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ENGENHARIA I ELÉTRICA WWW.BRASILENGENHARIA.COM.BR ENGENHARIA 612 / 2012 82 Sistema de alimentação elétrica da CPTM: os desafios das novas implantações exendo nos meus alfar- rábios, encontrei um re- latório, datado de 30 de abril de 1997, de um Gru- po de Trabalho, do qual participei, constituído por Ato do Presidente, para diagnosticar a situação do Sistema de Alimentação Elétrica da CPTM na ocasião. O documento, o qual fui encarregado de relatar, deveria mostrar a “radiografia” dos problemas existentes no sistema e propor me- didas para regularizá-los e ampliá-lo para o atingimento de metas da empresa na ocasião. Nele encontramos menção a: • substituição de “2 retificadores de 2 MW, de vapor de mercúrio, na Subestação de Campo Limpo por 2 outros com retificadores a silício; • reformas e implantações para atingir hea- dways de 8 minutos no pico e 16 no vale nas linhas A (hoje 7-Rubi) e D (hoje 10-Turquesa); • continuidade ou não do contrato 015- B/82 da CBTU/Cegelec, que tinha em seu escopo a implantação de Subestações novas, mas cuja continuidade estava comprometida por limi- tações orçamentárias; • negociações sobre aproveitamento de equi- pamentos pertencentes à Fepasa e oriundos do Plano de Eletrificação do Corredor de Exportação; os equipamentos deveriam ser retirados de subestações existentes, não ope- racionais, algumas em estado de deterioração de muitos de seus equipamentos; • chegada dos trens novos espanhóis A Estação Brás se chamava Presiden- te Roosevelt, a frota de material rodante era quase toda tracionada a motores de corrente contínua; não era raro usuários surfarem no teto externo dos trens. As contratações de energia junto às con- cessionárias eram feitas com base na saudosa “demanda integrada”, ou seja, contratávamos uma única demanda que refletia a soma das demandas de todas as subestações supridas; isso nos propiciava razoável flexibilidade operacional e não incidência de multa por ul- trapassagem global, pois sempre existia for- ma de se compensar que a ultrapassagem da demanda de 1 subestação fosse contrabalan- çada pela diminuição de algumas das outras integrantes do “pacote”. O sistema de proteção de corrente alter- nada dominante era apoiado em relés eletro- mecânicos; tínhamos ainda muitos disjun- tores com pequeno volume de óleo (PVO) como meio isolante e extintor de arco. Os disjuntores extra-rápidos de 3 kVCC (HSCB - High Speed Circuit Breaker) basi- camente contavam com unidade de relé dire- to, percorrido pela própria corrente de carga; só podiam ser ajustados para um único va- lor de corrente e, assim, não discriminavam correntes de curtos não francos daquelas de partidas de trens. Ainda hoje temos grande quantidade desses “disjuntossauros” que heroicamente tem nos servido durante décadas e que estão sendo respeitosamente encaminhados para o clube da 3ª idade tecnológica. Na época, contava a CPTM com 15 su- bestações retificadoras de tração que soma- vam 117 MW de potência instalada. No período aproximado de 1997 a 2009, -12 anos, as implantações necessárias não ocorreram na velocidade tecnicamente de- sejada. Entretanto, ao final desse período o número de subestações retificadoras pulou para o total de 22 e a respectiva potência ins- talada para 183 MW, crescimento de 46% e 56%, respectivamente em relação a 1997. MUDARAM-SE OS TEMPOS E NECESSIDADES No entorno de 2005, novas diretrizes mais desafiantes foram estabelecidas pela CPTM em relação a novas metas, orientadas para a necessidade do substancial aumento da capacidade de oferta de transporte para os anos subsequentes. Elas implicavam, particularmente, na di- JOSÉ ANTÔNIO DE FILIPPI* ACERVO DA DIRETORIA DE ENGENHARIA DA CPTM Subestação Jaraguá 34,5 kVCA (nova) - vista geral do pátio externo WWW.BRASILENGENHARIA.COM.BR ENGENHARIA 612 / 2012 83 à necessidade de aumento da rede própria para a concepção de subestações no nível de tensão de 34,5 kVCA; suplementarmente essa filosofia propicia maior