A seguir, são apresentados os critérios para o desenvolvimento do projeto, segundo as normas da CPFL ENERGIA e consideradas tensão 13,8kV na rede primária e 380/220V na rede secundária, com configuração de rede radial com recurso.
3.2.1 Localização dos Transformadores e Quadros de Distribuição em Pedestal – QDP
Os transformadores e os QDPs foram posicionados, atendendo aos critérios estabelecidos na GED-4101 da CPFL ENERGIA.
Para respeitar as distâncias máximas e mínimas entre o transformador e o QDP e a distância máxima de 250 metros do quadro de distribuição até a última carga do circuito, foi estabelecida a utilização de cinco transformadores.
A localização dos QDPs respeitou as distâncias máximas e mínimas entre o QDP e o transformador, assim, como os espaçamentos mínimos necessários entre o fundo e frente do mesmo de quaisquer obstáculos, instalado sobre base de concreto, conforme dimensões especificadas na GED-4102.
3.2.2 Determinação da Demanda
A determinação da demanda é obtida para cada transformador. Para definir a demanda dos lotes inicialmente devem ser coletadas suas áreas e, com o auxílio do Quadro 4 deste trabalho, determinar o consumo mensal estimado dos mesmos, atentando-se para os diferentes tipos de lotes, de forma a considerar a soma dos consumos destes em substituição ao termo Nr x kWhr da Equação (1) deste trabalho. Observa-se, ainda, que quanto maior for a quantidade de lotes iguais, menor será o valor de sua demanda.
Por último, definem-se o os valores das constantes A e B através do Quadro 5 deste trabalho, valores estes que são escolhidos de acordo com o município onde a rede será implantada. Considerando que o projeto será executado em um dos municípios da CPFL- Piratininga, utilizam-se os valores de A = 0,0312 e B = 0,8119.
Após a obtenção desses dados, utiliza-se a Equação (1) deste trabalho para obter a demanda em kVA dos lotes.
𝐾𝑉𝐴𝐷 = (𝐴) 𝑥 (𝑁𝑟 𝑥 𝑘𝑊ℎ𝑟)(𝐵) (1)
𝐾𝑉𝐴𝐷 = (0,0312) 𝑥 (2 𝑥 645)(0,8119) 𝐾𝑉𝐴𝐷 = 10,46𝑘𝑉𝐴
Para a o cálculo da demanda da área de lazer, utilizam-se os mesmos métodos já citados anteriormente, sendo que área total da mesma corresponde a 4800 metros quadrados.
Para o cálculo das cargas da iluminação pública, foi utilizado projeto fornecido pelo cliente, composto por 87 pontos de iluminação, equipados com luminárias LED com 88W cada, sendo considerado um fator de potência 0,95, obtendo-se, então, a potência de 92,63VA para cada ponto, sendo que o circuito de iluminação pública ficou concentrada exclusivamente no transformador 03.
Após a realização dos cálculos, obtém-se uma demanda total para os terrenos e para a iluminação pública e, consequentemente, a demanda mínima necessária para cada transformador, conforme apresentado no Quadro 44 e no Quadro 45.
Quadro 44 – Demanda dos Lotes Transformador 01, 02 e 03 – CPFL ENERGIA
Quadro 45 – Demanda dos Lotes Transformador 04 e 05 – CPFL ENERGIA
Fonte: Os Autores, 2018.
3.2.3 Dimensionamento dos Transformadores
As demandas estimadas para os transformadores estão compreendidas na faixa de 152kVA a 190kVA, aproximadamente, conforme o Quadro 44 e o Quadro 45 deste trabalho, assim, foram utilizados cinco transformadores com potência de 300kVA, instalados sobre uma base de concreto, conforme dimensões especificadas na GED-4102 e com as seguintes características:
a) Transformador com potência de 300kVA, classe de tensão 13.800/380- 220V, composto por fusível de expulsão 25A e fusível limitador de corrente de 65A, conforme indicado no Quadro 9 deste trabalho.
3.2.4 Dimensionamento de Condutores – Rede Primária
Os condutores da rede primária são compostos por um circuito triplexado (3 fases) de alumínio, com classe de tensão 8,7/15kV e isolação XLPE, blindados com cobertura em PVC.
O dimensionamento dos condutores da rede primária é feito inicialmente através da capacidade de condução de corrente dos mesmos, portanto, utiliza-se a potência total dos transformadores com fator de potência de 0,95 e, através da Equação (2) deste trabalho, obtém- se: 𝐼𝑐 = 𝑆 √3 × 𝑉 (2) 𝐼𝑐 = 150000 √3 × 13800 𝐼𝑐 = 62,76A
Assim, com o auxílio do Quadro 11 deste trabalho, considerando classe de tensão de 13,8kV e condutor de alumínio, utiliza-se o condutor de 35mm².
Segundo o critério de queda de tensão, a CPFL ENERGIA, considera que cargas inferiores a 2MVA são alimentadas por pequenos circuitos derivados de circuitos aéreos, onde ocorre a parcela principal de queda de tensão. Caso a queda de tensão não esteja dentro dos limites admissíveis, as medidas para correção serão feitas na rede aérea. Assim, o condutor a ser utilizado no circuito permanece sendo o de 35mm², conforme dimensionamento pelo método de capacidade de condução de corrente.
