O desenvolvimento dos sistemas Elétricos de Potência e a sua importância para o desenvolvimento sócio econômico – Parte 4

Por Jorge Paulino

Engenheiro Eletricista e de Produção

 Sala de Despacho de Carga

Podemos considerar que o Disjuntor é um dos principais equipamentos na execução de manobras em um sistema elétrico e também na proteção dos sistemas, principalmente quando atua por comando de algum relé de proteção remoto ou, no caso de alguns disjuntores, de disparadores termomagnéticos ou relés primários dotados de disparadores acoplados aos disjuntores.

O Disjuntor destina-se a interromper ou estabelecer circuitos em situações normais, isto é, em condições de manobra, e em situações anormais ou emergênciais. Onde houve atuação da proteção, suas características construtivas, o permitem estabelecer ou interromper circuitos em vazio ou em carga, e às vezes, em condições de curto-circuito desde que respeitados os limites de interrupção nele especificados. É o elemento destinado a isolar do restante do sistema uma região atingida por uma falta detectada pela proteção, o disjuntor possui todos esses atributos graças a dispositivos internos de extinção de arcos elétricos que sempre ocorrem quando se faz a interrupção de circuitos em carga, onde circula a corrente elétrica.

As principais características para especificação de disjuntores são a corrente nominal, capacidade nominal de interrupção das correntes de curto-circuito, tempo para interrupção da falta, o meio de extinção do arco elétrico, o meio isolante, o tipo de mecanismo de operação a ser utilizado.

Disjuntores de alta tensão

Os Disjuntores atualmente contam com as seguintes opções de meios de interrupção do arco elétrico, Sopro magnético; a Óleo (pequeno e grande volume), a Ar Comprimido, a Vácuo, a SF6 – a gás hexafluoreto de enxofre - (dupla pressão, única pressão ou puffer type e auto-extinção) e a Semicondutores.

O tempo de uso de disjuntores num sistema elétrico submete estes equipamentos a estresses variáveis, que ao longo do tempo podem provocar redução na sua capacidade de interrupção, resultando em incertezas quanto a sua real capacidade nominal de interrupção.

Existe sempre a necessidade de uma avaliação criteriosa e por vezes bastante rigorosa dessa redução de capacidade, visando principalmente ao aumento na confiabilidade do sistema elétrico, bem como também numa redução de custos que possam vir a ocorrer pelo correto tratamento que se contraponha à operação inadequada desses equipamentos.

Os Disjuntores de aterramento servem para aterrar e curto-circuitar, com uma corrente quase nula, partes da instalação e equipamentos desligados; geralmente combinam-se com seccionadores, formando uma unidade que devem estar em condições de conduzir não somente a intensidade nominal de corrente mas também as correntes de curto circuito que possam se estabelecer no ponto de montagem.

Disjuntores de 765 KV - Itaipu

Entre os seccionadores e disjuntores de aterramento, dispõe-se frequentemente de um intertravamento alternativo, que, não obstante, não exime da obrigação de comprovar se a tensão é nula antes de se efetuar o aterramento. 

As Chaves Seccionadoras  são equipamentos exclusivamente de manobra das subestação; não podem ser operadas em carga, principalmente por não possuírem dispositivos de extinção de arcos elétricos que sempre ocorrem em manobras em carga. Dessa forma, as chaves seccionadoras só são operadas por comando do homem, isto é, não são comandadas por relés de proteção, como pode ocorrer com os disjuntores. 

Em resumo, as chaves seccionadoras são vedadas de interromperem ou estabelecerem circuitos em carga, e, por isso, possuem em sua série de comando elétrico diversos intertravamentos que as impedem de serem operadas sem que sejam atendidas às condições exigidas por esses intertravamentos. Existem também os intertravamentos e bloqueios mecânicos que atuam como proteção adicional em caso de operação sem o uso do acionador elétrico.

Em um ambiente eletromagnético em uma subestação pode ser considerado hostil aos inúmeros dispositivos de controle e supervisão digitais empregados na automação do sistema elétrico.Aliado a isto temos as descargas atmosféricas e operações normais do sistema elétrico, tais como chaveamentos (abertura e fechamento de chaves seccionadoras, disjuntores) entre outras são geradoras de ondas eletromagnéticas de elevado conteúdo espectral, podendo causar interferência e a operação indevida de dispositivos eletrônicos sensíveis, presentes na planta, comprometendo a operação do sistema e causando enormes prejuízos.

Um aterramento corretamente projetado com Chaves de Aterramento, em que são levados em consideração as interferências de alta frequência presentes no sistema elétrico podem minimizar os efeitos das interferências eletromagnéticas, e com isto, estaremos reduzindo os riscos aos equipamentos eletrônicos sensíveis presentes na subestação.  

Os Relés, também constituem uma das mais poderosas ferramenta do Engenheiro na Proteção das Linhas de Energização; segundo a ABNT, o relé é um dispositivo por meio do qual um equipamento elétrico é operado quando se produzem variações nas condições deste equipamento ou do circuito em que ele está ligado, ou em outro equipamento ou circuito associado.

