MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA …paginas.fe.up.pt/~ee01080/CIE - MT.pdf · 3.4. Ligações à terra ... - MLL – Máquina de lavar louça; - MLR – Máquina de lavar roupa; -

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

DEEC > DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELECTROTÉCNICA E DE COMPUTADORES

MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA ELECTROTÉCNICA E DE COMPUTADORES

DISCIPLINA: CONCEPÇÃO DE INSTALAÇÕES ELÉCTRICAS

“URBANIZAÇÃO NOVO RUMO”

Trabalho elaborado por: Lúcio Santos

Mário Sousa

Pedro Landolt

Porto, 5 de Março de 2007

Concepção de Instalações Eléctricas 2006-2007

Urbanização “Novo Rumo” Página 1

INDÍCE Lista de abreviaturas................................................................Pag.3 1. Introdução........................................................................Pag.4 1.1. Identificação das potências contratadas...................................Pag.6 1.1.1. Características das habitações....................................Pag.6 1.1.2. Cálculo das potências contratadas................................Pag.7 1.1.3. Cálculo das potências dos PTs e sua localização...............Pag.9 1.1.4. Saídas dos PT´s.....................................................Pag.12 2. Rede de Distribuição de Baixa Tensão.....................................Pag.15 2.1. Considerações gerais.................................................Pag.15 2.2. Precauções da rede .................................................Pag.16

2.3. Cabos...................................................................Pag.17 2.4. Câmaras de visita.....................................................Pag.18 2.5. Armários de distribuição............................................Pag.19 2.6. Protecção..............................................................Pag.21 2.7. Dimensionamento....................................................Pag.24

2.8. Estudo económico....................................................Pag.35 3. Rede de Distribuição de Média Tensão....................................Pag.43 3.1. Considerações gerais.................................................Pag.43 3.2. Escolha do cabo eléctrico utilizado................................Pag.44

3.3. Condições de estabelecimento da rede...........................Pag.46 3.4. Ligações à terra.......................................................Pag.47 3.5. Câmaras de visita.....................................................Pag.47 3.6. Dimensionamento da rede de Média Tensão.....................Pag.48

3.6.1. Resistência de ligação do neutro à terra...............Pag.48 3.7. Verificação das protecções instaladas na subestação..........Pag.52 3.7.1. Protecção contra curto-circuitos fase-fase ou trifásicos ........................................................................................Pag.54 3.7.2.Protecção contra curto-circuitos fase-terra............Pag.55 3.8. Verificação dos tempos de fadiga térmica.......................Pag.56 3.9. Abertura do anel......................................................Pag.62 4. Posto de transformação......................................................Pag.67 4.1. Aspectos construtivos................................................Pag.67

4.1.1. Algumas considerações gerais............................Pag.67 4.2. Pavimento.............................................................Pag.68

4.3. Aberturas de ventilação.............................................Pag.69 4.4. Fossa de retenção do óleo do transformador....................Pag.72 4.5. Portas..................................................................Pag.72 4.6. Encravementos........................................................Pag.73 4.7. Barramento MT.......................................................Pag.73 4.8. Equipamento eléctrico..............................................Pag.74 4.9. Manobras...............................................................Pag.74 4.10. Celas de entrada e saída...........................................Pag.74



4.11. Cela de protecção do transformador............................Pag.76 4.12. Dimensionamento de barramentos...............................Pag.76

4.12.1. Esforços electrodinâmicos...............................Pag.78 4.12.2. Força electrodinâmica...................................Pag.79 4.12.3. Verificação dos esforços térmicos.....................Pag.80

4.13. Vãos proibidos.......................................................Pag.81 4.14. Flecha máxima......................................................Pag.82 4.15. Esforços termodinâmicos..........................................Pag.82 4.16. Esforços termodinâmicos e electrodinâmicos..................Pag.83 4.17. Cabos de ligação do interruptor-seccionador-fusível para o

transformador......................................................................Pag.84 4.18. Condição de aquecimento.........................................Pag.84 4.19. Protecção contra curto-circuitos.................................Pag.85 4.20. Defeitos internos do transformador..............................Pag.86 4.21. Equipamento de baixa tensão.....................................Pag.86 4.22. Quadro geral de baixa tensão.....................................Pag.87 4.23. Barramentos do QGBT..............................................Pag.89 4.24. Protecções...........................................................Pag.90

4.24.1. Protecções contra curto-circuitos.....................Pag.90 4.24.2. Protecções contra sobrecargas.........................Pag.90

4.25. Terras.................................................................Pag.90 4.25.1. Terras de protecção......................................Pag.90 4.25.2. Terras de serviço.........................................Pag.91 4.26. Iluminação e tomadas do posto de transformação.............Pag.91 4.27. Acessórios no posto de transformação...........................Pag.92

5. Iluminação pública.............................................................Pag.93 5.1. Considerações gerais.................................................Pag.95

5.2. Luminárias.............................................................Pag.95 5.3. Rede de iluminação pública estabelecida.......................Pag.103

5.3.1. Condições de estabelecimento.........................Pag.104 5.3.2. Cabos usados..............................................Pag.104 5.3.3. Dimensionamento da rede de iluminação pública...Pag.105 5.3.4. Exemplo de cálculo.......................................Pag.106 5.3.4.1. Electrificação das colunas....................Pag.110

Anexos.............................................................................Pag.112



Lista de Abreviaturas

Neste trabalho tornou-se necessário utilizar algumas abreviaturas para

facilitar a sua realização, presentes quer neste relatório quer no ficheiro

Excel que serve de folha de cálculo para o mesmo. Desta forma apresentamos

a seguir as mesmas:

- AD – Armário de distribuição;

- B – Bombas de Saneamento;

- f.s. 1 – Factor de simultaneidade para habitações;

- f.s. 2 – Factor de simultaneidade para serviços comuns;

- f.s. 3 – Factor de simultaneidade para espaços comerciais;

- ILTUG – Iluminação e tomadas de uso geral;

- C.A. – Climatização ambiente;

- C.E. – Cozinha eléctrica;

- TRM – Termoacumulador;

- MLL – Máquina de lavar louça;

- MLR – Máquina de lavar roupa;

- ME – Motor elevador;

- PT – Posto de transformação;

- N/A – Valor não aplicável;

- Pc – Potência contratada;

- SC – Serviço comuns;

- QG – Quadro geral;

- Is – Intensidade de corrente de serviço;

- In – Intensidade de corrente nominal do fusível;

- If – Intensidade de corrente convencional de funcionamento do fusível;

- Iz´ - Intensidade de corrente admissível mínima;

- Iz – Intensidade de corrente máxima admissível na canalização;

- ∆U – Valor da queda de tensão

- BT – Baixa tensão;

- MT – Média tensão;



1. Introdução

O objectivo deste trabalho é realizar o projecto de todas as infra-estruturas

necessárias ao fornecimento de uma urbanização denominada de “Novo

Rumo”, urbanização esta situada numa cidade do interior, direccionada a

pessoas de classe média, e onde não existe rede de gás canalizado, nem

instalações fixas de aparelhos não eléctricos, embora este cenário que possa

ser alterado a longo prazo.

Desta forma foi imprescindível fazer um estudo das necessidades dos possíveis

residentes assim como dos prováveis espaços comerciais que ali possam ser

utilizados. Esse estudo permitiu prever a capacidade de consumo

conjecturável para toda a urbanização para assim ser estruturada a rede de

alimentação, que a entidade operadora da distribuição de energia teria de

elaborar para um adequado abastecimento.

Consequentemente foi preciso realizar os seguintes projectos:

- Rede de distribuição de energia eléctrica em baixa tensão (230/400V);

- Rede de distribuição de energia eléctrica em média tensão (15kV);

- Postos de transformação de MT para BT;

- Rede de iluminação pública.

Sabendo que é necessário ter em conta diversos pontos dos diferentes

regulamentos existentes em Portugal, para certificar que estes projectos

poderiam ser aprovados caso fossem apresentados:

- Regulamento de Segurança de Instalações de Utilização de Energia

Eléctrica (R.S.I.U.E.E.);

- Regulamento de Segurança de Redes de Distribuição de Energia Eléctrica

de Baixa Tensão (R.S.R.D.E.E.B.T.);

- Regulamento de Segurança de Instalações Colectivas de Edifícios e

Entradas (R.S.I.C.E.E.);



- Regulamento de Segurança de Linhas Eléctricas de Alta Tensão

(R.S.L.E.A.T.);

- Regulamento de Segurança de Subestações, Postos de Transformação e

Seccionamento (R.S.S.P.T.S.).

- Normas e Especificações do Comité Europeu de Normalização

Electrotécnica (C.E.N.E.L.E.C.);

- Normas e Especificações da Comissão Electrotécnica Internacional

(C.E.I.)

O grupo compreende deste modo a realidade e todos os requisitos para a

realização de um projecto deste género possibilitando no futuro uma maior

compreensão nesta área, isto porque segundo novos regulamentos qualquer

engenheiro electrotécnico pode assinar projectos de instalações eléctricas.

NOTA:

As tabelas apresentadas neste relatório estão presentes com as

fórmulas utilizadas nas folhas de cálculo do ficheiro Excel entregue

em conjunto com este relatório.



1.1. Identificação das Potências Contratadas

1.1.1. Características das habitações:

De acordo com os dados fornecidos existem na urbanização dois tipos de

habitações: prédios (nomeados de A1 a A4, B1 e B2, C1 a C6, E1 a E7) e

moradias (numeradas de 1 a 147). Deste modo apresentamos a constituição de

cada um:

Lote Função Composição Tipo Área (m2)

1 a 77 Habitação Hab. Unifamiliar T 4 160 + 35



A1 e A2 Garagem

( R/C + 3 ) ( 2 T3 )/piso T 3 120

Habitação Serviços Comuns 240

A3 e A4

Garagem

( CV + R/C + 2 ) ( 2 T4 )/piso

T 4 140

Comércio A3: Café 100

A3: Rest. 120

Habitação A4: Clínica 220

Serviços Comuns 500

B1 e B2

Garagem

( CV + R/C + 8 ) ( 1 T2 + 1 T3 )/piso

T 2 90

Comércio

T 3 120

B1: EC (2x) 50 x 2

B1: EC 80

Habitação B2: EC (2x) 90 x 2


C1 a C4

Garagem

( CV + R/C + 3 ) ( 2 T3 )/piso

T 3 120

Comércio EC (2x) 110 x 2


C5 e C6

Garagem

( CV + R/C + 5 ) ( 2 T2 + 1 T1 )/piso

T 2 100

Comércio T 1 70

C5: EC (4x) 55 x 4

Habitação C6: Infantário 250


E1 a E7 Garagem

( R/C + 4 ) ( 2 T3 )/piso T 3 125


Tabela 1: Característica da urbanização



Como já foi referido esta urbanização destina-se a agregados familiares de

classe média, numa zona interior, assim como não possui no momento de gás

canalizado, havendo a possibilidade de esta ser instalada no futuro.

1.1.2. Cálculo da potência contratada:

Para o cálculo das potências contratadas por cada um destes lotes foram

analisadas as possíveis fontes de consumo de uma habitação ou espaço

comercial e depois foi atribuída uma potência contratada que o grupo

considera adequada.

É necessário ter em conta que o valor das potências contratadas são

claramente inferiores aos valores das potências instaladas (no caso das

habitações) visto que numa habitação não funcionam todos os equipamentos

eléctricos ao mesmo, assim como estes valores são os valores fornecidos pelas

entidades distribuidoras de energia de baixa tensão em Portugal valores

presentes no regulamento tarifário.

Estes valores foram atribuídos pelo grupo que os considerou aceitáveis para

cada caso, tendo em conta que não possuíamos experiência foi também

necessária a ajuda do Professor. No caso particular do espaço comercial

existente em B1 foi atribuída uma potência contratada muito superior à

necessária, pois consideramos que numa zona residencial com esta dimensão

seria essencial a presença de uma padaria. Assim sendo, foram previstas

potências elevadas para prevenir esta eventualidade.

Também temos de ter em conta que os estabelecimentos comerciais

funcionam principalmente durante o dia e funcionam quase com consumos

constantes e elevados, tendo um factor de utilização elevado e próximo de 1.

Desta forma, no caso dos estabelecimentos comerciais as potências

contratadas estão mais próximas das potências totais, visto que em

estabelecimentos comerciais um disparo do disjuntor limitador de potência



iria causar prejuízos monetários para os seus proprietários que não são

aceitáveis.

Quanto aos serviços comuns, são responsáveis pela alimentação da iluminação

dentro dos prédios, em particular das escadas, dos corredores e eventuais

parques de estacionamento, dos elevadores, sistemas de ventilação. Tendo

em conta que temos prédios de 4 a 10 pisos, que em condições normais já

devem estar equipados com sensores de presença em cada andar e nas

escadas de serviço, para evitar o acender de todas os pontos de luz, ligando

assim apenas a do respectivo piso, logo o maior consumo deve-se

essencialmente ao arrancar dos elevadores o que levou o grupo a optar por

13,8 kVA para os serviços comuns dos prédios baixos (com 4 ou 5 pisos) e 20,7

kVA para os prédios de maior dimensão logo necessitam de mais elevadores (2

ou até mesmo 3).

Lote Tipo ILTUG C.A. C.E. TRM MLR + MLL

ou B + ME

Potência

Total (VA)

Potência

Contratada (kVA)

1 a 77 T 4 4875 15600 5000 2000 6600 34075 13,8

78 a 83 T 5 6125 19600 8000 3000 6600 43325 17,25

84 a 147 T 5 6125 19600 8000 3000 6600 43325 17,25

A1 e A2 T 3 3000 9600 4000 2000 6600 25200 10,35

Serviços C. 2400 960 0 0 9200 12560 13,8

A3 e A4

T 4 3500 11200 5000 2000 6600 28300 13,8

A3: Café 2500 8000 0 1500 3300 15300 17,25

A3: Rest. 3000 9600 0 1500 3300 17400 20,7

A4: Clínica 5500 17600 0 1500 0 24600 27,6

Serviços C. 5000 2000 0 0 11400 18400 17,25

B1 e B2

T 2 2250 7200 3000 1500 6600 20550 10,35

T 3 3000 9600 4000 2000 6600 25200 13,8

B1: EC (2x) 2500 8000 0 0 0 10500 6,9

B1: EC 2000 6400 0 0 0 8400 27,6

B2: EC (2x) 4500 14400 0 0 0 18900 10,35

Serviços C. 3900 1560 0 0 18400 23860 20,7

C1 a C4

T 3 3000 9600 4000 2000 6600 25200 13,8

EC (2x) 5500 17600 0 0 0 23100 13,8

Serviços C. 4600 1840 0 0 11400 17840 13,8



C5 e C6

T 2 2500 8000 3000 1500 6600 21600 10,35

T 1 1750 5600 3000 1500 6600 18450 6,9

C5: EC (4x) 5500 17600 0 0 0 23100 6,9

C6: Infantário 6250 20000 8000 3000 13200 50450 27,6

Serviços C. 5200 2080 0 0 18400 25680 20,7

E1 a E7 T 3 3125 10000 4000 2000 6600 25725 13,8

Serviços C. 2500 1000 0 0 16200 19700 20,7

Tabela 2: Previsão das cargas de cada lote e correspondente potência contratada

Também é importante referir que para o cálculo da climatização ambiente

(C.A.) foi utilizada o valor total da área da habitação e do anexo

correspondente (no caso das moradias), visto que as pessoas já começam a

exigir um certo conforto em toda a habitação. Os valores do consumo das

máquinas, cozinhas e termoacumulador teve em conta o número de divisões

principais de cada habitação.

1.1.3. Cálculo da potência dos PTs:

Para este cálculo foi necessário compreender como se distribuem

geograficamente as cargas. Um factor muito importante na distribuição dos

PTs é a queda de tensão. E uma vez que a queda de tensão depende

directamente da distância ao PT e do quadrado da intensidade de corrente, as

cargas não podem estar muito afastadas assim como as cargas de maior

consumo de corrente (os prédios) têm de estar o mais próximo possível dos

mesmos.

Por conseguinte decidimos que os prédios E1 a E7 juntamente com as

habitações (numeradas do nº 1 ao nº 83) pertencem ao PT1, os restantes

prédios (A, B e C) são alimentados pelo PT2 sendo que as moradias T5 (do nº 84

ao nº 147) pertencem ao PT3. O PT3 teve atribuídas estas moradias pois

geograficamente ficam afastadas das restantes cargas, logo teriam de ser

alimentadas por um PT independente. Quanto aos outros PTs podiam ser

alimentados por apenas um PT de grande capacidade, mas tendo em conta ao

elevado número de saídas necessárias, visto existirem vários prédios, assim



como muitas moradias dispersamente distribuídas, e tendo em conta que cada

PT tem no máximo seis saídas (os PTs considerados para uso) tivemos de

dividir em dois PTs. O uso de um terceiro PT esteve presente em discussão,

mas foi posto de parte, visto que ambos os PTs vão alimentar cargas próximas

da sua potência aparente nominal, assim como as seis saídas usadas, logo não

se torna necessário usar um terceiro PT para esta zona. Este uso seria apenas

necessário caso aparecessem novas cargas, mas tendo em conta que quase

toda a zona em redor já se encontra urbanizada, esse acontecimento será

improvável.

Situamos o PT1 no prédio E5, considerando que os prédios solicitam uma carga

superior às moradias, e que a localização do PT teria de ser o mais

equidistante possível das cargas a alimentar. Por observação, concluímos que

o prédio E5 seria o local mais favorável destes sete prédios (E1 a E7).

O PT2 situa-se no edifício C4. Mais uma vez, é o edifício que fica no meio do

conjunto de prédio que alimenta, causando menores comprimentos dos cabos,

logo implicando menores custos com este material. O PT3 também se situa no

centro geográfico do conjunto de moradias que sustenta, e também causa

menores comprimentos de cabos, que por sua vez, aqui muito importante

atendendo às grandes distâncias entre o PT e as moradias, vai originar

menores quedas de tensão e perdas por efeito de Joule, factor relevante no

dimensionamento de uma rede de distribuição. Neste PT foram usadas apenas

três saídas, deixando assim livres outras três que possibilitariam no futuro a

alimentação através deste PT de outras zonas de consumo, mas tendo em

consideração que certamente seria necessário aumentar a capacidade do

mesmo.

Outra característica importante no dimensionamento são os diversos factores

de utilização, para as diferentes cargas (habitações, serviços comuns e

espaços comerciais). O factor de utilização é uma condição que pretende

considerar o uso não simultâneo das cargas, pois um grupo de consumidores

não consome a soma das potências contratadas durante um qualquer período,

e a sua implementação quer em temos de PTs quer em cabos teria custos



intoleráveis. Facilmente verificamos esse problema se somarmos as potências

contratadas sem qualquer factor multiplicativo, essa soma tem um valor igual

a 3528 kVA, mas comparando com a soma dos três PTs escolhidos (1830 kVA)

verificamos que é cerca de metade. Esta diferença podia ser muito superior

caso existissem menor percentagem de espaços comerciais e mais de

habitações, pois conforme referido atrás os espaços comerciais tem uma

utilização mais homogeneizada durante o dia e as habitações têm consumos

mais desfasados, logo teríamos um factor multiplicativo inferior com uma

potência superior.

Estes factores de simultaneidade são diferenciados pelo tipo de cargas a

alimentar. Denominamos por fs1 o factor de simultaneidade para as

habitações, fs2 para serviços comuns e fs3 para espaços comerciais. Estes são

obtidos pelas seguintes formulas, sendo n o número de habitações, serviços

comuns ou espaços comerciais, respectivamente:

85.0

5.05.0

8.02.0

3

2

1

=

+=

+=

fs

nfs

nfs

Respeitando sempre o limite mínimo de 25.01 ≥fs .

