JÉSSICA DE OLIVEIRA BARBOSA
ASPECTOS GERAIS DAS REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA:
PRINCIPAIS TIPOS DE SISTEMAS TAIS COMO SUAS
ESTRUTURAS E EQUIPAMENTOS
Campo Grande 2020
ASPECTOS GERAIS DAS REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA:
PRINCIPAIS TIPOS DE SISTEMAS TAIS COMO SUAS
ESTRUTURAS E EQUIPAMENTOS
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Uniderp Kroton como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Elétrica.
ASPECTOS GERAIS DAS REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA
ELÉTRICA:
PRINCIPAIS TIPOS DE SISTEMAS TAIS COMO SUAS
ESTRUTURAS E EQUIPAMENTOS
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Uniderp Kroton como requisito parcial para a obtenção do título de graduada em Engenharia Elétrica.
BANCA EXAMINADORA
À minha grande mãe, Deolãnia Alves de Oliveira Barbosa. Ao meu grande pai, Adnan Alves Barbosa.
Ao meu grande irmão, Adriano de Oliveira Barbosa. À minha grande avó, Luzia Alves Barbosa.
Ao meu grande avô, João Francisco Barbosa.
Ao meu bonitão e queridão afilhado, João Pedro de Almeida Martins.
Vocês são o alicerce da minha vida, meu porto seguro, meus amores daqui até a eternidade.
À minha família em geral.
À instituição Uniderp como um todo, desde os secretários da limpeza aos mestres que me proporcionaram aprendizados grandiosos. Muito obrigada à todos vocês! Satisfação e orgulho de fazer parte desta instituição renomada.
equipamentos. 2020. 51 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) Uniderp Kroton, Campo Grande, 2020.
RESUMO
O sistema elétrico de potência é fundamental para o desenvolvimento econômico e humano do mundo. As redes de distribuição de energia elétrica concluem o trabalho que a geração e a transmissão promovem, entretanto, por seu variado e extenso caminho para entrega de energia elétrica ao consumo final, demanda de aspectos das quais a instalação de certas redes não são viáveis sendo necessário o emprego de outros tipos de redes elétricas. A rede de distribuição é dividida entre aérea e subterrânea sendo que a implantação da aérea é utilizada em grande escala tendo em vista seu custo financeiro e viabilidade no que diz a construção desta. Os sortidos sistemas das redes de distribuição são integrados por estruturas e equipamentos que são aplicados parar manter a segurança e confiabilidade do fornecimento contínuo aos consumidores. Apesar de todo esforço das estruturas, equipamentos e estudos acerca da distribuição de energia, ainda tem-se muitas interrupções indesejadas, debilitando o fornecimento em algumas ocasiões, na grande maioria, por avarias intempéries que ocorrem. O desenvolvimento do trabalho foi realizado através de revisões bibliográficas e dissertações de bacharel, mestrado e doutorado no âmbito da engenharia elétrica.
2020. 51 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) Uniderp Kroton, Campo Grande, 2020.
ABSTRACT
The electrical power system is fundamental to the economic and human development of the world. The electricity distribution networks concluded the work that generation and transmission promote, however, due to their varied and extensive path to deliver electricity to final consumption, a demand for aspects of which the installation of certain networks is not feasible, being necessary the use of other types of electrical networks. The distribution network is divided between aerial and underground, and the implementation of the aerial is used on a large scale in view of its financial cost and feasibility in terms of its construction. The assortment systems of the distribution networks are integrated by structures and equipment that are applied to maintain the safety and reliability of continuous supply to consumers. Despite all the efforts made by the structures, equipment and studies on the distribution of energy, there are still many unwanted interruptions, weakening the supply on some occasions, the vast majority, due to bad weather occurring. The development of the work was carried out though bibliographic revi
the field of electrical engineering.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 Matriz Energética Brasileira ... 16
Figura 2 Geração de energia elétrica mundial por fontes renováveis e não renováveis ... 17
Figura 3 Esquema de um sistema elétrico de potência ... 19
Figura 4 Exemplo de RDA ... 20
Figura 5 Exemplo de RAC ... 21
Figura 6 Aspectos construtivos da RAC ... 22
Figura 7 Estruturas monofásicas e trifásicas de Média Tensão MT ... 24
Figura 8 Estruturas MT e Baixa Tensão BT das redes de distribuição ... 26
Figura 9 Estrutura simples ou ângulo P1A ... 27
Figura 10 Estrutura pino duplo T2 ... 28
Figura 11 Isolador de pino em uma RAC... 30
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 Materiais da estrutura P1A ...27 Quadro 2 Materiais da estrutura T2...29
ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica
A Amperes
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas BEN Balanço Energético Nacional
BT Baixa Tensão
CA Corrente Alternada
CC Corrente Contínua
CGH Central Geradora Hidrelétrica
DT Duplo T
EPE Empresa de Pesquisa Energética EIA Energy Information Administration
MT Média Tensão
NTC Norma Técnica Copel
PCH Pequena Central Geradora
RDA Rede Aérea Convencional
RAC Rede Aérea Compacta
RAI Rede Aérea Isolada
RS Rede Subterrânea
SIN Sistema Interligado Nacional SEP Sistema Elétrico de Potência
TC Transformador de Corrente
TP Transformador de Potencial
UHE Usina Hidrelétrica de Energia
1. INTRODUÇÃO ... 13
2. CONCEITOS GERAIS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA ... 15
2.1 GERAÇÃODEENRGIAELÉTRICA ... 15
2.2 TRASMISSÃODEENERGIAELÉTRICA ... 17
2.3 REDEDEDISTRIBUIÇÃODEENERGIAELÉTRICA ... 18
3. ASPECTOS GERAIS DAS REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA: ... 20
3.1 TIPOSDEREDEDEDISTRIBUIÇÃODEENERGIAELÉTRICA ... 20
3.2 TIPOSDEESTRUTURASUTILIZADASNASREDESDEDISTRIBUIÇÃODE ENERGIAELÉTRICA...24
3.3 EQUIPAMENTOSUTILIZADOSNAREDEDISTRIBUIÇÃO ... 31
3.3.1 Transformadores de corrente - TC ... 32 3.3.2 Transformadores de potencial TP ... 37 3.3.3 Transformador de Potência ... 40 3.3.4 Chave Seccionadora ... 41 3.3.5 Chave Fusível ... 41 3.3.6 Religador ... 42 3.3.7 Para Raio ... 43
4. VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS TIPOS DE REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA ... 44
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 48 REFERÊNCIAS
1. INTRODUÇÃO
O sistema elétrico de potência (SEP) é constituído por três etapas: geração, transmissão e distribuição de energia. As redes de distribuição de energia elétrica, que são sistemas conectados a transmissão, sendo esta, originada da geração, é de suma importância para concretizar a entrega de potência. Suas instalações implicam na entrega de energia elétrica para atender a demanda e os sistemas compõem-se de equipamentos e estruturas afim de estabelecer níveis de tensão que possam atender os colaboradores.