Em outras palavras, o relé é um dispositivo cuja função é detetar  nas linhas ou aparelhos faltosos, perigosas ou indesejáveis condições do sistema, e iniciar convenientes manobras de chaveamento ou dar aviso adequado. As principais qualidades requeridas a um relé são, confiabilidade, sensibilidade, rapidez na ação (razões de estabilidade do sistema), manutenção da regulagem (independente das variações da temperatura exterior, frequência, vibrações, campos externos) e etc. 

Um curto-circuito traduz-se por, altas correntes e quedas de tensão - no entanto, ambas não são exclusivas do defeito, variação da impedância aparente - correspondente à relação tensão/ corrente no local do relé e que é brusca e maior na ocasião do defeito do que nas simples variações de carga, aparecimento das componentes inversa (seqüência negativa) e homopolar  (seqüência zero) de tensão e/ou de corrente, no caso de defeito desequilibrado e de valor máximo no lugar do defeito e acentuadas diferenças de fase e/ou amplitude entre a corrente de entrada (Ie) e de saída (Is) de um elemento da rede.

Existe uma grande variedade de relés, atendendo às diversas aplicações, podemos classificar os relés, basicamente quanto às grandezas físicas de atuação, em  elétricas, mecânicas, térmicas, óticas; e quanto à natureza da grandeza a que respondem, em corrente, tensão, potência, frequência, pressão, temperatura.

Quanto à função, sobre e subcorrente, tensão ou potência, direcional de corrente ou potência, diferencial, distância, quanto ao tipo construtivo, em eletromecânicos (indução), mecânicos (centrífugo), eletrônicos (fotoelétrico), estáticos (efeito Hall), quanto ao tipo de fonte para atuação do elemento de controle: corrente alternada ou contínua, quanto ao grau de importância: principal (51 ASA) ou intermediário (86 ASA), quanto ao posicionamento dos contatos; normalmente aberto ou fechado, quanto à aplicação: máquinas rotativas (gerador) ou estáticas (transformadores, linhas aéreas ou subterrâneas, aparelhos em geral e quanto à temporização: instantâneo (sem retardo proposital) e temporizado mecânica, elétrica ou eletrônico).

Os principais tipos de relés são:

Relé de indução

É baseado sobre a ação exercida por campos magnéticos alternados (circuito indutor fixo), sobre as correntes induzidas por esses campos em condutor móvel constituído por um disco ou copo metálico.

A maioria dos relés tem uma faixa de ajuste que os torna adaptáveis a um larga faixa de circunstâncias possíveis; há normalmente dois ajustes, os de corrente; feito através do posicionamento do entreferro, ou pelo tensionamento da mola de restrição e os de tempo, através da regulagem do percurso do contato mola, e do ajuste do dispositivo de tempo, por meio de dispositivos de temporização diversos. Os ajustes obedecem, as características do fabricante que é mostrada nas chamadas curvas tempo-corrente, fornecidas no catálogo do mesmo. No eixo vertical temos os tempos, em segundos; no eixo horizontal aparecem as correntes de acionamento, em múltiplos de 1 a 20 vezes o tape escolhido passando a ser o valor de atuação do relé,  por  segurança (problemas de atrito), costuma-se fazer com que a grandeza do defeito represente pelo menos uma vez e meia o valor de atuação fator de sensibilidade.

Com duas armaduras; uma delas recebe a bobina com os tapes de tempo inverso e a outra corresponde à atuação instantânea do relé.

Relé de Indução tipo disco

Nesse modelo o disco gira continuamente, para a corrente nominal; se há corrente de falta, a peça metálica (armadura de embreagem) é atraída pela armadura da bobina de excitação e, com isso, engrena o quadro de embreagem, contendo um parafuso sem-fim, com o setor dentado portador de uma haste que, ao subir, bate na palheta disparo, com o que se fecham os contatos do relé, um ressalto de regulagem do elemento instantâneo atua diretamente sobre uma peça em balanço, fechando os contatos do relé, sem temporização.

Relé de tensão

São aqueles que reagem em função da tensão do circuito elétrico que guardam; sua equação de conjugado da forma:

Tem um funcionamento muito semelhante aos relés de corrente  exceto pelo fato de que são, mais usualmente não-temporizados, seja diretamente ou através de um transformador de potencial da rede;

a) relé de máxima, efetuando abertura de um disjuntor quando a tensão no circuito (V) for maior que um valor de regulagem (vr);

b) relé de mínima, no caso contrário, por exemplo, quando V < 0,65 (v r)

c) relé de partida ou de aceleração, usado para curto-circuitar degraus de resistência em dispositivos de partida, para aceleração de motores.

A estrutura fisica compreende um circuito magnético fixo, em duas peças, a bobina, a armadura móvel pivotando em tomo do eixo de modo a bascular a ampola de mercúrio, com isso estabelecendo o contato entre os terminais; a mola de restrição recoloca a armadura na posição de repouso após a passagem da perturbação (uma sobretensão) e serve ainda como regulagem do relé.