Assim obtivemos os seguintes valores para os três PT´s:

PT nº N 1 fs1 N 2 fs2 N 3 fs3 S (kVA) SPT (kVA) Localização

1 146 0,266 7 0,689 0 - 616,0 630 E 5

2 139 0,268 12 0,644 21 0,85 707,2 800 C 4

3 64 0,300 0 - 0 - 331,2 400 Traseiras da hab. 117

Tabela 3: Características dos postos de transformação a projectar

Como tínhamos referido os valore de fs1 são muito baixos e fs2 e fs3 são

elevados, no caso de fs3 foi atribuído um valor fixo pois o cálculo dava um



valor mais baixo e que consideramos não ser o mais adequado para espaços

comerciais desta natureza (praticamente todos, ou mesmo todos, diurnos).

Depois foi normalizado o valor obtido da potência, por excesso, como se

exige nestes casos, e aqui se verifica que em todos eles os PTs escolhidos

estão muito próximos do valor calculado (98%, 88% e 83% respectivamente), o

que não permite que sejam alimentados muitos mais focos de consumo.

1.1.4. Saídas dos PTs:

Seguidamente passamos a indicar que foco é abastecido por cada saída e

consecutivos armários de distribuição (AD), que estão apresentados na folha

de cálculo do Excel:

PT 1

Saída AD AD AD AD

1 1.1

1.1.1

1.1.1.1

1.1.1.1.1

1.1.2

1.1.2.1

1.1.3

2 1.2

1.2.1

1.2.1.1

1.2.2

1.2.2.1

1.2.2.1.1

3 1.3

1.3.1

1.3.1.1

1.3.2

1.3.3

4 1.4

5 1.5

6 1.6

Tabela 4: Detalhe da disposição dos armários da saída do PT1



Esta tabela referente ao PT1 indica que existem 6 saídas (numeradas de 1 a 6 –

na coluna mais a esquerda), depois apresenta que AD está ligado à saída e

quais os AD´s que dão continuidade. Por exemplo a intensidade de corrente

que alimenta as habitações do AD 1.2.2.1.1, tem o seguinte percurso: Saída 2

– AD 1.2 – AD 1.2.2 – AD 1.2.2.1 – AD 1.2.2.1.1; enquanto a que alimenta o AD

1.2.1.1 percorre o seguinte trajecto: Saída 2 – AD 1.2 – AD 1.2.1 – AD 1.2.1.1.

Assim temos que o troço correspondente ao cabo entre o PT e o primeiro AD é

apresentado na linha do AD correspondente (1.1, 1.2, 1.3, … por exemplo).

As seguintes tabelas apresentam todas as ligações desde as saídas dos outros

PTs até cada habitação, serviço comum e espaço comercial, indicando qual ou

quais os armários de distribuição por onde passa.

PT 2

Saída AD AD

1 2.1

2 2.2

3 2.3

2.3.1

4 2.4

5 2.5

6 2.6

2.6.1




PT 3

Saída AD AD AD AD

1 3.1

3.1.1

3.1.1.1

3.1.2

2 3.2

3.2.1

3.2.1.1

3.2.1.1.1

3.2.2

3.2.2.1

3 3.3

3.3.1

3.3.1.1

3.3.2

3.3.2.1




2. Rede de Distribuição de Baixa Tensão

2.1. Considerações gerais

Conforme os regulamentos R.S.R.D.E.E.B.T. artigos 1º, 9º e 10º uma rede de

distribuição deve ser projectada de forma a desempenhar com eficiência e

boas condições de segurança, de modo a suprimir todos os perigos calculáveis

para as pessoas e coisas assim como não perturbando a livre e regular

circulação nas vias (salvaguarda dos interesses colectivos).

Tendo em conta que se trata de uma zona urbanizada, deveremos de ter uma

rede subterrânea com tensão composta de 400V (admitimos uma queda de

tensão máxima de ±5%) e uma frequência de 50Hz. Esta mesma rede terá a

estrutura radial, tendo como ponto de origem os quadros gerais de baixa

tensão nos três PTs e ramificando-se pela urbanização até aos focos de

consumo.

Assim temos uma rede composta por diversos armários de distribuição que

alimentam os diversos consumidores através de ramais (no caso de habitações

unifamiliares ou estabelecimentos comerciais, estes terminam em quadros de

entrada ou em quadros de coluna no caso de habitações multifamiliares –

edifícios). Estes armários estão localizados no exterior das habitações, em

zonas de fácil acesso para eventuais operações de manutenção.

Temos ainda protecção contra sobreintensidades e curto-circuitos através de

fusíveis.



2.2. Precauções da rede

Como foi referido anteriormente vamos utilizar cabos enterrados em valas,

logo temos de ter em atenção algumas características e condições

importantes:

- usar o mínimo de travessias possível, ou seja, de um lado da rua todas

as habitações serão alimentadas pela mesma saída;

- as travessias devem ser perpendiculares à rua para diminuir o

comprimento do cabo, de modo a não prejudicar a normal circulação das vias

em eventuais avarias, e os cabos tem de estar enterrados com uma

profundidade mínima de 1 m, sendo os tubos usados em PVC (policloreto de

vinila – material caracterizado pela sua leveza, resistência a reagentes

químicos, intempéries e choques mecânicos, com vida útil superior a 50 anos,

sendo ainda auto-extinguível, impermeável a gases e líquidos, reciclável, mas

acima de tudo um bom isolante térmico e eléctrico tornando-se assim um

isolante por excelência) com um diâmetro não inferior a 100 mm, nem inferior

a 3 vezes a soma dos diâmetros dos cabos a atravessarem a rua;

- antes e depois de uma travessia, deve existir um ponto de fácil

acesso, câmara de visita, para eventuais reparações, assim como em frente de

cada AD;

- as valas devem ser enterradas a uma distância mínima de 70 cm do

solo e devem ser evitados cruzamentos de valas, sendo instaladas

preferencialmente nos passeios, ficando os cabos envolvidos em areia ou terra

fina ou cirandada;

- deve ser evidenciado 20 cm acima da canalização, por meio redes

metálicas plastificadas ou material plástico de cor vermelha, de forma a

evitar acidentes com futuras perfurações;

- deve-se ter em atenção as valas existentes para saneamento,

comunicação, gás (que de momento não existe na nossa urbanização);

- os raios de curvatura deverão ser sempre pelo menos dez vezes

superiores ao diâmetro do próprio cabo, respeitando também a curvatura

imposta pelo fabricante;



- deverá haver um espaçamento mínimo de 25 cm entre canalizações de

energia sempre que na mesma vala circularem várias destas;

- devem ser assentados armários de distribuição sempre que se verificar

necessidade de efectuar derivações, ligações à terra ou colocar protecções;

- foram considerados apenas ADs de quatro ou seis saídas, havendo

ainda em cada armário duas ligações à terra sendo uma para a terra de

serviço (ligação directa do neutro à terra) e outra para realizar a ligação

equipotencial das bainhas metálicas dos cabos e todos os outros elementos

metálicos existentes;

2.3. Cabos

Para a composição desta rede é necessário usar cabos que ofereçam uma

resistência contra acções mecânicas de classe M7, ou seja, cabos com

resistência reforçada às acções mecânicas, conferida por uma armadura. Isto

deve-se à necessidade de oferecer protecção contra o eventual aluimento de

terra, choques com ferramentas metálicas ou contacto com corpos duros.

Assim foi determinado que seriam usados apenas cabos “CelCat”, “General

Cable” LSVAV, isto é cabos com alma condutora maciça, circular ou sectorial,

de alumínio, isolamento em PVC, bainha interior também em PVC, armadura

em fitas de aço, bainha exterior igualmente em PVC, que são cabos

adequados para transporte e distribuição de energia próprios para instalação

enterrada. Este cabo tem um código 307210, que significa que os condutores

isolados e cabos são: de tensão nominal 450/750 V ou 0,8/1,2 kV (3 – classe

I3); rígidos (0 – classe F0); resistência reforçada às acções mecânicas (7 –

classe M7); resistentes à corrosão pelos agentes atmosféricos (2 – classe C2);

condutores isolados e cabos com blindagem eléctrica (1 – classe B1); e para

temperaturas ambientes habituais compreendidas entre -5ºC e +40ºC (0 – T0).

Destes foi decidido que não iriam se utilizados cabos com secções inferiores a

16 mm2 nem superiores a 185 mm2, o primeiro valor advém pois os cabos com



10 ou 6 mm2 são cabos com secções muito pequenas incapazes de suportar

correntes aceitáveis na distribuição de uma rede, sendo por isso, proibidos

por regulamento, o segundo porque cabos com 240 mm2 são cabos já bastante

exigentes em características físicas tornando-se assim bastante complicado

manuseá-los e instalá-los.

Todos os cabos usados não contém redução de neutro, pois essa redução,

neste momento, não traz vantagens económicas logo não se torna

recomendada, sendo portanto da família de LSVAV 4x185mm2.

Como se vai poder comprovar nas tabelas apresentadas no ponto (tabelas 9,

10, 11 e 12) temos à saída de um PT secções muito próximas entre as

diferentes saídas, o que significa que não existem desequilíbrios acentuados

de carga entre as saídas de um PT, que se torna importante numa boa

distribuição de rede.

2.4. Câmaras de visita

Para facilitar qualquer reparação na rede decidimos que embora não fossem

desenhadas, e consequentemente apresentadas na planta da rede de baixa

tensão, seria conveniente a sua implementação segundo as considerações

acima apresentadas: antes e depois de cada travessia e em frente a cada

armário de distribuição.

Desta forma seria efectuada uma caixa de acesso que deve ter as dimensões 1

m nas três dimensões em causa (altura, largura e comprimento) para permitir

toda e qualquer reparação ou substituição seja feita com segurança e

dimensões satisfatórias para a sua operação.



2.5. Armários de distribuição

Os ADs são elementos bastante importantes numa rede pois são responsáveis

quer pela ramificação da mesma quer pela protecção de pessoas e bens

(máquinas e elementos eléctricos ligados à rede).

Assim sendo é necessário ter em atenção o seu uso. Este não pode ser abusivo

porque para uma protecção ser considerada eficaz os fusíveis usados num AD

têm de ser selectivos com os seguintes, ou seja, têm um poder de corte

superior pelo menos 60% que os seguintes. Por exemplo no AD 1.1 usamos um

fusível com 250=nI A logo nos ADs seguintes, 1.1.1, 1.1.2 e 1.1.3, não

poderíamos ter valores muito superiores a AIn 1576,0250 =×= , que como se

verifica temos 160A, 160A e 80A, respectivamente. Mas também pois com

muitos ADs a partir da mesma saídas do PT tornava-se necessário alimentar

uma carga excessiva, o que provocaria ao uso de cabos de muito maior

secção, desaconselhável pelo seu custo e dificuldade de manuseamento, mas

também certamente iria provocar problemas sérios de queda de tensão.

Por estas razões tentamos usar, dentro do razoável, o mínimo de ADs possível,

tendo em conta que só foram utilizados ADs com 4 ou 6 saídas, que servem

quer para alimentação directa a habitações, serviços comuns e

estabelecimentos comerciais quer para ligação a outros ADs.

Desta forma é necessário colocar os ADs perto dos focos de consumo, isto é,

nos passeios, visto que têm de ter fácil acesso por parte dos funcionários de

manutenção da entidade competente, mas também não podem prejudicar o

normal funcionamento das vias, o que incita a que todos os ADs sejam

encostados aos muros e paredes nos passeios.

O grupo considera que todos os ADs a serem instalados deverão ser de 6

saídas, isto porque permitirão a fácil inclusão de outras ligações no futuro,

pois os ADs que contém 4 ou menos saídas ocupadas se encontram no término

das linhas.



Quanto às características técnicas temos no artigo 64º do R.S.R.D.E.E.B.T. a

indicação que os invólucros dos quadros ou as estruturas de suporte deverão

ser de material que possua características adequadas, podendo ou não ser

isolantes. E no caso de serem de materiais condutores as partes activas dos

aparelhos montados nos quadros deverão ser convenientemente isoladas dos

mesmos. Tendo em conta que os ADs estão dispostos às intempéries estes têm

de possuir protecção contra as mesmas, ou seja, contra choque, corrosão e

temperatura.

Os invólucros ou estruturas de suporte devem ser de tal forma que sejam

fáceis de serem retirados, para ser mais rápido efectuar operações de

manutenção ou reparação; possuir um esquema, no interior, da rede que lhe

está associado; contenham uma sinalização de aviso de “perigo de morte” no

exterior; um sistema de entradas de ar para ventilação natural (por rasgos na

estrutura sendo aconselhável pelo menos uma em cima e outra em baixo); as

portas contenham um sistema de fecho em três sítios e com um fecho

triangular de 3mm e também devem ser constituídas por uma ou mais folhas,

para em caso de deformação não seja possível que um fio metálico com mais

de 1mm de diâmetro entre em contacto com algum elemento no interior.

Quanto aos bastidores (que servem a estrutura de suporte e fixação do

invólucro, do equipamento eléctrico e do suporte de cabos) devem ter um

perfil em U ou cantoneira em L, para se conseguir uma estrutura com

resistência mecânica adequada, capaz de aguentar as condições normais de

exploração. Devem ser em aço ou em liga de alumínio e protegidos contra

corrosão por galvanização por imersão a quente.

Estes suportarão a barra de neutro e de terra e o barramento das fases, todos

eles devendo ser em cobre nu. O primeiro tem secção de 30x5mm2 e serve

para unir os condutores de neutro dos cabos, o segundo com secção idêntica

serve para ligar todos os elementos metálicos do AD (a porta, o invólucro, a

armadura do bastidor, as bainhas metálicas e blindagens dos cabos, a terra de



protecção). Quanto ao barramento das fases deverá ser de 60x5mm2 apoiado

em elementos isolantes capazes de resistir aos esforços electrodinâmicos dos

curto-circuitos máximos possíveis.

No que diz respeito ao maciço de fundação dos ADs este deve ser capaz de

resistir a todos os esforços que possa vir a ser submetido. Deve ter dimensões

de acordo com AD sendo que se deve elevar acima do solo pelo menos 15cm e

ser de betão ou poliéster prensado.

A ligação do bastidor ao maciço deverá ser feita através de quatro parafusos

roscados. Para além disso todos os materiais mecânicos (porcas, anilhas e

parafusos) devem ser de aço inox.

2.6. Protecções

Existem dois tipos de protecções neste trabalho: das pessoas e das

instalações, estando ambas bem regulamentadas no R.S.R.D.E.E.B.T..

As protecções das pessoas são feitas com o intuito de evitar acidentes por

contacto simultâneo entre dois elementos (massas ou elementos metálicos

com contacto com os condutores ou as massas) a diferentes tensões (logo

potencial), evitando assim uma diferença de potencial que no caso de

distribuição e transporte de energia pode ser fatal.

Desta forma temos de nos certificar que todos os elementos possíveis de

contacto estão ao mesmo potencial, para isso, temos de ligar o neutro da

rede de distribuição directamente à terra e as massas ligadas ao neutro

(sistema TN) evitando assim contactos indirectos (segundo o artigo 13º).

O regulamento (artigo 134º) ainda exige que não existam extensões com mais

de 300m sem que o neutro se encontre ligado à terra, numa canalização

principal, sabendo que o máximo de comprimento que temos na nossa



instalação é próximo de 170m (entre o PT1 e AD1.3) não existe necessidade

de colocar ligações intermédias nas canalizações.

Segundo o artigo 138º os condutores de terra devem ser de cobre, aço

galvanizado ou outro material capaz de resistir à corrosão do terreno e que

tenha uma boa condutividade eléctrica. Já o artigo 139º diz que em caso de

um condutor de terra de cobre a secção mínima é 16mm2. Partindo destes

dois artigos podemos obter a intensidade de corrente de defeito franco

máximo para a secção de 16mm2:

Ao

I

tIS

208011

1316

4=

×

×=

∆=

−

θα

Assim verificamos que I=2080A são suficientes para as situações aplicadas no

nosso trabalho, logo iremos utilizar os cabos VV 16mm2 para os condutores de

terra.

Quanto às ligações às terras servem, por exemplo, para evitar as tensões de

passo que são perigosas à superfície. Estes condutores devem ser isolados,

dotados de duas bainhas ou de bainha reforçada, com características

mecânicas não inferiores às da classe M5, mas não possuam bainha metálica,

armadura ou blindagem (artigo 147º do R.S.R.D.E.E.B.T.).

No que diz respeito a protecções de instalações tivemos de ter em atenção o

artigo 127º do R.S.R.D.E.E.B.T. (protecções contra sobreintensidades) estas

devem ser feitas através de fusíveis ou disjuntores, com características

adequadas, e o neutro não deverá possuir qualquer aparelho de protecção.

Neste trabalho foram usados apenas fusíveis NH da “Siemens”, de categoria

de utilização gG, por isso, foram tidas em conta as seguintes condições

exigidas pelo artigo 128º do mesmo regulamento:



zns

zf

III

II

≤≤

≤ 45,1

Na protecção contra sobretensões como se usa uma rede subterrânea não

necessita de protecção na rede, o grupo apenas considera que seria

aconselhável a instalação de um pára-raios no bloco B1 ou B2, visto serem os

prédios mais elevados. Logo esta instalação deveria ter um eléctrodo de

terra, que servirá também de ligação do neutro à terra da rede de

distribuição (segundo o artigo 126º do R.S.R.D.E.E.B.T.), tendo em

consideração que para o correcto funcionamento este eléctrodo deve possuir

um valor baixo de resistência de terra.

Obviamente o valor da resistência destes cabos deve ser sempre o mais baixo

possível (inferior a 5Ω) e enterrados em terrenos húmidos (artigo 146º do

mesmo regulamento).

Para uma correcta protecção contra curto circuitos, temos de verificar a

corrente de curto-circuito mínima da instalação.

Segundo o artigo 130º do R.S.R.D.E.E.B.T. os aparelhos de protecção contra

curto-circuitos dêem ter intensidade nominal que deverá ser determinada de

modo a que a corrente de curto-circuito seja cortada antes da canalização

atingir a sua temperatura limite.

Assim um correcto dimensionamento deve cumprir as seguintes condições:

mincc

n

ftI

SKt ×=

[ ]∑=

×+×

×=∧

n

i

C

ineutro

C

ifase

S

cc

LRR

UI

1

º20

_

º20

_

min

)(5,1

95,0

2

min

×=

ccI

Snktft

Onde:



tft ⇒ tempo de corte do aparelho de protecção com máximo de 5s (em

segundos)

k ⇒ constante cujo valor varia com o tipo de material (toma o valor 74

para cabos de alumínio isolados a PVC)

S ⇒ secção dos condutores (em milímetros quadrados)

Icc ⇒ corrente de curto-circuito mínima, corrente que resulta de um

curto- -circuito franco verificado no ponto mais afastado da rede

considerada

Us ⇒ tensão simples (230V)

R ⇒ resistência do condutor (fase ou neutro) por unidade de

comprimento a 20ºC

L ⇒ comprimento do cabo

Tendo em conta que usamos cabos com a mesma secção para os condutores

de fase e para o neutro temos a resistência da fase e do neutro são iguais.

Desta forma teríamos um problema pois existiriam duas protecções no mesmo

local com diferentes poderes de corte (tornando-se inevitavelmente um deles

desnecessário), para isso o artigo 132º do regulamento R.S.R.D.E.E.B.T. indica

que caso a protecção contra sobrecargas possuir um poder de corte igual ou

superior à corrente de curto-circuito previsível esta deverá ser a escolhida,

pois assegura também a protecção contra curto-circuitos a jusante. Mas caso

não se verificar a condição referida, temos de confirmar se as curvas de

funcionamento do aparelho de protecção contra curto-circuito são tais que,

para uma sobreintensidade superior ao poder de corte do fusível contra

sobrecargas, o tempo de funcionamento do fusível a curto-circuitos é inferior

ao da protecção contra sobrecargas.