O condutor de proteção utilizado foi de cobre, com isolação de PVC, na cor verde, classe de tensão 750V e, com seção de 35mm², sendo este instalado em duto exclusivo, conectado à malha de aterramento de cada caixa em seu trajeto.
3.2.5 Dimensionamento de Condutores – Rede Secundária
Os circuitos da rede secundária são radiais, compostos por 4 condutores, sendo 3 fases e 1 neutro, de alumínio, com classe de tensão 0,6/1,0kV com isolação XLPE para as fases e isolação em PVC para o neutro, instalados em duto exclusivo.
Para conexão do ramal de entrada dos consumidores, foram previstas nas caixas de passagem, instalações de 4 BMIs (3 fases + neutro) com quatro saídas.
Através da demanda estimada para cada transformador, foram feitas divisões de circuitos para atendimento dos lotes e determinação dos condutores, respeitando os valores de capacidade de condução de corrente dos condutores, conforme o Quadro 15 deste trabalho e considerando o valor de 3% para a máxima queda de tensão admissível, seguindo os métodos do Quadro 46, Quadro 47 e comprimento dos circuitos.
Quadro 46 – Parâmetros dos Condutores de Baixa Tensão para Condutores em Trifólio – CPFL ENERGIA
Fonte: GED-4101, 2016.
Quadro 47 – Cálculo de Queda de Tensão Rede Secundária – CPFL ENERGIA
Fonte: Os Autores, 2018.
O Quadro 48 apresenta o dimensionamento dos circuitos da rede secundária, conforme os critérios de capacidade de condução de corrente e queda de tensão, sendo o memorial de cálculos apresentado no anexo B.
Quadro 48 – Dimensionamento de Circuitos – Rede Secundária – CPFL ENERGIA
Fonte: Os Autores, 2018.
3.2.6 Dimensionamento de Condutores – Iluminação Pública
A CPFL ENERGIA não padroniza os serviços de iluminação pública e não permite o compartilhamento das infraestruturas da rede de iluminação pública com as redes secundárias ou primárias. Assim, para a elaboração deste projeto, foram utilizados os mesmos métodos já aplicados no projeto da CELESC D. Os dimensionamentos dos circuitos estão representados no Quadro 41 deste trabalho.
3.2.7 Dimensionamento do Quadro de Distribuição em Pedestal – QDP
Para proteção dos circuitos, foram utilizados fusíveis padronizados pela CPFL ENERGIA conforme Quadro 23 deste trabalho, respeitando o critério previsto na GED-4101, a corrente de projeto não deve ser superior a 90% da capacidade nominal do fusível. No Quadro 49,são apresentados os valores obtidos para os fusíveis de cada circuito.
As chaves seccionadoras dos circuitos foram dimensionadas de forma que seu valor nominal seja maior ou igual ao valor dos fusíveis dimensionados para proteção dos circuitos, onde a corrente nominal das chaves é obtida multiplicando sua capacidade de condução de corrente nominal por um fator de ajuste determinado de acordo com a sua quantidade em cada QDP, conforme o Quadro 24, deste trabalho, sendo que, para condutores com seção acima de 95mm², foram utilizadas chaves de 250A. No Quadro 49, são apresentados os valores obtidos para chaves seccionadoras de cada circuito.
Quadro 49 – Dimensionamento do Fusíveis – CPFL ENERGIA
Fonte: Os Autores, 2018.
O tamanho do QDP foi dimensionado, seguindo os critérios estabelecidos na GED- 3902 para espaçamentos do módulo de entrada, fixação de barramentos, espaço reserva e chaves seccionadoras. A partir da obtenção dos tamanhos mínimos necessários para cada QDP, foi utilizada a Quadro 21 deste trabalho para definir o modelo de cada quadro, conforme observado no Quadro 50.
Quadro 50 – Dimensionamento do QDP – CPFL ENERGIA
Para interligação do QDP aos transformadores, foram utilizados condutor de cobre de
seção 240mm², sendo 2 condutores por fase, isolação XLPE/EPR e 1 condutor para o neutro,
isolação em PVC, conforme especificado na Quadro 25 deste trabalho, instalados em duto de 4” de
PEAD. Ainda, para a interligação entre o QDP e o QDPM, foram utilizados condutores de cobre de 25mm², instalados em dutos de 2’’ de PEAD.
3.2.8 Poste de Transição
Atendendo aos requisitos estabelecidos na GED-4101 da CPFL ENERGIA e, como o loteamento possui capacidade total instalada de transformadores de 1500kVA, foi prevista instalação de chave seccionadora tripolar com abertura simultânea das três fases no poste de transição. No poste anterior, foi prevista instalação de religador trifásico automático, ajustado para uma única operação.