Esquemático de relé de tensão


Relé de correntes

É um tipo de relé muito usual, usado para sobrecorrente, como de unidade direcional, e ainda  para proteção de enrolamento de fase dividida de geradores, proteção de linhas paralelas saindo um barramento diretamente ou através de um transformador de corrente da rede.

Esquemático de relé de tensão tipo balanço de correntes

Conforme o esquemático, o valor do conjugado desse relé, é dado pela supostas correntes I1 e I2  em fase:

Relés direcionais e/ou de potência

Foi visto anteriormente que um relé direcional é capaz de distinguir entre o fluxo de corrente em uma direção ou em outra, em circuito de corrente alternada,  isso é feito pelo reconhecimento do ângulo de fase entre a corrente e a grandeza de polarização (ou de referência).

Existem basicamente dois tipos de relés direcionais, os que respondem ao fluxo de potência normal e os que respondem a condições de falta (curto-circuito).

I- Relés direcionais de potência

São conectados para serem polarizados por uma tensão de um circuito, as conexões de corrente, e as características do relé são escolhidas tal que o conjugado máximo do relé ocorra quando uma carga com fator de potência unitário percorre o circuito.

Assim, se um circuito monofásico é envolvido, usa-se um relé direcional que terá conjugado máximo quando a corrente está em fase com a tensão; o mesmo relé pode ser usado em um circuito trifásico, caso a carga seja suficientemente bem equilibrada; outra forma de conexão usual, conforme a Figura abaixo mostra  o conjugado  obtido quando a corrente no relé está adiantada de 30º em relação a tensão.

Alimentação de relé direcional de potência

No caso da carga do circuito trifásico ser desequilibrada, ou ainda, quando uma corrente de atuação muito baixa seja requerida, usa-se um relé polifásico que consta de três unidades monofásicas cujos conjugados são adicionados para controlar um único jogo de contatos e as grandezas de atuação de um relé podem ser quaisquer de várias combinações, mas freqüentemente são usadas as seguintes Grandezas de atuação de um relé, conforme a Tabela.

Tabela de grandezas de atuação de um relé

Os relés de potência são disponíveis com ajuste da mínima corrente de atuação, assim, eles podem ser calibrados seja em função da mínima corrente de atuação, em amperes, sob tensão nominal, ou em termos da mínima potência de atuação, em watts; assim sendo, tais relés podem ser ajustados para responder a qualquer desejada quantidade de energia suprida em uma dada direção, de fato,.esses relés são wattímetros com seu mecanismo substituído por contatos e tendo uma mola de controle.

Os relés direcionais de potência têm características temporizadas para impedir operação indesejável durante as momentâneas reversões de energia, como quando dos surtos de potência sincronizante dos geradores ou das reversões de energia quando ocorrem curto-circuitos.

II.  Relés direcionais para proteção contra curto-circuito

Nos curto-circuitos envolvem correntes bastante atrasadas em relação à posição de fator de potência unitário, é desejável que os relés direcionais para proteção contra curto-circuito sejam arranjados para desenvolver conjugado máximo sob tais condições de corrente atrasada, na Figura, um relé está ligado a uma rede, e mostra uma caixa de acessórios que permite ajustes convenientes na obtenção de diferentes ângulos de conjugado máximo.

Esquemático de relé direcional

Em caso de curto-circuito a instalação passa de uma condição de fator de potência 0,0 a 0,30 (ângulos passando de 25° a 75°, por exemplo). Assim, pode haver um grande número de conexões possíveis, mas na prática, apenas algumas são usuais. Mais exatamente, elas são conhecidas como conexões 0° quadratura 30° (adjacente) e 60°, conforme é mostrado na Figura abaixo, esses nomes descrevem a relação entre a corrente na bobina de corrente e a tensão de referência, sob condição de fator de potência unitário da carga.

Relés direcionais para proteção contra curto-circuito são usados geralmente para suplementar outros relés (sobre corrente, distância) em caso de curto-circuito, e se o valor alcançado pela sobrecorrente deve provocar ou não a abertura do circuito. Sendo assim, esses relés direcionais não são temporizados, nem ajustáveis, mas operam sob baixos valores de corrente; tem boa sensibilidade.

A alimentação de relé direcional de curto-circuito

Na operação do dia a dia, os sistemas são expostos a condições muitas às vezes adversas e imprevisíveis que podem levar a situações de anormalidades, falhas ou a uma operação instável, produzindo transtornos diversos aos usuários. 

Qualidade, Confiabilidade e a Continuidade ditam um ponto de eficiência, onde se consiga economizar nos investimentos; cada vez mais têm-se buscado operar e expandir o sistema utilizando critérios de custos.

Em um projeto torna-se fundamental a análise de todas as expectativas (as atuais e as futuras), a elaboração de programas ótimos de geração, a constituição dos esquemas de interconexão, análise e simulação das proteções e a previsão de crescimento do consumo.

Atualmente os sistemas elétricos de potência tornaram-se mais complexos o que exige técnicas e estudos cada vez mais precisos para construir, manter e operar estes sistemas/equipamentos.

Foto de uma Sala de Operações

Assista os vídeos no nosso canal através do  http://engenharianodiaadia.blogspot.com/p/engenharia-em-videos.html .