Os colaboradores ficam ao longo das linhas de distribuições ramificadas. A Agência Nacional de Energia Elétrica (2014) descreve o Sistema Nacional Interligado (SIN) como conjunto de instalações e de equipamentos que possibilitam o suprimento de energia elétrica nas regiões do país interligadas eletricamente, conforme regulamentação aplicável. Os hábitos de consumo desses usuários da energia elétrica são monitorados pelas concessionárias de energia elétrica local. A distribuição pode ser feita em baixa, média e alta tensão, conforme a demanda dos solicitantes e consolidada por normas regulamentadoras.
O fator problema está nos conjuntos construtivos porque diferentemente da transmissão, as instalações das redes de distribuição ramificam-se no meio de construções ou áreas isoladas, mas em contato direto com um meio mais suscetível a interrupções de fornecimento de energia elétrica podendo até danificar equipamentos que estão demandando de potência dessas instalações. Para que atenda as formas existentes de consumo, quais seriam os fundamentos de uma rede de distribuição de energia elétrica em seus aspectos gerais? As redes de distribuição de energia elétrica são as que estão presencialmente no cotidiano dos colaboradores e cada consumidor tem suas especificações, entretanto o sistema elétrico de potência, no qual a rede de distribuição é atribuída, demanda não somente dela mas também dos sistemas de gerações e transmissões.
Devido as tensões que saem das fontes geradoras serem altas e sua transmissão ser entre 138 kV até 765 kV, o uso comercialmente é impossível. O objetivo geral deste trabalho é fundamentar uma rede de distribuição de energia elétrica em seus aspectos gerais e os específicos são, apresentar conceitos do SEP, identificar quais são os tipos redes de distribuição de energia elétrica, pontuar as
estruturas usadas, listar os equipamentos e comentar sobre suas vantagens e desvantagens.
O tipo de pesquisa é uma revisão de literatura, onde foi consultada em livros, dissertações e em artigos científicos pesquisados para construção da teoria e entedimento da tematica abordada em plataformas de busca como Scielo, Google Acadêmico, periódicos, monografias e trabalhos de conclusão de curso. As principais fontes de pesquisa são Energia elétrica: geração, transmissão e sistemas interligados de Pinto (2018), Geração, Transmissão, Distribuição e Consumo de Energia Elétrica de Barros, Gedra e Borelli (2014), Manual de Equipamentos Elétricos Filho (2013) e Normas Técnicas Brasileiras. Os meios de pesquisa tiveram período de 13 anos. As palavras-chave pesquisadas: distribuição de energia elétrica, sistema elétrico de potência e redes de distribuição de energia.
2. CONCEITOS GERAIS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA
No Conceitos Gerais do Sistema Elétrico de Potência apresenta conceitos de geração, transmissão e por fim, distribuição de energia elétrica. O sistema da distribuição se faz necessário por conta da geração e transmissão de energia que para Barros, Borelli, Gedra:
da transmissão devido a sua extensão e ramificação, tendo em vista a necessidade de alcançar todos os consumidores (2014,p. 28).
Segundo os autores, o sistema de transmissão de energia elétrica é diferente do sistema de distribuição. Redes de distribuição de energia elétrica fazem parte do SIN que integra o sistema elétrico de potência. O objetivo do SEP é garantir a continuidade do serviço com qualidade, padronização técnica, adaptação, segurança e manutenção que, segundo Vasconcelos:
São compostos pelas seguintes partes: geração de energia (conversão de alguma forma de energia como térmica e cinética para produção de energia elétrica); transmissão/distribuição de energia (sistemas que transportam a energia para os consumidores) e consumidores (2017,p.14,15).
Os autores exemplificam a necessidade e funções gerais que cada sistema tem para garantir a geração, transporte e distribuição, sendo que os sistemas diferenciam-se por diferenciam-seus tipos estruturais, robustez, extensão e a aplicabilidade.
2.1 GERAÇÃO DE ENRGIA ELÉTRICA
Para gerar energia elétrica é necessária uma fonte de energia renovável ou não renovável. Para Pinto (2018, p.22), Basicamente, há três fontes naturais de energia
O autor pontua três formas de energia elétrica atribuídas a grande escalas de geração entretanto, há outros meios de fontes que são empregadas.
O Balanço Energético Nacional (BEN) mostra a matriz energética brasileira com base de pesquisas do ano de 2018, conforme Figura 1:
Figura 1 Matriz Energética Brasileira
Fonte: Balanço Energético Nacional (2019)
A Empresa de Pesquisa Energética (EPE) que fez o levantamento estimou a geração e consumo de energia elétrica no Brasil. Para
combustíveis fósseis a base de carbono, que representam 65% da produção de eletricidade e 86% de consumo global de energia, movimentam a economia do O petróleo, por exemplo, é um combustível fóssil muito utilizado no mundo, resultante da degradação, por centenas de anos, de matéria orgânica.
A geração de energia elétrica é proveniente de fontes primárias, aquelas extraídas da natureza, e fontes secundárias, aquelas que a sua obtenção é da transformação da fonte primária. Hidráulica, uma fonte renovável de matéria secundária, segundo o balanço promovido por esta instituição, está acima das demais fontes de energia no território brasileiro. O gás natural, não renovável, contempla os combustíveis fósseis, ocupando o 2° lugar. A biomassa, energia renovável, porém prejudicial ao meio ambiente, vem em segundo lugar. No aspecto mundial, conforme Energy Information Administration (EIA), a hidrelétrica encontra-se em 2°lugar.
Figura 2 Geração de energia elétrica mundial por fontes renováveis e não renováveis
Fonte: U.S. Energy Information Administration (EIA); Elaboração: EPE (2012)
Se comparar os dois gráficos apresentados na Figura 1 e Figura 2, apesar das colocações estarem invertidas, a usina hidrelétrica no Brasil e no mundo, são muito utilizadas. As outras gerações, conforme Figura 2, também são amplamente utilizadas, como o caso dos combustíveis fosseis.
A energia elétrica pode ser gerada através de diversas fontes. A usina hidrelétrica é uma das formas mais limpas e seguras que existe e a emissão de poluentes é muito baixa em vista de outras gerações. A água é a matéria prima principal e no mundo, há em abundância. O funcionamento é fazendo com que a água fique presa por barragens sendo suas compotas abertas quando necessário de vazão da água como pressão para que seja guiada por canos e levadas até turbinas com eixos que acionam geradores que transformam a energia mecânica em energia elétrica. A mesma é então levada até transformadores que elevam as tensões para que as linhas de transmissões a transporte de maneira segura. Esse princípio corresponde a força potencial.
A ANEEL conceitua no Brasil como tendo a capacidade para gerar 30MW, uma Central Geradora Hidrelétrica (CGH); aquela que gera 1MW, Pequena Central Hidrelétrica (PCH) e uma Usina Hidrelétrica de Energia (UHE) com geração maior do que 30MW.
As linhas de transmissão são sistemas que efetivam o deslocamento da energia gerada. A parte do SEP correspondente a transmissão são instalações robustas e tentam minimizar ao máximos as perdas de potência nesse transporte através da elevação da tensão.