2.7. Dimensionamento

Para fazermos o dimensionamento de toda a rede pretendida, foi realizado

em primeira análise a localização dos ADs, PTs e as linhas, com conseguinte



distribuição de cargas por PT. Desta forma foi possível ter uma ideia da

distribuição para depois podermos verificar a viabilidade da solução. Como

era previsível foram feitas diversas alterações ao longo da realização deste

projecto. Assim sendo apresentamos os cálculos para a solução final obtida,

mas para evitar repetição de cálculos apresentamos como exemplo o cálculo

do cabo entre o PT1 e AD 1.1.

s

sU

SI

×=3

[ ]AI s 51,2182303

10077,150=

××

=

Is ⇒ Intensidade de corrente de serviço;

S ⇒ Potência total da carga a jusante do cabo (no exemplo é constituído

pelas cargas alimentadas pela saída 1), é a multiplicação da potência

contratada pelo factor de potência tendo em consideração o tipo de carga

(habitações, serviços comuns ou espaços comerciais);

Us ⇒ Tensão simples (no caso da rede de BT é 230V)

Com a obtenção da intensidade de corrente de serviço temos de dimensionar

os fusíveis tendo em conta que a intensidade de corrente nominal deste (In)

tem de ser superior à intensidade de corrente de serviço, pois caso contrário

este estava sempre a estourar e inviabilizava o cabo deixando de alimentar as

cargas.

Sabendo o fusível a aplicar em cada cabo, sabemos também o valor da

intensidade de corrente convencional de funcionamento do fusível (If) através

das tabelas de fusíveis (apresentada a seguir).



Corrente nominal, correntes fusível

In If

12 21

16 28

20 35

25 44

32 51

40 64

50 80

63 101

80 128

100 160

125 200

160 256

200 320

250 400

315 504

Tabela 7: Características dos fusíveis a utilizar

Seguidamente obtemos o valor da intensidade de corrente admissível mínima

(Iz´), que é obtido através da seguinte formula:

[ ]AI

II

Z

f

Z

9,27545,1

400

45,1

´

´

==

=

Como foi referido anteriormente vamos usar cabos com as três fases mais

neutro, e como em quase todas as valas iriam ser usados dois cabos deste

género foi utilizado um valor para o factor de correcção (fc) de 0,9 como

indicado pela tabela apropriada.

[ ] [ ][ ] [ ]2

´

´

150310

9,275310

mmSAI

AIAI

II

z

Zz

Zz

=⇒=

=>=

≥



Após obtido este valor podemos escolher o cabo, tendo em atenção que o

valor da intensidade de corrente máxima admissível na canalização (Iz) tem

de ser superior a Iz´.

Por estas razões obtivemos os valores para as secções mínimas dos cabos a

utilizar em cada troço.

Faltava então obter as quedas de tensão entre o PT e os focos de consumo.

Para esse cálculo o grupo decidiu separar em duas parte: desde o PT e até

cada AD; entre o AD e as cargas alimentadas directamente por este. Para

facilitar foi considerado (em especial nas moradias) a maior distância

verificada entre o PT e as mesmas, pois este é o pior caso.

Segundo os regulamentos temos como valor máximo de queda de tensão de

8.5% numa rede de distribuição, mas foi considerado, para a realização deste

trabalho, um valor inferior (5%) para aumentar a qualidade de serviço. Pela

mesma razão e tendo em conta que separamos os cálculos em dois, o grupo

determinou que entre o PT e os ADs poderia existir no máximo uma queda de

tensão de 4%, ficando 1% para a ligação do AD à carga.

Assim sendo tornou-se necessário efectuar aumentos de secção, pois cabos de

maior secção possuem menor resistência, capacidade para suportar maiores

valores de intensidade de corrente e melhor facilidade de arrefecimento, logo

permitem melhorar não só a qualidade de serviço, através da diminuição da

queda de tensão, mas também através da possibilidade de aumento da carga

sem que este seja posto em causa. Depois de se realizar os estudos

económicos foram efectuados mais aumentos de secção, aumentos estes

apresentados a vermelho, e que por diminuírem as quedas de tensão vão ser

apresentadas as tabelas já com as alterações.

Como é natural as secções de todas as tabelas apresentadas a seguir vem em

mm2.



[ ] [ ]%100º70º70 ××

×=∆∧

×=∆

ns

C

s

C

UI

LRUV

I

LRU

[ ] [ ]%2,61100230218,51

139,40,197V6,00

218,51

139,40,197=×

××

=∆∧=×

=∆ UU

Quando obtivemos as secções dos cabos finais, verificamos se a protecção

contra curto-circuitos era cumprida. Para não se verificar, nas curvas de fusão

dos fusíveis, todas as correntes de curto-circuitos obtidas decidimos usar a

corrente de curto-circuito mínima de toda a urbanização para cada corrente

nominal de fusível, e comparar o tempo de fusão do fusível originado por essa

corrente. Isto porque, ao verificar com a corrente de curto-circuito mais baixa

verificará também a do cabo. Mas houve dois cabos que não verificaram (cabo

entre o PT2 e AD2.4 e AD2.5 – estes usam o mesmo fusível, por isso, também

utilizamos o valor mais baixo destes), por isso, acrescentamos na tabela os

valores reais encontrados.

Mas antes vamos apresentar os cálculos necessários para o exemplo escolhido:

[ ][ ]

[ ]st

AI

kmR

ft

cc

C

46,184,3186

18574

4,3186

1000

4,139164,025,1

23095,0

164,0

2

min

º20

=

×=

=×××

×=

Ω=

Agora torna-se necessário verificar no ábaco dos fusíveis o tempo de fusão do

fusível de In=250ª para a corrente de valor eficaz, pois o ábaco relaciona a

corrente de curto-circuito mínimo em valor eficaz com o tempo de fusão:

[ ]AefI cc 1,22532

4,3186)(min ==

No ábaco lê-se então tap=0,9s. Com este valor temos agora de confirmar se as

condições são compridas (valores em segundos):



59,046,189,0

5

<∧<

<∧< sttt apftap

Como se verifica este fusível está bem dimensionado também contra curto-

circuitos para esta canalização.

A tabela que apresenta as leituras dos tempos de fusão dos fusíveis está

apresentada em baixo (sempre que os valores não apareciam no ábaco por a

corrente ser demasiado elevada foi utilizado o valor mínimo de tap=0,01[s]):

In Icc [A] Icc eficaz [A] tap [s]

12 2.454,1 1735,3 0,01

16 1.864,6 1318,5 0,01

20 2.454,1 1735,3 0,01

25 759,5 537,1 0,01

32 1.199,5 848,2 0,01

50 3.649,8 2580,8 0,01

63 2.019,0 1427,7 0,015

80 1.943,7 1374,4 0,06

100 2.471,3 1747,5 0,05

125 2.502,4 1769,5 0,2

160 5.303,1 3749,9 0,05

200 2.392,7 1691,9 1,1

200 7.625,9 5392,3 0,01

250 3.186,4 2253,1 0,9

250 23.589,4 16680,2 0,01

315 7.626,7 5392,9 0,01

Tabela 8: Tempo de fusão dos fusíveis para o valor de corrente

correspondente



Desta forma foi possível chegar aos seguintes resultados:

PT 1

Saída AD AD AD AD Is (A) In

(A)

If

(A)

Iz´

(A)

Iz

(A)

Secção

(mínima)

Secção

(escolhida)

IU

(%)

1 1.1

218,51 250 400 275,9 310 150 185 2,61

1.1.1

103,43 160 256 176,6 195 70 95 3,18

1.1.1.1 70,33 80 128 88,3 90 16 70 3,67

1.1.1.1.1 48,00 50 80 55,2 90 16 70 3,88

1.1.2 97,07 160 256 176,6 235 95 95 3,06

1.1.2.1 63,19 80 128 88,3 90 16 50 3,73

1.1.3 63,19 80 128 88,3 90 16 50 3,65

2 1.2

191,14 315 504 347,6 355 185 185 0,47

1.2.1 90,60 125 200 137,9 195 70 70 2,07

1.2.1.1 55,78 63 101 69,7 90 16 35 3,12

1.2.2

109,69 200 320 220,7 235 95 95 1,02

1.2.2.1 77,25 125 200 137,9 150 50 50 1,80

1.2.2.1.1 63,19 80 128 88,3 90 16 50 3,50

3 1.3

174,38 200 320 220,7 235 95 185 2,77

1.3.1 84,00 100 160 110,3 130 35 95 3,40

1.3.1.1 48,00 50 80 55,2 90 16 95 3,84

1.3.2 63,19 80 128 88,3 90 16 50 3,92

1.3.3 78,99 100 160 110,3 130 35 95 3,99

4 1.4 179,21 200 320 220,7 235 95 185 1,29

5 1.5 179,21 200 320 220,7 235 95 185 1,31

6 1.6 245,36 315 504 347,6 355 185 185 0,46

Tabela 9: Condições de protecção contra sobrecarga e quedas de tensão

das saídas do PT1



PT 2

Saída AD AD Is (A) In (A) If (A) Iz´

(A) Iz (A)

Secção

(mínima)

Secção

(escolhida) IU (%)

1 2.1 199,00 250 400 275,9 310 150 185 1,91

2 2.2 170,50 200 320 220,7 235 95 185 1,45

3 2.3 301,20 315 504 347,6 355 185 185 0,93

2.3.1 100,53 160 256 176,6 195 70 120 1,32

4 2.4 201,89 250 400 275,9 310 150 185 0,33

5 2.5 210,18 250 400 275,9 310 150 185 0,49

6 2.6 265,64 315 504 347,6 355 185 185 1,32

2.6.1 149,31 160 256 176,6 195 70 150 1,84


das saídas do PT2

PT 3

Saída AD AD AD AD Is (A)

In

(A)

If

(A)

Iz´

(A)

Iz

(A)

Secção

(mín.)

Secção

(esc.) IU (%)

1 3.1

196,65 250 400 275,9 310 150 185 2,25

3.1.1 121,33 160 256 176,6 195 70 150 3,00

3.1.1.1 78,99 100 160 110,3 130 35 120 3,65

3.1.2 78,99 100 160 110,3 130 35 50 3,25

2 3.2

240,00 250 400 275,9 310 150 150 1,52

3.2.1

129,28 160 256 176,6 195 70 95 2,45

3.2.1.1 87,92 100 160 110,3 130 35 50 3,21

3.2.1.1.1 60,00 63 101 69,7 90 16 50 3,86

3.2.2 96,57 125 200 137,9 150 50 70 2,99

3.2.2.1 49,64 63 101 69,7 90 16 50 3,44

3 3.3

182,18 200 320 220,7 235 95 120 1,77

3.3.1 96,57 100 160 110,3 130 35 70 2,06

3.3.1.1 49,64 63 101 69,7 90 16 35 2,74

3.3.2 87,92 100 160 110,3 130 35 50 2,69

3.3.2.1 49,64 63 101 69,7 90 16 35 3,34


das saídas do PT3



Tipo (cada saída) Is (A) In

(A)

If

(A)

Iz´

(A)

Iz

(A)

Secção

(mínima)

Secção

(escolhida)

IU

(%)

T 4 20,00 25 44 30,3 90 16 16 0,82

T 5 25,00 32 51 35,2 90 16 25 0,79

A1 e A2: T 3 (QG + SC) 67,39 80 128 88,3 90 16 70 0,18

A3 e A4: T 4 (QG + SC) 73,00 80 128 88,3 90 16 70 0,39

A3: Café 25,00 32 51 35,2 90 16 35 0,26

A3: Restaurante 30,00 50 80 55,2 90 16 35 0,31

A4: Clínica 40,00 50 80 55,2 90 16 50 0,16

B1 e B2: T 2 / T3 (QG + SC) 142,00 160 256 176,6 195 70 150 0,24

B1: EC 50 10,00 12 21 14,5 90 16 16 0,16

B1: EC 80 40,00 50 80 55,2 90 16 50 0,21

B2: EC 90 15,00 20 35 24,1 90 16 16 0,23

C1 a C4: T 3 (QG + SC) 83,19 100 160 110,3 130 35 70 0,98

C1 a C4: EC 110 20,00 25 44 30,3 90 16 16 1,00

C5 e C6: T 2 / T1 (QG+ SC) 111,31 125 200 137,9 150 50 120 0,30

C5: EC 55 10,00 16 28 19,3 90 16 16 0,20

C6: Infantário 40,00 50 80 55,2 90 16 50 0,28

E1 a E7: T 3 (QG + SC) 107,25 125 200 137,9 150 50 95 0,54


das saídas dos ADs



Com as seguintes condições de protecção contra curto-circuitos:

PT 1

Saída AD AD AD AD Icc(min) [A] tft [s] tap [s] tap<tft ? tap<5s ?

1 1.1

3.186,4 18,459 0,6 Aceite Aceite

1.1.1

6.892,0 1,040 0,05 Aceite Aceite

1.1.1.1 5.458,0 0,901 0,06 Aceite Aceite

1.1.1.1.1 8.491,3 0,372 0,01 Aceite Aceite

1.1.2 8.252,7 0,726 0,05 Aceite Aceite

1.1.2.1 3.537,9 1,094 0,06 Aceite Aceite

1.1.3 2.315,2 2,554 0,06 Aceite Aceite

2 1.2

15.520,4 0,778 0,01 Aceite Aceite

1.2.1 2.557,8 4,101 0,2 Aceite Aceite

1.2.1.1 2.019,0 1,646 0,015 Aceite Aceite

1.2.2

7.625,9 0,850 0,01 Aceite Aceite

1.2.2.1 3.749,1 0,974 0,2 Aceite Aceite

1.2.2.1.1 1.943,7 3,624 0,06 Aceite Aceite

3 1.3

2.392,7 32,737 1,1 Aceite Aceite

1.3.1 5.066,8 1,925 0,05 Aceite Aceite

1.3.1.1 4.149,9 2,870 0,01 Aceite Aceite

1.3.2 2.098,5 3,109 0,06 Aceite Aceite

1.3.3 2.471,3 8,092 0,05 Aceite Aceite

4 1.4 5.289,6 6,698 1,1 Aceite Aceite

5 1.5 5.218,8 6,881 1,1 Aceite Aceite

6 1.6 20.387,4 0,451 0,01 Aceite Aceite

Tabela 13: Verificação da protecção contra curto-circuitos para as saídas

do PT1



PT 2

Saída AD AD Icc(min) [A] tft [s] tap [s] tap<tft ? tap<5s ?

1 2.1 3.963,9 11,928 0,6 Aceite Aceite

2 2.2 4.488,3 9,304 1,1 Aceite Aceite

3 2.3 12.352,2 1,228 0,01 Aceite Aceite

2.3.1 6.783,2 1,714 0,05 Aceite Aceite

4 2.4 23.589,4 0,337 0,01 Aceite Aceite

5 2.5 16.262,5 0,709 0,6 Aceite Aceite

6 2.6 7.626,7 3,222 0,01 Aceite Aceite

2.6.1 11.150,3 0,991 0,05 Aceite Aceite


do PT2

PT 3

Saída AD AD AD AD Icc(min) [A] tft [s] tap [s] tap<tft ? tap<5s ?

1 3.1

3.329,4 16,907 0,6 Aceite Aceite

3.1.1 6.168,5 3,238 0,05 Aceite Aceite

3.1.1.1 4.573,2 3,770 0,05 Aceite Aceite

3.1.2 2.980,4 1,541 0,05 Aceite Aceite

2 3.2

6.016,9 3,403 0,6 Aceite Aceite

3.2.1

5.303,1 1,757 0,05 Aceite Aceite

3.2.1.1 4.381,5 0,713 0,05 Aceite Aceite

3.2.1.1.1 3.513,6 1,109 0,015 Aceite Aceite

3.2.2 2.502,4 4,285 0,2 Aceite Aceite

3.2.2.1 4.193,5 0,778 0,015 Aceite Aceite

3 3.3

3.915,5 5,143 1,1 Aceite Aceite

3.3.1 12.519,9 0,171 0,05 Aceite Aceite

3.3.1.1 2.812,6 0,848 0,015 Aceite Aceite

3.3.2 3.636,0 1,036 0,05 Aceite Aceite

3.3.2.1 2.888,7 0,804 0,015 Aceite Aceite


do PT3



Tipo (cada saída) Icc(min) [A] tft [s] tap [s] tap<tft ? tap<5s ?

T 4 927,8 1,629 0,01 Aceite Aceite

T 5 1.199,5 2,379 0,01 Aceite Aceite

A1 e A2: T 3 (QG + SC) 13.968,5 0,138 0,06 Aceite Aceite

A3 e A4: T 4 (QG + SC) 7.151,3 0,525 0,06 Aceite Aceite

A3: Café 3.649,8 0,504 0,01 Aceite Aceite

A3: Restaurante 3.649,8 0,504 0,01 Aceite Aceite

A4: Clínica 9.476,6 0,152 0,01 Aceite Aceite

B1 e B2: T 2 / T3 (QG + SC) 22.516,2 0,243 0,05 Aceite Aceite

B1: EC 50 2.454,1 0,233 0,01 Aceite Aceite



C1 a C4: T 3 (QG + SC) 3.240,5 2,555 0,05 Aceite Aceite

C1 a C4: EC 110 759,5 2,430 0,01 Aceite Aceite

C5 e C6: T 2 / T1 (QG+ SC) 13.929,5 0,406 0,2 Aceite Aceite

C5: EC 55 1.864,6 0,403 0,01 Aceite Aceite

C6: Infantário 5.497,9 0,453 0,01 Aceite Aceite

E1 a E7: T 3 (QG + SC) 7.524,4 0,873 0,2 Aceite Aceite


dos ADs

2.8. Estudo económico

O estudo económico de uma instalação eléctrica comporta vários custos. Estes

custos pretendem incluir todos os custos inerentes a esta prática, desde a

instalação (material e mão-de-obra) à exploração (perdas e manutenção).

Isto provoca um problema que é: a empresa que instala é a que vai utilizar as

instalações, ou seja, quem tem os custos de investimento é a mesma que vai

ter os custos de operação? Trata-se de um problema pois por norma quem

instala pretende ter o maior lucro logo não tem em conta os custos de

operação. Esta diferença pode ser demonstrada pelo gráfico seguinte:



Gráfico 1. Custo de instalação + custo de exploração

Facilmente se percebe a razão deste gráfico: quanto maior a secção maior o

investimento inicial, mas teremos menores perdas logo menores custos de

exploração, sendo o custo total a soma dos dois.

CTOTAL = Cinv (S) + Cexp (S)

Considerando:

Ctotal ⇒ Custo total

Cinv ⇒ Custos de investimento inicial

Cexp ⇒ Custos de exploração

Desta forma pretendemos fazer uma instalação com uma preocupação em

ambas as vertentes, mas tendo em conta ainda os parâmetros técnicos. Por

esta razão os valores escolhidos para as secções dos cabos podem diferir dos

da secção económica.

Para além desta razão também não temos conhecimento total dos valores que

devem ser atribuídos, pois tratam-se de valores no âmbito económico-

financeiro dos quais não temos conhecimento completo.



Sabendo que:

( ) LSVFCinv ×⋅+= e S

DILnC

MQ ⋅⋅⋅⋅=

2

exp

ρ

Sendo:

F ⇒ Custo fixo por unidade de comprimento

V ⇒ Custo fixo por unidade de comprimento e variável com secção que

no caso do alumínio toma o valor de 0,12€/mm2

n ⇒ Número de condutores responsáveis por perdas (como se trata de

um cabo multifilar este valor é unitário)

ρ ⇒ Resistividade da alma condutora à temperatura de funcionamento

(foi considerado 40ºC)

Imq2 ⇒ Intensidade média quadrática

D ⇒ Valor actualizado, para o ano 0, de 1W de perdas por ano

Como queremos a secção mínima temos que derivar a soma destas equações:

kIV

DIS

V

DInS

LVS

DILn

S

C

MQMQ

MQ

MQTOTAL

×=××

×=⇔

⇔⋅⋅⋅

=⇔

⇔=⋅+⋅⋅⋅⋅−

=∂

∂

ρ

ρ

ρ

3

0

2

2

2

Assim vamos obter o valor para a secção económica, partindo dos seguintes

dados, retirados de cálculos feitos para outras disciplinas, sendo referidos

como os mais usados:

N (anos) 25

t 0,10

20ºC al 0,028246 Ωmm2/km

α20ºC al 0,00403 ºC-1

ε 0,07 €/kWh

V 0,12 €/mm2.m

Tabela 17: Dados usados para a resolução do estudo económico



Primeiramente vamos obter os dados para ρ40ºC Al.

mmmALC

ALC

ALALC

ALC

/.0305,0

))2040(1003,41(10264,28

))2040(1(

2º40

33º40

º20º40

Ω=⇔

−××+××=⇔

⇔−×+×=−−

ρ

ρ

αρρ

De seguida calculamos o valor de D e k, sabendo que:

( )( )

310*8760*

1

11

−=

+×

−+×=

εR

tt

tRD

[ ])/(€613,01087600,07 -3 MWanoR ×=××=

[ ]

[ ]AmmK

MWD

/060,212,0

566,50305,03

/€566,51,11,0

11,1613,0

2

25

25

=××

=

=×

−×=

Renda [€/(ano*MW)] 0,613

D [€/MW] 5,566

k [mm2/A] 2,060

Tabela 18: Resultados essenciais para continuação deste cálculo

Para o cálculo da intensidade média quadrática é necessário ter os consumos

da respectiva carga, por isso, o grupo decidiu distribuir de uma forma realista

e provável, para que fosse sempre aproveitável, pelo menos na ponta, cerca

de 80% da potência contratada.