Fontes: 

CAMINHA, Amadeu Casal. Introdução a Proteção dos Sistemas Elétricos. São Paulo: Edgard Blucher,2006.
CLARK, H. Proteção de Sistemas Elétricos de Potência. Universidade Federal de Santa Maria/Centrais Elétricas Brasileiras-Eletrobras , 1979
MAMEDE, F João. Manual de Equipamentos Elétricos. 3 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2006
PAULINO, Jorge Fernando. Trabalho de Conclusâo de Curso - Graduação em Engenharia Elétrica -Proteção de sistemas elétricos em usinas termelétricas de geração à gás, 2007.

O desenvolvimento dos sistemas Elétricos de Potência e a sua importância para o desenvolvimento sócio econômico – Parte 3

Por Jorge Paulino
Engenheiro Eletricista e de Produção

Os Critérios de composição para os Barramentos e seus arranjos nas Subestações “SE’s”

Os tipos e características dos barramentos são definidos de acordo com a forma de conexão entre linhas, transformadores e cargas de uma subestação e são conhecidos como arranjo, e tendo como finalidade, definir os critérios de projeto e instalação de uma ou mais SE. 

Deve-se salientar que o número de barramentos dependerá da  importância da SE e principalmente das consequências dos trabalhos de manutenção-corretiva ou emergencial.

Deve-se salientar que o número de barramentos dependerá da  importância da SE e principalmente das consequências dos trabalhos de manutenção-corretiva ou emergencial.

Em um arranjo de SE, é necessário estudar e simular todas as vantagens e desvantagens dos tipos e características dos barramentos, a manutenção e os custos de implantação, a flexibilidade, a facilidade de manobras, a continuidade, a confiabilidade operacional; sempre com o intuito de uma maior continuidade de serviço.

Os principais e mais utilizados tipos de barramentos, com suas vantagens e desvantagens.

Barramentos simples

Principais Vantagens As instalações e as manobras de ligar e desligar circuitos alimentadores são extremamente simples, com custos de instalação e operação reduzido.

Principais Desvantagens Falhas no barramento ou num disjuntor, resultam no desligamento da SE; a cada manutenção do disjuntor dos alimentadores será interrompido totalmente o fornecimento de energia para os consumidores correspondentes, e em caso de ampliação da SE, ela não pode ser realizada sem uma completa desenergização.

          

Duplo Barramento Simples

Principais Vantagens Cada circuito tem dois disjuntores dedicados, existe uma flexibilidade de conexão de circuitos para a outra barra, qualquer disjuntor poderá ser retirado de serviço para manutenção com fácil recomposição de operação.

Principais Desvantagens Custo mais elevado, na falha de um disjuntor ocorrerá perda da metade dos circuitos se não estiverem conectadas em ambas as barras.

Barramentos Simples Seccionado

Principais Vantagens Maior continuidade no fornecimento, melhor facilidade de execução dos serviços de manutenção, e em caso de falha da barra, somente são serão desligados os consumidores ligados à seção afetada. Este arranjo é indicado para funcionar com duas ou mais fontes de energia.

Principais Desvantagens Não se pode transferir uma linha de uma barra para a outra, a cada manutenção de um disjuntor deixará de fora de serviço a linha correspondente; é um esquema de proteção é mais complexo.

Barramentos Principal e de Transferência

Principais Vantagens Custo inicial e final baixo, qualquer disjuntor pode ser retirado de serviço para manutenção e equipamentos podem ser adicionados e/ou retirados à barra principal sem maiores dificuldades.

Principais Desvantagens Requer um disjuntor extra para a conexão com a outra barra, e suas manobras são relativamente complicadas quando se deseja colocar um disjuntor em manutenção. A falha no barramento ou num disjuntor resulta no desligamento da SE.

Barramentos Duplo, um Disjuntor

Principais Vantagens Permite flexibilidade com as barras em operação, e qualquer uma das barras poderá ser isolada para manutenção, permitindo a facilidade de transferência dos circuitos de uma barra para outra com o uso de um único disjuntor de manobras com chaves.

Principais Desvantagens Requer um disjuntor de transferência para conexão com outra barra, sendo necessárias quatro chaves por circuito; a proteção do barramento pode causar a perda da SE quando esta operar com todos os circuitos num único barramento, uma falha no disjuntor de transferência pode colocar a SE fora de serviço.

Barramentos Duplo, Duplo Disjuntor

Principais Vantagens Usada principalmente em instalações de grande potência, possui um arranjo mais completo, permitindo uma maior flexibilidade e maior confiabilidade do sistema, pela continuidade de fornecimento.

Principais Desvantagens Elevado custo de instalação e manutenção.

Barramentos Duplo, com Disjuntor e Meio

Principais Vantagens Chaveamento independente por disjuntor, com manobras simples; permite uma maior flexibilidade de manobra e uma rápida recomposição em caso de falha nos disjuntores adjacentes às barras de transferência, retirando-se apenas um circuito de serviço; qualquer uma das barras poderá ser retirada de serviço a qualquer tempo para manutenção sem a retirada dos circuitos de serviço.