Estes robustos sistemas estabelecem a conexão entre a geração e a distribuição que são feitas através de alta tensão para minimizar as perdas. Podem ser transmitidas em corrente alternada (CA) ou em corrente contínua (CC). Ambas as formas têm suas vantagens e desvantagens e assim como as redes de distribuição de energia elétrica, são compostas por estruturas, condutores, isoladores, subestações que ora servem pra elevar e ora para rebaixar tensão e também tem a subtrasmissão. A diferença entre os sistemas de transmissão e sistemas de distribuição de energia está na tensão na qual percorre os cabeamentos e nas estruturas.
Benjamin, Reinaldo, Ricardo (2014, p.21) dizem
normalmente utilizados nas linhas de transmissão são: 230 kV, 345 kV, 440 kV, 500 redes de distribuição existe as linhas de transmissões porém com a finalidade de distribuir a energia recebida da transmissão, ou seja, a potência transportada por uma linha de transmissão é diferentemente da potência da linha de distribuição.
2.3 REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
A rede de distribuição fecha o SEP com a distribuição da tensão que é gerada expansão das cidades, se faz necessário a amplificação do SEP e consequentemente mais construções de redes de distribuição para atender os consumidores.
Figura 3 Esquema de um sistema elétrico de potência
A demanda de consumo de energia elétrica cresce anualmente, fazendo com que a necessidade de mais redes sejam construídas fora as manutenções nas já existentes ou ampliações, que para Cossi, para argumentar:
O planejamento de sistemas de distribuição pode ser genericamente estabelecido da seguinte forma: seja um sistema de distribuição de energia elétrica atendendo um número fixo de consumidores (nós de consumo). A demanda de consumo de energia elétrica desse sistema não é estática, e aumenta geográfica e temporalmente. O crescimento da demanda impõe a necessidade da expansão da rede: construção de novas linhas e/ou troca das linhas existentes por outras de 18 maior capacidade, construção de subestações e ampliação das existentes (2008, p. 17,18).
Cossi (2008) destaca a importância do planejamento das redes já que a expansão é influenciada diretamente pelo o crescimento da demanda de potência. Para Vasconcelos (2017,p. 28) As cargas podem ser definidas como os elementos no SEP que consomem potência ativa (ex.: lâmpada, computador, motor), ou o agrupamento desses elementos (ex.: bairros, cidades, indústrias). Segundo Vasconcelos (2017), as cargas consomem a potência fornecida através da distribuição que seria a representação abstrata apontada na Figura 3 em Distribuição e Consumo. As redes de distribuição dividem-se em quatro tipos: aérea convencional, aérea compacta, aérea isolada e distribuição subterrânea (GEDRA, BARRO, BORRELLI, 2014. p, 56). Os tipos de redes de distribuição de energia elétrica segundo o autor estão divididas em aérea e subterrânea.
3. ASPECTOS GERAIS DAS REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA:
Estruturas, equipamentos e sistemas fazem parte de todo o SEP. A modernização do setor de energia elétrica vem sendo discutida mundialmente devido à inserção de novas tecnologias que promovem diversos benefícios para o sistema como um todo. A distribuição de energia elétrica sofre alterações em seus equipamentos para que estes, usados coletivamente, possam agregar mais estabilidade e continuidade da eletricidade.
As redes de distribuição são encontradas em diversos cenários em todo o mundo, desde temperaturas extremamente amenas à lugares distantes onde não somente a distribuição pode ter difícil acesso como o transporte pela transmissão pode ser dificultosa. Além dos equipamentos, as estruturas são essenciais para que seus condutores possam se interligar aos ramais dos usuários.
As redes de distribuição primárias saem das subestações de distribuição de forma aérea ou subterrânea. Quando há maior densidade de carga e questões estéticas para implantação, a subterrânea é aplicada mesmo com o custo elevado para construção. A rede de distribuição é composta por tipos de redes, as estruturas e os equipamentos.
3.1 TIPOS DE REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Os tipos de redes de distribuição de energia elétrica podem ser encontradas na forma aérea ou subterrânea sendo que suas diferenças são perceptíveis a olho nu. As distribuidoras de energia elétrica dos países adotam padrões que acarretam em diversas combinações entre redes média tensão e baixa tensão.
No geral, as redes aéreas são divididas em aérea convencional, que segundo Cortes (2016) os cabos não possuem proteção ou isolação alguma e fica mais sensível à ocorrências de danos que podem ser causados por árvores assim como cordas e linhas provenientes de brincadeiras com crianças e outros objetos que possam entrar em contato com os condutores. São feitas podas constantemente nas arvores com o intuito de evitar as falhas que elas podem gerar na rede aérea convencional RDA o que consequentemente prejudica o meio ambiente.
A RDA usa cabos nus para o transporte da eletricidade fazendo com que esteja diariamente em contato com avarias dependendo do lugar da aplicação. Na Figura 4 tem-se a rede primária, passando acima do técnico sobre os isoladores.
Figura 4 Exemplo de RDA
Fonte: Nakaguishi e Hermes (2013)
Os cabos são separados apenas por isoladores e com um espaçamento entre os mesmos. Nas redes aéreas existe também, uma forma de aplicação desenvolvida nos Estados Unidos, Rede Aérea Compacta RAC, que para Souza, para argumentar:
Uma inovadora modalidade de aplicação foi desenvolvida nos Estado Unidos a partir de 1950, onde os condutores são instalados sobre espaçadores, americana consiste no controle de campo elétrico pelo uso de acessórios não metálicos e, em geral, feitos de um material com a mesma base polimérica que o cabo, ou seja, com mesma constante dielétrica (2015, p. 9).
A RAD no Brasil é predominante devido sua implantação ter custos inferiores a RAC, porém, devido a sua alta taxa de falha em relação ao fornecimento, a RAC tem sido uma boa opção de instalação. Os cabos cobertos evitam o transtorno de falhas de operação no transporte aos consumidores.
Fonte: Nakaguishi e Hermes (2013)
A Figura 5 mostra a RAC com os condutores com isolamento e passando por um espaçador. A Figura 6 mostra detalhadamente os aspectos construtivos da rede compacta, onde tem-se a inclusão de uma cabo mensageiro que fornece suporte para o caso de ruptura de algumas das fases evitando contato com o chão na qual está instalada.
Figura 6 Aspectos construtivos da RAC
Fonte: Nakaguishi e Hermes (2013)
Diferentemente da rede área convencional, a rede aérea compacta traz um cabo mensageiro e um espaçador sendo que na rede convencional o espaçamento se dá pela distribuição dos isoladores sobre a cruzeta, entretanto, além da rede aérea compacta, existe a Rede Aérea Isolada RAI, que Gedra, Barros e Borelli (2014, p. 29) Constitui o tipo de rede aérea prot
utilizada em condições especiais .
A rede descrita pelos autores é também conhecida como rede multiplexada. A Norma Técnica Copel NTC de 2013 diz A rede secundária isolada é o padrão único construtivo, para aplicação nas redes de distribuição de energia elétrica em baixa lamente usadas em baixa tensão, fornecido pelas concessionárias de energia até o ramal de ligação para o ramal de entrada do consumidor.
