Projeto de Protecao para Subestacao Consumidora 138kV-220V

ENGENHARIA ELÉTRICA ALUNO Luciano Mariano de Oliveira MATRICULA 600866105 MATERIA Proteção de Sistemas Elétricos de Potência Projete o sistema de proteção completo para uma subestação consumidora de 138 kV para 220 V 3f O projeto deve incluir cave seccionador de entrada fusível de entrada rele de proteção contra sobretensão sobrecorrente relé térmico etc O projeto deve ser entregue em PDF e conter o descritivo e lista de matérias Seccionador de entrada O seccionador de entrada será do tipo tripolar com corrente nominal de 630 A e tensão de operação de 138 kV Ele será instalado em uma caixa de alvenaria com porta frontal conforme normas da ABNT Fusível de entrada O fusível de entrada será do tipo limitador de corrente com corrente nominal de 630 A e tensão de operação de 138 kV Ele será instalado em um suporte isolador de porcelana conforme normas da ABNT Transformador de potência O transformador de potência será do tipo trifásico com potência nominal de 225 kVA e relação de transformação de 138 kV 220 V Ele será instalado em uma base de concreto com buchas isoladoras de porcelana conforme normas da ABNT Disjuntor O disjuntor será do tipo tripolar com corrente nominal de 400 A e tensão de operação de 220 V Ele será instalado em uma caixa de alvenaria com porta frontal conforme normas da ABNT Relé de proteção contra sobretensão O relé de proteção contra sobretensão será do tipo eletromecânico com ajuste de nível de disparo entre 230 V e 270 V Ele será instalado em um painel de controle de metal com porta frontal conforme normas da ABNT Relé de proteção contra sobrecorrente O relé de proteção contra sobrecorrente será do tipo microprocessado com ajuste de corrente de disparo entre 10 A e 100 A Ele será instalado em um painel de controle de metal com porta frontal conforme normas da ABNT Relé térmico O relé térmico será do tipo bimetálico com ajuste de temperatura de disparo entre 70C e 90C Ele será instalado em um painel de controle de metal com porta frontal conforme normas da ABNT Painel de controle O painel de controle será do tipo de metal com dimensões de 700 mm x 400 mm x 200 mm e será equipado com medidores de corrente tensão e potência bem como indicadores de falha e alarme Ele será instalado em um suporte de parede conforme normas da ABNT Enunciado Projete o sistema de proteção completo para uma subestação consumidora de 138 kV para 220 V 3f O projeto deve incluir chave seccionador de entrada fusível de entrada relé de proteção contra sobretensão sobrecorrente relé térmico etc Resolução Primeiramente segundo a NBR14039 5311 Capacidade instalada menor ou igual a 300 kVA 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 Dimensionamento Chave Seccionadora e elo fusível Para o dimensionamento da subestação será considerado um transformador de trifásico de 150kVA Dessa forma para o dimensionamento da chave seccionadora e do respectivo elo fusível A partir da tabela acima temse que a chave seccionadora primária deve ser de 100 A e o elo fusível primário de 8K Ramal de Ligação Aéreo Como a demanda total da instalação é inferior a 1700 kVA 150 kVA os cabos serão de fase e neutro serão de Cobre e com seção de 25mm² Especificação do para Raio Consultando a tabela acima o para raio será do modelo NLZP1510 com tensão nominal de 15 kV superior a 138 kV e corrente de curto circuito de 10 kA Dimensionamento do Transformador de Corrente TC Para a tensão de linha de 220V E uma potência de transformação de 150kVA o TC escolhido deve ter a relação 3005 E instalado na parte de BT Alimentador de disjuntor geral Primeiramente calculando a corrente nominal do transformador em BT adotando a tensão de linha com 220V 𝐼 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜𝑆𝑡𝑟𝑎𝑓𝑜 3220150103 3220 39364 𝐴 Assim o disjuntor utilizado será do tipo trifásico com corrente nominal ajustável de 400A E a corrente de interrupção máxima para 220V será de 65kA Para o cálculo do alimentador considerando a tabela de capacidade de interrupção de corrente e o tipo de instalação D a 3 condutores carregados para a corrente do transformador a seção do cabo deve ser de 300mm² Relés de Proteção De acordo com a NBR 14039 a proteção mínima deve ser garantida em qualquer sistema elétrico esta proteção é a de sobrecorrente instantânea e temporizada função 50 e 51 fase e neutro Outra função muito importante que deve ser utilizada em projetos industriais é a função 86 relé auxiliar de bloqueio que tem a função de bloquear o religamento do dispositivo de proteção caso ele atue necessitando de uma equipe de manutenção para averiguar a causa e efetuar os reparos necessários para restabelecer o circuito Para proteções de grandes máquinas tais como transformadores de potência geradores e motores de indução é utilizada à função 49 proteção contra sobrecarga térmica da tabela ANSI que tem a função de proteger esses equipamentos contra o aquecimento excessivo51 Existem outras funções de proteção a serem utilizadas tais como diferencial direcional distância sincronismo sobretensão subtensão entre outros porém depende de conhecer o sistema como um todo para uma aplicação adequada e segura Diagrama Unifilar de Proteção Lista de Materiais Chave seccionadora de