Principais Desvantagens Um disjuntor e meio por circuito, chaveamento e religamento automático envolvem demasiado número de operações, além do disjuntor intermediário e circuitos agregados.

Barramentos em Anel

Principais Vantagens Custo inicial e final baixo, com uma flexibilidade de manutenção nos disjuntores - qualquer disjuntor pode ser removido para manutenção sem interrupção da carga. Necessita apenas um disjuntor por circuito, não utiliza barra principal e cada circuito é alimentado através de disjuntores e todas as chaves abrem os disjuntores.

Principais Desvantagens Se uma falta ocorre durante a manutenção de um disjuntor o anel pode ser separado em duas seções, o religamento automático e circuitos de proteção são relativamente complexos. Em caso de manutenção num dado equipamento a proteção deixará de atuar durante esse período e em caso de falha no disjuntor durante uma falta em um dos circuitos causará a perda de um circuito adicional, pois, um disjuntor já está fora de operação. Necessidade de equipamentos em todos os circuitos por não haver referencia de potencial neste arranjo, sendo necessário em todos os casos para sincronização, linha viva ou indicação de tensão.

Atualmente, com o avanço dos sistemas digitais e a alta tecnologia, a automação de sistemas vem ocupando um lugar de destaque no desenvolvimento tecnologico na Europa e nos Estados Unidos, sendo atualmente implantados e desenvolvendo up grades nos sistemas de distribuição do Brasil, principalmente nas usinas, subestações e linhas de transmissão.

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Os Arranjos de Barramentos e suas características foram retiradas do Trabalho dos Alunos Márcio Rodrigues - marcio@lactec.org.br, e Júlio Carvalho - jcarvalho@hsbc.com.br  para o Departamento Acadêmico de Eletrotécnica - Engenharia Industrial Elétrica Subestações da LACTEC - Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento e disponibilizados no Site ebah - http://www.ebah.com.br/ .

Fotos e diagrama retirados do Relatório de Visita de Estudo à Subestação de Sacavém – Lisboa/Portugal do ISEL, através do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa / Departamento de Engenharia Electrotécnica e Automação feita pelos Engenheiros Rui Pestana e Fernando Matos – disponível em http://pwp.net.ipl.pt/deea.isel/ssenergia/Doc/Subestacao_de_Sacavem.pdf .

Autorizada a reprodução total ou parcial deste Artigo, desde que citada a fonte. Vedada a memorização e/ou recuperação total ou parcial, bem como a inclusão de trechos ou partes, em qualquer sistema de processamento de dados.

O desenvolvimento dos sistemas Elétricos de Potência e a sua importância para o desenvolvimento sócio econômico – Parte 2

Foto de uma Linha de Transmissão

Por Jorge Paulino
Engenheiro Eletricista e de Produção

Segundo dados da ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica - em seu site, as linhas de transmissão no Brasil costumam ser extensas, porque geralmente as usinas hidrelétricas, estão localizadas em pontos distantes dos grandes centros consumidores de energia.

O sistema de transmissão de energia elétrica compreende toda rede que interliga as usinas geradoras às subestações da rede de distribuição e hoje o Brasil está quase que totalmente interligado, de norte a sul; sendo a energia elétrica transportada de um ponto Transmissor a um terminal Receptor - linhas de transmissão (LT) e linhas de distribuição de energia elétrica.

É um sistema usado para transmitir energia eletromagnética; a transmissão é guiada de uma fonte geradora para uma carga consumidora, podendo transportar energia elétrica de corrente alternada (CA), para alimentação industrial, residencial; energia elétrica de corrente contínua (CC), no caso de equipamentos eletroeletrônicos industriais, entre outros; telefonia; e uma infinidade de sinais híbridos, redes de computadores, etc. 

Imagem disponível em http://www.redeinteligente.com/2009/08/11/rede-inteligente-por-que-como-quem-quando-onde/

A energia gerada nem sempre será utilizada, ou consumida no lugar de sua geração, portanto, a linha de transmissão precisa ter a maior eficiência possível.

Os grandes sistemas de transmissão, as redes e malhas; proporcionam um benefício à sociedade, tais como o transporte da energia elétrica desde os centros geradores/produtores e os centros de distribuição/consumidores. Porém, segundo João Mamede Filho no livro Instalações Elétricas Industriais, “Em oposição ao intento de garantir economicamente a qualidade do serviço e assegurar uma vida razoável às instalações, os concessionários dos Sistemas de Energia Elétrica defrontam-se com as perturbações e anomalias de funcionamento que afetam as redes elétricas e seus órgãos de controle”.