As redes de distribuição de energia elétrica atendem áreas rurais e urbanas. Faz parte do sistema de potência destinado ao deslocamento de energia elétrica a partir do barramento secundário de uma subestação, ou seja, onde tem o término da linha de transmissão ou subtransmissão, até pontos de consumo. Além das redes aéreas citadas, existe também a rede de distribuição subterrânea, onde não é visível por ser aterrada, Correia argumenta sobre a Rede Subterrânea RS conforme:
Pode ser semienterrada, quando possuem os cabos enterrados e os equipamentos instalados sobre o solo, ou totalmente enterrada, que se caracteriza pelo uso de cabos e demais equipamentos elétricos totalmente enterrados. O arranjo semienterrado pode ser utilizado quando há área suficiente para instalação de painéis e cabines destinados a abrigar o transformador de distribuição e demais acessórios; já o arranjo totalmente enterrado é mais comum em regiões muito densas ou onde há restrições para a instalação das redes aérea (2016,p. 9).
A RS, na sua principal característica, traz os condutores e equipamentos enterrados. São necessárias câmeras subterrâneas para abrigar os equipamentos de proteção assim como os de transformação. A RS tem a peculiaridade do visual não ser contemplado por cabeamentos e demais equipamentos, tendo como obstáculo para implantação, a demanda de espaço para a construção subterrânea assim como a impossibilidade de ser implantada em lugares com transporte embaixo da terra de gás, esgoto.
As redes de distribuição segundo os autores descrevem variados tipos de ramificações do sistema de distribuição de energia. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (2005) de instalações elétricas de 1 kV a 36,2 kV, média tensão, utiliza referências normativas constituída da ABNT (1982) de rede aérea rural e urbana e ABNT (1984) que seguem tratativas para cruzetas de concreto e madeira e
estruturas em forma de T que são usadas para conectar todos os equipamentos de uma rede primária.
3.2 TIPOS DE ESTRUTURAS UTILIZADAS NAS REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
As estruturas da rede de distribuição de energia elétrica é o aspecto construtivo que dá sustentação aos equipamentos que serão conectados as mesmas. Estas estruturas percorrem quilômetros dos territórios nacionais e internacionais e estão sujeitas as variações climáticas e adversidades do meio. As estruturas são utilizadas conforme o tipo de rede que é empregado para alimentar seu mais variado tipo de consumo final. As ABNT destinadas ao setor elétrico trazem uma ampla lista de Normas Técnicas relevantes sobre esse assunto. Nelas contém todas e quaisquer normatizações das estruturas.
Antes das tensões serem usáveis na rede primária de distribuição, a tensão que chega das linhas de transmissão é rebaixada a níveis de rede primária por uma subestação rebaixadora.
tensão para o nível de distribuição primária (13,8 kV (KFOURI JÚNIOR, 2018 p.15). A Figura 7 e 8 demonstra os tipos de estruturas.
Fonte: ABNT (2012)
A estrutura do tipo U1 de pino simples é composta apenas por um isolador enquanto a U2, pino duplo, é constituído por dois isoladores. U3 é o fim de rede de uma linha de distribuição, onde se tem uma cadeia de isoladores de disco enquanto a U4 têm duas cadeias de isoladores.
Na estrutura do tipo N1, tem-se uma cruzeta com três isoladores tangente a mesma, já a N2, tem-se duas cruzetas e seis isoladores, três em cada cruzeta sendo formada por ângulos. N3 é fim de rede com dois isoladores de discos, portanto, se ela estiver descrita em projetos elétricos como N1/N3 quer dizer que tem uma rede passando e uma saída de ramal para consumidor. No arranjo N4, ancoragem dupla, tem-se uma estrutura de amarração com duas cruzetas e seis isoladores de discos.
As estruturas do tipo beco B e do tipo meio beco M possuem cruzetas tipo L no topo, conforme a Figura 7. B1 que é uma estrutura beco com três isoladores tangentes a cruzeta e no meio beco tem-se M1, um pedaço da cruzeta fica suportando um isolador enquanto a outra parte, suporta 2 isoladores. No tipo B2, no beco comum pino duplo de ângulo, usa-se duas cruzetas cada qual com três isoladores, já na M2 mantém-se duas cruzetas, entretanto, conforme mostra Figura 7, dois isoladores ficam separados dos outros dois isoladores. B3, fim de rede, com três cadeias de isoladores de disco assim como M3, que também é um fim de linha ou rede, porém, com isolador separado pelo centro da estrutura do poste. B4 e M4 possuem cada, seis isoladores de cadeia de disco e sua diferença é perceptível como pode-se visualizar na Figura 7. Nesse caso de estrutura, onde se tem a maior parte de isoladores, fica apontado para rua em que está estabelecida a construção. Além dessas instalações monofásicas, existe também a trifásica, a única diferença é que se tem um isolador a mais, por conta do condutor.
Fonte: ABNT (2012)
Além das estruturas da Figura 7, a Figura 8 apresenta estrutura triangular, estruturas especiais e estruturas com pilar no poste. Estruturas com pilar no poste tem suporte de fixação ou pinos, porém, ocorre-se muitos curtos por ter seu afastamento entre as fases apenas com os suportes de fixação. A ABNT (2012) traz, para a rede primária, o afastamento para os condutores suportados sobre o comprimento da
cruzeta, entretanto, a ABNT (2012 p. 30) também argumenta que
não se aplicam à estrutura em ângulo. Nesses casos, as distâncias devem ser Estrutura em ângulo não se faz uso de cruzetas, elas são fixadas diretamente nos isoladores, conforme estrutura P1A.
Figura 9 Estrutura Simples ou ângulo P1A
Fonte: ABNT (2012)
A P1A é uma estrutura que tem os isoladores no poste. Ou pode ter a instalação dos isoladores conforme Figura 9 ou pode ter os isoladores posicionados na mesma direção. O Quadro 1 detalha as miscelâneas usadas na estrutura P1A.
Quadro 1 Materiais da estrutura P1A LISTA DE MATERIAIS P1A
Item Descrição
F-2 Afastador para isolador-pilar F-10 Cinta para poste circular F-31 Parafuso de cabeça abaulada
F-34 Parafuso prisioneiro
I-5 Isolador-pilar
P-1 Poste de concreto de seção circular P-2 Poste de concreto de seção DT
P-3 Poste de madeira Fonte: Adaptada de ABNT (2012)
O Quadro 1 descreve os itens conforme abreviações da Figura 9. Para modelagem da estrutura simples, os condutores são diretamente passados através do isolador-pilar (I-5) e para fixação deste, a ABNT (2012) emprega, ou parafuso de cabeça abaulada ou parafuso prisioneiro e os postes podem ser desde a concreto de seção circular ou seção Duplo T - DT e postes de madeiras. Reitere-se que a quantidade de isoladores é proporcional ao número de condutores da rede.
A Figura 10 traz uma estrutura do tipo T2, onde os isoladores já se encontram fixados na cruzeta através de parafusos e arruelas, que serão desmembrados no Quadro 2, logo em seguida:
Figura 10 Estrutura Pino Duplo T2
Fonte: ABNT (2012)
A estrutura T2, triangular, é formada por duas cadeias de isoladores separados por duas cruzetas. O Quadro 2 apresenta, ABNT (2012), os materiais utilizados na
confecção da estrutura. Os isoladores, diferentemente da estrutura P1A, é um isolador do tipo pino.