Ainda foi utilizada a expressão seguinte que relaciona a intensidade de

corrente de serviço com a intensidade média quadrática, com o objectivo de

simplificar a obtenção da secção económica quando existem apenas um tipo

de focos de consumo, no caso das moradias T4 e T5.

MQ

S

I

I=δ



Assim sendo temos os seguintes resultados por tipo de saída dos ADs:

Consumo (A)

Tipo (cada saída do AD) Período Horário Imq

(A)

Secção

(económica)

Secção

(escolhida) 00-07 07-09 09-11 11-14 14-19 19-21 21-24

T 4 (por habitação) 0,5 4,0 3,0 9,5 6,0 15,5 6,0 6,74 13,9 16

T 5 (por habitação) 0,5 4,5 3,5 11,5 7,0 19,0 7,0 8,11 16,7 25

A1 e A2: T 3 (QG + SC) 10,0 30,0 25,0 40,0 33,0 53,0 35,0 31,15 64,2 70

A3 e A4: T 4 (QG + SC) 15,0 35,0 25,0 50,0 35,0 58,0 40,0 35,61 73,4 70

A3: Café 4,0 17,0 17,0 19,0 17,0 19,0 17,0 14,98 30,9 35

A3: Restaurante 5,0 5,0 10,0 22,0 15,0 22,0 20,0 14,68 30,2 35

A4: Clínica 4,0 20,0 30,0 30,0 30,0 15,0 5,0 20,85 43,0 50

B1 e B2: T 2 / T3 (QG +

SC) 30,0 70,0 50,0 100,0 65,0 112,0 80,0 69,68 143,6 150

B1: EC 50 0,5 3,5 7,5 6,0 7,5 6,0 2,0 5,05 10,4 16

B1: EC 80 (suposta

padaria) 15,0 20,0 25,0 30,0 25,0 30,0 5,0 21,72 44,77 50

B2: EC 90 0,5 5,0 11,5 8,0 11,0 7,0 3,0 7,18 14,8 16

C1 a C4: T 3 (QG + SC) 15,0 40,0 30,0 50,0 40,0 65,0 45,0 39,05 80,5 70

C1 a C4: EC 110 0,5 7,0 15,0 9,0 15,0 7,0 4,0 9,27 19,1 16

C5 e C6: T 2 / T1 (QG+ SC) 20,0 50,0 40,0 70,0 55,0 87,0 60,0 52,74 108,7 120

C5: EC 55 0,5 3,5 7,5 6,5 7,5 6,0 3,0 5,19 10,7 16

C6: Infantário 5,0 20,0 25,0 30,0 30,0 20,0 10,0 20,94 43,2 50

E1 a E7: T 3 (QG + SC) 20,0 50,0 40,0 65,0 50,0 85,0 60,0 50,59 104,3 95

Tabela 19: Diagrama de carga típico

Agora tendo em conta estes diagramas de carga vamos calcular as secções

económicas para cada cabo usado entre os PTs e os ADs e entre ADs:



PT 1

Saída AD AD AD AD Is (A) Imq (A)

Secção

(económica)

Secção

(escolhida)

1 1.1

218,5 73,66 151,8 185

1.1.1

103,4 34,87 71,9 95

1.1.1.1 70,3 23,71 48,9 70

1.1.1.1.1 48,0 16,18 33,3 70

1.1.2 97,1 32,72 67,4 95

1.1.2.1 63,2 21,30 43,9 50

1.1.3 63,2 21,30 43,9 50

2 1.2

191,1 64,44 132,8 120

1.2.1 90,6 30,54 62,9 70

1.2.1.1 55,8 18,80 38,8 35

1.2.2

109,7 36,98 76,2 70

1.2.2.1 77,3 26,04 53,7 50

1.2.2.1.1 63,2 21,30 43,9 50

3 1.3

174,4 58,79 121,2 185

1.3.1 84,0 28,32 58,4 95

1.3.1.1 48,0 16,18 33,3 95

1.3.2 63,2 21,30 43,9 50

1.3.3 79,0 26,63 54,9 95

4 1.4 179,2 101,18 208,5 185

5 1.5 179,2 101,18 208,5 185

6 1.6 245,4 151,77 312,8 185

Tabela 20: Valores da secção económica obtidos para as saídas do PT1

PT 2

Saída AD AD Is (A) Imq (A) Secção (económica) Secção (escolhida)

1 2.1 199,0 101,50 209,2 185

2 2.2 170,5 84,04 173,2 185

3 2.3 301,2 172,79 356,1 185

2.3.1 70,5 57,60 118,7 120

4 2.4 201,9 119,90 247,1 185

5 2.5 210,2 121,72 250,9 185

6 2.6 265,6 147,18 303,3 185

2.6.1 149,3 73,68 151,9 150




PT 3

Saída AD AD AD AD Is (A) Imq (A) Secção (económica)

Secção

(escolhida)

1 3.1

196,7 63,77 131,4 185

3.1.1 121,3 39,35 81,1 150

3.1.1.1 79,0 25,62 52,8 120

3.1.2 79,0 25,62 52,8 50

2 3.2

240,0 77,83 160,4 150

3.2.1

129,3 41,93 86,4 95

3.2.1.1 87,9 28,51 58,8 50

3.2.1.1.1 60,0 19,46 40,1 50

3.2.2 96,6 31,32 64,5 70

3.2.2.1 49,6 16,10 33,2 50

3 3.3

182,2 59,08 121,8 120

3.3.1 96,6 31,32 64,5 70

3.3.1.1 49,6 16,10 33,2 35

3.3.2 87,9 28,51 58,8 50

3.3.2.1 49,6 16,10 33,2 35


Como se verifica a maioria das situações de baixo consumo temos um cabo

sobredimensionado, pois tivemos em conta que a secção mínima seria de

16mm2. Nos restantes casos existem alguns que estão de acordo quer em

termos económicos quer em termos técnicos, mas existem também cabos que

a secção económica é largamente superior, nestes casos o grupo vai optar por

subir a secção do cabo, sem esquecer que o limite é de 185mm2, pois levará

também a melhorias técnicas. Estes casos estão assinalados nas tabelas em

cima a vermelho em que a secção económica foi normalizada para o valor

económico mais baixo das duas secções mais próximas, usando a expressão de

baixo em ambas as secções e optando pelo valor mais baixo:

SVDIS

C MQtotal ×+×××= 23

ρ

Um exemplo desta mudança é o cabo que abastece o café (que passou de

16mm2 para 25mm2), pois usando a expressão de cima obtínhamos (os cálculos



para as outras linhas podem ser verificados no Excel nas folhas

correspondentes):

[ ]

[ ]€/m7,47350,125,56614,9835

0,03053

€/m57,7520,125,56614,9825

0,03053

2

sup

2

inf

=×+×××=

=×+×××=

total

total

C

C

Secção [mm2] Custo [€/m]

25 7,57

35 7,47

Tabela 23: Exemplo de cálculo da normalização da secção económica



3. Rede de Média Tensão.

3.1. Considerações gerais

A rede BT da Urbanização Novo Rumo é alimentada por uma rede de Média

Tensão de 15 kV. Esta rede é subterrânea e está ligada a uma subestação de

distribuição AT/MT de 60/15 kV.

A exploração da rede pode ser feita em anel aberto ou fechado, de acordo

com as condições de exploração. A configuração que assegura melhor

qualidade de serviço é em anel fechado, mas por facilidade de utilização, por

norma, opta-se pela configuração de anel aberto. O ponto onde vamos abrir o

anel vai ainda ser determinado.

De acordo com o artigo 3º do R.L.S.E.A.T. esta rede é considerada de 2ª

classe, pois a tensão nominal está compreendida no intervalo de 1 kV e 40 kV.

A rede de média tensão alimentada pela subestação AT/MT está representada

de seguida.



Figura 1. Rede de média tensão

3.2. Escolha do cabo eléctrico utilizado

Para escolher a secção do cabo temos de fazer determinadas considerações.

Uma vez que desconhecemos o regime de carga dos PTs exteriores à

urbanização, consideramos um factor de simultaneidade de 0.9. Consideramos

ainda que os cabos enterrados estão espaçados o suficiente para usar um

factor de carga 1, e o estudo será feito na situação mais desfavorável, isto é,

quando os 12 PTs estão alimentados apenas por uma das saídas da subestação.

Respeitando o artigo 75º do R.S.L.E.A.T., ponto 1, escolhemos cabos que

utilizados em linhas subterrâneas deverão ter isolamento adequado às

características da rede, ser dotados de bainha metálica, blindagem ou

armadura, ter resistência mecânica suficiente para suportar as acções a que

possam estar submetidos e ser dotados de bainha exterior resistente à

corrosão, e ponto 2, com secções das almas condutoras escolhidas tendo em

conta as correntes em regime permanente e as correntes de defeito

previsíveis, bem como os materiais de isolamento dos cabos e dos tempos de

actuação das protecções.



A opção recaiu sobre o XHIOV da Celcat, ou equivalente. São caracterizados

por:

1) Condutores rígidos de cobre, circulares, compactados, da classe 2 da

Norma NP – 2363 (CEI – 228)

2) Camada semicondutora interior extrudida e reticulada

3) Isolamento de polietileno reticulado (PEX)

4) Camada semicondutora exterior extrudida e reticulada

5) Ecrã individual constituídos por fios de cobre aplicados em espiral

aberta

6) Bainha exterior de PVC

7) Indicados para utilização em redes de transporte e distribuição de

energia em Média Tensão.

A tensão estipulada do cabo foi escolhida de acordo com a tensão nominal da

rede e as tensões susceptíveis de aparecerem. Sabemos também que os

defeitos à terra têm de ser eliminados em menos de 1 hora através de

detecção de corrente homopolar, e durante um ano, o tempo de

funcionamento com uma fase à terra não pode ser superior a 12 horas.

A escolha recaiu sobre kV)5.17(15/7.8 .

Calculamos então a corrente de serviço IS:

AU

SI

c

PT

si 45.299

10153

10)800463064002(

.3 3

3

=××

××+×+×==

∑

A corrente máxima do cabo é:



z

zz

IA

IIfc

≤

≤×

45.299

'

Optamos pelo cabo 95 mm2 de secção, com uma intensidade de corrente

admissível de A359 com disposição em esteira. Dada a diferença entre a

corrente de serviço e a corrente máxima admissível em regime permanente,

está salvaguardado um aumento futuro de carga.

As características eléctricas do cabo são:

kmFC

kmmHL

kmR C

/24.0

/37.0

/193,0º20

µ=

=

Ω=

A escolha de cabos monopolares está vinculada ao facto de ser possível

veicular mais intensidades de corrente superiores a escolha tripolar, agregado

à maior maneabilidade dos cabos.

No entanto, para o cálculo das correntes de curto-circuito, escolhemos a

disposição que conduz à situação mais desfavorável , isto é, configuração em

triângulo.

3.3 Condições de estabelecimento da rede

Os cabos da rede de média tensão serão assentados em valas abertas ao longo

da via, em passeios quando possível, envolvendo-os sempre em areia fina ou

terra cirandada. Com os cabos dispostos em esteira, e um raio de curvatura

superior a 15 vezes o diâmetro (exigência Celcat). Ou seja, o raio de

curvatura rc tem de ser superior a mmd 375271515 =×=× .

Os cabos terão de ser enterrados a uma profundidade mínima de 1 m sobre as

faixas de rodagem, ou 0.7 m noutros locais.

Os dispositivos de protecção mecânica deverão afiançar protecção de classe

não inferior M7, e servem também de dispositivos de aviso, podendo ser



constituídos por placas de betão, tijolos, ou materiais do mesmo tipo, estando

sempre a uma distância superior de pelo menos 0.1m e 0.2m de lado a lado.

Recorrendo ao artigo 127º do R.S.L.E.A.T.C verificamos que aquando

travessias de estradas municipais, os cabos deverão ser enfiados em tubos ou

condutas, e que a secção recta inferior dos tubos ou das condutas não deverá

ser inferior a três vezes a soma das secções rectas dos cabos, com um mínimo

correspondente ao diâmetro de 100 mm.

Incluímos também nas travessias um dispositivo de aviso extra de redes

metálicas ou material plástico de cor vermelha a 0.20 m dos cabos.

A distância mínima entre cruzamentos e vizinhanças com cabos subterrâneos

de energia e telecomunicações, conforme indica o artigo 130º, é de 0.25 m.

No caso de vizinhanças de cabos de energia de média tensão e de

telecomunicações, os cabos de energia deverão estar entubados ou em

divisórias ou condutas constituídas por materiais de fusão difícil e

incombustíveis.

O artigo 132º diz-nos ainda que nas vizinhanças com canalizações de gás, de

água e esgoto os cabos de energia deverão respeitar uma distância de 0.25m,

ou se não for possível, deverão ficar separados das canalizações por divisórias

que garantam uma protecção mecânica eficiente.

3.4. Ligações à terra

De acordo com o artigo 149º, o ecrã metálico dos cabos deve ser ligado à terra

em cada uma das extremidades, assim como em cada poste no qual haja uma

junção ou uma derivação.

3.5. Câmaras de visita

Na rede de média tensão não existem câmaras de visita, pois trata-se de uma

rede subterrânea com cabos de média tensão directamente enterrados no

solo, com excepção nas entradas nos PTs.



f

f

n

xx

x

MVAS

6

%10

5.31

0 =

=

=

AI

RX

MVAS

MVAS

MTccF

MI

AT

MAX

AT

1000

4/

1800

2300

max

''''

''

''

=

=

=

=

3.6. Dimensionamento da rede de Média Tensão

A subestação que alimenta a rede MT na qual a Urbanização Novo Rumo está

inserida, é composta por um transformador do tipo triângulo/triângulo com

resistência de neutro à terra e uma potência aparente nominal MVASn 5.31= .

O esquema representativo e as características eléctricas estão apresentadas

de seguida na figura 1.

Figura 2. Esquema da subestação e rede a montante

3.6.1. Resistência de ligação do neutro à terra

A resistência de ligação do neutro à terra limita a corrente de curto-circuito

aquando a ocorrência de defeitos à terra. temos ainda de assegurar que esta

corrente possa ser escoada pelo ecrã metálico dos cabos sem que haja danos

irreversíveis nestes. O seu valor limite são A1000 .

Por simplicidade de cálculos escolhemos como potência de base a potência

aparente nominal do transformador da subestação.



Valores de base MT Valores de base AT

Ω=×

×==

=××

×==

=

=

143.7105.31

)1015(

44.121210153

105.31

3

15

5.31

6

232

3

6

b

bMT

bMT

bMT

b

bMT

bMT

b

S

UZ

AU

SI

kVU

MVAS

Ω=×

×==

=××

×==

=

=

114.285105.31

)1060(

909.32A10603

105.31

3

60

5.31

6

232

3

6

b

bAT

bAT

bAT

b

bAT

bAT

b

S

UZ

U

SI

kVU

MVAS

Seguem-se os esquemas do circuito que representa o circuito directo e

inverso, e o circuito homopolar, para um defeito ocorrido no barramento MT:

Figura 3. Esquema directo e inverso

Figura 4. Esquema homopolar



Impedância de curto-circuito máxima equivalente da rede a montante:

Para cálculo da situação máxima de curto-circuito utilizaremos o factor

1.1=c .

0,0146p.u.0,003660151,0Z

75,96º4R

X

0.0151p.u.015,73

11,1|Z|

73.015p.u.5.31

2300

96,75MAX"

ccAT

"

AT

"

AT

"

)(

MAX"

AT

''''

)(

je

S

Uc

S

SS

j

MAX

puAT

b

MAX

ATMAX

puAT

+==

=⇒=

=×

=×

=

===

ϕ

Impedância de curto-circuito mínima equivalente da rede a montante:

0,0186p.u.0,004670192,0Z

75,96º4R

X

0.0192p.u.142,57

11,1|Z|

7.142p.u.55.31

1800

96,75MIN"

ccAT

"

AT

"

AT

"

)(

MIN"

AT

''''

)(

je

S

Uc

S

SS

j

MI

puAT

b

MI

ATMI

puAT

+==

=⇒=

=×

=×

=

===

ϕ

Impedância directa e inversa do transformador

..1,0)1060(

)1060(

105.31

105.311,0.).(

23

23

6

6

upjjupZTRAFO =×

××

×

××=

Seguem-se agora os cálculos das correntes de curto-circuito máxima para um

defeito no barramento MT como suposto no ponto anterior:



..0151,0|||| "" upZZ MAX

ccATk ==

..114,0||

..10)6,11466,3(1,010)65,1466,3( 33

"

upZ

upjjjZ

ZZZ

eqMT

eqMT

TRAFO

MAX

ccATeqMT

=

×+=+×+=

+=−−

O que nos leva a uma corrente de curto-circuito máxima:

kAIupZ

cI

eqMT

98.11..649,9114,0

1,1

||

"

max

"

max =⇒===

Calcularemos agora os valores mínimos de curto-circuito, usando o factor

1=c .

..0192,0|||| "" upZZ MI

ccATk ==

..118,0||

..10)6,11867,4(1,010)6,1867,4( 33

"

upZ

upjjjZ

ZZZ

eqMT

eqMT

TRAFO

MI

ccATeqMT

=

×+=+×+=

+=−−

O que nos leva a uma corrente de curto-circuito máxima:

kAIupZ

cI

eqMT

215.10..425,8118,0

1

||

"

min

"

min =⇒===

Podemos ainda obter os valores das potências aparentes na ocorrência do

defeito supre mencionado:

MVAS

MVAS

ccMT

ccMT

944,3035,31547,8

944,3035,31649,9

min

max

=×=

=×=

Correntes de curto-circuito fase-fase máxima e mínima no barramento MT



kAII

kAII

cc

cc

974.82

3

13,102

3

''

min

min

2

''

max

max

2

==

==

Finalmente, o cálculo da impedância homopolar no barramento de média

tensão:

||

3

3

3

0

0.).(1

ZZZ

cU

ZZZ

cVI

d

upcc ++=

++=

−+−+

Como esta corrente tem de ser inferior a A1000 :

b

upccIZZZ

cUI

1000

||

3

0

0.).(1 ≤

++=

−+

Sabemos que eqMTZZZ == −+ e 00 3 jxRZ += , na situação de MAX

ccATZ '' .

44,1212

1000

|32|

3

0

0 ≤++ jxRZ

cU

eqMT

⇔44,1212

1000

|6,0310)6,11466,3(2|

11,133

≤++×+×

××− jRj

..302,1 upR =

143,7302,1302,1 ×=×= bMT ZR

Ω= 3,9 R

3.7. Verificação das protecções instaladas na subestação

Ao instalarmos equipamentos de protecção contra curto-circuitos numa

qualquer instalação, estamos a prevenir que circulem correntes muito

superiores no circuito para as quais este foi projectado. Estas correntes

provocam danos nos equipamentos que podem ser irreversíveis, como por

exemplo, a destruição do isolante dos condutores que esta corrente

atravessaria provocado pela fadiga térmica do condutor. No cabo que

escolhemos usar, com isolamento a PEX (polietileno reticulado), o valor da

temperatura máxima em regime de curto-circuito é 250ºC, e 90ºC em regime



permanente. O aparelho de protecção deverá actuar antes de o cabo atingir a

fadiga térmica.