Conforme a GED-15197, o religador utilizado no empreendimento segue os parâmetros a seguir:
Religador de Classe 15kV:
h) Tensão máxima: 15,5 kV (valor eficaz);
i) Tensão suportável nominal de impulso atmosférico: 110 kV; j) Tensão suportável nominal sob frequência industrial:
- a seco, durante 1 minuto: 50 kV; - sob chuva, durante 10 segundos: 45 kV; k) Frequência nominal: 60 Hz;
l) Corrente nominal: 630 A;
m) Corrente de interrupção simétrica nominal: 12,5 kA; n) Tempo máximo de interrupção nominal: 70 ms.
No poste, onde ficará localizado o religador, serão instalados pára-raios, chave by-pass e TPs, todos fornecidos pela CPFL ENERGIA.
3.2.9 Terminais Desconectáveis e Indicador de Defeitos
Os terminais desconectáveis utilizados na rede primária para conexão entre o tronco e o transformador, foram da linha de 200A para operação sem carga (deadbreak), na classe de tensão de 15/25kV. As interfaces dos terminais desconectáveis devem estar de acordo com a GED-4043.
Os indicadores de defeito foram instalados nos transformadores pedestal, para auxiliar na localização de defeitos, seguindo os critérios adotados na GED-4101 da CPFL ENERGIA.
3.2.10 Caixa de Passagem e Inspeção e Banco de Dutos
Tanto junto do poste de transição como ao longo de toda a rede primária foram utilizadas caixas de passagem do tipo CS-2.
Ao longo do trecho que possuiu somente rede secundária, foram instaladas caixas do tipo CS-1. Já nos pontos onde foram instalados BMIs, as caixas utilizadas foram do tipo CS- 2.
A CPFL ENERGIA, em sua GED-4101, não padroniza os serviços de iluminação pública. Para definição da caixa a ser utilizada na rede subterrânea de iluminação pública, tomou-se como base a caixa do tipo A utilizada pela CELESC D. Assim, por comparação, optou-se pela caixa do tipo CS1 da CPFL ENERGIA.
Conforme os parâmetros estabelecidos pela GED-4102 da CPFL ENERGIA, tanto para a rede primária como para a secundária foram utilizados dutos corrugados de PEAD de 4”, enterrados no solo a uma profundidade de 600mm, quando instalados em calçadas, e 800mm, quando utilizados em vias de circulação de veículos, sendo em ambos os casos sinalizados durante toda a sua extensão com fita de sinalização indicativa de “condutor de energia elétrica”, instalada a 150mm acima do duto.
No poste de transição, foi instalado eletroduto de ferro galvanizado de 4” com altura de seis metros e acessórios de fixação.
Para a rede secundária e primária, foi prevista ainda folga de 50% do número de dutos ocupados. Nos trechos de rede secundária onde existe uma rede adjacente com distância não superior a 40 metros, foi feita a interligação entre as mesmas através de dutos e condutor, sendo utilizado o condutor de maior seção entre as redes. Nos trechos superiores a 40 metros e inferiores a 80 metros, foram utilizados dois dutos para interligação das redes, sem a instalação de condutor. Para o atendimento dos ramais de entrada dos consumidores, foram instalados dutos corrugado, em PEAD, com seção adequada aos condutores previstos nos cálculos da demanda.
Como a CPFL ENERGIA em sua GED-4101 não especifica qual o tipo de duto deve ser utilizado para a rede de iluminação pública, utilizou-se os parâmetros da NBR5410:2004 para dimensionamento do duto, que restringem a ocupação do mesmo em até 40%. Assim, foi instalado um duto corrugado de PEAD de 2”.
3.2.11 Aterramento
Foram instaladas hastes de aterramento de 15mm cobreada, com comprimento de 2400mm nas caixas do tipo CS-2 nos trechos que possuem circuito primário, sendo estas conectadas ao condutor de proteção através de condutor de cobre nu de 35mm². Nas caixas do tipo CS-2 onde foram instalados BMIs, também foram utilizadas hastes de 2400mm para o aterramento dos neutros, conforme previsto na GED-4101 da CPFL ENERGIA.
O aterramento do eletroduto de ferro galvanizado foi feito, através de uma haste de 2400mm, localizada na caixa junto ao poste de transição, utilizando cabo de cobre nu 35mm².
Junto à base do transformador foi instalada uma malha de aterramento composta por quatro hastes com comprimento de 2400mm e condutor de cobre nu 120mm², conforme especificado na GED-4104.
Conforme estabelecido na GED-4104 para aterramentos dos terminais desconectáveis, ferragens, transformadores e todas as blindagens dos condutores, foi utilizado condutor de cobre nu 35mm².
Nas caixas de passagem do tipo CS1 da iluminação pública instaladas junto aos postes, foi instalada uma haste de aterramento de 2400mm por caixa, sendo esta conectada ao poste através de condutor de cobre nu 16mm², conforme recomendações das NBR-5419-1:2015 e NBR-5410:2004.
3.2.12 Outros Serviços
Este projeto não contemplou outros serviços, tais como telefonia e TV a cabo, porém sugere-se que esses projetos sejam compatibilizados com a rede elétrica e com os demais sistemas que envolvam o compartilhamento do subsolo, para que haja uma distribuição de forma a respeitar as normas técnicas e, ainda, obter-se um melhor aproveitamento do solo, quando existir, devem ser indicados em projeto.