Quadro 2 Materiais da estrutura T2 LISTA DE MATERIAL T2
Item Descrição
A-2 Arruela quadrada
A-11 Espaçador de isoladores
A-21 Porca quadrada
F-20 Mão-francesa plana
F-30 Parafuso de cabeça quadrada
F-32 Parafuso de rosca dulpa
F-36 Pino de isolador
F-37 Pino de topo
I-2 Isolador de pino
P-2 Poste de concreto de seção DT
P-3 Poste de madeira
R-3 Cruzeta de madeira
Fonte: Adaptada da ABNT (2012)
A estrutura de pino duplo tem um isolador fixado na ponta do poste, sendo que o poste nessa ocasião pode ser tanto de concreto de seção Duplo T DT ou poste de madeira. As cruzetas são de madeira e os cabos são inclinados, formando abstratamente um triângulo.
Para argumentar sobre os isoladores, Mamede Filho (2011)
elementos dotados de propriedades mecânicas capazes de suportar os esforços produzidos pelos condutores. Eletricamente, exercem a função de isolar os condutores da rede primária das estruturas de sustentação que estão geralmente no Os isoladores mais utilizados na rede primária de distribuição são os isoladores de pino, isolador de disco, isolador-bastão, isolador-pilar e isolador roldana.
Fonte: Oliveira (2018)
O isolador do tipo pino também é conhecido como isolador de apoio, a Figura 9 o mostra em uma rede aérea convencional, fixado em uma cruzeta de concreto. Os isoladores dificultam o fluxo da corrente elétrica do condutor para a estrutura.
3.3 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NA REDE DISTRIBUIÇÃO
Além das estruturas mostradas no capítulo anterior, para que o sistema de distribuição possa alimentar vários circuitos simultaneamente e estabelecer ramais seguros e o mais estabilizado possível, os equipamentos são fundamentais em todo seu panorama, pois os mesmos permitem a proteção, medição e alimentação. É os equipamentos que asseguram a energia elétrica no secundário da rede de distribuição para que sejam deslocados aos consumidores e por fim, seja usado de forma adequada e segura.
Para argumentar sobre a proteção e os principais instrumentos utilizados, Frazão (2019,p. 103), ...os principias dispositivos empregados na elaboração de esquemas de proteção para essas redes, citam-se: elos fusíveis, religadores, seccionalizadores e Network Protector (para redes subterrâneas). Além desses dispositivos exclusivos da proteção, são utilizados nas redes primárias, transformadores, chave fusível e para-raios. As redes de distribuição, nos centros urbanos ou rurais, podem ser aéreas ou subterrâneas. Nas redes aéreas, os transformadores podem ser montados em postes ou em subestações abrigadas; e nas
redes subterrâneas, os transformadores deverão ser montados em câmaras subterrâneas.
No sistema de distribuição assim como nas outras partes constituintes do SEP, os transformadores são amplamente utilizados. Na RAC, RDA, RI e RS são empregados conforme as características das mesmas, tanto que, numa RS os transformadores são abrigados em câmeras subterrâneas.
3.3.1 Transformadores de corrente - TC
Mamede Filho (2013) lista os principais tipos de utilizados nos sistemas de distribuição: bucha, enrolado, janela, barra, núcleo dividido, com vários enrolamentos primários, com vários núcleos secundários, vários enrolamentos secundários, relação múltipla com o primário em várias seções e tipo derivação no secundário. Para sistemas de média tensão, os TCs são normalmente isolados em resinas sintéticas (MAMEDE FILHO, 2013.p, 336). O transformador de corrente possuí isolamento de acordo com a tensão na qual está submetido. Assim como os de média tensão os de baixa tensão são isolados com resina sintética. Em alta tensão constituídos com isolamento porcelana-óleo. Existem ainda TCs isolados a gás SF6 (MAMEDE FILHO, 2013.p 336). Isolamento com resina sintética apresenta qualidades elétricas e mecânicas como rigidez dielétrica elevada, tem altíssimo desempenho na condutividade, resistência contra curto-circuito além de propiciar rendimento contra sobrecargas e assegurar um certo grau de segurança contra fogo.
Ou em proteção ou em medição os TCs podem ser empregados, entretanto, há algumas especificações que necessariamente devem estar explícitas nos equipamentos, que para Mamede Filho (2013): qual seria o destino do TC no sistema, se é instalado no interior ou exterior, sua classe em relação a tensão e exatidão do equipamento, quantidade de enrolamentos no secundário, a carga nominal, relação de transformação, o fator térmico e o isolamento. Através das suas características elétricas, independente se para medição ou proteção, a carga do transformador de corrente é estabelecido dado a Eq. (1):
Onde:
Somatório das cargas dos aparelhos conectados (VA); Corrente nominal secundária (A)
Comprimento do fio condutor (m)
Em casos específicos onde os aparelhos são instalados longe dos TCs, adota-se a corrente adota-secundária igual a 1 A, o que reduz a queda de tensão nos cabos que estão conectados aos TCs. Geralmente no secundário a corrente nominal é igual a 5 A (MAMEDE FILHO, 2013). Para obter o máximo de corrente no primário até o limite da sua exatidão, considera-se o Fator de Sobrecorrente, dado pela Eq. (2):
(2)
Onde:
Carga nominal (VA);
Fator de sobrecorrente nominal ou de segurança; Carga ligada ao secundário (VA).
Assim, a saturação só ocorre no TC quando o valor de F1 é superior a do valor nominal. Segundo Mamede Filho (2013), a corrente de magnetização permite cálculos para encontrar a tensão induzida no secundário e a corrente magnetizante e é expressa pela Eq. (3):
(3)
Onde:
Corrente de magnetização;
espiras;
H Força de magnetização (mA/m)
A corrente de magnetização varia para cada transformador de corrente, devido à não linearidade magnética dos materiais de que são constituídos os núcleos (MAMEDE FILHO, A Eq. (4) permite encontrar a força eletromotriz induzida no secundário do TC em função das impedâncias da carga e dos enrolamentos secundários.
(4) Onde:
Força eletromotriz induzida no secundário Corrente no secundário (A)
A tensão nominal é obtida diretamente em função da carga padronizada do TC, resultante da Eq. (5):
(5)
A equação (5) é resultado da multiplicação da impedância pela corrente
nominal secundária e pelo fator de sobrecorrente. os
transformadores de corrente devem ser fabricados de acordo com a sua destinação no circuito no qual estarão operando. Assim, são classificados os transformadores de corrente para medição e para proteção. (MAMEDE FILHO, 2013,p. 361) . Os transformadores de corrente destinados a medição são capazes de variar as correntes de carga proporcionando de modo seguro os registros de valores dos equipamentos medidores sem que os mesmos estejam ligados diretamente ao circuito primário do
TC.
Para os transformadores de corrente que trabalham para medição é importante entender a precisão da medida e o erro de relação de transformação, entretanto, quando é necessário o defasamento da corrente em relação à tensão, é proposto o erro do ângulo de fase. O erro de relação de transformação é dado pela Eq. (6):
(6)
Onde:
corrente secundária de carga (A);
corrente de excitação referida ao secundário (A).