O poder de corte destes aparelhos deverá também garantir o seu

funcionamento para as correntes de curto-circuito máximas previstas para o

local onde estão instalados.

Esta informação é baseada no artigo 62º do R.S.S.P.T.S. que diz que as

instalações deverão ser equipadas com dispositivos de protecção contra curto-

circuitos, destinado a proteger as próprias instalações e cada uma das suas

partes, os respectivos aparelhos e equipamentos, as respectivas canalizações

e as redes e instalações a jusante.

O artigo acrescenta ainda que os dispositivos de protecção contra curto-

circuitos deverão provocar a interrupção automática do circuito afectado

sempre que um condutor, pelo menos, seja percorrido por uma corrente de

curto-circuito. A interrupção deverá ocorrer num tempo suficientemente

curto para reduzir ao mínimo os danos no órgão onde se produziu o curto-

circuito, para que as canalizações e aparelhos não sejam danificados e para

evitar perturbações na rede de alimentação.

As protecções por nós previstas são contra curto-circuitos entre fases e

defeitos à terra.

Como o neutro da rede de MT está ligado à terra através de uma impedância,

está presente a protecção de máximo de intensidade homopolar.

Figura 5. Esquema de protecção das linhas que saem da subestação



3.7.1. Protecção contra curto-circuitos fase-fase ou trifásicos

Esta protecção é assegurada por disjuntores comandados por relés de máximo

de intensidade, e a característica de funcionamento dos relés é de tempo

constante, e é tomado para o valor de In (corrente nominal) o valor da

intensidade de corrente máxima admissível na canalização.

A curva de funcionamento do relé de máxima intensidade é a seguinte:

Figura 6. Curva de funcionamento de relé de máxima intensidade

A potência aparente nominal a alimentar pela subestação na rede MT,

mantendo o factor de simultaneidade onde se insere a Urbanização Novo

Rumo é de kVASn 7780= , calcula-se que a corrente nominal será

AI 452,29910153

1077803

3

=××

×= . Sabemos ainda que a corrente máxima admitida

na canalização é de A359 (dados consultados nos catálogos Celcat).

Obtemos assim a parametrização do relé:



=×⇒=

=×⇒=

AIst

AIst

n

n

26,898308,0

45,3592,15,0

Temos assim que o relé não actua para valores inferiores a A45,359 , e tem um

tempo de actuação de s5,0 para valores de intensidade de corrente entre

A45,359 e A26,898 . Para valores acima de A26,898 o tempo de actuação vê-se

reduzido para s08,0 .

3.7.2. Protecção contra curto-circuitos fase-terra

As correntes de curto-circuitos fase-terra são detectadas por um relé de

máximo de intensidade de corrente homopolar, de característica constante,

como ilustra a figura seguinte.

Figura 7. Curva de funcionamento de relé de máxima intensidade homopolar

O valor considerado para a corrente capacitiva Icap, foi de kmA /3 . Como

temos uma rede de comprimento kml 2,3= , temos uma corrente capacitiva

AIcap 6,932,3 =×= . Será então esta corrente de curto-circuito fase-terra que

fará actuar o relé de máxima intensidade homopolar ao fim de s5,0 .

Segue-se a verificação que as protecções actuam antes da fadiga térmica dos

condutores. Para tal, temos de calculas as correntes máximas de curto-



circuito, sabendo que estas ocorrem para defeitos imediatamente à saída da

subestação. Também aqui usamos o factor 1,1=c .

3.8. Verificação dos tempos de fadiga térmica

O cálculo do tempo de fadiga térmica é efectuado através da seguinte

fórmula:

2

)(

×−=

cc

iffI

Skt θθ , expressa em segundos.

ft é o tempo de fadiga térmica.

fθ é a temperatura final aquando a eliminação do defeito. No caso de

isolante PEX, Cf º250=θ .

iθ é a temperatura inicial. Considera-se que é a temperatura do cabo com a

intensidade de corrente em regime permanente. Para o nosso cabo,

Ci º90=θ .

k é um factor dependente do material do condutor. Para o alumínio, 7=k .

S é a secção do cabo, expressa em mm2.

Icc é a corrente de curto-circuito para a qual calculamos o tempo de fadiga

térmica.

Como calculado anteriormente, a impedância directa e inversa é

..1146,0||||

..10)6,11466,3( 3

upZZ

upjZZZ eqMT

==

×+===

−+

−−+

E a impedância homopolar é

..95,3||

..6,0906,33

0

00

upZ

upjjxRZ

=

+=+=



Para o curto-circuito trifásico simétrico, o seu valor máximo é:

kAII

Z

UcI

cc

cc

637,119,598

9,598p.u.1146,0

11,1

||

b

max

3

max

3

=×=

=×

=×

=+

Obtendo assim o tempo de fadiga térmica:

st f 29,111637

9511)90250(

2

=

×−=

Verifica-se a condição de fadiga térmica pois o relé para este curto-circuito

actua num tempo st 08,0= .

Para o curto-circuito fase-fase, o seu valor máximo é:

,077kA 102

3 max

3

max

2 =×= cccc II

E o tempo de fadiga é:

st f 1,7210077

9511)90250(

2

=

×−=

Verifica-se a condição de fadiga térmica pois tal como na situação anterior o

tempo de actuação do relé é st 08,0= .

Para o curto-circuito fase-terra, o seu valor máximo é:

..825,0|6,0906,310)6,11466,3(2|

11,13

|| 3

0

max

.).(1 upjjZZZ

UcI upcc =

++×+×

××=

++×

=−

−+

AIII bupcccc 2,1000max

.).(1

max

1 =×=

Nota: Este valor verifica o correcto dimensionamento da resistência de neutro

da subestação.

O tempo de fadiga térmica para esta situação seria:

st f 74,6512,1000

9511)90250(

2

=

×−=



A condição de fadiga térmica é verificada pois o tempo de actuação do relé

homopolar é st 5,0= .

Correntes de curto-circuito mínimas

Ainda na verificação da regulação dos relés, temos de calcular os valores

mínimos das correntes de curto-circuito.

Estes valores são calculados nas condições de impedância mínima equivalente

da rede a montante, o factor 1=c , e é feita uma correcção de temperatura

nas resistências dos cabos, a incluir no cálculo, para 140ºC, sendo esta uma

condição mais desfavorável. A disposição dos cabos é do tipo esteira juntiva.

O ponto onde ocorre o curto-cirCuito é o ponto mais distante da rede, quando

temos o anel aberto numa das saídas, e toda a rede MT alimentada pela outra

saída. O esquema ilustrativo da situação é a seguinte:

Figura 8. Esquema directo e inverso para curto-circuito em PT2

Relembra-se as características do cabo:

kmRC

/193.020

Ω=o

kmFC

kmmHL

/24.0

/37.0

µ=

=

+

+

=

=

xx

RR

8,2

4

0

0

O comprimento total da rede MT é kml 20,3= .

Efectuando a correcção de temperatura:

kmR C /284,0))20140(00393,01(193,0º140 Ω=−+×=



Ω=×=×=+ 909,02,3284,0284,0 lRc

..127,0143,7

909,0.).( up

Z

RR

b

c

upc === ++

A reactância do cabo é:

..052,0143,7

372,0

372,02,3116,0

/116,01037,05022

.).(

3

upZ

XX

lXX

kmfLX

b

c

upc

c

c

===

Ω=×=×=

Ω=××××==

++

+

−ππ

A impedância directa do cabo, igual à inversa, é:

..052,0127,0 upjZZ cc +== −+

As características homopolares são:

+

+

×=

×=

cco

cco

XX

RR

8,2

4

..1456,0508,0

.).(8,24

.).(

.).(.).(

upjZ

upXjRZ

upco

cupcupco

+=

×+×= ++

Podemos agora calcular os valores das impedâncias directa, inversa e

homopolar, vistas do ponto onde ocorre o defeito para a referência.

Os esquemas dos circuitos são os seguintes:

Figura 9. Esquema directo e inverso para curto-circuito em PT2



Figura 10. Esquema homopolar para curto-circuito em PT2

Impedância directa e inversa vistas do defeito para a referência:

Para este cálculo consideramos o factor 1=c .

..01697,000424,00175,0

75,96º4R

X

..0175,0

5.31

1800

11||

º96,75min''

"

AT

"

AT

min''

min''

upjeZ

upS

UcZ

j

AT

AT

AT

+==

=⇒=

=×

=×

=

ϕ

..213,0||

..1689,0131,0

)01697,000424,0(1,0)052,0127,0(

min''

upZ

upjZZ

jjjZ

ZZZZZ

d

dd

d

ATTRAFOcdd

=

+==

++++=

++==

+

−+

+

+−+

Em que +dZ e −dZ são as impedâncias de defeito directa e inversa,

respectivamente.

E a impedância homopolar vista do mesmo ponto para a referência é:



..476,4||

..7456,0414,4

906,36,01456,0508,0

3

.).(

.).(

.).(

.).(.).(0.).(.).(

upZ

upjZ

jjZ

RjxZZ

updo

updo

updo

up upupcoupdo

=

+=

+++=

++=

Curto-circuito trifásico simétrico:

kAII

Z

UcI

cc

d

cc

692,54,694

4,694p.u.213,0

11

||

b

max

3

min

3

=×=

=×

=×

=+

O tempo de fadiga térmica para este curto-circuito é:

st f 3,7075692

9511)140250(

2

=

×−=

Continuamos a verificar a actuação das protecções antes do cabo atingir a

fadiga térmica.

Curto-circuito trifásico fase-fase:

4,929kA2

3 min

3

min

2 =×= cccc II

st f 4,944929

9511)140250(

2

=

×−=

A situação de bom funcionamento das protecções mantém-se.

Curto-circuito fase-terra:

AII

upjjZZZ

UcI

bcc

ddd

upcc

79,757625,0

..625,0|7456,0414,4)1689,0131,0(2|

113

||

max

1

0

max

.).(1

=×=

=+++×

××=

++×

=−+

Donde tiramos que o tempo de fadiga térmica é:

st f ,1820979,757

9511)140250(

2

=

×−=



Verificamos com esta última garantia de actuação que todas as situações de

curto-circuito provocam a actuação do respectivo relé de protecção, e

consequente interrupção do circuito, antes de os cabos atingirem a fadiga

térmica.

3.9. Abertura do anel

Como sabemos, a rede de MT será explorada em anel aberto. Como tal, temos de

escolher o local onde será aberto o anel, em regime normal de exploração,

procurando garantir as menores quedas de tensão e perdas de energia na rede.

Simulamos a rede MT abastecida pela subestação, de potência aparente nominal

MVASn 5,31= . Usamos como ferramenta de simulação o software PowerWorld

Simulator, versão 8.0.

O cenário por nós imaginado foi:

Assumimos os PTs a abastecer como cargas num barramento de consumo, e a

subestação como um gerador com controlo de tensão, limitado à potência aparente

nominal.

Consideramos ainda, uma vez que desconhecemos as cargas típicas a alimentar por

cada PT (excepto os três PTs da Urbanização Novo Rumo), que todos os PTs

alimentam cargas com um factor de potência 95,0cos =ϕ , e um factor de

simultaneidade dos consumos da rede MT 9,0=MTfs . O factor de correcção para os

cabos, de acordo com os dados técnicos da Celcat, é 1=fc .



Deste modo, os PTs foram representados pelas cargas com os seguintes consumos:

PT S (kVA) P (kW) Q (kVAr)

A 630 538,65 177,05

B 800 684,00 224,82

C 630 538,65 177,05

D 630 538,65 177,05

E 400 342,00 112,41

F 800 684,00 224,82

G 630 538,65 177,05

H 630 538,65 177,05

I 800 684,00 224,82

1 400 342,00 112,41

2 630 538,65 177,05

3 800 684,00 224,82

Total 7780 6651,90 2186,37

Tabela 24. Consumos nos PTs

Recordando os parâmetros eléctricos das linhas:

kmFC

kmmHL

kmR C

/24.0

/37.0

/193,0º20

µ=

=

Ω=

E sabendo que fLX π2= e fCY π2= :

kmSY

kmX

/105,71024,0502

/116,01037,0502

56

3

−−

−

×=××××=

Ω=××××=

π

π

Como os valores da admitância Y são muito baixos, desprezamos no PowerWorld

Simulator as ligações das linhas à terra através das capacidades, associadas ao

modelo em π .



Temos então os parâmetros eléctricos de cada troço de linha entre barramentos:

De Para Distância (m) Resistência

( km/Ω )

Reactância

( km/Ω )

SUB A 240 0,0594 0,0279

A B 200 0,0495 0,0232

B C 160 0,0396 0,0186

C D 150 0,0371 0,0174

D E 100 0,0247 0,0116

D F 450 0,1114 0,0523

F 2 406 0,1005 0,0472

2 1 515 0,1274 0,0599

1 3 50 0,0124 0,0058

3 G 185 0,0458 0,0215

G H 300 0,0742 0,0349

H I 150 0,0371 0,0174

I SUB 500 0,1237 0,0581

Tabela 25. Parâmetros eléctricos dos cabos

Segue-se então o circuito simulado no PowerWorld Simulator:

Figura 11. Rede de Média Tensão



Simulamos então o circuito abrindo as diferentes linhas entre barramentos,

registando sempre os valores da máxima queda de tensão na rede e das perdas

activas.

Abertura de Para

Queda de

tensão .).( upU∆ Perdas activas (MW)

SUB A 0,03281 0,16

A B 0,02786 0,13

B C 0,02257 0,07

C D 0,01896 0,06

D E - -

D F 0,01285 0,03

F 2 0,00881 0,03

2 1 0,00755 0,03

1 3 0,01098 0,03

4 G 0,01475 0,05

G H 0,01632 0,06

H I 0,02192 0,09

I SUB 0,02739 0,11

Mínimo 0,00872 0,03

Tabela 26. Quedas de tensão e perdas activas

Como se verifica a situação que conduz a menores quedas de tensão é a abertura da

linha do PT1 para o PT2, obtendo uma queda de tensão de 0.7% e umas perdas activas

de cerca de 3%.

A estrutura da rede a ser explorada em condições normais é a seguinte:



Figura 12. Local de abertura do anel



4. Posto de transformação.

Nesta secção apresentam-se os cálculos para dimensionamento do PT2, que é

o PT de maior potência ( kVASn 800= ).Este posto de transformação está

inserido num edifício, não causando qualquer impacto visual.

Com uma potência aparente nominal de 800 kVA, os cálculos efectuados

majoram os restantes PTs da urbanização, pelo que podemos repetir as

conclusões sem receios.

Este PT alimentará grandes cargas. Alimenta os prédios A1 até A4, B1 e B2, e do

C1 até C6, e está instalado no edifício C4.

A sua localização deve-se à proximidade das cargas, minimizando quedas de

tensão e perdas de Joule no transporte da energia. Não causando impacto

visual, tivemos também em consideração os meios de acesso ao PT e a

proximidade ao PT

No PT encontramos uma cela para receber a linha de 15 kV, e outra para esta

sair. Encontra-se também uma cela para o corte e protecção do

transformador, e uma cela destinada ao transformador. A Q.G.B.T. (Quadro

Geral de Baixa Tensão) será instalado no corredor de acesso às celas.

4.1. Aspectos construtivos

4.1.1. Algumas considerações gerais:

O interior da cabina é paralelipipédico, e tem m5,2 de profundidade, m5 de

largura e m5,2 de altura.

Os materiais no interior do PT são incombustíveis.

As paredes interiores são construídas com tijolo de m11,0 de largura e

revestimento betuminoso de cerca de cm2 de espessura. A espessura total é

de cm15 . A robustez destas paredes é essencial à fixação dos aparelhos que

solicitarão esforços mecânicos aquando as manobras. Estas paredes têm uma

altura de m2 .



Deverão ser assegurados revestimentos exteriores completamente

impermeáveis.

Procuramos ainda respeitar o artigo 68º do R.S.S.P.T.S. que diz que os órgãos

dos aparelhos que durante a exploração tenham de ser inspeccionados ou

manobrados com frequência deverão, sempre que possível, ser dispostos de

modo a facilitar essas operações.

Foram também asseguradas a distâncias de segurança a peças em tensão. As

distâncias mínimas de paredes, tectos, pavimentos, peças metálicas ligadas à

terra ou a outra fase a peças em tensão (15kV) é de mm160 . As portas e

vedações ou resguardos estão a uma distância mínima de mm260 . Estas

distâncias estão de acordo com o artigo 74º do R.S.S.P.T.S..

As dimensões do interior do PT foram dimensionadas de acordo com as

necessidades (garantindo o normal e seguro funcionamento da aparelhagem

de corte no ar e do transformador), excepto com a altura disponível, que

permite elevar o pavimento m25,0 acima do pavimento exterior, ficando

assim com um pé direito de m5,2 . A largura interior do PT é de m5,2 e o

comprimento de m5 .

Não serão necessários dimensionamentos de fundações pois o PT será parte

integrante de um edifício já construído, aproveitando as fundações deste,

supostamente mais exigentes que as do PT.

A parte do edifício correspondente ao posto de transformação tem de ter um

grau de protecção mínimo IP 239.

4.2. Pavimento

O pavimento terá de conter uma rede equipotencial, do tipo malhasol. As

dimensões da malha serão de cmcm 3010 × , sendo o varão de aço de 4 mm de

diâmetro.

A rede equipotencial será ligada à terra de protecção, através de um condutor

de cobre nu de 235mm .

Esta rede será coberta por laje de betão, e esta por sua vez, por argamassa .



As diferentes camadas somarão uma altura de m25,0 , como já referido nas

considerações anteriores.

A porta exterior é virada para a Avenida Novo Rumo, e é a única parede com o

exterior.

4.3. Aberturas de ventilação

As aberturas de ventilação foi dimensionada de modo a garantir circulação de

ar suficiente para que a temperatura do ar no interior do PT se mantenha

abaixo do limite de Cº35 .

Uma vez que apenas existe uma parede exterior, esta terá uma abertura de

ventilação superior e duas inferiores, para entrada e saída de ar,

respectivamente. Terá ainda uma abertura na parede interior oposta à parede

exterior.

As aberturas de ventilação deverão ainda, de acordo com o artigo 43º do

R.S.S.P.T.S., ter resguardos que impeçam a introdução de objectos estranhos

e de animais. Esses resguardos, sem prejuízo da ventilação, não deverão

permitir atingir partes sob tensão pela introdução de um arame rectilíneo.

A opção por nós escolhida foi escolhida foram abertura feitas de persianas

metálicas, com resguardos de rede metálica plastificada de malha densa.

O transformador escolhido foi do tipo hermético, da marca nacional Efacec,

com a potência já referida, kVASn 800= .

As tensões de funcionamento são de VkV 420/15 e tem os enrolamentos com a

ligação Dyn5.

Apresentamos agora as perdas em vazio (PFE) e em carga (PCU), para os três

PTs que iremos instalar, embora só utilizaremos os valores referentes ao PT

de 800kVA.



PT [kVA] PFE [W] PCU [W]

800 1550 8200

630 1300 6500

400 930 4600

Como a potência aparente nominal do PT2 está pouco sobredimensionada,

vamos usar um factor de carga ( 9,0=fc ) elevado para o cálculo das perdas

totais do transformador (PTT). Calculamos assim as perdas totais do

transformador:

CUFETT PfcPP ×+= 2

WPTT 779282009,01150 2 =×+=

Para calcular a área útil das aberturas superiores Asup vamos usar a seguinte

fórmula:

3sup

098,0 θ∆×=

H

PA TT

Onde H (em metros) é a altura medida do ponto médio da cuba do

transformador e o ponto médio da abertura superior de ventilação, e θ∆ (em

graus Kelvin) a variação de temperatura entre a temperatura máxima no

interior do PT ( PTmaxθ ) e a temperatura ambiente ( ambθ ). As perdas totais do

transformador são medidas em kW.

