distribuição de energia

distribuição de energia

Distribuição de Energia Elétrica

Projeto de Rede de Distribuição

28/6/2011

Fabricio de Abreu Bozzi

Professor: Mauricio Duchesne

Sumário

  1. Introdução

Um sistema de energia elétrica é composto pelas áreas de geração, transmissão e distribuição. Esta última é responsável por atender o consumidor diretamente. Assim, a rede de distribuição deve atender alguns requisitos mínimos para que o atendimento seja de qualidade. Portanto, projetos de distribuição são desenvolvidos visando uma maior continuidade de serviço e que os índices de qualidade sejam atendidos.

Existem vários tipos de rede de distribuição as quais foram estudadas no curso de distribuição de energia elétrica. Porém, a utilização de cada uma delas dependerá da relação de custo benefício.

Além dos tipos de redes de distribuição, os tipos de dispositivos utilizados, a construção e a instalação propriamente dita devem ser analisadas ao se fazer um projeto de distribuição. Isso porque, para cada tipo de rede, os transformadores, disjuntores e chaves em geral devem ser especificados para que esta rede supra a demanda que dela será requisitada e consiga ter sua proteção com estes dispositivos.

  1. Objetivos

Este trabalho consiste em projetar uma rede de distribuição, composto da rede primária e rede secundária para um bairro pré-definido mostrado na 1.

Figura – Planta do Bairro

Pode-se notar na 1 os pontos 1, 2 e 3. Estes representam cargas especiais que serão calculados à frente no Anexo 1, nas etapas do projeto.

Portanto, o objetivo principal deste projeto é dar uma básica idéia de como projetar uma rede simples de distribuição. E ao final do projeto definir as dimensões apropriadas para os condutores e as disposições dos postes e transformadores.

  1. Etapas e Análises do Projeto

Esta rede deve ser desenvolvida levando em consideração alguns fatores práticos como:

  • Distância máxima entre postes de 40 m;

  • Alcance da rede secundária de 250 m;

  • Comprimento máximo de um ramal de consumidor de 35m;

  • No poste do transformados não será feita derivação de rede;

  • Ruas com até 20m de largura terão postes em uma só calçada;

  • Os postes serão sempre projetados no mesmo lado da rua e com o eixo a 0,5m do meio fio;

  • Não serão projetados postes na curvatura das esquinas;

  • Não serão instalados transformadores nos potes de esquina;

Partindo dessas restrições o primeiro passo é dispor os postes na planta mostrada na 1 de forma a obedecer aos requisitos mostrados acima. Comumente, divide-se a planta em áreas que cada transformador irá atender, como mostrado na 2. Assim, também é necessária a alocação dos transformadores em locais que fiquem a uma distância central de determinadas áreas.

Figura - Divisão da Planta em Áreas

Depois de fixados os postes e transformadores, o segundo passo é traçar a rede secundária e calcular as quedas de tensões entre a bucha do transformador e o final da rede. Para esse projeto foi determinado que a queda máxima aceitável fosse 4%.

Para o cálculo da queda de tensão utilizou-se da fórmula mostrada em sala de aula:

onde, é a potência do trecho, é a distância, e é dado pela tabela a seguir:

Tabela – Condutores de Alumínio

Bitola

)

( A )

1,02

( B )

0,69

( C )

0,49

( D )

0,39

( E )

0,32

Assim, os cálculos são feitos utilizando o Excel para . Dividindo-se as áreas como mostradas na 2, obtemos os diagramas referentes às respectivas áreas, atribuindo o número de consumidores ligados ao poste que o atenderá:

Figura – Diagrama Região A

Tabela – Cálculo da Queda de Tensão

Trecho

Distância (L)

Consumidores

Carga

(C+D/2)*L

Condutor

G

Queda de Tensão

Ponto

Dist. (D)

Conc. (C)

Dist. (D)

Conc. (C)

Trecho

Acumulado

T -A

0,03

0

23

0

34,15

1,0245

3#A(A)

0,7064

0,723677285

 

A

A - A1

0,14

12

1

13,8

1,3

1,148

3#A(A)

0,7064

0,810914127

1,53459141

A1

A - A2

0,04

0

0

0

12,3

0,492

3#A(A)