Sistema automatizado para controle e operação das redes

Se admitirmos que, no projeto leva-se em consideração a expectativa e a previsão de crescimento do consumo, três outras preocupações persistem para o concessionário: a elaboração de programas ótimos de geração, a constituição de esquemas de interconexão apropriados, a utilização de um conjunto coerente de proteções.
Consideram-se também que os parâmetros como indutância, capacitância, constante de fase, velocidade de propagação, entre outros; delimitam os fatores necessários para um cálculo com maior eficiência possível.
As formas mais comuns de linhas de transmissão são:
− Linhas aéreas em corrente alternada (CA) ou em corrente contínua (CC), com condutores separados por material dielétrico.
− Linhas subterrâneas com cabo tipo coaxial com um fio central condutor, isolado de um condutor externo coaxial de retorno.
Hoje no Brasil, apenas o Amazonas, Roraima, Acre, Amapá, Rondônia e parte dos Estados do Pará ainda não fazem parte do sistema integrado de eletrificação, sendo o abastecimento feito por pequenas usinas termelétricas ou por usinas hidrelétricas situadas próximas às suas capitais.
O sistema interligado de eletrificação permite que as diferentes regiões permutem energia entre si, quando uma delas apresenta queda no nível dos reservatórios. Como o regime de chuvas é diferente nas regiões Sul, Sudeste, Norte e Nordeste, os grandes troncos (linhas de transmissão da mais alta tensão: 500 kV ou 750 kV) possibilitam que os pontos com produção insuficiente de energia sejam abastecidos por centros de geração em situação favorável.Com o objetivo de redução de perdas, devido às suas grandes extensões, o sistema elétrico de potência exige o uso de correntes e tensões cada vez mais elevadas, para que sejam controlados e protegidos, estes sistemas utilizam instrumentos de medição e proteção que necessitam receber informações destas grandezas. Como é inviável economicamente o uso de instrumentos que meçam diretamente as tensões e correntes de linha, utilizam-se os transformadores de instrumentos.
Em seu livro Instalações Elétricas Industriais, João Mamede Filho define esses objetivos:
· Alimentar o sistema de proteção e medição com tensão e corrente reduzidas, mas proporcionais às grandezas dos circuitos de força;
· Proporcionar isolamento entre o circuito de alta tensão e os instrumentos e, conseqüentemente, segurança pessoal;
· Padronizar a fabricação dos instrumentos.
· Para a transformação dos valores de corrente e tensão do sistema de potência, são utilizados, respectivamente o transformador de corrente (TC) e o transformador de potencial (TP).

As definições básicas desses sistemas são:
· Circuito primário - circuito conectado ao enrolamento primário, onde se tem o verdadeiro valor da grandeza a ser transformada (circuito de força, geralmente um cabo, um barramento, etc);
· Circuito secundário - circuito conectado ao enrolamento secundário , onde se tem o valor proporcional da grandeza do circuito primário, composto por fiações, blocos terminais e instrumentos (amperímetros, voltímetros, relés, etc.).
· Carga: impedância total do circuito secundário.
· Erro de relação: diferença entre a relação de transformação medida e relação de transformação nominal.
· Classe de exatidão: valor máximo do erro de relação expresso em porcentagem .

Os transformadores de corrente (TCs)

Destinam-se a evitar a conexão direta de medidores e relés, nos circuitos de corrente alternada de alta-tensão, bem como a adaptar a grandeza a ser medida às faixas usuais da aparelhagem.
O enrolamento primário tem geralmente poucas espiras, às vezes mesmo uma única; ao contrário, o enrolamento secundário tem maior número de espiras e a ele são ligadas as bobinas dos diversos medidores e/ou relés.
Apresentam como função principal reduzir a informação de corrente primária a valores compatíveis com os equipamentos de medição e proteção da subestação. Como se localizam em pontos distantes dos painéis de controle, medição e proteção, isolam destes e das pessoas que têm acesso aos mesmos, as correntes primárias, de valores extremamente elevados, principalmente no momento da ocorrência de uma falta.
De acordo com a finalidade de sua aplicação, os TCs são divididos em dois grupos:
· TC de Medição - devem operar em condições de regime permanente e dentro da faixa de O a 2 vezes o valor da corrente nominal.
· TC de Proteção - devem transformar a corrente primária, dentro de determinados limites de exatidão, tanto em condições normais de operação, quanto sob curto-circuitos (corrente de curto-circuito até 20 vezes o valor da corrente nominal).
De acordo com suas características construtivas, os TCs de proteção são divididos em dois grupos:
· TC de baixa reatância - tem característica de baixa reatância por possuir o enrolamento secundário distribuído uniformemente sobre um núcleo toroidal. Sua baixa reatância de dispersão de fluxo magnético não influencia significativamente no erro de relação de transformação
· TC de alta reatância - tem característica de alta reatância de dispersão de fluxo magnético por possuir núcleo com outras geometrias, tendo o enrolamento secundário concentrado em partes desse núcleo.
O TC deve ser especificado, visando seu correto funcionamento, de acordo com as características das grandezas e dos circuitos envolvidos. Esta especificação deve levar em consideração a freqüência nominal do sistema, corrente primária nominal, corrente secundária nominal, fator de sobrecarga, efeitos mecânicos e térmicos, tensão nominal e cargas nominais.
Outro item de extrema importância para a especificação de um TC é a classe de exatidão, que é definida como o valor máximo do erro expresso em porcentagem. Os TCs de proteção, de acordo com as normas, devem possuir classe de exatidão de 5 ou 10%.
A definição da classe de exatidão de um TC depende da carga conectada ao seu enrolamento secundário. Para a declaração dos requisitos de exatidão, as normas padronizaram determinados valores de impedância de cargas, denominadas cargas padrão ou cargas nominais.

