestes casos, o aterramento e o curto-circuitamento devem ser realizados nos respectivos cubículos ou compartimentos situados nos lados primário e secundário.

Para cada parte da instalação, devem ser providos pontos de conexão, facilmente acessíveis e apropriadamente dimensionados, ao sistema de aterramento e às partes vivas para permitir a conexão dos dispositivos de aterramento e curto-circuitamento. Os mecanismos existentes em cubículos ou compartimentos devem ser projetados de forma a permitir a conexão manual dos dispositivos de aterramento e curto-circuitamento.

Quando o aterramento e curto-circuitamento forem realizados por chaves de aterramento controladas remotamente, a posição da chave deve ser fielmente transmitida para o ponto de controle remoto.

Os dispositivos e equipamentos que podem gerar arcos durante a sua operação devem ser selecionados e instalados de forma a garantir a segurança das pessoas que trabalham nas instalações.

A seguir, são relacionadas algumas medidas para garantir a proteção das pessoas contra os perigos resultantes de faltas por arco:

a) utilização de um ou mais dos seguintes meios:

- dispositivos de abertura sob carga;

- chave de aterramento resistente ao curto-circuito presumido;

- Sistemas de intertravamento;

- Fechaduras com chave não intercambiáveis.

b) corredores operacionais tão curtos, altos e largos quanto possível;

c) coberturas sólidas ou barreiras ao invés de coberturas perfuradas ou

telas;

d) equipamentos ensaiados para resistir às faltas de arco internas;

e) emprego de dispositivos limitadores de corrente;

f) seleção de tempos de interrupção muito curtos, o que pode ser obtido através de relés instantâneos ou através de dispositivos sensíveís a pressão, luz ou calor atuando em dispositivos de interrupção rápidos;

g) operação da instalação a uma distância segura.

Subestações de transformação.

As subestações de transformação são instalações destinadas a transformar qualquer das grandezas da energia elétrica. Deve ser dispensada especial atenção aos aparelhos com carcaça sob tensão, os quais devem ter sinalização indicadora de perigo.

Quando a subestação de transformação fizer parte integrante da edificação industrial, somente será permitido o emprego de transformadores de líquidos isolantes não inflamáveis ou transformadores a secos e disjuntores a vácuo ou SF6. Considera-se como parte integrante, o recinto não isolado ou desprovido de paredes de alvenaria e portas corta-fogo.

Quando a subestação de transformação fizer parte integrante da edificação residencial e/ou comercial, somente será permitido o emprego de transformadores a seco e disjuntores a vácuo ou SF6, mesmo que haja paredes de alvenaria e portas corta-fogo.

No caso de instalação de transformadores em ambientes perigosos, o equipamento deve obedecer às normas específicas.

Quando o dispositivo de manobra, que alimenta um equipamento, situar-se em uma posição não visível, sob o ponto de vista do operador deste equipamento, deve ser empregada uma chave seccionadora junto a esse equipamento. Quando a chave seccionadora não tiver capacidade de interrupção para a corrente de carga, esta deve ser intertravada com o dispositivo de manobra.

Subestação de controle e manobra

As subestações de controle e manobra são instalações destinadas a controlar qualquer das grandezas da energia elétrica, ligar ou desligar circuitos elétricos ou, ainda, prover meios de proteção para esses circuitos.

Deve situar-se na posição mais conveniente para sua operação, podendo localizar-se no mesmo recinto das subestações de medição ou de transformação. Os instrumentos indicadores e dispositivos de controle e manobra devem ser agrupados de maneira a facilitar as operações. Esse agrupamento deve obedecer ao critério de separação dos diversos

circuitos e linhas com devida identificação.

Não é permitido o emprego exclusivo de intertravamento elétrico em aparelhos contíguos, onde possíveis falhas daquele ocasionem danos a pessoas ou coisas. Quando, no caso de aparelhos não contíguos, o intertravamento mecânico não for possível, a execução do intertravamento elétrico deve ser complementada com outra medida redundante.

Transformadores, autotransformadores e bobinas de indutância

Quando um transformador é levado a alimentar um circuito desequilibrado parcialmente ou totalmente, as condições de funcionamento e as garantias correspondentes (variação relativa de tensão, aquecimentos, etc.), devem ser acordadas com o fabricante do mesmo.

Devem ser previstos dispositivos de supervisão, regulagem e comando na medida em que estes dispositivos forem necessários ao uso correto dos transformadores e quando a importância desses transformadores e a do serviço que é por estes garantido o justifiquem.