confiabilidade e flexi- bilidade operacionais no desempenho dessas instalações por conta da possibilidade de in- terligação desse tipo de subestações através das linhas de 34,5 kVCA; • enquadramento às novas exigências dos ór - gãos de preservação ambiental. Todas essas instalações de potência con- tarão com sistema de telecontrole (supervi- são, comando e indicação de estado opera- cional dos elementos de manobra, alarmes e, se necessário, telemedições) a partir do Cen- tro e Controle Operacional do Brás. As atividades de implantação ocorrerão em grande parte de forma quase simultânea em todas as linhas da empresa, obedecendo a cronogramas estabelecidos, não muito elás- ticos. Exigirão profundo expertise das contra- tadas nas logísticas de ataque à obra, convi- vência com outras obras no mesmo período, acompanhamento muito próximo de sua evolução para manutenção do cronograma, grande celeridade na tomada de decisões e ações para compensar desvios das progra- mações estabelecidas. E tudo isso tendo ainda o compromisso da minimização de im- pactos na operação normal dos trens. O trabalho será hercúleo e desafiador. Só nos restarão 2 alternativas: conseguir ou ... conseguir. Conseguiremos! valores significam crescer 36 % no número de subestações e 42 % em potência instalada nesse curto período de 7 anos. Devermos ter, assim, ao final de 2015, to- tal de 30 Subestações de Tração operacionais com 263 MW de potência instalada. Resumimos o escopo das mais recentes contratações firmadas para o atingimento das metas e valores supra citados: • 4 subestações novas a serem construí- das, 2 subestações existentes a serem repo- tencializadas / reformadas, 16 existentes que terão substituídos seus disjuntores de 138 kVCA e/ou 34,5 kVCA; • acréscimo de 19 Cabines de Secionamento e Paralelismo novas e melhorias em 13 já exis- tentes na Rede de 3 kVCC, aumentando seu desempenho e flexibilização, seja em condi- ções normais de operação, seja em condições contingenciais de confinamento dos efeitos de curto-circuitos na rede. Na melhoria das cabines existentes há que se destacar a subs- tituição de cerca de 260 unidades dos atuais disjuntores extra-rápidos de 3 kVCC de tec- nologia ultrapassada e vida útil de há muito esgotada, por outros, novos, de última gera- ção, 4000 A, dotados de relés inteligentes e microprocessados; • repotencialização de Subestações Abai- xadoras de 138/88 kVCA - 34,5 kVCA, novas e existentes; • construção de 42 km de novas linhas de dis- tribuição própria em 34,5 kV, circuito duplo. Essa decisão tenta contornar a exiguidade de terrenos disponíveis para construção de subestações com entrada em 138/88 kVCA, o elevado custo e demora para suas desa- propriações, a indisponibilidade de linhas de concessionárias nas imediações dos locais de- sejados. Esses aspectos restritivos conduzem minuição substantiva dos headways (inter- valo entre trens) em suas linhas, ao lado da melhoria da qualidade do serviço prestado (aí incluídos aspectos de regularidade, conforto, segurança, eficiência, eficácia e outros atri- butos de desempenho). A decisão desencadeou necessidade de aquisições, implantações e melhorias em to- dos os sistemas envolvidos, destaque para o Material Rodante, Rede Aérea, Sinalização, Telecom e o Sistema de Alimentação Elétrica. Particularmente para este último, em se considerando o período de 2008 a 2015, podemos destacar substanciais investimen- tos na contratação de obras de reformas e recapacitação de instalações existentes com atualização tecnológica de equipamentos e implantações de novas instalações. Nesse período, 2008-2015, a meta é a de que no Sistema de Alimentação Elétrica sejam incrementadas 8 subestações retificadoras novas e 78 MW de potência instalada. Esses * José Antônio de Filippi é engenheiro eletricista, Assessor Técnico Executivo da Gerência de Projetos e Montagens de Sistemas da Diretoria de Engenharia e Obras da CPTM E-mail: [email protected] Subestação Jandira 138/88 kVCA - vista geral do pátio externo