Caracterização de um TC é feita levando-se em consideração os seguintes parametros:

a) Corrente nominal e relação nominal: segundo a norma PEB-251 da ABNT, para correntes nominais secundárias 5A, as correntes nominais primárias são 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200, 1500, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 8000 A.

A relação é indicada assim: 120:1 se o TC é 600-5 A, se há vários enrolamentos primários ( série, série-paralelo e paralelo), indica-se 150 x 300 x 600-5 A.

a) Classe de tensão de isolamento nominal; é definida pela tensão do circuito ao qual o TC vai ser conectado (em geral, tensão máxima de serviço).
b) Freqüência nominal; são normais às freqüências de 50 e/ou 60 Hz.
Classe de exatidão, apresenta características distintas nos serviços de medição e proteção. Corresponde ao erro máximo de transformação esperado se respeitada a carga permitida.

O transformador de potencial (TP)

Pode existir mais de um secundário ou derivações em um único secundário, a fim de se obter diferentes valores de tensão, algumas vezes necessários para padronização de relés ou para medição.
São dispositivos que possuem o enrolamento primário ligado em derivação (paralelo) com o circuito principal e reproduz em seu enrolamento secundário uma tensão cujo valor é função da tensão primária e da relação direta das quantidades de espiras dos enrolamentos, geralmente ligado aos relés e/ou instrumentos de medição cujo valor de tensão depende da tensão primária e do número de espiras do enrolamento (relação de transformação), o enrolamento primário está conectado diretamente ao circuito de potência, entre duas fases ou fase-terra.
Em resumo, são equipamentos que têm por objetivo reduzir o valor da tensão de um determinado circuito para níveis compatíveis com instrumentos de medição e relés de proteção. São projetados para urna tensão secundária nominal padronizada de 115 V, sendo a tensão primária nominal estabelecida de acordo com a ordern de grandeza da tensão do circuito em que o TP está ligado. Desta forma, as relações mais comuns encontradas no mercado são: 138Kv/115V, 13,8Kv/115V, entre outros. Assim como os TCs, estes equipamentos também apresentam erros de relação que estão vinculados com as características construtivas dos TP's (materiais eletromagneticos) e com o tipo de carga conectada ao seu circuito secundário (relés, voltímetros, etc). Devido a estas considerações, a ABNT e ANSI estabelecem certas condições sob as quais os TP's devem ser ensaiados, com o objetivo de enquadrá-los em uma classificação padronizada, chamada classe de exatidão. Esta classificação é um fator importante no momento da especificação de um TP, pois relaciona diretamente o nível de erro do equipamento com a carga que será alimentada.

Os dispositivos de potencial podem ser divididos em dois grupos:
O Transformador de Potencial Capacitivo (TPC) ou Divisor Capacitivo (DCP)
Exerce as mesmas funções do transformador de potencial convencional, porém é muito utilizado por ser confiável e ter baixo custo. Os divisores capacitivos podem ser enquadrados em dois subgrupos:

a) De acoplamento
O capacitor de acoplamento é um dispositivo formado por unidades capacitivas ligadas em série e dando origem a uma capacitãncia entre a linha e a terra. A última unidade capacitiva da série é colocada dentro de uma base (caixa de potencial) a prova de tempo e a conexão da unidade de acoplamento é feita diretamente à linha sem qualquer dispositivo de proteção.

b) De bucha (BPD)
Em um TP instalado na bucha de um disjuntor de 138 kV, verifica-se que a bucha consiste de um condutor central colocado dentro de um corpo isolante de porcelana e de um flange metálico. Se o condutor central for envolvido com uma folha de material isolante e sobre esta uma folha metálica, e assim sucessivamente, próximo ao flange tem-se um potencial quase zero.

Divisores capacitivos de potencial de linha (DCP's)
São dispositivos que fornecem uma fonte de potencial proporcional à da linha de transmissão na qual estão ligados e também proporcionam um caminho de baixa impedância para as freqüências usadas no sistema para proteção ou comunicação.
Os divisores capacitivos são constituídos basicamente de duas partes, a primeira composta de vários capacitores em série ligados entre uma fase e a terra e a segunda, por um transformador de potencial ligado entre a terra e o último elemento capacitar, cujo secundário fornece as tensões para medição e para a polarização dos relés.
A tensão fase/terra fica dividida proporcionalmente ao número de capacitores, então, com isso, consegue-se, com segurança, baixar tensões bastante elevadas sem a necessidade do transformador de pertence isolado para aquela tensão.
Normalmente, o último capacitor é ligado através de um filtro do equipamento, que é constituído por dispositivos que permitem um caminho de baixa impedância para as freqüências em uso naquele sistema. 