Temos então a sobreelevação de temperatura θ∆ dada por:

CambPT º152035max =−=−=∆ θθθ

A variação em Kelvin mantém-se: K15=∆θ

A altura D do transformador é mmD 1170= e o ponto médio da abertura de

ventilação está a cm30 do tecto, pelo que mH 615,1)585,030,0(5,2 =+−= .



Então:

2

3sup 08,1

)15(615,1098,0

792,7mA =

××=

Como esta área é afectada pelos resguardos interiores de protecção contra a

introdução de objectos ou animais, a área real das aberturas superiores de

ventilação srealA _ é:

2sup

sup_ 54,17,0

mA

Areal ==

Como são duas aberturas de ventilação cada uma terá uma área real de

277,0 m .

A solução encontrada foi então duas aberturas de ventilação com 1m de base

e o,77m d altura cada.

A área útil da abertura inferior relaciona-se com a área útil da abertura

superior da seguinte forma:

supinf 9,0 AA =

Assim sendo a área útil das aberturas inferiores é:

2

inf 972,008,19,0 mA =×=

E a área real destas aberturas é:

2infinf_ 39,1

7,0m

AAreal ==

Pelo que cada uma das aberturas inferiores tem uma área real de 0,695m2.

Optámos então por aberturas de ventilação inferiores de 1 m de base e o,695

m de altura.



4.4. Fossa de retenção do óleo do transformador

Vamos agora dimensionar a fossa de retenção do óleo do transformador, em

caso de derrame deste. O transformador em causa tem 365 kg de óleo.

Considerações:

A fossa deverá ser estanque e permitir acesso ao seu interior para vazamento,

mas deverá estar em regime normal tapada. A tampa será impermeável.

Respeitando o artigo 76º do R.S.S.P.T.S., o pavimento por baixo do

transformador, uma vez que este contém mais de 200 kg de óleo, está

encaminhado directamente para uma abertura em comunicação com uma

fossa de dimensões suficientes.

Este encaminhamento será feito por um tubo de secção 150 mm de diâmetro.

A fossa será preenchida com brita de granulometria média.

A densidade de massa do óleo considerada por excesso foi de lkg /1 .

Usamos como expressão de cálculo para o volume da fossa a seguinte fórmula:

)65,2

34,11( −×=VVV

Nesta fórmula V é o volume total da fossa (em litros) e VV é o volume de

vazios, que terá de ser o volume disponível para receber toda a quantidade de

óleo.

Sendo assim: 3738,0265 mVlVV =⇒=

4.5. Portas

A porta de acesso ao interior do PT2, será metálica de duas folhas e abrirá para o

exterior, com uma altura de 2 metros e uma largura, quando aberta, de 2,25 metros,

para permitir a entrada e saída dos aparelhos de corte, e do transformador (de

largura máxima 1,525m). Existirão ainda quatro portas de acesso às diferentes celas.



A porta exterior e interiores deverão ser protegida contra a corrosão, bem como as

restantes estruturas metálicas do PT, através de processos de galvanização de

espessura mínima de mµ40 .

As placas de advertência serão afixadas na face exterior da porta, com dimensões

não inferiores a 12cmx20cm, com uma flecha vermelha em ziguezague e a inscrição

“Perigo de morte” durável e bem legível, respeitando assim o artigo 34º do

R.S.S.P.T.S..

À porta exterior detém ainda duas aberturas inferiores conferindo ventilação extra

do PT, de forma quadrangular de cm30 de lado.

4.6. Encravamentos

Terão de estar presentes encravamentos eléctricos e mecânicos.

Os encravamentos eléctricos são colocados junto às portas das celas, só

permitindo a abertura destas na ausência de níveis de tensão perigosos.

Os encravamentos mecânicos são três:

- para entrar na cela do transformador teremos de abrir o cadeado, cuja

chave está prisioneira na cela no seccionador de isolamento, só acessível no

interior da cela de protecção.

- do lado de fora das celas existirá um comando manual da aparelhagem

de corte e seccionamento, constituído por um punho que só quando está na

posição de aberto permite a abertura das portas.

- o terceiro encravamento impede que se abra o seccionador quando o

interruptor-seccionador –fusível está na posição de fechado

4.7. Barramentos MT

De acordo com o artigo 32º do R.S.S.P.T.S., os condutores deverão ser

devidamente identificados por meio de pintura, quando nus (como neste



caso). Os três barramentos serão então pintados de vermelho, verde e

amarelo.

4.8. Equipamento eléctrico

Serão usados equipamentos para dois níveis de tensão: 15kV e 400V.

A manobra destes equipamentos deverá ser feita no exterior da respectiva

cela.

Como referido no início deste capítulo, no PT existirão quatro celas:

- uma para a entrada da linha MT

- uma para a saída da linha MT

- uma para a protecção do transformador

- uma para o transformador

4.9. Manobras

A manobra de órgãos sob alta tensão deverá poder efectuar-se do exterior das

celas sem que se torne necessário abrir as portas ou, de qualquer forma,

modificar a protecção contra contactos com peças sob alta tensão, de acordo

com o artigo 50º do R.S.S.P.T.S..

4.10. Celas de entrada e saída

Numa cela de entrada, ou saída, irá ser instalado um interruptor seccionador

tripolar da Efacec, do tipo ISP 17,5.

As principais características são:



Tipo Tensão

nominal

(kV)

Corrente

nominal

(A)

Corrente

de curta

duração

(3 s)

(kA)

Poder

de fecho

(kA)

Corte

cabos

em

vazio

(A)

17,5 400 16 40 38 25

De acordo com o artigo 51º do R.S.S.P.T.S., os seccionadores deverão ser

instalados de forma que, na posição de abertura, a acção do peso próprio das

facas e dos comandos não se exerça no sentido do fecho.

Serão também instalados extremidades de fim de cabo monopolares que

suportem o cabo de secção 95 mm2.

Serão usados dois isoladores de apoio entre as celas de entrada e saída da

linha MT, e entre a cela de protecção e do transformador, ambos fixados no

tecto.

Entre a cela de saída da linha MT e a cela de protecção do transformador será

usado um seccionador tripolar de isolamento Efacec do tipo SE 17,5.

As principais características são:

Tipo Tensão nominal

(kV)

Corrente nominal

(A)

Corrente de curta duração (3 s)

(kA)

SE 17,5 17,5 630 12,5

Há também a necessidade de instalar isoladores de apoio de forma a suportar

o barramento, capazes de suportar mecanicamente os esforços suportáveis à

cabeça.



4.11. Cela de protecção do transformador

Respeitando o artigo 39º do R.S.S.P.T.S., que diz que as instalações deverão

ser providas de dispositivos que permitam, facilmente e sem perigo, desligá-

las em carga, simultaneamente em todas as fases.

Colocaremos um interruptor-seccionador-fusível da Efacec do tipo ISPF 1,5,

cujas principais características são:

Tipo Tensão

nominal

(kV)

Corrente

nominal (A)

Corrente de curta

duração (3 s) (kA)

Poder de

fecho

(kA)

Corte

cabos em

vazio (A)

ISPF

17,5

400 16 40 38 25

Este interruptor tem facas de terra comandadas independentemente das facas

principais.

Este interruptor respeita também o artigo 51º acima referido.

4.12. Dimensionamento de barramentos

O barramento de média tensão será dimensionado de modo a suportar os efeitos

térmicos e electrodinâmicos, quer em condições normais de funcionamento, quer em

situações de defeito.

Teremos em conta para o dimensionamento a corrente que circula na rede de média

tensão, pois é francamente superior à do PT2.

A situação mais desfavorável para esforços solicitados ao barramento, é quando todos

os PTs da rede MT estão a ser alimentados apenas por uma saída da subestação, e

estão PTs a jusante do PT2 do que a montante.

A corrente nominal In no barramento MT será nesta situação:



AIn 163,220103

10)630800630630400800400630800(3

3

=×

×++++++++=

Para conhecer o valor da intensidade de corrente de curto-circuito máxima

consideramos a seguinte configuração:

Figura 13. Esquema directo e inverso

Calcularemos então a corrente de curto-circuito para um defeito trifásico simétrico

no barramento MT do PT2.

Os valores de base mantêm-se em relação ao capítulo anterior:

Ω=

=

=

=

143,7

44,1212

15

5,31

b

b

b

b

Z

AI

kVU

MVAS

Recordamos também as características eléctricas do cabo:

kmmHL

kmR C

/37,0

/193,0º20

=

Ω=

As distâncias da subestação ao PT2 são m2271 e m1135 para o cabo de índice 1 e de

índice 2, respectivamente.

As impedâncias directa e inversa dos cabos são:

..0184,00393,0

..0369,00786,0

2

1

upjZ

upjZ

c

c

+=

+=



A impedância equivalente MTZ vista do local de defeito para a referência é dada

pela equação:

21

max // ccTRAFOATMT ZZZZZ ++=

..1299,0025,0)015,00218,0(1,0)0146,000366,0( upjjjjZMT +=++++=

..1324,0|| upZMT =

O valor da corrente de curto-circuito máximo max

3ccI é calculado com o factor 1=c .

..307,81324,0

11,1

||

max

.).(3up

Z

cUI

MTupcc

=×

==

kAIII bcc upcc071,10max

3 .).(3=×=

4.12.1. Esforços electrodinâmicos

Podemos agora calcular os esforços electrodinâmicos solicitados ao

barramento, tendo para tal, de calcular o valor máximo instantâneo da

corrente térmica equivalente de curto-circuito, dada pela expressão:

)(max

3 AnmII ccth +×=

Onde m é o factor térmico da componente continua da corrente de curto-

circuito e n o factor térmico da componente alternada da corrente de curto-

circuito, e são consultados em ábacos.

Estes valores dependem da impedância vista para montante do local do

defeito, do tempo de actuação da protecção pt e da relação entre as

correntes permanente e sub-transitória de curto-circuito. Temos assim:

);;(

);;(

max

3 ppcc

p

tIIfn

tfm

=

= χ

χ é o factor de amortecimento crítico dado pela expressão X

R

e3

98,002,1−

+=χ ,

sendo R e X a resistência e reactância vista para o defeito.

57,198,002,1 01299,0

025,03

=+=−

eχ

1max

3 =pcc II pois o local de defeito encontra-se distante o suficiente dos

alternadores para esta relação ser alterada.

Os valores consultados foram )08,0;57,1(fm = e )08,0;1(fn = .



Resulta então:

kAI th 259,1125,01071,10 =+×=

A corrente de choque Ich será então:

kAII thch 92,15259,1122 =×=×=

Foi então escolhido o fusível de alto poder de corte, a instalar no interruptor

seccionador fusível de calibre kA63 .

4.12.2. Força electrodinâmica

A força electrodinâmica é obtida pela expressão:

a

lIF che ×××= − 221004,2

As unidades da força electromagnética são kgf.

l é o comprimento do vão máximo do barramento e a a distância entre barras.

No nosso caso cml 98= e cma 21= .

Temos então

kgfFe 28,2421

9892,151004,2 22 =×××= −

O passo seguinte é verificar se os esforços electrodinâmicos são suportados

pelo condutor. O módulo de flexão W terá de respeitar a inequação:

)( 3cmM

Wσ

≥

Onde M é o momento flector do maior vão encontrado e σ o coeficiente de

segurança à flexão que depende do material do condutor. Para o cobre

cmkgf .1000=σ .

Por sua vez, o momento flector M depende do comprimento do maior vão

encontrado e da força electrodinâmica que nele se poderá sentir. A forma de

cálculo é:

cmkgflF

M e .14816

9828,24

16=

×=

×=



Temos então a condição de 3148,0 cmW ≥ .

Consultamos tabelas de características de barramentos que nos conduziram a

utilizar barramentos de cobre pintados e de perfil rectangular, com dimensões

mm530× . O seu módulo de flexão é 0,75cm3 e a corrente máxima admissível

em regime permanente AI z 447= .

Como calculado anteriormente, a corrente de serviço máxima a circular neste

barramento será AI s 21,220= .

4.12.3. Verificação de esforços térmicos

Temos ainda de garantir que o barramento suporta os esforços térmicos

solicitados durante o regime permanente e durante a ocorrência de um curto-

circuito.

A verificação será feita para o valor da corrente térmica equivalente de curto-

circuito, e usaremos a fórmula já nossa conhecida:

pth

if ts

Ik

2

2

+=θθ

iθ é a temperatura antes de ocorrer o curto-circuito, neste caso de 65ºC. tp é

o tempo de actuação da protecção para este curto-circuito, ou seja, tp=0,08s.

A secção vem em mm2. o factor k depende do material do barramento, e para

o cobre sACmmk 24 /º0061,0= .

Verifica-se então:

Cf º156,6808,0140

112590061,065

2

2

=××+=θ

Sabendo que a temperatura máxima admitida para o cobre são 200ºC vemos a

condição satisfeita folgadamente.



4.13. Vãos proibidos

Durante um curto-circuito existe a possibilidade de os barramentos entraram

em ressonância magnética, agravando os esforços solicitados. Como tal

impõe-se que a frequência de ressonância se situe fora dos intervalos

[45;55]Hz e [90;110]Hz.

Para esta verificação calcularemos os vãos proibidos, que nos levariam à

situação descrita anteriormente, através da fórmula:

42

0

2112

f

IEl

×××

=ρ

expressa em metros.

Na fórmula encontramos E que representa o módulo de Young do cobre, que

toma o valor 1,15x106kgf/cm2. I é o momento de inércia da secção, para uma

força lateral Ix, para este perfil de barramento é 1,125cm4. ρ representa o

peso da barra por unidade de comprimento, e vale cmkgf /0133,0=ρ .

Torna-se fácil calcular os vãos proibidos e obter os seguintes valores:

fo (Hz) l (cm)

45 156,68

55 141,72

90 110,79

110 100,21

Tabela 31

Logo os vão proibidos estão nos intervalos:

)](68,156;72,141[]79,110;21,100[ cm∧

Não usamos barras com os comprimentos proibidos.



4.14. Flecha máxima

Temos ainda de verificar se a flecha máxima da barra de maior comprimento

excede 1%, pois é imposto que a flecha não pode exceder este valor.

A flecha é então calculada a partir da fórmula:

)(185

1 4

cmIE

lf

y××

=ρ

onde Iy é o momento de inércia da secção, desta vez para

uma força vertical, e l é o vão máximo.

E é igual a cmf 186,0031,01015,1

980133,0

185

16

4

=×××

= .

%18,010098

186,0=×

Está garantida a condição de flecha máxima.

4.15. Esforços termodinâmicos

Podemos calcular os esforços termodinâmicos que se fazem sentir nos apoios

do barramento a partir da Lei de Hook:

l

lEsF

∆××=

E podemos relacionar esta força com a variação de temperatura da seguinte

fórmula:

θα

θαθα

∆×=∆

∆××=−=∆

∆+=

l

l

llll

ll

'

)1('

Deste modo:

θα ∆×××= EsF (kgf)

s – secção da barra de cobre (140 mm2)

E – módulo de Young do cobre (1,15x104kgf/mm2)

α - coeficiente de dilatação térmica linear do cobre (0,017x10-3 ºC-1)

θ∆ - sobreelevação de temperatura devido à ocorrência de curto-circuito



mf θθθ −=∆

fθ é a temperatura final atingida durante o curto-circuito, e foi por nós

calculada e é Cº156,68 . mθ é a temperatura de montagem, que consideramos

ser de 20ºC.

Cº156,4820156,68 =−=∆θ

Os esforços termodinâmicos são:

kgfF 03,1318156,4810017,01015,1140 34 =×××××= −

Por consequência da flexão da barra, a força transmitida aos isoladores é,

regra geral, inferior.

Devemos então calcular o valor crítico de encurvamento da barra, pois se este

valor for excedido, a barra flecte. Podemos obter o valor da força crítica Fcr

através da expressão:

2

0

2

l

IEF

y

cr

××=π

E é o módulo de Young já referido anteriormente (E= 1,15x106kgf/cm2). Iy o

momento de inércia de de secção, para uma força vertical, também indicado

anteriormente Iy=0,031cm4. 0l é o comprimento do menor vão, sendo no nosso

caso cml 680 = .

Temos então kgfFcr 1,7668

031,01015,12

62

=×××

=π

.

4.16. Esforços termodinâmicos e electrodinâmicos

Temos de conjugar os esforços termodinâmicos aplicados no menor vão e os

electrodinâmicos no maior vão para assegurar que o isolador de extremidade

suporta os esforços a ele solicitado. Este é o caso mais desfavorável.

A força resultante FR é calculada pela fórmula:

kgfF

FF crR e

13,45)2

1,76(28,24)

2( 2222 =+=+=



Olhando para este cenário, optamos por utilizar isoladores do tipo A, uma vez

que estes têm uma tensão de ruptura de 375kgf, sendo pois, muito inferiores

às forças máximas aplicadas aos isoladores.

4.17. Cabos de ligação do interruptor-seccionador-fusível para o

transformador

O cabo escolhido por nós para ligação do interruptor-seccionador-fusível para

o transformador, foi o XHIOV da Celcat, de secção de 25 mm2, de tensão

estipulada de 8,7/15(17,5)kV. A corrente máxima admissível Iz do cabo, para

instalação no ar com disposição em esteira de 191A.

Os fusíveis a instalar no interruptor-seccionador-fusível são de calibre In=50A e

de alto poder de corte.

4.18. Condição de aquecimento

A corrente de serviço Is a circular nos cabos em questão será majorada pela

corrente nominal do transformador:

AU

SI

c

TRAFOs 79,30

10153

10800

3 3

3

=××

×==

Não haverá problemas com o aquecimento dos cabos pois estes estarão a uma

distância mínima de 22 cm imposta pelos contactos do interruptor-

seccionador-fusível, e com uma corrente de serviço muito inferior à corrente

máxima admissível no cabo Iz.

Mas devemos aplicar o factor de correcção de temperatura K pois os valores

do fabricante estão calculados para uma temperatura ambiente de 30ºC. a

temperatura no interior do PT é normalmente 35ºC.

957,03090

3590

35

0 =−−

=−

−=

p

pK

θ

θθ



Como AIKI zz 87,182191957,0' =×=×= , a corrente de serviço do cabo continua

muito longe da corrente máxima admissível, corrigida pelo factor de

correcção de temperatura.

4.19. Protecção contra curto-circuitos:

Consideramos as situações máxima e mínima de curto-circuito iguais às do

cálculo de curto-circuitos para os barramentos MT.

A corrente de curto-circuito máxima é a mesma que a calculada para a

corrente de curto-circuito máxima no barramento MT do PT2, e é

Imax=10,07kA.

O tempo de fadiga térmica, é:

sI

Skt

cc

iff 119,0)10072

2511()90250()()( 22 =

××−=

××−= θθ

As condições mantêm-se como anteriormente. Para isolamento em PEX a

temperatura final num curto-circuito são 250ºC e a temperatura em regime

nominal é 90ºC (situação majorativa pois na realidade nunca se atingirá esta

temperatura em normal funcionamento). O k mantém-se também igual a 11.

Este tempo de fadiga é superior ao tempo de actuação do fusível da ordem

dos 10 ms, e mesmo que o fusível não actue dispara a protecção na

subestação em 0,08s.

A corrente de curto-circuito mínima verifica-se com o esquema:

Figura 14. Esquema homopolar



Onde Zc1 representa a impedância homopolar do cabo da subestação até ao

PT2, e tem o comprimento kml 271,2= .

A impedância homopolar vista do ponto de defeito para a referência é:

od RjxZZ 301 ++=

..716,3||

..702,0649,3404,36,0)045,0108,0(271,2

upZ

upjjjZ

d

d

=

+=+++×=

E a corrente de curto-circuito neste caso é:

AupZ

UcIcc

d

85,978..807,0716,3

3

||===

×=

O tempo de fadiga térmica do cabo para este curto-circuito é:

st f 63,12)85,978

2511()90250( 2 =

××−=

Tempo este francamente superior ao de interrupção do fusível.