No caso, se um transformador comporta muitos elementos monofásicos, cada um deles deve ser munido de um dispositivo de supervisão.

Os transformadores de potência devem ser protegidos contra defeitos internos, sobrecargas e curtos-circuitos. E em certos casos contra defeitos de isolamento à massa e sobretensões.

Transformadores isolados com óleo

Os transformadores industriais, cuja potência abrange a faixa de 75 até 3.000 kVA são aplicados para compatibilizar os níveis de tensão fornecidos pela concessionária local para aqueles de utilização usual em indústrias e empreendimentos em geral.

Em sistemas de geração de energia, estes são utilizados como transformadores elevadores, adequando as baixas tensões de geração aos níveis necessários para consumo ou distribuição. Atualmente, transformadores desta classe de produtos são também amplamente utilizados para os sistemas de geração de energia renovável (eólicas).

Os óleos isolantes, também conhecidos como óleos de transformador, são fluidos, estáveis a alta temperatura, dotado de elevadas características isolantes. São empregados em certos tipos de transformadores elétricos, reatores de potência, capacitores de alta tensão, chaves e comutadores e outros equipamentos elétricos.

Suas principais funções são garantir o isolamento elétrico, extinguir descargas elétricas parciais e arcos elétricos e servir como meio de troca térmica para a refrigeração do equipamento. Todo transformador utiliza um fluido com a função de isolante elétrico e também para refrigerar o transformador. Tradicionalmente, esses fluidos isolantes são à base de óleo mineral, o que pode representar riscos consideráveis à saúde, meio ambiente e, principalmente, de incêndio.

O tipo de fluido mais largamente empregado em equipamentos elétricos é o óleo mineral de elevado grau de refino, derivado do petróleo. Também existem óleos isolantes de origem vegetal, fabricados a partir de soja, girassol e outras matérias-primas, e fluidos sintéticos. Durante algum tempo foram empregados compostos organoclorados, os PCBs, porém os mesmos foram banidos no Brasil e na maior parte do mundo devido à sua baixa biodegradabilidade, potencial agressivo ao ambiente e por serem carcinogênicos.

No Brasil, a Petrobras, Ergon, Nynas, Quantiq são produtores de óleos isolantes minerais. Óleos de origem naftênica são fabricados pela empresa na Refinaria de Lubrificantes do Nordeste (LUBNOR), em Fortaleza, Ceará, a partir do petróleo "Fazenda Alegre - FAZA" produzido no norte do estado do Espírito Santo. Antes de iniciar a produção de isolante na LUBNOR, a Petrobras manteve durante anos uma outra linha de óleos isolantes produzida na REDUC, em Duque de Caxias, Rio de Janeiro. Atualmente, esta linha está descontinuada. Fluidos isolantes à base de óleo vegetal ou éster sintético estão sendo cada vez mais utilizados, uma vez que representam uma solução mais segura em relação à riscos de incêndios, e representado um menor custo total. Óleos de origem vegetal possuem um menor passivo ambiental, comparado ao óleo mineral, oriundos de fontes renováveis, reduzindo a emissão total de carbono e simplificando procedimentos em caso de vazamentos.

Transformadores a seco

Os principais motivos que levam à escolha de um Transformador a Seco são segurança, aumento da vida útil do equipamento e preservação do meio ambiente. Fabricado com resina epóxi, não apresenta risco de explosão e não propagam fogo. Ideais para ambientes que necessitam de economia de espaço, são compactos, proporcionam baixo custo de instalação e facilidade na manutenção.

Geralmente são fabricados nas potências de 112,5kVA até 20.000kVA nas classes de tensão 15kV, 24kV e 36,2 kV, com classe térmica dos materiais isolantes: F (155 °C), o enrolamento de Alta Tensão é construído em fita de alumínio e o de Baixa tensão em chapa de alumínio e isolado por um filme classe F impregnado em resina epóxi, podendo ser encapsulados a vácuo para tensões de operação acima de 1.200 V.

A resina epóxi que isola o enrolamento opera em temperatura inferior ao seu limite térmico, o que confere um expressivo aumento da vida útil do transformador.

Segundo a ABNT-NBR-14039, Quando a subestação de transformação fizer parte integrante da edificação industrial, somente será permitido o emprego de transformadores de líquidos isolantes não inflamáveis ou transformadores a secos e disjuntores a vácuo ou SF6. Considera-se como parte integrante, o recinto não isolado ou desprovido de paredes de alvenaria e portas corta-fogo. Por sua vez, quando a subestação de transformação fizer parte integrante da edificação residencial e/ou comercial, somente será permitido o emprego de transformadores a seco e disjuntores a vácuo ou SF6, mesmo que haja paredes de alvenaria e portas corta-fogo.