0,7064

0,347534626

1,07121191

A2

A - A3

0,16

8

1

9,76

1,3

0,9888

3#A(A)

0,7064

0,698459834

1,42213712

A3

T - B

0,035

0

42

0

30,66

1,0731

3#A(A)

0,7064

0,758006925

 

B

B - B1

0,07

2

9

2,6

10,71

0,8407

3#A(A)

0,7064

0,59384626

1,35185319

B1

B - B2

0,1

5

11

6

12,98

1,598

3#A(A)

0,7064

1,128781163

1,88678809

B2

B - B3

0,24

12

3

13,8

3,9

2,592

3#A(A)

0,7064

1,830914127

2,58892105

B3

B2 - B21

0,1

4

3

5

3,9

0,64

3#A(A)

0,7064

0,452077562

2,33886565

B21

B2 - B22

0,04

0

1

0

1,3

0,052

3#A(A)

0,7064

0,036731302

1,92351939

B22

B1 - B11

0,06

1

2

1,3

2,6

0,195

3#A(A)

0,7064

0,137742382

1,48959557

B11

B1 - B12

0,04

0

2

0

2,6

0,104

3#A(A)

0,7064

0,073462604

1,42531579

B12

Através da 2 nota-se que as quedas de tensão acumulada no extremo da rede é máxima para o valor de 2,58% no ponto B3, estando dentro do limite de 4% de queda. É notado pela 3 que há uma carga especial, para isso calculou-se a potência desse trecho separadamente com auxilio de [1]. Esses cálculos serão mostrados no Anexo 1.

Fazendo o mesmo procedimento para a área B, tem-se:

Figura – Diagrama Região B

Tabela – Cálculo da Queda de Tensão

Trecho

Distância (L)

Consumidores

Carga

(C+D/2)*L

Condutor

G

Queda de Tensão

Ponto

Dist. (D)

Conc. (C)

Dist. (D)

Conc. (C)

Trecho

Acumulado

T - A

0,08

2

36

2,66

36,72

3,044

3#B(B)

0,4778

1,454542936

 

A

A - A1

0,035

0

20

0

20,4

0,714

3#A(A)

0,7064

0,50434903

1,95889197

A1

A1 - A11

0,04

0

17

0

17,85

0,714

3#A(A)

0,7064

0,50434903

2,463241

A11

A11 - A13

0,06

2

3

2,66

3,96

0,3174

3#A(A)

0,7064

0,224202216

2,68744321

A13

A11 - A12

0,08

6

4

7,68

5,24

0,7264

3#A(A)

0,7064

0,513108033

2,97634903

A12

A1 - A14

0,07

1

2

1,34

2,66

0,2331

3#A(A)

0,7064

0,164655125

2,12354709

A14

A - A2

0,1

3

10

3,96

21,36

2,334

3#A(A)

0,7064

1,64867036

3,1032133

A2

A2 - A21

0,09

3

4

3,96

5,24

0,6498

3#A(A)

0,7064

0,459

3,5622133

A21

A2 - A22

0,06

1

2

10,69

2,66

0,4803

3#A(A)

0,7064

0,339270083

3,44248338

A22

T - B

0,24

11

4

12,76

5,24

2,7888

3#A(A)

0,7064

1,969927978

 

B

Novamente é notado que a tensão máxima atingida é 3,56 no ponto A21. E o cálculo da carga especial é mostrado no Anexo 1.

Seguindo o mesmo procedimento para a área C temos:

Figura – Diagrama Região C

Tabela – Cálculo da Queda de Tensão

Trecho

Distância (L)

Consumidores

Carga

(C+D/2)*L

Condutor

G

Queda de Tensão

Ponto

Dist. (D)

Conc. (C)

Dist. (D)

Conc. (C)

Trecho

Acumulado

T - A

0,08

3

20

3,96

20,4

1,7904

3#A(A)

0,7064

1,264686981

 

A

A - A1

0,07

2

1

2,66

1,34

0,1869

3#A(A)

0,7064

0,132020776

1,39670776

A1

A - A2

0,1

5

10

6,35

12

1,5175

3#A(A)

0,7064

1,071918283

2,33660526

A2

A2 - A21

0,04

0

1

0

1,34

0,0536

3#A(A)

0,7064

0,037861496

2,37446676

A21

A2 - A22

0,21

6

2

7,68

2,66

1,365

3#A(A)