4.20. Defeitos internos do transformador

Será instalado um termómetro e um transdutor que ordena o disparo do interruptor-

seccionador-fusível em caso de sobreelevação de temperatura.

4.21. Equipamento de baixa tensão

Escolhemos o cabo XV de 185 mm2, com tensão estipulada de 0,6/1kV, da

Celcat, cuja corrente máxima admissível em regime permanente é Iz=526A

para disposição em esteira juntiva.

Dada a elevada corrente de serviço, adoptamos a solução de três condutores

de fase e dois condutores de neutro, e isolamento em PEX.

Os cabos serão instalados em caleiras separadas 30 cm umas das outras, como

se pode ver no desenho do PT em anexo.

A corrente de serviço do lado de baixa tensão do transformador, calculado

para a potência nominal do transformador, majorando assim os calculoas, é:



AU

SI

c

ns 7,1154

4003

10800

3

3

=×

×=

×=

Aplicando os factores de correcção K=0,957 e a correcção para cabos em

esteira ao ar, em prateleiras com distância superior a 20 cm de 0,84. verifica-

se então:

A

II zs

77,12817,1154

84,0967,052637,1154

≤

×××≤⇔≤

Esta disposição é então suficiente.

Salienta-se que o raio de curvatura máximo deste cabo é, segundo o

fabricante, 8D, em que D é o diâmetro exterior do cabo, D=23,5mm, então o

raio de curvatura mínimo é 188mm.

O neutro sofre uma redução de metade da secção de fase. Como uma fase é

constituída por três cabos de 185mm2, a secção total do neutro terá de ser

25,2772

1853mm=

×.

Uma vez que o neutro é constituído por dois cabos, a soma dos dois terá de

totalizar 277,5mm2. a solução escolhida foi o cabo XV com a secção

normalizada de 150mm2.

4.22. Quadro Geral de Baixa Tensão

O QGBT (Quadro Geral de Baixa Tensão) será do tipo interior fechado, para

que não se possa tocar nas peças em tensão.

Os elementos a constituir o QGBT são os seguintes:

- interruptor geral de baixa tensão tripolar, com poder de corte de 1250 A;

- Comando de iluminação pública feito por contactor, com célula fotoeléctrica

instalada no exterior a uma altura mínima de 2,5m;



- corta circuitos-fusível, nas saídas de iluminação pública, do tipo gG de alto

poder de corte, com In=10A e In=6A;

- contador de energia para a iluminação pública;

- contador de energia para contagem geral;

- seis circuitos trifásicos de distribuição de energia, para as saídas numeradas

de 1 a 6, protegidas por triblocos corta circuitos-fusível de alto poder de corte

de calibre 250A, 200A, 315A, 250A, 250A e 315A, respectivamente;

- três amperímetros electromagnéticos com indicador de ponta 0-1000A;

- três transformadores de intensidade de medida de 1500/5A, para ligação dos

amperímetros;

- um voltímetro electromagnéticos 0-500V, de classe 3 e respectiva

protecção;

- três barras de cobre com dimensões 60x10mm pintadas com as cores

regulamentadas R, S e T;

- duas barras de cobre com dimensões 60x5mm pintadas com as cores

regulamentadas para o neutro e a terra de protecção;

- três corta circuitos-fusível seccionáveis, equipados com um fusível de calibre

In=16A e dois de In=10A do tipo gG de alto poder de corte, para protecção do

circuito de tomadas do PT, de iluminação e de emergência, respectivamente;

Para dimensionar correctamente o poder de corte dos fusíveis instalados no

QGBT temos de conhecer a corrente de curto-circuito máxima que pode

ocorrer neste ponto. Essa situação acontece quando temos a seguinte

configuração da rede:

Figura 15

O transformador do PT tem uma reactância de fugas %5,4=fx .



..1014,1105,31

10800045,0 3

6

3_

_ upjjS

SxZ

b

PTTRAFO

fPTTRAFO

−×=××

==

A impedância equivalente vista do local de curto-circuito para a referência

BTeqZ _ é:

..1334,0||

..13104,0025,0

//

_

_

_21

max

_

upZ

upjZ

ZZZZZZ

BTeq

BTeq

PTTRAFOccTRAFOATBTeq

=

+=

+++=

Então a corrente máxima de curto-circuito é:

..49,71334,0

11

_

max

.).( upZ

UcI

BTeq

upcc =×

=×

=

kAU

SI

b

bb 45,45

4003

105,31

3

6

=×

×=

×=

kAIcc 81,340max =

O QGBT tem de ter ainda:

- tomadas de corrente 2P+T 230V 16A;

4.23. Barramentos do QGBT

O barramento terá de suportar uma densidade de corrente de d=2 A/mm2. a secção

do barramento terá de ser:

235,5772

7,1154mm

d

Is s ===

Optamos assim por barramentos de dimensões 60x10mm de cobre pintado

para as fases e de 60x5mm para o neutro e terra de protecção.



4.24. Protecções

4.24.1. Protecções contra curto-circuitos:

Todas as saídas BT serão protegidas contra curto-circuitos através de corta

circuitos-fusível de alto poder de corte dimensionados anteriormente para

todas as saídas em todos os PTs.

4.24.2. Protecção contra sobrecargas:

As sobrecargas são asseguradas pelas protecções contra curto-circuitos,

conforme projectado anteriormente.

4.25. Terras:

Serão instaladas duas terras.

4.25.1. Terra de protecção:

Todas as partes metálicas que constituem os revestimentos e suportes de

qualquer aparelho ou dispositivo, bem como as portas das celas e a porta do

PT, devem ser ligadas à terra de protecção, para garantir a protecção contra

contactos com peças acidentalmente sob tensão.

A terra de protecção tem de ser executada junto da cabina, devendo a ela ser

ligadas as ferragens, a rede equipotencial do pavimento e a estrutura

metálica das celas e respectivas portas.

Sempre que haja risco de aparecimento de tensões de passo perigosas à

superfície do terreno, o circuito de terra de protecção deverá ser constituído

por cabo isolado unipolar VV 0,6/1kV, de 35 mm2 de secção para as ligações e

16 mm2 para as derivações, com isolamento de cor verde-amarela e bainha

exterior preta.

Os condutores de terra deverão ser de material durável, amplamente

dimensionados para as correntes de terra previstas, conforme diz o artigo 57º

do R.S.S.P.T.S..

Terá de ser instalado um ligador amovível no ponto de saída do condutor de

terra de protecção. Não se poderá intercalar os circuitos de terra com



interruptores, seccionadores, corta cirrcuitos-fusivel ou qualquer peça

amovível sem auxílio de ferramenta.

4.25.2. Terra de serviço:

No posto de transformação, o neutro terá de ser ligado directamente à terra

de serviço. a este, ligam-se os pontos dos diversos circuitos eléctricos que

influenciam as condições de exploração, através da limitação do potencial dos

condutores.

À terra de serviço ligam-se as armadura, blindagens e bainhas metálicas dos

cabos das saídas subterrêneas de baixa tensão, e o neutro do transformador.

O condutor de ligação à terra de serviço será constituído por um cabo VV 35

mm2 0,6/1 kV, com isolamento de cor azul claro e bainha exterior preta,

estabelecido entre o barramento do neutro do QGBT e um ligador amovível

situado no interior do PT que permita efectuar as medições da resistência de

terra dos eléctrodos.

O eléctrodo de terra deve ser constituído por uma chapa, instalada em

condições tais que a resistência de terra seja inferior a 10 Ω em qualquer

época do ano.

O condutor de terra de serviço será ligado ao barramento de neutro do quadro

de baixa tensão.

A distância que assegura a distinção entre as terras é 25 metros.

4.26. Iluminação e Tomadas do Posto de Transformação

Para uma correcta iluminação do PT devem ser usadas pelo menos 3 lâmpadas

de 9W - economizadoras, sendo que duas ficarão no corredor e uma próxima

do compartimento do transformador. Estas devem ser colocadas de forma a

que qualquer operação dentro do PT seja efectuada com clareza e sem sujeita

a perigos por falta de visibilidade, além de ter de ser possível efectuar as

leituras necessárias nos contadores e aparelhos de medição (artigo 41º do

R.S.S.P.T.S). Assim como as lâmpadas devem estar colocadas de forma a que

uma substituição não obrigue à interrupção de serviço.



Para o circuito de iluminação escolhemos o cabo PT-N05VVH2-U da “CelCat”

de secção 1,5mm2, protegido por um fusível de 10A de classe gG da

“Siemens”.

Para assegurar qualquer avaria existe um circuito de iluminação de recurso

que deve permanecer em perfeito estado de funcionamento e capaz de

permitir circular sem perigo e proceder às manobras e reparações de

emergência necessárias (artigo 42º do mesmo regulamento). Desta forma este

circuito de recurso utiliza o cabo PT-N05VVH2-U da “CelCat” de secção

2,5mm2, protegido por um fusível de 16A de classe gG da “Siemens”.

4.27. Acessórios no Posto de Transformação

No PT devem estar os seguintes acessórios:

- um extintor de incêndio, do tipo de neve carbónica, com capacidade mínima

de 5Kg;

- um estrado isolante (de madeira ou material plástico) para uma tensão de

isolamento mínima de 20kV;

- um par de luvas isolantes para uma tensão de isolamento mínima de 20kV;

- um punho de manobra de fusíveis para BT;

- diversos fusíveis de reserva;

- um sistema de iluminação de emergência constituído por uma lanterna

eléctrica portátil, com lâmpada fluorescente, alimentada por uma bateria de

níquel cádmio;

- um armário em material não metálico, onde contém os acessórios e

medicamentos necessários a uma situação de primeiros socorros;

- quadro com instruções para os primeiros socorros e o registo de medidas de

terra;

- placa de identificação com o número do PT, nome e número de telefone do

distribuidor para colocar na porta do PT, assim como um esquema da rede que

alimenta;

- placas regulamentadas de aviso - “Perigo de Morte” – em locais de boa

visibilidade afixadas na porta de acesso ao PT, na porta amovível de acesso ao

transformador e nas portas das celas.



5. Iluminação pública

A iluminação de exterior ao longo das últimas décadas passou por um

desenvolvimento favorável na sua extensão através da melhoria técnica

constante do material disponível.

A iluminação pública é essencial para uma melhoria da qualidade de vida da

população de um local. Possui grande importância no desenvolvimento

económico e social dos municípios, sendo um dos principais aliados na

diminuição dos índices de criminalidade. Além disso possui grande função

paisagística, iluminando pontos de interesse turístico e estruturas de beleza

arquitectónica.

Historicamente, a iluminação de exterior no início orientou-se para um fim

utilitário e unicamente destinado a facilitar a circulação urbana nocturna.

Ainda hoje, é a parte preponderante da iluminação de exterior.

A rápida intensificação de todos os meios de transporte conduziram ao

desenvolvimento da iluminação intensiva das vias públicas das aglomerações

urbanas e a iluminação das estradas e auto-estradas, sobre todo o seu

comprimento, ou em certos cruzamentos. As estações de comboio, os portos e

os campos de aviação são outras aplicações da iluminação de exterior que não

existiam no passado. Além disso, o prolongamento das actividades exteriores

em terrenos de fábricas estendeu consideravelmente as necessidades em

iluminação exterior.

A iluminação exterior pode ser classificada em várias categorias, das quais se

distinguem a iluminação das vias públicas, túneis, aeroportos, grandes áreas,

fachadas de edifícios e reclames luminosos. O objectivo da iluminação de vias

públicas trata de melhorar as condições de visão dos usuários das mesmas,

tendo sempre em conta, factores económicos. Assim, para o condutor é

necessário garantir a visibilidade necessária para distinguir os obstáculos e o

traçado da via com o tempo útil para efectuar as manobras inerentes à



condução. Para os peões a finalidade consiste na visibilidade clara dos limites

dos passeios assim como a ausência de zonas sombrias. Considerando um

obstáculo de 15cm de lado e factor de reflexão de 15%, admite-se que um

automobilista o deva ver a 100m de distância considerando uma velocidade de

60Km/h, e para um peão esse mesmo obstáculo deve poder ser visto até uma

distância de 10m.

A iluminância deve ser tal, de modo a não permitir que passem despercebidos

os pontos críticos da via, tais como curvas, cruzamentos, passagens de nível

entre outros. Os níveis de iluminação devem ser adaptados às exigências de

cada via e deste modo estabelece-se uma classificação entre as vias públicas,

tendo em conta os seguintes elementos:

- A densidade do tráfego automóvel,

- A velocidade da circulação automóvel,

- A densidade do tráfego dos peões,

- A necessidade do respeito das cores.

Para cada tipo de iluminação, para cada tipo de via correspondem diferentes

níveis e características de iluminância e de luminância, bem como diferentes

critérios de qualidade (coeficientes de uniformidade, encadeamento,

coeficiente de iluminação dos arredores...).

A alimentação desta rede de iluminação pública será feita a partir dos PT’s,

possuindo cada um deles, duas saídas disponíveis para esse efeito. Esta rede

de iluminação pública vai englobar nas três zonas de cada PT, iluminação da

via pública e a iluminação de uma zona verde ou de lazer.

De modo a efectuar a ligação automática da iluminação pública, vai existir

uma célula fotoeléctrica instalada no exterior do PT, e também, um comando

manual para o mesmo efeito no interior do mesmo.

Esta rede, será do tipo subterrânea, estando os cabos enterrados

directamente no solo, ao longo dos passeios, sendo nas travessias colocado no

interior de um tubo PVC. Estas travessias encontram-se nas mesmas valas dos

outros cabos de energia, ou em valas próprias para o efeito, de modo a

minimizar os efeitos de uma manutenção no circular quotidiano de uma rua. O



traçado da Rede de Iluminação Pública encontra-se em anexo, Desenho nº 5 –

Rede de Iluminação Pública.

5.1. Classificação dos espaços

O tipo de iluminação a usar estará dependente das características específicas

do local a iluminar. Consideramos que em locais de maior densidade de

tráfego, como as ruas principais que têm passagem pela urbanização, existe

uma necessidade de um aumento de segurança, e assim de melhor

iluminação, já em zonas de ruas secundárias dentro da urbanização, que

consistem quase exclusivamente para os moradores, não existiu uma

preocupação elevada em termos de iluminância média.

Assim sendo, vamos considerar três tipos de zona:

- Zonas Residenciais com Edifícios, com uma intensidade de iluminância,

mínima de 5 lux e média de 25 lux. Englobam-se nestas zonas, a Avenida Novo

Rumo e as Ruas Dr. Carlos Felgueiras e António Sérgio.

- Zonas Residências com Moradias, com uma intensidade de iluminância,

mínima de 5 lux e média de 15 lux. Nestas zonas, englobam-se o restante das

ruas do projecto, Ruas António Nobre, Rochdale, Pioneiros, Viana da Mota,

Vitorino Nemésio.

- Zona de Lazer ou zona verde, com um nível baixo de iluminância, entre

4 e os 10 lux.

De referir que a iluminação deverá ser uniforme.

5.2. Luminárias

Para o cálculo luminotécnico, utilizamos diversos programas, que já tinham

sido utilizados na cadeira de TECI. Utilizámos então o programa INDALWIN 5.2

Viário e Decorativo e o programa DIAlux. Utilizámos estes dois programas, de

modo complementarem-se um ao outro. Realizamos os projectos das ruas e

dos espaços de lazer em ambos, e assim chegamos a conclusões similares. O

INDALWIN, mais primitivo, mais simples, de compreensão fácil, mas não tão

completo e de interface agradável como o DIAlux. Ambos possuíam a opção de



importar CAD, mas esta opção não chegou a ser utilizada devido a dificuldades

na compreensão dos diversos softwares.

Preferimos escolher luminárias da mesma marca (INDALUX), de modo a

facilitar a pesquisa dos catálogos no software. O INDALWIN já continha o

catálogo da INDALUX, visto ser o software da própria marca e instalámos o

plug-in da INDALUX no DIAlux, de modo a termos as luminárias no mesmo.

Nas vias principais, zonas residenciais com edifícios, Avenida Novo Rumo, Rua

António Sérgio e a Rua Carlos Felgueiras, será usado o modelo de luminárias

IQD1 – 150W vapor de sódio de alta pressão, luminárias de grande

estanquicidade, com um invólucro em policarbonato, com carcaça com

reflector de alumínio. Esta luminária estará voltada para a via, disposta

alternadamente como mostra a figura da folha do projecto do DIAlux.

Figura 16– folha do projecto DIAlux



Figura 17 – Luminária utilizada

Estas luminárias, também vão ser utilizadas nas zonas residenciais com

moradias, zonas com menor necessidade de iluminância, frequentada

essencialmente por moradores. Neste caso a distância entre postes

alternados, aumenta, de modo a diminuir o valor da iluminância para os

definidos em cima. A sua disposição encontra-se em baixo, na folha de

Projecto do DIAlux. Aqui encontram-se as ruas, António Nobre, Rochdale,

Pioneiros, Viana da Mota e Vitorino Nemésio.

Figura 18 – Folha de projecto DIAlux 5 ruas.



Como se pode ver, o próprio programa, calculou a

altura de montagem do ponto luz, distâncias entre

postes, baseado nos dados que lhe foram

fornecidos (tipo de luminária, iluminância mínima e

média) o tipo de zona, através de um assistente

simples, que através de várias informações permite

simular que tipo de área urbana se trata (no nosso

caso, S4). Depois de várias utilizações no software,

chegou-se à conclusão que, não variando muito a

largura da via, para as várias ruas, o número de

luminárias e distância entre elas, ia ser

praticamente o mesmo. Por isso acabámos por

generalizar os projectos luminotécnicos das ruas e

criámos três tipos de áreas (já referidas acima).

Figura 19 – Coluna com Access T, modelo C,

luminária IVA2-PT

Para as zonas de lazer, que percorrem o interior da urbanização, foi utilizada

uma luminária decorativa urbana Quebec IQV-He-70W, vapor de sódio de alta

pressão com reflector em alumínio e semi-esfera difusora de policarbonato.

Aqui, a iluminância necessária era mínima, sendo as lâmpadas mais

fracas, altura de montagem e distância entre luminárias menor, em

relação às anteriores.

Quanto á zona verde, que percorre o interior da urbanização, será

usada uma luminária decorativa IJX – 70W de sódio de alta pressão

com uma esfera difusora de policarbonato opaca, e colocada numa

coluna de 4m.

Figura 20 – Coluna 40-ICG. Luminária IQV-He-70W

Segundo o DIAlux (ver ficheiro ZonasLazer.dlx), a altura de

montagem é de 4m estando o ponto luz a 3.765m. Estas luminárias



encontram-se espaçadas a uma distância média de 15m de modo a obter a

iluminância média requerida. Consideramos, um espaço exterior com um solo

padrão, e um factor de manutenção 0.5, ou seja, poluição alta.

Por motivos de dificuldade técnica, não nos foi possível apresentar imagens do

ficheiro da folha do projecto zonaslazer.pdf, visto que as luminárias não

apareciam, apesar de aparecerem no ficheiro de projecto.

Segundo o Regulamento de Segurança de Redes de Distribuição de Energia

Eléctrica em Baixa Tensão (essencial e básico):

- Artigo 67.º, Colunas e braços de Candeeiros

1. As colunas (com alturas de 4 e 6,13m) e os braços de candeeiros

serão de material resistente às acções dos agentes atmosféricos ou

devidamente protegidos contra essas acções, dimensionados de

forma a resistirem às solicitações previstas, designadamente à

acção do vento, e não deverão permitir a entrada de chuva nem a

acumulação de água de condensação.

2. As colunas deverão possuir uma abertura de acesso a, pelo menos,

0,50m acima do solo, dotada de porta ou tampa que feche com

toda a segurança, que não possa abrir-se sem meios especiais e

que vede a entrada de água proveniente de jactos (IP*5*).