O valor da corrente de excitação varia de acordo com o fabricante. O erro de relação de transformação da equação (6) é através do fator de correção de relação real ( ) mas também pode ser definido através da multiplicação da relação de transformação de corrente nominal (RTC), sem erro, conforme Eq. (7):
(7)
relação de transformação de corrente real.
Para calcular percentualmente o erro de relação de transformação, usa a Eq. (8):
(8)
corrente primária que circula no TC.
Utiliza-se o erro de ângulo de fase para medir a defasagem entre a corrente primária e a corrente secundária que apresenta os limites positivos e negativos do
ângulo de fase. A Eq. (9) define e segundo Mamede Filho:
Como aquele que deve ser multiplicado pela leitura registrada por um aparelho de medição (wattímetro, varímetro, etc.) ligado aos terminais de um TC, para corrigir o efeito combinado do ângulo de fase e do fator de correção de relação percentual FCRp. (2013, pg.370).
O erro de ângulo de fase apresenta a relação entre o ângulo de fase e o fator de correção.
(9)
Fator de correção de relação percentual; - Fator de correção de transformação percentual.
Se o transformador de corrente for utilizado somente para medir corrente, o valor do erro de ângulo de fase não tem importância no resultado da medição e nesse caso somente deve ser considerado o erro de relação de transformação, mas se o transformador de corrente for aplicado na medição de energia elétrica e na demanda, é fundamental o uso do erro do ângulo de fase além do erro da relação de transformação.
Para transformar correntes elevadas de sobrecarga ou de curto-circuito em pequenas correntes deixando a operação dos relés, sendo estes, sem conexão direta com o circuito primário da instalação, usa-se transformadores de correntes que são especificamente destinados a proteção. Para Mamede Filho (2013,p. 375), ao contrário dos transformadores de corrente para medição, os TCs para serviço de proteção não devem saturar para correntes de elevado valor, tais como as que se desenvolvem durante a ocorrência de um defeito no sistem Os transformadores de corrente de proteção apresentam níveis de saturação 20 vezes a corrente nominal impedindo que os sinais de corrente recebidos pelos relés sejam mascarando gerando instabilidade no sistema.
O erro de relação de forme percentual do serviço de proteção do TC pode ser obtido através da equação (10):
(10)
Corrente de excitação correspondente, em seu valor eficaz; Corrente secundária em seu valor eficaz.
Mamede Filho (2013) alerta para o fato de que os TCs com mais de uma derivação no enrolamento secundário demonstra sua classe de exatidão relacionada à operação na posição que leva a maior quantidade de espiras.
3.3.2 Transformadores de potencial TP
Diferente dos TCs, os TPs são utilizados para averiguar as tensões delimitando-se a abaixar os níveis da mesma para tensões iguais ou compatíveis aos equipamentos que fazem a medição. No geral, os transformadores de potencial são instalados juntamente ao transformador de corrente. Mamede Filho argumenta que:
Os transformadores de potencial funcionam com base na conversão eletromagnética entre os enrolamentos primário e secundário. Assim, para uma determinada tensão aplicada nos enrolamentos primários, obtém-se nos terminais secundários uma tensão reduzida dada pelo valor da relação de transformação de tensão (2013,pg. 390).
Assim como a relação de transformação dos TCs para corrente, os TPs também têm a relação de transformação, todavia, para tensões. Segundo Mamede Filho para argumentar sobre os TCs e TPs conectados aos equipamentos no seu secundário:
Os transformadores para instrumentos (TP e TC) devem fornecer corrente e/ou tensão aos instrumentos conectados nos seus enrolamentos secundários de forma a atender às seguintes prescrições:
O circuito secundário deve ser galvanicamente separado e isolado do primário a fim de proporcionar segurança aos operadores dos instrumentos ligados ao TP.
A medida da grandeza elétrica deve ser adequada aos instrumentos que serão utilizados (2013,pg. 387).
Ambos os componentes de transformação devem ser dimensionados de acordo com a necessidade dos instrumentos que serão utilizados no secundário assim como o circuito secundário deve ter a isolação do primário para que tenha segurança em
manutenções e dispositivos conectados. Os transformadores de potencial para aplicação em sistemas de potência podem ser construídos a partir de dois tipos básicos: TPs indutivos e TPs capacitivos (MAMEDE FILHO, 2013. P, 389) . No tríplice que é o sistema de potência, para Mamede Filho (2013), os transformadores de potencial podem ser construído em dois tipos distintos.
São, desse modo, construídos basicamente todos os transformadores de potencial para utilização até a tensão de 138 kV, por apresentarem custo de produção inferior ao do tipo capacitivo (MAMEDE FILHO, 2013.p, 390) . Mamede Filho (2013) refere-se ao do tipo capacitivo, que tem um custo elevado na sua fabricação e por isso, os TCs indutivos são amplamente usados em tensões até 138 kV.
A ABNT (2018)
em relação a sua ligação, que para Mamede Filho:
Grupo 1 são aqueles projetados para ligação entre fases. São basicamente os do tipo utilizado nos sistemas de até 34,5 kV. Os transformadores enquadrados nesse grupo devem suportar continuamente 10% de sobrecarga.
Grupo 2 são aqueles projetados para ligação entre fase e neutro de sistemas diretamente aterrados, isto é: , sendo Ruz o valor resistência de sequência zero do sistema e Xup o valor reatância de sequência positiva do sistema.
Grupo 3 são aqueles projetados para ligação entre fase e neutro de sistemas em que não se garanta a eficácia do aterramento (2013,p. 392).
O Grupo 1 utiliza-se transformadores de potencial indutivos em sistemas até 34,5 kV, existe do tipo óleo mineral e isolação a vácuo. O Grupo 2 tem-se o emprego de TCs indutivos na qual entre fase e neutro estão diretamente aterrados, e o Grupo 3 é destinado aonde a ligação entre fase e neutro, seu aterramento está comprometido.
Fonte: Mamede Filho (2013)
Diferente dos indutivos, os capacitivos tem a tolerância para tensões iguais a 138 kV ou superiores a este nível de tensão. A Figura 12 mostra os aspectos construtivos que compõe o TC capacitivo, um corte do mesmo apresentando a secção transversal do equipamento com seus componentes destacados.
Os transformadores de potencial são caracterizados por dois erros que cometem ao reproduzir no secundário a tensão a que está submetido no primário. Esses erros são: o erro de relação de transformação e o erro do ângulo de fase. A Eq. (11) demonstra o cálculo do erro de transformação percentualmente:
(11)
Tensão aplicada ao primário do TP.
O erro do ângulo de fase pode ser expressa pela equação (9), conforme o erro de ângulo de fase para os TCs.
3.3.3 Transformador de Potência
O transformador de potência converte o trabalho desempenhando a função de controle da potência. Assim como os TPs e TCs possuí espiras primárias e secundárias contendo dois ou mais enrolamentos.
Considerando o número de condutores de fase dos transformadores de distribuição é designado o transformador monobucha, muito utilizado em áreas rurais, com potência nominal inferior a 15 kVA, o transformador bifásico que tem dois terminais primários e dois terminais secundários, integrado tanto em áreas rurais quanto em urbanas. Quando trabalha sozinho, alimenta cargas monofásicas e o transformador trifásico, que estão presentes tanto na distribuição quanto na transmissão.