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Contextualizando as questões ambientais

                                              

 

http://sosriosdobrasil.blogspot.com/2008/12/ana-debate-questo-da-gua-no-nordeste.html

Por Jorge Paulino
Engenheiro  Eletricista e de Produção

Por muito tempo a questão ambiental no Brasil foi relegada a um segundo plano e essa cultura vem desde o descobrimento com a exploração desordenada das riquezas, até os dias de hoje com o crescimento das cidades, com aumento da população e o desmatamento para construção de moradias - o meio ambiente sofre ação degradativa por parte do homem. Acreditava-se que as riquezas existentes no país eram abundantes e infinitas, mas percebeu-se que isso era um equívoco, pois até boa parte do nosso século as reservas de água potável do mundo eram consideradas inesgotáveis. Com o desenvolvimento industrial e a conseqüente contaminação das águas, a explosão demográfica e a sua concentração em grandes centros urbanos, contribuíram para demonstrar que essa crença era infundada. 

Devido à degradação de sua qualidade, que se acentuou a partir da II Guerra Mundial, a água doce líquida que circula em muitas regiões do mundo já perdeu sua característica especial de recurso renovável, principalmente nos países do Terceiro Mundo e países em Desenvolvimento; na medida que os efluentes e/ou os resíduos domésticos e industriais são dispostos no meio ambiente sem tratamento ou de forma inadequada. 

Os desequilíbrios da oferta de água às populações, as questões da disponibilidade e dos conflitos pelo seu uso também apresentam seus aspectos preocupantes.

A água para os seres humanos é imprescindível, e se os recursos hídricos continuarem a ser poluído, não só a água que se bebe ficará inviável ao consumo, mas também os alimentos serão atingidos.

Produzir água para consumo humano, a cada dia torna-se mais caro, principalmente pela contaminação ou exaustão dos mananciais mais próximos. Cada vez mais é necessário buscar outros mais distantes e mais caros; o consumo de água não depende apenas do nível sócio econômico de uma região ou de um povo, mas é também associado ao uso de equipamentos com tecnologias mais eficientes e processos mais otimizados. É necessário dar ênfase para os usos finais, ou seja, do modo como a água está sendo utilizada.

Em função da relativa abundância de água no Brasil, o setor industrial nunca teve uma grande preocupação com este insumo, podemos excetuar os setores que se utilizam água como matéria-prima ou com influência direta sobre o produto final, porém com o aumento da cultura da Responsabilidade Ambiental as empresas passaram a investir em soluções para o reuso da água.

Diversas ferramentas necessárias foram incorporadas em um PCA - Plano de Conservação de Água, tais como Auditoria do Consumo, Diagnóstico do Consumo, Planos de Intervenção e Avaliação do impacto de redução e os resultados obtidos são avaliados dentro dos contextos específicos em que se encontram inseridos; as situações de economia e otimização encontradas em cada exemplo não devem ser extrapoladas para outro, pois a realidade do consumo muda sob inúmeras variáveis, particularmente pela ação do usuário.

De acordo estatística do  IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, o Brasil encontra-se em quinto lugar entre os países mais populosos do mundo e que mais de 2/3 da população do Brasil concentra-se em área urbanas onde são necessários padrões articulados de gestão como o de tratamento de água.

Atualmente, com o surgimento de problemas relacionados à escassez e poluição de água nos grandes centros urbanos, começa haver um maior interesse por parte de vários setores econômicos pelas atividades nas quais a água é utilizada, o que também é motivado pelas recentes políticas federais e estaduais sobre o gerenciamento dos recursos hídricos. 
A água é um insumo essencial à maioria das atividades econômicas e a gestão deste recurso natural é de suma importância na manutenção de sua oferta em termos de quantidade  e qualidade, várias atitudes proativas estão sendo implementadas, nesse sentido, pois apesar da aparente abundância de recursos hídricos no Brasil (14% das águas doces do planeta e 53% do continente sul americano), sua distribuição natural é irregular nas diferentes regiões do País.

Foi pela carência de instrumentos de gestão que conflitos entre usuários se instalaram em algumas bacias hidrográficas brasileiras até o final do século XX, situação que está sendo revertida com a implementação do  Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos - SINGREH.  Trata-se de fato importante, uma vez que o cenário que se apresenta é o de crescimento urbano- industrial e agrícola que certamente será acompanhado pelo aumento da demanda de água. 

Armazenar chuva para limpar o quintal e regar plantas, está se tornando uma prática comum principalmente em época de rodízio no fornecimento de água. 

Nos prédios comerciais e residenciais, os sistemas de tratamento já vão bem além desse tipo de aproveitamento e permitem cortar até pela metade o valor da conta de abastecimento e esgoto, grandes condomínios estão investindo em projetos de Estações de Tratamento de Efluentes e Estações de Tratamento de Água; a água após a passagem pela estação pode ser utilizada em jardinagem, na limpeza e até nas descargas dos sanitários.

Embora o investimento ainda seja alto, a redução nas contas de água e esgoto pode atrair até mais que o engajamento ambiental, e já se objetiva a dar subsídios na adoção de soluções eficientes na concepção das novas edificações ou na modernização das já existentes.

  

 

http://abides.org.br/recursos-hidricos-questao-estrategica-brasileira/

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