Cabines primárias

Edição 109 – Fevereiro de 2015
Aula Prática
Por João Carlos Sanches*

Introdução a projetos, limites de fornecimento, construção, operação e manutenção de subestações de entrada.

Este artigo visa abordar o assunto de forma genérica, ressaltando, porém, os aspectos mais importantes sobre o tema. As normas ABNT citadas neste trabalho, assim como as prescrições das concessionárias de energia elétrica, trazem os detalhes técnicos necessários para um entendimento mais abrangente.

Nomenclatura

São várias as denominações para cabines primárias. 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, menciona 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”.

Particularmente, considero a denominação da norma ABNT NBR 14039 bastante adequada.

Conceitos básicos

Por que precisamos de uma cabine primária ou subestação de entrada?

A resposta vem do aspecto técnico e econômico da condição de transportar a energia com menores perdas possíveis, de forma segura, econômica e na melhor condição.

A energia é gerada normalmente em locais distantes dos maiores centros de consumo na tensão de 13,8 KV (média tensão), a tensão é elevada para os níveis de tensão de transmissão (alta tensão) e então a energia elétrica é transportada por meio de linhas de transmissão. Em locais estratégicos, existem subestações que diminuem a tensão para ser então distribuída em áreas urbanas ou rural em média tensão.

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. Existem outras várias considerações sobre perdas, mas este é o conceito fundamental para todas as etapas.

Este conceito se aplica à subestação de entrada e às demais subestações, incluindo-se a distribuição em baixa tensão.

Quando uma subestação de entrada é implantada, devemos definir a localização da subestação transformadora para então analisar o centro de cargas e fazer a análise técnica e econômica da bitola dos cabos em média tensão até a subestação transformadora e as bitolas da baixa tensão até as cargas.

Há alguns anos tínhamos uma economia tarifária ao migrar de um consumidor em baixa tensão para um consumidor em média tensão. Atualmente, a economia existente nesse processo é muito pequena, pois a tarifa de energia em baixa tensão e em média tensão são iguais. Apenas o custo da distribuição (o chamado fio) é menor.

Projeto

O projeto de uma subestação deve considerar os seguintes aspectos:

• Característica das cargas (natureza, quantidades, especificidades);
• Localização do centro de cargas e posicionamento estratégico da subestação de entrada (cabine primária) e subestação transformadora;
• Previsões futuras de cargas;
• Normas da concessionária que atende a região e os respectivos padrões e diretrizes.

Os padrões das concessionárias e as normas ABNT indicam, geralmente, as condições mínimas para vários aspectos, no entanto, o projeto pode ir mais adiante e avaliar a possibilidade de se ter equipamentos mais robustos, mais automatizados e mais inteligentes.

O projeto elétrico, incluindo-se o memorial descritivo, deve ser elaborado por profissional habilitado e devidamente registrado no CREA.

Limites de fornecimento

No tocante aos limites de fornecimento, como exemplo são citados os limites estipulados pela AES Eletropaulo, que são iguais às demais empresas no Brasil:

“O fornecimento é feito em tensão primária de distribuição quando, em unidades consumidoras individuais, a carga total instalada for superior a 75 kW ou a demanda a ser contratada pelo interessado for igual ou inferior a 2.500 kW.

A tensão primária de distribuição será igual a 69 kV quando a demanda a ser contratada pelo interessado, para o fornecimento, for superior a 2.500 kW.

Unidade consumidora com demanda acima de 2.500 kW terá seu atendimento avaliado em tensão de distribuição inferior a 69 kV e pode ser atendida desde que:

• Haja conveniência técnica e econômica para o subsistema elétrico da distribuidora;
• Tenha a anuência do consumidor;
• O subsistema de distribuição existente no local comporte a nova carga.”

Construção

A execução da instalação deve ser feita em estrita concordância com o projeto aprovado na concessionária. Recomenda-se que os materiais e equipamentos sejam adquiridos após a liberação da concessionária.

Operação e manutenção

A operação das subestações não requer cuidados diários em condições normais. Deve-se ter um programa de inspeções e de manutenção visando preservar a operação de forma segura e confiável.

A alimentação elétrica, mesmo em média tensão, está sujeita a certas variações de tensão devido à própria condição operativa das linhas de distribuição e também devido aos curtos-circuitos ao longo das linhas por conta de acidentes e também de galhos de árvores.

Podem ocorrer problemas internos aos sistemas dos consumidores, que podem provocar a atuação das proteções de média tensão e desligar o sistema de subestação primária. O reconhecimento sobre qu

al tipo de ocorrência houve, se interno ou externo, tem de ser feito por profissional experiente e habilitado.

O religamento das subestações deve ser feito em sequências de operações bem definidas.

A operação e a manobra podem ser mais seguras e flexíveis se o projeto e a construção da subestação considerarem as várias circunstâncias operativas e não somente privilegiar o menor custo.

 Podemos citar alguns exemplos:

• Um disjuntor motorizado permite operações a distância contribuindo com a segurança;
• Um relé de proteção com função “79” permite operar o religamento de uma subestação;
• Podemos ter relés de proteção com oscilografia, que permite registros de oscilações de tensão, curtos-circuitos, falta de fase ou desequilíbrios de fases;
• Quando temos, por exemplo, duas saídas de linha de uma subestação primária e se, nestas saídas, existir disjuntores ao invés de chaves seccionadoras, então podemos ligar ou desligar os circuitos sem precisar desenergizar o sistema;
• A implantação de janelas de inspeção em pontos estratégicos de cubículos blindados permite a inspeção termográfica;
• A inclusão de um cabo reserva em um circuito pode, em certas casos, diminuir muito o tempo de parada de um sistema elétrico quando ocorrer um acidente com cabos;
• Chaves seccionadoras com função de abrir o circuito e aterrá-lo na sequência aumentam a segurança pessoal.

*João Carlos Sanches é engenheiro eletricista e pós-graduado em Administração. Atualmente, é diretor da LPEng Engenharia.