Figura 10 Transformador monobucha
Fonte: Mamede Filho (2013).
Para Jacoboski (2018,p. 30) Nas redes de distribuição os transformadores operam normalmente com tensões de 13,8 kV e 23,1 kV no primário e 115/230 V, 220/127 V e 380/220 V no secundário, e podem ser classificados como trifásicos, bifásicos e monobucha A Figura 10 apresenta um transformador monobucha com as buchas, também descritas por terminais, primários e secundários.
3.3.4 Chave Seccionadora
As chaves elétricas são dispositivos de manobra, destinados a estabelecer ou interromper a corrente em um circuito elétrico. São dotadas de contatos móveis e contatos fixos e podem ou não ser comandadas com carga. Segundo Silva, para expor sobre a chave seccionadora:
Chave seccionadora ou chave faca (sua lâmina de contato lembra uma faca) é um dispositivo destinado a manobras e desligamento de distribuição primária. 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 à óleo, esta ntos como reguladores de tensão (2012,p. 8).
As chaves seccionadoras são utilizadas para que se possa fazer manutenções na rede de distribuição afim de corrigir algum problema ou realizar preventivas e preditivas. Segundo Silva (2012), a chave fusível serve para proteção de transformadores, capacitores e derivados. É um dispositivo mecânico de manobra capaz de abrir e fechar um circuito elétrico quando uma corrente de intensidade desprezível é interrompida ou restabelecida. Também é capaz de transportar correntes em condições normais do circuito e, durante um tempo especificado onde encontra-se correntes sob condições anormais, como o curto-circuito.
3.3.5 Chave Fusível
A chave fusível é composta de elo fusível, porta fusível e possuí um gancho para manobras com dispositivos manuais exclusivos de manobra, que é essencialmente manobrada em carga. Tenfen alega que:
Na presença de uma falha do tipo curto-circuito, ele rompe o elo fusível e interrompe o fornecimento de corrente para os circuitos a jusante do mesmo. Pode ser coordenado com outros equipamentos de proteção, como por exemplo um religador, para que não haja o rompimento por uma falha do tipo temporária (2011,p. 34).
Fonte: COMASSETTO (2008).
A chave fusível pode ser coordenada por religador, conforme o autor pontua. Os dispositivos que suportam a corrente de carga nominal sem causar interrupções, entretanto, caso a corrente exceda o valor especificado durante certo período ou se ocorrer alguma condição de falta na rede elétrica, o equipamento abre o circuito no qual está alocado e consequentemente interrompe a corrente do mesmo. A Figura 10 ilustra uma chave fusível apontando seu elo fusível com o cartucho.
3.3.6 Religador
Os religadores são dispositivos com custo financeiro alto em relação às chaves fusíveis e estão sendo cada vez mais utilizadas pelas concessionárias de energia elétrica pois os mesmos têm recursos de proteção, medição, automação e controle que para Ramos:
O uso de religadores permite minimizar as interrupções de energia elétrica por causa de defeitos transitórios, uma que o equipamento possuí três religamentos automáticos, sendo possível parametrizar o intervalo de tempo entre os ciclos de religamento de forma que o religador permaneça ligado após o defeito transitório. O fato da energia não permanecer interrompida após a ocorrência de defeitos transitórios é de extrema importância para as concessionárias de energia elétrica e principalmente para os clientes que cada vez mais exigem um fornecimento de energia elétrica sem interrupção (2014,p. 24).
Os religadores tendem a minimizar as interrupções, causando satisfação tanto da concessionária quanto do consumidor que não tem falta de energia para suprir as suas necessidades.
3.3.7 Para Raio
Os para raios funcionam como protetor da rede, pelo contrário dos utilizados nas edificações contra descargas atmosféricas, os para raios das redes protegem principalmente o transformador. A função do para raio é proteger o transformador contra descargas atmosféricas limitando as sobretensões e drenando a descarga elétrica para a terra. Mamede Filho argumenta que:
As linhas de transmissão e redes áreas de distribuição urbanas e rurais são extremamente vulneráveis às descargas atmosféricas que, em determinadas condições, podem provocar sobretensões elevadas no sistema (sobretensões de origem externa), ocasionando a queima de equipamentos, tanto os da companhia concessionária como os aparelhos do consumidor de energia elétrica (2014,p. 29).
As descargas atmosféricas são extremamente prejudiciais tanto para a concessionária, que fornece a energia, tanto para o usuário, que consome esta energia. O Brasil e o resto do mundo sofrem com a incidência de grandes descargas
Estados Unidos gastam-se entre 18 e 20 bilhões de dólares todos os anos em danos ao sistema elétrico causado por condições climáticas severas (MELO. 2016,p. ) . Os gastos atribuídos ao setor elétrico são grandes quando se trata de intempéries e além do mais, podem causar interrupção de energia elétrica tanto na distribuição quanto na geração e transmissão.
4. VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS TIPOS DE REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
As redes de distribuição de energia elétrica discutidas no Capítulo 2 são usadas afim de proporcionar o fornecimento e entrega de energia elétrica aos consumidores, entretanto a interrupção dessa energia por pequenos ou longos períodos de tempo acaba gerando prejuízos econômicos para o setor da indústria e desconforto para o consumidor residencial, de áreas urbanas e rurais, e os comércios. A ANEEL criou indicadores de qualidade do fornecimento de energia elétrica das concessionárias que distribuem a energia elétrica. As normativas como Duração Equivalente de Continuidade (DEC) e o de Frequência Equivalente de Continuidade (FEC), regulam quantas horas em média por ano o consumidor fica sem energia elétrica contando a quantidade dessas faltas de energia. Uma meta é estabelecida e se alguma das concessionárias distribuidoras não conseguir atingir o que propõe os responsáveis, ficam sujeitas a multas.
stes, cabos e demais equipamentos dividem espaço com árvores, construções, fachadas de prédios e calçadas causando intensa poluição visual e interferindo na mobilidade e acessibilidade urbana (NAKAGUISHE, HERMES. 2011,p. . As redes aéreas poluem visualmente o ambiente por conta das árvores além de dividir espaço com as linhas de redes telefônicas fora as edificações de pequeno à grande porte.
espaço é, sem dúvida, um dos principais problemas existentes na arborização viária de uma cidade (VELASCO.
são causadas pelas espécies de árvores que geralmente já estão plantadas a milhares de anos.
Ainda segundo Velasco (2003), as concessionárias de energia tendem a fazer da arborização viária utilizando porte pequeno das espécies de árvores além de podar as já existentes de porte grande, entretanto, Existem alguns fatores que influenciam diretamente na escolha do tipo de rede de distribuição a ser usado em um determinado local. Os principais fatores são: Vegetação na rede, descargas atmosféricas, meio ambiente animal, abalroamentos, e poluição salina e/ou industrial Ao projetar uma rede de distribuição, leva-se em consideração alguns fatores por isso é muito importante que seja feito um estudo acerca do local no qual quer a rede
elétrica implantada porque difere em futuras manutenções e até mesmo em
interrupções de energia elétrica. s condutores são nus,
a área a ser podada é maior, enquanto a rede isolada não é necessária a poda da vegetação, pois os condutores são isolados (RIGONI. 2016,p. 21) . A RAC não possui isolação nos cabos, isso a torna vulnerável diante de contato externo que possa causar efeitos danosos em equipamentos da rede e até mesmo dos usuários desta alimentação. Souza argumenta que:
O desempenho não satisfatório das redes convencionais devido à elevada taxa de falha no fornecimento de energia, ao baixo nível de qualidade, ao elevado impacto ambiental e ao crescente custo operacional deste sistema motivou o desenvolvimento das redes aéreas compactas no Brasil conhecidas como redes protegidas, tecnologia mais moderna (2015,p. 100).