0,7064

0,964196676

3,30080194

A22

T - B

0,13

5

16

6,35

17,28

2,65915

3#A(A)

0,7064

1,878346953

 

B

B - B1

0,08

2

2

2,66

2,66

0,3192

3#A(A)

0,7064

0,225473684

2,10382064

B1

B - B2

0,06

0

0

0

9,44

0,5664

3#A(A)

0,7064

0,400088643

2,2784356

B2

B2 - B21

0,09

3

1

3,96

1,34

0,2988

3#A(A)

0,7064

0,211063712

2,48949931

B21

B2 - B22

0,17

3

1

3,96

1,34

0,5644

3#A(A)

0,7064

0,3986759

2,6771115

B22

Para a área C, a carga especial é alimentada pela rede primária, logo não entra nos cálculos da rede secundária.

Após calcular das quedas de tensão de cada área, pode-se escolher os condutores da rede secundária. Através das tabelas, pode-se determinar também os transformadores que serão utilizados para cada área.

Dados que os transformadores disponíveis têm potências nominais de 30, 40, 75 e 112,5kVA e que as máximas demandas aceitáveis para cada transformador é 120% da potência nominal, pode-se somar as cargas dos trechos que partem dos transformadores.

Assim, para as regiões A, B e C têm-se:

  • Região A

Trecho T-A = 30,15kVA

Trecho T-B = 30,66kVA

Total = 60,81kVA

Assim o transformador escolhido é o de 75kVA.

  • Região B

Trecho T-A = 2,66+36,72 = 39,38kVA

Trecho T-B = 12,76+5,24 = 18kVA

Total = 57,38kVA

O transformador escolhido é o de 75kVA.

  • Região C

Trecho T-A = 3,96+20,4 = 24,36kVA

Trecho T-B = 6,35+17,28 = 23,63kVA

Total = 50 kVA

O transformador escolhido é o de 45 kVA, visto que a demanda máxima aceitável para esse transformador é 54 kVA.

Portanto, com o tipo de condutor e os transformadores especificados, faz-se o aterramento da rede. Este é feito nos transformadores e no final de cada circuito.

Com a execução dos procedimentos descritos, pode-se projetar a rede de distribuição dentro das restrições impostas. O Anexo 2 contem a planta geral da rede de distribuição.

  1. Conclusão

Neste trabalho, foi desenvolvido um projeto básico de distribuição de energia onde foi possível determinar as dimensões dos condutores e especificações dos transformadores. Percebeu-se que na rede secundária de energia a queda de tensão deve ser levada em conta para traçar os melhores caminhos dos condutores.

Também foi notada a influência de cargas especiais que representam indústrias, fabricas e empresas que demandam um maior consumo. Quando essas cargas são alimentadas pela rede secundária os trechos têm uma maior queda de tensão e os cálculos devem então levar em conta essas cargas.

Portanto, este projeto possibilitou conceber a idéia básica dos procedimentos para projetar uma rede de distribuição de energia elétrica.

  1. Bibliografia

[1] RECON – Regulamentação para Fornecimento de Energia a Consumidores em Baixa Tensão, LIGHT, janeiro 2007.

Anexo 1 – Cálculo das Cargas Especiais

Quando uma região de um bairro possui um consumidor que demande uma potência maior devido este ser uma empresa, uma fabrica ou uma indústria, é necessário calcular a queda de tensão na rede considerando essa carga. Geralmente, cargas com valor acima de 10KVA são supridas pela rede primária de distribuição, já cargas abaixo dessa potência podem ser alimentadas pela rede secundária.

Com auxilio de [1] calculamos a carga especial da região A:

  • Região A - Oficina Mecânica:

5 Motores de 2cv=2,7kVA;

3 Motores de 0,5cv=0,87kVA;

5.000W de carga resistiva;

  • Região B – Gráfica:

2 Motores de 3cv=4,04kVA;

4 Motores de 0,25cv=0,66kVA;

4.000W de carga resistiva;

  • Região C – Fabrica de Alimentos

Demanda 60kVA;

Para esta região a alimentação será feita pela rede primária, pois tem potência superior a 10kVA.

Anexo 2 – Planta de Distribuição Elétrica.

*medidas em cm, escala 1cm = 20m

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