Por conta da limitação do uso de transformadores isolados com líquido conforme a sentença acima, as principais aplicações de transformadores a seco são: Plantas industriais, químicas e petroquímicas, Prédios comerciais e shoppings, hospitais, aeroportos, plataformas petrolíferas offshore, centros de entretenimento, entre outros.

Transformadores de medição

Os transformadores de medição devem estar dispostos de forma a serem facilmente acessíveis para sua verificação ou eventual substituição.

Transformadores de potencial

Transformador de Potencial (TP) é um equipamento usado principalmente para sistemas de medição de tensão elétrica, sendo capaz de reduzir a tensão do circuito para níveis compatíveis com a máxima suportável pelos instrumentos de medição. Sua principal aplicação é na medição de tensões com valores elevados, ou seja, em seu circuito primário (entrada) é conectada a tensão a ser medida, sendo que no secundário (saída) será reproduzida uma tensão reduzida e diretamente proporcional a do primário. Assim, com menor custo e maior segurança, pode-se conectar o instrumento de medição (voltímetro)no secundário.

A razão (divisão) entre a tensão no primário sobre a tensão apresentada no secundário de qualquer transformador é uma constante chamada de relação de transformação (RT). A RT é determinada na fabricação do TP pela razão entre o número de espiras do enrolamento primário sobre o número de espiras do enrolamento secundário, assim conhecendo-se a RT e a tensão no circuito secundário, tem-se o valor da tensão no circuito primário. Os TPs podem ser considerados especiais, pois são fabricados de forma a apresentar uma RT com ótima exatidão, ou seja, uma pequena variação na tensão do primário causará uma variação proporcional também no secundário, permitindo assim que indicação no voltímetro apresente uma incerteza de medição muito pequena. A tensão reduzida do circuito secundário do TP também é usada para alimentar, de forma igualmente segura, os circuitos de proteção e controle de subestações.

O secundário dos transformadores de tensão deve ser protegido contra os defeitos a jusante por fusíveis de baixa tensão, salvo em casos particulares. Estes fusíveis devem ser colocados em um cofre com cadeado independente da alta tensão, sendo que o acesso aos transformadores deve ser possível somente após seccionamento de seu circuito primário.

Transformadores de corrente

Um transformador de corrente (abreviadamente TC) é um aparelho que, através de uma amostra apresentada em seu circuito secundário, reproduz a corrente presente em seu enrolamento primário. O transformador de corrente, também chamado de transformador de instrumentos, utilizado em circuitos com correntes superiores a 5A, fornecem correntes reduzidas com proporção definida, conhecida, adequada e isolada do circuito primário, de modo que possibilite sua aplicação como equipamento de medição, controle e proteção.

A simbologia padrão dos transformadores de corrente (TCs) mostra os terminais primários de alta tensão H1 e H2 e os terminais secundários X1 e X2. O ponto, para transformadores com polaridade aditiva, indica onde entra a corrente no primário e onde sai a corrente no secundário (defasamento de 180°).

Modelos industriais de TCs têm os terminais de alta tensão marcados como P1 e P2 (Primário 1 e Primário 2), sendo que em muitos casos pode haver diferentes ligações do circuito primário que permitam alterar a relação de transformação. Os terminais secundários são marcados como 1s1, 1s2, 2s2... (número, algarismo, número), indicando respectivamente o número do enrolamento, o símbolo de terminal secundário (s) e o número da derivação do terminal secundário.

São classificados de acordo com o modelo do enrolamento primário, já que o enrolamento secundário é constituído por uma bobina com derivações (taps) ou múltiplas bobinas ligadas em série e/ou paralelo, para se obter diferentes relações de transformação. Quanto aos tipos construtivos, os TCs mais comuns, são:

• Tipo Enrolado: Este tipo é usado quando são requeridas relações de transformações inferiores a 200/5A.

• Tipo Barra: Transformador de corrente cujo enrolamento primário é constituído por uma barra.

• Tipo Bucha: Consiste de um núcleo em forma de anel (núcleo toroidal), com enrolamentos secundários.

• Tipo Janela: Tem construção similar ao tipo bucha, sendo que o meio isolante entre o primário e o secundário é o ar.

• Tipo Núcleo Dividido: Transformador de corrente tipo janela em que parte do núcleo é separável ou basculante.