3. A protecção e o comando dos candeeiros poderão ser feitos

individualmente ou por grupos.

4. Os aparelhos de protecção e de comando dos candeeiros deverão

ficar instalados em quadros devidamente dimensionados, os quais

os quais deverão estar alojados, em regra, no interior do espaço

protegido pela porta ou tampa referidos no 2.

5. Quando, pela sua situação ou dimensões, não for possível instalar

o quadro referido no número anterior no interior da coluna do

candeeiro, ou quando esta não existir, o quadro será colocado em

local apropriado junto do seu braço.



6. No caso de o quadro ser exterior ao candeeiro e estiver instalado a

mais de 2,5 m de altura do solo, dispensar-se-á que o invólucro

seja dotado de porta com fechadura.

- Artigo 68.º, Lanterna dos candeeiros

As lanternas dos candeeiros utilizadas para iluminação pública ou sinalização

deverão ser resistentes à acção dos agentes atmosféricos.

- Artigo 69º, Colocação dos candeeiros

1. Os candeeiros serão fixados às superfícies de apoio ou implantados

no solo, de modo que ofereçam as necessárias condições de

segurança, tendo em atenção o disposto no artigo 27.º.

- Artigo 27.º, fundação de postes

1) Os postes serão implantados directamente no solo ou

consolidados por fundações adequadas de modo a assegurar a

sua estabilidade, tendo em conta a natureza do solo e as

acções intervenientes, devendo observar-se na sua implantação

o seguinte:

a) Os postes metálicos serão encastrados em maciços de

betão;

b) Os postes de betão armado ou pré-esforçado poderão

ser implantados directamente no solo;

c) Os postes de madeira deverão ser, em regra,

implantados directamente no solo ou fixados a

dispositivos apropriados.

2) Nos casos correntes de postes implantados directamente no

solo a profundidade mínima de enterramento, em metros,

deverá ser igual a

h=H/10+0,5, em que H, também em metros,

é a altura total do poste.



3) Entre os apoios ou suas fundações e os cabos subterrâneos de

energia ou de telecomunicações deverão manter-se distâncias

suficientes para evitar avarias, com um mínimo de 0,80m.

2. Quando os candeeiros ou os seus acessórios forem colocados sobre

apoios de linhas aéreas em condutores nus, a distância entre

aqueles e estes não deverá ser inferior a 1m.

As colunas das luminárias serão colocadas perto da borda da via, enquanto

que as decorativas são colocadas conforme as características da zona a

iluminar. As colunas serão fixadas em maciços de betão.

- Artigo 70.º, Electrificação dos candeeiros

1. Na electrificação dos candeeiros deverá observar-se o seguinte:

a. Utilização de condutores isolados em feixe (torçada) ou de

cabos de tensão nominal não inferior 450/750 V;

b. Secção mínima de 1,5 mm2, se em condutores de cobre;

c. Condutores sem emendas;

d. Condutores ligados de forma a não exercerem esforços de

tracção sobre os ligadores;

e. Nas entradas das lanternas, os condutores isolados ou cabos

deverão ser protegidos por meio de peças adequadas em

material isolante;

2. No caso de as reactâncias das lâmpadas ficarem alojadas nas

lanternas (que é o nosso caso, H05VV-F da “General Cable”),

poder-se-á utilizar, no interior das colunas, cabo flexível com

isolamento para tensão de 300/500 V.

- Artigo 71.º, circuitos de iluminação pública

1. Nos circuitos de iluminação pública poderá utilizar-se se os

condutores previstos para as redes de distribuição, de secção

adequada, dimensionados de forma que a queda de tensão,



no ponto mais afastado e nas condições mais desfavoráveis,

não exceda os limites fixados no nº4 do artigo 9.º.

- Artigo 9.º, Concepção de redes de distribuição

4. As variações de tensão em qualquer ponto da rede de

distribuição não deverão ser superiores a ± 8% da tensão

nominal.

2. Nas derivações para os candeeiros não poderão ser utilizados

condutores nus, e a sua secção não deverá ser inferior a

4mm2 (utilizámos um cabo de 16mm2, descrito mais abaixo).

3. No dimensionamento das canalizações de alimentação dos

candeeiros deverão ter-se em conta as características das

lâmpadas e seus acessórios.

4. Nos circuitos de iluminação pública deverão, em regra,

tomar-se as medidas necessárias com vista a garantir que o

factor de potência tenha um valor adequado (não inferior a

0,85).

- Artigo 72.º, Ligações à terra

Deverão ser ligados à terra:

1. As colunas dos candeeiros e os apoios das redes de

distribuição que sejam acessíveis e suportem candeeiros,

quando metálicos; em alternativa a isto, pode-se criar na

base do candeeiro uma superfície equipotencial de eléctrodos

dispostos de forma adequada;

2. As colunas dos candeeiros e os apoios das redes de

distribuição que sejam acessíveis e suportem candeeiros, se

de betão armado, quando estabelecidos em jardins, recintos

de recreio ou divertimento ou em outros onde normalmente

permaneçam pessoas, como é este o caso das luminárias nos

espaços de lazer (ver Desenho nº 5 – Rede de Iluminação

Pública).



Recomenda-se que, na ligação do eléctrodo de terra do quadro do candeeiro,

se utilizem condutores isolados ou cabos, a fim de se evitar o aparecimento

de tensões de contacto e de passo perigosas para as pessoas ou animais que

circulem na proximidade dos candeeiros.

Junto a cada coluna será instalado um eléctrodo terra, enterrado

verticalmente no solo a uma profundidade mínima de 0,7m em relação à

superfície, constituído por varetas de cobre com 15mm de diâmetro e com 2m

de comprimento, totalizando uma superfície de contacto superior a 1m2.

5.3. Rede de iluminação pública estabelecida

PT Saída

Luminárias Potência

Total

[W]

Comprimento

(m) IVA2-PT

SE 150

Quebec

IQV He 70

1 1 4 13 1510 467,0

2 8 7 1690 481,0

2 1 9 7 1840 474,1

2 10 0 1500 413,7

3 1 12 9 2430 690,2

2 12 6 2220 700,1

Tabela 32 – Saídas dos PT’s para iluminação

Nestas tabelas, incluímos uma margem erro de 5% no cálculo das distâncias

dos cabos. Ao construirmos a rede, tentámos distribuir uniformemente a

carga, de modo a não haver grandes oscilações de potência entre saídas do

mesmo PT, tendo em conta, a minimização do número de travessias. Em

algumas ruas, só consideramos luminárias de um só lado da rua (dispostas

alternadamente), supondo que as restantes serão alimentadas por outro PT,

de encerramento do anel.



5.3.1. Condições de estabelecimento

Os cabos de iluminação pública serão enterrados directamente no solo, nas

condições idênticas aos cabos da rede de baixa tensão, colocados sempre que

possível nas mesmas valas que os cabos de baixa tensão, e colocados

paralelamente a estes. Quanto às travessias, os cabos de iluminação pública,

serão enfiados em tubos em PVC, com 100mm de diâmetro, já o raio de

curvatura dos cabos será de dez vezes o seu diâmetro exterior.

5.3.2. Cabos usados

Nas canalizações da rede de iluminação pública serão utilizados cabos em

alumínio “CelCat”, “General Cable” LSVAV 4x16mm2, com as seguintes

características:

- Condutores sectoriais de alumínio maciço (NP-1108);

- Isolamento de PVC;

- Enfitagem de poliéster;

- Tensão estipulada de 0,6/1kV;

- Bainha interior de PVC;

- Armaduras de fitas de aço;

- Bainha exterior de PVC;

Quanto à electrificação das colunas onde estão as luminárias, os cabos já

devem vir com as colunas das luminárias, por isso não será necessário

dimensionar os cabos, mas em princípio serão cabos de baixa tensão, do tipo

H05VV-F de 1,5mm2 do catálogo da “CelCat”, General Cable, com as

características:

- Condutores flexíveis de cobre (NP-2363, classe 5);

- Isolamento de PVC;

- Bainha de PVC;

- Tensão estipulada 300/500 V;



Quanto à protecção contra sobreintensidades dos cabos de cobre da rede de

iluminação pública, será efectuada por fusíveis com alto poder de corte

(100kA), instalados nos Q.G.B.T. dos PT’s. Quanto à protecção contra

sobreintensidades entre o quadro de coluna e a armadura, será efectuada por

um fusível colocado no quadro eléctrico existente em cada coluna.

5.3.3. Dimensionamento da rede de iluminação publica

A corrente que vai circular nos cabos, é muito baixa, logo, não terá influência

sobre cabos de outras canalizações, mas, será considerado um factor de

correcção de 0,8 para a influência sofrida pelos cabos de iluminação pública

das outras canalizações.

A corrente considerada no cálculo não será a de serviço, mas sim a de

arranque, sendo 1,5 vezes maior que a de serviço.

Considerou-se também que a potência total estará no ponto mais afastado da

rede, sendo o cálculo da queda de tensão realizado como na rede de baixa

tensão, para esse ponto.

O dimensionamento da rede de iluminação pública para as saídas da

urbanização, situa-se na tabela abaixo, contendo o dimensionamento dos

cabos que ligam dos PT’s às entradas das luminárias e os cabos que estarão

dentro das mesmas e que ligam às lâmpadas:

PT Saída


Total

[W]

Comprimento

[m]

Is

[A]

Ia

[A]

In

[A]

Iz´

[A]

Iz

[A]

S

(mm2)

IU

(%) IVA2-

PT SE 150

Quebec

IQV He 70

1 1 4 13 1510 467,0 2,19 3,28 10 16,38 90 16 1,01

2 8 7 1690 481,0 2,45 3,67 10 16,38 90 16 1,16

2 1 9 7 1840 474,1 2,67 4,00 10 16,38 90 16 1,25

2 10 0 1500 413,7 2,17 3,26 10 16,38 90 16 0,89

3 1 12 9 2430 690,2 3,52 5,28 10 16,38 90 16 2,40

2 12 6 2220 700,1 3,22 4,83 10 16,38 90 16 2,22

Luminária de:

150 6,130 0,22 0,33 6 9,83 90 1,5 0,00

70 4,000 0,10 0,15 6 9,83 90 1,5 0,00

Tabela 33 – Condições de protecção contra sobre cargas e quedas de tensão, nas

luminárias



PT Saída


Total

[W]

In

[A]

S

(mm2)

Icc(min)

[A] tft [s] tap [s] tap<tft ? tap<5s ? IVA2-

PT SE 150

Quebec

IQV He 70

1 1 4 13 1510 10 16 82,51 205,909 0,01 Aceite Aceite

2 8 7 1690 10 16 80,12 218,407 0,01 Aceite Aceite

2 1 9 7 1840 10 16 81,29 212,159 0,01 Aceite Aceite

2 10 0 1500 10 16 93,15 161,561 0,01 Aceite Aceite

3 1 12 9 2430 10 16 55,83 449,703 0,01 Aceite Aceite

2 12 6 2220 10 16 55,04 462,739 0,01 Aceite Aceite

Luminária de:

150 6 1,5 893,34 0,015 0,001 Aceite Aceite

70 6 1,5 1369,05 0,007 0,001 Aceite Aceite

Tabela 34 – Verificação da protecção contra curto-circuitos nas luminárias

Os circuitos estarão desequilibrados, sendo considerada uma relação entre a

queda de tensão no neutro e a queda de tensão na fase:

1'

1

+=

∆∆

Uf

Un

Onde:

jUn – queda de tensão no neutro;

jUf – queda de tensão na fase;

N’ – Numero de candeeiros divididos por 3

De seguida será efectuado o exemplo de cálculo para uma saída de iluminação

pública de um dos PT’s.

5.3.4. Exemplo de cálculo

O exemplo de cálculo que iremos apresentar de seguida será para a saída

PT3.1, que irá alimentar 12 luminárias de 150W, e 9 de 70W, tendo um

comprimento máximo de 690,2m.

Corrente de arranque:

AIAU

SI A

s

TOTAL

S 282,5521,35,1521,32303

70915012

*3=×=⇒=

××+×

==

Protecção contra sobrecargas:



Para protecção contra sobrecargas, serão instalados fusíveis (Siemens) com

caracteristicas que obedecerão às seguintes expressões:

'

'

*45,1 zf

zns

II

III

≤

≤≤

Is – Intensidade de corrente de serviço da canalização (A) (no nosso caso,

a de arranque);

In – Intensidade nominal do aparelho de protecção (A);

If – Intensidade de corrente convencional de funcionamento do aparelho

de protecção;

Iz’ – Intensidade de corrente máxima admissível na canalização, com o

respectivo factor de correcção (A);

IA = 5,282A, escolheremos um In = 10A, garantindo-se assim a

selectividade com os fusíveis aplicados nas colunas, este fusível terá um

If=19A. Assim:

AIIIIzIf ZZZ 38,168,045,1

198,045,119'45,1 ≥⇔

×≥⇔××≤⇔×≤

Assim escolheremos o cabo LSVAV 4x16mm2, com um Iz = 98A. Este cabo terá

um Iz’ = 90*0,8 = 78,4A.

VerificaAII

VerificaAIII

zf

zns

⇒≤⇔≤⇔≤

⇒≤≤⇔≤≤

39,113194,78*45,119*45,1

4,7810282,5

'

'

Protecção contra curto-circuitos:

Na verificação da condição de protecção contra curto-circuitos será calculada

a corrente de curto-circuito mínima (surge com uma impedância de defeito

máxima) da instalação, devendo a intensidade nominal dos fusíveis ser

determinada de modo a que a corrente de curto-circuito, associada à

ocorrência de um defeito fase-neutro no condutor, seja cortada antes de a

canalização atingir a sua temperatura máxima admissível. O defeito fase-

neutro será simulado no extremo do condutor.



Assim o cálculo da corrente de curto-circuito mínima, é dada através da

seguinte fórmula:

( )[ ]∑ =⋅+×

×=

n

i i

C

ineutro

C

ifase

S

cc

lRR

UI

1

º20

_

º20

_

min

5,1

95,0

20”C

i faseR - Resistência de fase por unidade de comprimento de cabo a 20ºC

(Ω/km);

20”C

i neutroR - Resistência de neutro por unidade de comprimento de cabo a

20ºC (Ω/km);

li – comprimento do cabo (km);

Us – tensão simples (230V);

n – Número de troços envolvidos entre o QGBT do PT e a saída que se

está a proteger, incluindo esta última.

Assim no nosso exemplo vem que:

AI cc 833,556902,0)89,189,1(5,1

23095,0min =

×+××

=

Agora é calculado o tempo de fadiga térmica da canalização (tft), que irá ser

comparado ao tempo de corte do fusível (tap), este deverá ser inferior a 5s e

inferior a tft, para cumprir a protecção da canalização contra curto-circuitos,

assim o tempo de fadiga será dado por:

mincc

n

ftI

SKt ×=

Onde:

tft – tempo de fadiga térmica do cabo (s);

K – é uma constante, cujo valor para o cabo usado, com alma condutora

de alumínio isolado a PVC, é de 74;

Sn – secção do condutor de neutro do cabo (mm2).

Assim para o nosso exemplo:

st ft 699,44955,833

1674

2

=

×=



Analisando a curva característica de um fusível com calibre de 10A, para um

valor de Iccmin de 55,833ª, tempo de actuação da protecção (tap) é de 0,01s.

Assim terão de ser verificadas as seguintes condições:

verificadossegundost

verificadostt

ap

ftap

⇒≤⇔≤

⇒≤⇔≤

)(501,05

)(699,44901,0

Estão assim verificadas as condições de protecção do cabo contra curto-

circuitos.

Queda de tensão:

As variações de tensão em qualquer ponto da rede não deverão ser superiores

a ±8% da tensão nominal.

Para cálculo da queda de tensão utilizou-se as seguintes expressões:

( ) lRR

fUnUU

fU

nU

RIfU

C

fase

C

fase

C

fases

***1

*1'

1

*

º20º70

º70

θα ∆+=

∆+∆=∆

∆+

≈∆

≈∆

Sendo o: U∆ ≤ 8%

Onde:

Is – corrente de serviço do troço (A)

Rfase70ºC – Resistência de fase por unidade de comprimento a 70ºC

(Ω/km)

l – comprimento do cabo (km)

α – Resistividade do condutor, 0,00403ºC-1 para o aluminio

jθ – Variação da temperatura (ºC)

No nosso caso:

( )( )( ) VfU

lRIRIfUC

fases

C

fases

67,66902,0*89,1*2070*00403,01*282,5

***1**º20º70

≈−+≈∆

∆+≈≈∆ θα



Neste circuito temos que 73

21´ == , assim:

VerificaVU

VU

VnU

⇒≤⇔≤=∆

=+=∆

=+

=∆

4,185,7230*%85,7

5,78337,067,6

8337,067,6*17

1

A condição de queda de tensão está verificada. Depois de todas as

verificações, podemos dizer que o cabo escolhido para este troço é o cabo:

LSVAV 4x16mm2 protegido por um fusível de calibre 10A.

5.3.4.1. Electrificação das colunas

Para exemplo do dimensionamento das colunas, será considerado o seu caso

mais desfavorável, sendo no nosso caso a luminária de 150W, estando numa

coluna de 6,130m de altura com cerca de 1,5m de braço, no circuito de

maior comprimento. Assim será calculada a corrente de arranque:

Corrente de arranque:

AIAU

SI A

s

TOTAL

S 326,0217,05,1217,02303

150

*3=×=⇒=

×==

Protecção contra sobrecargas:

Para protecção contra sobrecargas, serão instalados fusíveis que têm de ter

características que obedecem às seguintes expressões:

'

'

*45,1 zf

zns

II

III

≤

≤≤



Assim como IA = 0,326A, escolheremos um In = 6A, garantindo assim a

selectividade com as protecções a montante instaladas no PT3, com In = 10A.

Este fusível terá um If=11A. Assim:

AIIIIzIcf ZZZ 13,445,1

6145,16'45,1 ≥⇔≥⇔××≤⇔×≤

Assim, escolheremos o cabo H05VV-F de 1,5mm2, com um Iz=19A, para

electrificação da coluna.

VerificaAII

VerificaAIII

zcf

zns

⇒≤⇔≤⇔≤

⇒≤≤⇔≤≤

55,27619*45,16*45,1

1910326,0

'

Protecção contra curto-circuitos:

A corrente de curto-circuito mínima será quando a coluna está montada na

extremidade da rede de iluminação pública, assim:

AI cc 8,51)00763,0)3,133,13(6902,0)89,189,1((*5,1

23095,0min =

×++×+×

=

E o tempo de fadiga térmica será:

st ft 59,451,8

1,574

2

=

×=

Analisando a curva característica de um fusível com calibre de 6A, para um

valor de Iccmin de 51,8A, temos que o tempo de actuação da protecção (tap) é

de 0,001s. Assim terão de ser verificadas as seguintes condições:

verificadossegundost

verificadostt

ap

ftap

→≤⇔≤

→≤⇔≤

)(5001,05

)(59,4001,0

Estão assim verificadas as condições de protecção do cabo contra curto-

circuitos

Queda de tensão

Assim na coluna teremos que:



( )( )( )

VU

VfU

lRIfU

fUUfUnU

C

fases

08,004,0*2

04,000763,0*3,13*2070*00403,01*326,0

***1*

*2

º20

==∆

≈−+≈∆

∆+≈∆

∆=∆⇒∆=∆

θα

Assim será calculada a queda de tensão na situação mais desfavorável, que é

dada pela soma do valor da queda de tensão do troço calculada

anteriormente, tendo este o maior comprimento, com a queda de tensão na

coluna, assim:

VerificaU

VU

total

total

⇒≤⇒≤=∆

=+=∆

4,1858,7230*%858,7

58,708,05,7

Está verificada a condição de queda de tensão no caso mais desfavorável,

sendo este o de maior potência e mas não de comprimento.



ANEXOS

Documents

MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA …paginas.fe.up.pt/~ee01080/CIE - MT.pdf · 3.4. Ligações à terra ... - MLL – Máquina de lavar louça; - MLR – Máquina de lavar roupa; -