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Sistema de alimentação elétrica da CPTM: os desafios das novas implantações

exendo nos meus alfar­rábios, encontrei um re­latório, datado de 30 de abril de 1997, de um Gru­po de Trabalho, do qual

participei, constituído por Ato do Presidente, para diagnosticar a situação do Sistema de Alimentação Elétrica da CPTM na ocasião.

O documento, o qual fui encarregado de relatar, deveria mostrar a “radiografia” dos problemas existentes no sistema e propor me­didas para regularizá­los e ampliá­lo para o atingimento de metas da empresa na ocasião.

Nele encontramos menção a:• substituição de “2 retificadores de 2 MW, de vapor de mercúrio, na Subestação de Campo Limpo por 2 outros com retifi cadores a silício;• reformas e implantações para atingir hea­dways de 8 minutos no pico e 16 no vale nas linhas A (hoje 7­Rubi) e D (hoje 10­Turquesa);• continuidade ou não do contrato 015­ B/82 da CBTU/Cegelec, que tinha em seu escopo a implantação de Subestações no vas, mas cuja continuidade estava compro metida por limi­tações orçamentárias;• negociações sobre aproveitamento de equi­pamentos pertencentes à Fepasa e oriundos do Plano de Eletrificação do Corre dor de Exportação; os equipamentos deve riam ser

retirados de subestações existentes, não ope­racionais, algumas em estado de de terioração de muitos de seus equipamentos;• chegada dos trens novos espanhóis

A Estação Brás se chamava Presiden­te Roosevelt, a frota de material rodante era quase toda tracionada a motores de corrente contínua; não era raro usuários surfarem no teto externo dos trens.

As contratações de energia junto às con­cessionárias eram feitas com base na saudosa “demanda integrada”, ou seja, con tratávamos uma única demanda que refletia a soma das demandas de todas as subesta ções supridas; isso nos propiciava razoável flexibilidade operacional e não incidência de multa por ul­trapassagem global, pois sem pre existia for­ma de se compensar que a ultrapassagem da demanda de 1 subestação fosse contrabalan­çada pela diminuição de algumas das outras integrantes do “pacote”.

O sistema de proteção de corrente alter­nada dominante era apoiado em relés eletro­mecânicos; tínhamos ainda muitos disjun­tores com pequeno volume de óleo (PVO) como meio isolante e extintor de arco.

Os disjuntores extra­rápidos de 3 kVCC (HSCB ­ High Speed Circuit Breaker) basi­camente contavam com unidade de relé dire­to, percorrido pela própria corrente de carga;

só podiam ser ajustados para um único va­lor de corrente e, assim, não dis criminavam correntes de curtos não fran cos daquelas de partidas de trens.

Ainda hoje temos grande quantidade desses “disjuntossauros” que heroicamen te tem nos servido durante décadas e que estão sendo respeitosamente encaminha dos para o clube da 3ª idade tecnológica.

Na época, contava a CPTM com 15 su­bestações retificadoras de tração que soma­vam 117 MW de potência instalada.

No período aproximado de 1997 a 2009, ­12 anos, as implantações necessárias não ocorreram na velocidade tecnicamente de­sejada. Entretanto, ao final desse período o número de subestações retificadoras pulou para o total de 22 e a respectiva potência ins­talada para 183 MW, crescimento de 46% e 56%, respectivamente em relação a 1997.

MUDARAM-SE OS TEMPOS

E NECESSIDADESNo entorno de 2005, novas diretrizes

mais desafiantes foram estabelecidas pela CPTM em relação a novas metas, orienta das para a necessidade do substancial au mento da capacidade de oferta de trans porte para os anos subsequentes.