• Tipo com vários enrolamentos primários: Transformador de corrente com vários enrolamentos primários distintos e isolados separadamente.

• Tipo com vários núcleos: Transformador de corrente com vários enrolamentos secundários isolados separadamente e montados cada um em seu próprio núcleo, formando um conjunto com um único enrolamento primário, cujas espiras (ou espira) enlaçam todos os secundários.

Os transformadores de corrente são classificados em dois tipos:

• Transformadores de Corrente para serviços de medição: Utilizados

  para medição de correntes em alta tensão, possuem características de boa precisão (ex.: 0,3%-0,6% de erro de medição) e baixa corrente de saturação (4 vezes a corrente nominal).

• Transformadores de Corrente para serviços de proteção: Utilizados para proteção de circuitos de alta tensão, são caracterizados pela baixa precisão (ex.: 3% de erro de medição) e elevada corrente de saturação (da ordem de 20 vezes a corrente nominal).

Disjuntor

Um disjuntor é um dispositivo eletromecânico, que funciona como um interruptor automático, destinado a proteger uma determinada instalação elétrica contra possíveis danos causados por curto-circuito e sobrecargas elétricas. A sua função básica é a de detectar picos de corrente que ultrapassem o adequado para o circuito, interrompendo-a imediatamente antes que os seus efeitos térmicos e mecânicos possam causar danos à

instalação elétrica protegida.

Uma das principais características dos disjuntores é a sua capacidade de poderem ser rearmados manual ou automaticamente, depois de interromperem a corrente em virtude da ocorrência de uma falha. Diferem assim dos fusíveis, que têm a mesma função, mas que ficam inutilizados quando realizam a interrupção. Por outro lado, além de dispositivos de proteção, os disjuntores servem também de dispositivos de manobra, funcionando como interruptores normais que permitem interromper manualmente a passagem de corrente elétrica.

Em cabines primárias, os disjuntores são sempre associados a relés indiretos que tomam as decisões de abertura e fechamento de seus contatos.

As principais tecnologias dos meios de extinção do arco elétrico de disjuntores são o vácuo e o SF6.

O hexafluoreto de enxofre é um composto químico inorgânico formado pelos elementos químicos enxofre e flúor, com a fórmula química SF6. O gás hexafluoreto de enxofre é formado por sete átomos, em que um é central. A geometria dessa molécula denomina-se octaédrica. Essa molécula apresenta-se como um gás sintético, utilizado principalmente pela indústria elétrica, como meio isolante e extintor de arco eléctrico, tanto em disjuntores, como em uma subestação blindada. É formado por um átomo de enxofre rodeado por 6 átomos de flúor. Possui grande eletronegatividade, razão pela qual extingue arcos eléctricos. É quimicamente inerte, mas é 23.900 vezes mais nocivo para o efeito estufa que o dióxido de carbono. Entretanto, representa menos de 1% da colaboração no aquecimento global. Uma curiosidade sobre esse gás é que, ao ser inalado, ele torna a voz mais grave, efeito contrário ao do gás hélio. Isso ocorre porque é um gás 5 vezes mais denso que o ar, o que aumenta o comprimento de onda das ondas sonoras. Apesar de não ser um gás tóxico, por ser mais denso que o ar, expulsa o oxigénio em ambientes fechados e de pouco espaço, causando asfixia.

Além disso, é frequentemente usado na experiência da água invisível, na qual se enche um aquário com hexafluoreto de enxofre e se coloca um 'barco' feito de alumínio. Como esse está cheio de ar, flutua como se estivesse sobre a água.

Chave seccionadora

Chave seccionadora é um dispositivo destinado a isolar (seccionar) partes (subsistemas, equipamentos, etc.) de circuitos elétricos. São instaladas em pontos estratégicos visando:

• Seccionar a rede para minimizar os efeitos das interrupções programadas ou não;

• Estabelecer seccionamento visível em equipamentos como religadores automáticos, chaves a óleo;

• Estabelecer by-pass em equipamentos como reguladores de tensão;

  
  

Geralmente, as chaves seccionadoras para Cabines primárias são construídas em duas tecnologias bem distintas: Isolamento em Ar e em SF6, mas servem para a mesma função. A diferenciação entre as duas é que as dimensões da cabines primárias construídas com chaves seccionadoras em SF6 são muito menores que as construídas com seccionadoras isoladas em Ar, além da confiabilidade e da redução substancial dos níveis exigidos de manutenção.

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