entrada Fusível de entrada Relé de proteção contra sobretensão Relé de proteção contra sobrecorrente Relé térmico Transformador de corrente TC Transformador de potencial TP Barramento blindado Dispositivos de aterramento Dispositivos de proteção contra surtos Cabos elétricos Conectores e terminais elétricos Painel de proteção e controle Sinalizadores e indicadores de falha Referências As normas técnicas consultadas para elaboração do presente projeto de proteção para subestação consumidora foram NBR 5356 Seleção e aplicação de chaves seccionadoras Disponível em httpswwwabntcatalogocombrnormaaspxID3891 NBR 11836 Fusíveis de alta tensão para proteção de sistemas elétricos Disponível em httpswwwabntcatalogocombrnormaaspxID498 NBR 14598 Proteção contra sobretensões em sistemas de potência Disponível em httpswwwabntcatalogocombrnormaaspxID12165 NBR 14039 Instalações elétricas de média tensão de 10 kV a 362 kV Disponível em httpswwwabntcatalogocombrnormaaspxID1071 NBR 5410 Instalações elétricas de baixa tensão Disponível em httpswwwabntcatalogocombrnormaaspxID1072 NBR 5419 Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas Disponível em httpswwwabntcatalogocombrnormaaspxID10224 Enunciado Projete o sistema de proteção completo para uma subestação consumidora de 138 kV para 220 V 3f O projeto deve incluir chave seccionador de entrada fusível de entrada relé de proteção contra sobretensão sobrecorrente relé térmico etc Resolução Primeiramente segundo a NBR14039 5311 Capacidade instalada menor ou igual a 300 kVA 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 Dimensionamento Chave Seccionadora e elo fusível Para o dimensionamento da subestação será considerado um transformador de trifásico de 150kVA Dessa forma para o dimensionamento da chave seccionadora e do respectivo elo fusível A partir da tabela acima temse que a chave seccionadora primária deve ser de 100 A e o elo fusível primário de 8K Ramal de Ligação Aéreo Como a demanda total da instalação é inferior a 1700 kVA 150 kVA os cabos serão de fase e neutro serão de Cobre e com seção de 25mm² Especificação do para Raio Consultando a tabela acima o para raio será do modelo NLZP1510 com tensão nominal de 15 kV superior a 138 kV e corrente de curto circuito de 10 kA Dimensionamento do Transformador de Corrente TC Para a tensão de linha de 220V E uma potência de transformação de 150kVA o TC escolhido deve ter a relação 3005 E instalado na parte de BT Alimentador de disjuntor geral Primeiramente calculando a corrente nominal do transformador em BT adotando a tensão de linha com 220V I trafo Strafo 3 220150 103 3220 39364 A Assim o disjuntor utilizado será do tipo trifásico com corrente nominal ajustável de 400A E a corrente de interrupção máxima para 220V será de 65kA Para o cálculo do alimentador considerando a tabela de capacidade de interrupção de corrente e o tipo de instalação D a 3 condutores carregados para a corrente do transformador a seção do cabo deve ser de 300mm² Relés de Proteção De acordo com a NBR 14039 a proteção mínima deve ser garantida em qualquer sistema elétrico esta proteção é a de sobrecorrente instantânea e temporizada função 50 e 51 fase e neutro Outra função muito importante que deve ser utilizada em projetos industriais é a função 86 relé auxiliar de bloqueio que tem a função de bloquear o religamento do dispositivo de proteção caso ele atue necessitando de uma equipe de manutenção para averiguar a causa e efetuar os reparos necessários para restabelecer o circuito Para proteções de grandes máquinas tais como transformadores de potência geradores e motores de indução é utilizada à função 49 proteção contra sobrecarga térmica da tabela ANSI que tem a função de proteger esses equipamentos contra o aquecimento excessivo51 Existem outras funções de proteção a serem utilizadas tais como diferencial direcional distância sincronismo sobretensão subtensão entre outros porém depende de conhecer o sistema como um todo para uma aplicação adequada e segura Diagrama Unifilar de Proteção Lista de Materiais Chave seccionadora de entrada Fusível de entrada Relé de proteção contra sobretensão Relé de proteção contra sobrecorrente Relé térmico Transformador de corrente TC Transformador de potencial TP Barramento blindado Dispositivos de aterramento Dispositivos de proteção contra surtos Cabos elétricos Conectores e terminais elétricos Painel de proteção e controle Sinalizadores e indicadores de falha Referências As normas técnicas consultadas para elaboração do presente projeto de proteção para subestação consumidora foram NBR 5356 Seleção e aplicação de chaves seccionadoras Disponível em httpswwwabntcatalogocombrnormaaspxID3891 NBR 11836 Fusíveis de alta tensão para proteção de sistemas elétricos Disponível em httpswwwabntcatalogocombrnormaaspxID498 NBR 14598 Proteção contra sobretensões em sistemas de potência Disponível em httpswwwabntcatalogocombrnormaaspxID12165 NBR 14039 Instalações elétricas de média tensão de 10 kV a 362 kV Disponível em httpswwwabntcatalogocombrnormaaspxID1071 NBR 5410 Instalações elétricas de baixa tensão Disponível em httpswwwabntcatalogocombrnormaaspxID1072 NBR 5419 Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas Disponível em httpswwwabntcatalogocombrnormaaspxID10224