As redes compactas reduzem os riscos ao ser humano, a compactação da rede traz um maior afastamento em relação as edificações e obstáculos, bem como os cabos protegidos que oferecem uma segurança plausível que podem evitar correntes de fuga em contatos súbitos. A disposição dos cabos no espaçador diminui as chances
manutenção, combinados com as taxas de falhas ao longo da vida útil dos sistemas, tornam a rede compacta protegida o sistema mais econômico (FINK. 2013,p 33) . Fink refere-se economicamente entre os custos de uma rede convencional e uma rede compactada.
A rede convencional trata-se da mais encontrada nas ramificações, seu custo baixo para instalação e formato rústico vem sendo utilizada com frequência desde os primórdios, contudo, as concessionárias de energia elétrica buscam outras formas de rede que agreguem em mais confiabilidade, segurança e custos inferiores de manutenção. A rede compacta é trouxe um grande desempenho tecnológico que possibilita o aumento da qualidade de energia distribuída pelas concessionárias já que a RAC quando comparada a uma RDA traz menos pontos de contatos com a estrutura, o que na RAC, os cabos estão afastados apenas por isoladores e o rompimento do cabo torna o poste energizado, perigoso em contato indireto ou direto com a estrutura.
Assim como nas redes compactas, nas redes convencionas são aplicadas chaves fusíveis com elos de expulsão e religadores automáticos para proteção contra sobrecorrentes e curto-circuito. Para Albani e Costa (2017) em relação aos picos de
tensão os dispositivos para-raios são utilizados e os curtos circuitos, acontece em maior quantidade de vezes quando ocorre a ruptura dos cabos, colocando em risco a vida das pessoas que possam estar passando próximo a estes locais e quando ocorre a elevação dos custos operacionais, as concessionárias arcam com o ressarcimento de danos que possam ser provocados nos equipamentos dos consumidores. Mesmo que os danos sejam pagos pelas concessionárias, os usuários da energia elétrica ficam no prejuízo por ficarem impedidos de usar seus equipamentos em um dado período de tempo. A RDA ocupa espaço devido aos seus condutores e por consequência está sujeita a curto-circuito devido a vegetação. Para maior proteção, as podas deste tipo de rede devem ser de grande porte e realizadas com regularidades.
A rede área compacta tem se mostrado mais eficiente em relação a rede áerea convencional e para Souza, para demonstrar as vantagens da RAC:
Dentre as vantagens da utilização desse padrão estão a compactação do circuito, a redução das áreas de poda de árvores, a minimização das interrupções no fornecimento de energia, o bom desempenho frente às solicitações temporárias e os custos de implantação mais atrativos em relação àqueles de outras redes de alta confiabilidade, como as redes subterrâneas (2015,p. 3).
estrutura possui elevados índices de confiabilidade, porém seu investimento inicial é bem mais elevado do que as redes aéreas convencionais (NAKAGUISHE, HERMES, 2011,p. 5) , entretanto, a implantação do sistema subterrâneo é elevado em relação a rede área convencional. Em um sistema de distribuição, dois fatores são considerados principais para garantir os níveis de qualidade do fornecimento de energia elétrica: a tensão de suprimento, que dever ser mantida em limites estreitos em relação a sua tensão nominal e a continuidade de serviço, que significa reduzir ao mínimo o número de desligamentos. O essencial é determinar a melhor maneira de realizar o menor investimento na infraestrutura em função da importância ou complexidade da carga atendida e recursos disponíveis
Uma das maiores dificuldades no projeto de redes subterrâneas é o enterramento dos condutores em um solo recheado de tubulações de serviços essenciais como rede de esgoto, água, galerias pluviais, também de outras concessionárias como de telefonia, TV a cabo e fibra óptica. Dessa forma há um
enorme cruzamento de redes, diminuindo os espaços no subsolo, gerando contratempos e elevando ainda mais os custos de instalação (NAKAGUISHE, HERMES, 2011). As redes subterrâneas são divididas em semi-enterradas e totalmente aterradas, a diferença está na qual a semi-enterrada traz alguns equipamentos sob o solo e os condutores aterrados, ao contrário da totalmente aterrada, onde os cabos e equipamentos se encontram embaixo da terra. Para Nakaguishe e Hermes, para argumentar sobre as vantagens da RS em relação as redes aéreas:
Ao contrário das redes aéreas, onde os cabos e demais equipamentos ficam expostos e sujeitos a tempestades e fenômenos naturais, nas redes subterrâneas eles ficam enterrados e mais protegidos. Isso resulta em menores custos de operação, manutenção corretiva e melhores valores de confiabilidade (2011,p. 71).
As manutenções nas redes subterrâneas em relação as manutenções nas redes áreas são feitas a longa prazo porque os equipamentos das redes subterrâneas estão protegidas quanto a quaisquer condições climáticas severas, evitando curto-circuito e a necessidade de manutenção, aumentando significativamente sua confiabilidade no fornecimento de energia elétrica.
Na distribuição de energia, uma forma de melhorar formidavelmente a qualidade de serviço é a implantação de redes subterrâneas em substituição às convencionais aéreas. Se forem analisados os índices duração equivalente de continuidade e a frequência equivalente de continuidade de consumidores atendidos por essas , é perceptível que o DEC e FEC apresentam índices baixos, que demonstram ser inferiores aos das redes aéreas, tanto as convencionais, quanto as compactas (NAKAGUISHE, HERMES, 2011).
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O objetivo geral era fundamentar uma rede de distribuição de energia elétrica em seus aspectos gerais e para isso foi demonstrado, com os objetivos específicos, conceitos gerais do SEP, identificação dos principais tipos de rede da distribuição de energia elétrica, as estruturas que são empregadas, os equipamentos e as vantagens e desvantagens entre as redes aéreas e subterrânea.
No segundo capítulo foi apresentado conceitos gerais do sistema elétrico de potência, desde a geração de energia elétrica demonstrando algumas fontes primárias de energia, a transmissão ao longo do território e por fim, a rede de distribuição.
No terceiro capítulo os tipos de redes de distribuição de energia elétrica assim como as estruturas que são aplicadas para dar sustentação ao condutores e equipamentos que percorrem a longa extensão do sistema e os equipamentos que fornecem potência para as cargas.
No quarto capítulo foi discutido as vantagens e desvantagens das redes abordadas no terceiro capítulo.
Durante o desenvolvimento do trabalho surgiram aspectos envolta das cruzetas utilizadas na rede de distribuição, despertando interesse para uma abordagem mais detalhada do emprego de cruzetas com o mesmo material dielétrico dos cabos, assim como são com os espaçadores da rede compacta.
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