Elas implicavam, particularmente, na di­

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à necessidade de aumento da rede própria para a con cepção de subestações no nível de tensão de 34,5 kVCA; suplementarmente essa filosofia propicia maior confiabilidade e flexi­bilidade operacionais no desempenho dessas instalações por conta da possibili dade de in­terligação desse tipo de subes tações através das linhas de 34,5 kVCA;• enquadramento às novas exigências dos ór­gãos de preservação ambiental.

Todas essas instalações de potência con­tarão com sistema de telecontrole (supervi­são, comando e indicação de estado opera­cional dos elementos de manobra, alarmes e, se necessário, telemedições) a partir do Cen­tro e Controle Operacional do Brás.

As atividades de implantação ocorre rão em grande parte de forma quase si multânea em todas as linhas da empresa, obedecendo a cronogramas estabelecidos, não muito elás­ticos.

Exigirão profundo expertise das contra­tadas nas logísticas de ataque à obra, convi­vência com outras obras no mesmo perío do, acompanhamento muito próximo de sua evolução para manutenção do cronograma, grande celeridade na tomada de decisões e ações para compensar desvios das progra­mações estabelecidas. E tudo isso tendo ainda o compromisso da minimização de im­pactos na operação normal dos trens.

O trabalho será hercúleo e desafiador. Só nos restarão 2 alternativas: conseguir ou ... conseguir. Conseguiremos!

valores significam crescer 36 % no número de subestações e 42 % em potência instalada nesse curto período de 7 anos.

Devermos ter, assim, ao final de 2015, to­tal de 30 Subestações de Tração opera cionais com 263 MW de potência instalada.

Resumimos o escopo das mais recentes contratações firmadas para o atingimento das metas e valores supra citados:• 4 subestações novas a serem construí­das, 2 subestações existentes a serem repo­tencializadas / reformadas, 16 existentes que terão substituídos seus disjuntores de 138 kVCA e/ou 34,5 kVCA;• acréscimo de 19 Cabines de Secionamen to e Paralelismo novas e melhorias em 13 já exis­tentes na Rede de 3 kVCC, aumentan do seu desempenho e flexibilização, seja em condi­ções normais de operação, seja em condições contingenciais de confinamento dos efeitos de curto­circuitos na rede. Na melhoria das cabines existentes há que se destacar a subs­tituição de cerca de 260 uni dades dos atuais disjuntores extra­rápidos de 3 kVCC de tec­nologia ultrapassada e vida útil de há muito esgotada, por outros, no vos, de última gera­ção, 4000 A, dotados de relés inteligentes e microprocessados;• repotencialização de Subestações Abai­xadoras de 138/88 kVCA ­ 34,5 kVCA, novas e existentes;• construção de 42 km de novas linhas de dis­tribuição própria em 34,5 kV, circui to duplo. Essa decisão tenta contornar a exiguidade de terrenos disponíveis para construção de subestações com entrada em 138/88 kVCA, o elevado custo e demo ra para suas desa­propriações, a indisponi bilidade de linhas de concessionárias nas imediações dos locais de­sejados. Esses as pectos restritivos conduzem

minuição substantiva dos headways (inter­valo entre trens) em suas linhas, ao lado da melhoria da qualidade do serviço prestado (aí incluídos aspectos de regula ridade, conforto, segurança, eficiência, efi cácia e outros atri­butos de desempenho).

A decisão desencadeou necessidade de aquisições, implantações e melhorias em to­dos os sistemas envolvidos, destaque para o Material Rodante, Rede Aérea, Sinalização, Telecom e o Sistema de Alimentação Elétrica.

Particularmente para este último, em se considerando o período de 2008 a 2015, podemos destacar substanciais investimen­tos na contratação de obras de reformas e recapacitação de instalações existentes com atualização tecnológica de equipamentos e implantações de novas instalações.

Nesse período, 2008­2015, a meta é a de que no Sistema de Alimentação Elétrica se jam incrementadas 8 subestações retifica doras novas e 78 MW de potência instalada. Esses

* José Antônio de Filippi é engenheiro eletricista, Assessor Técnico Executivo da Gerência de Projetos e Montagens de Sistemas da Diretoria de Engenharia e Obras da CPTME-mail: [email protected]

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