g0340se e 6mc200_r 02 Blindagem e Spda
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GERMANO – PLANTA III
CAPTAÇÃO E ADUÇÃO DE ÁGUA SANTA BÁRBARA
SE 69-4,16 kV – G03-40SE052 – BOOSTER 1
MEMÓRIA DE CÁLCULO – PÁTIO –BLINDAGEM E SPDA
Nº DO CONTRATO: 4500111124
REVISÕES
02 APROVADO PELA SAMARCO E 20/06/12 EDC EJAL LBA RL
01 Aprovado pela SAMARCO B 30/05/12 EDC EJAL LBA RL
00 Emissão Inicial B 04/05/12 EDC EJAL LBA RL
Nº DESCRIÇÃO T.E. DATA PREP. VERIF APROV LIBER.
T.E – TIPOS DE EMISSÃO
A – PreliminarB – P/ Aprovação
C – P/ ConhecimentoD – P/ Cotação
E – P/ ConstruçãoF – Conforme comprado
G – Conforme construídoH – Cancelado
L – Aprovado
PreparadoEDC
VerificadoEJAL
AprovadoLBA
LiberadoRL
Data04/05/12
O.S.XXX
PROJETO QUARTA PELOTIZAÇÃONº ARTECHE:
S52-EL-01-MC-001
Rev.:
02
PÁGINA:
1
SAMARCO MINERAÇÃO S.A.Nº SAMARCO:
G0340SE-E-6MC200
Nº SAMARCO
G0340SE-E-6MC200
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Página nº
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SUMÁRIO
1 OBJETIVO 3
2 METODOLOGIA 3
3 BLINDAGEM - SE G03-40SE052 – BOOSTER 1 6
4 CONCLUSÃO 9
5 REFERÊNCIA 9
6 ANEXOS 10
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1 OBJETIVO
A presente memória de cálculo tem como objetivo apresentar a metodologia utilizada para o
dimensionamento da blindagem contra descargas atmosféricas diretas que será implementada na
Subestação SE-69-4,16 kV – G03-40SE052 do sistema de Captação e Adução de Água do Rio Santa
Bárbara, no município de Santa Bárbara, estado de Minas Gerais, área de concessão de energia
elétrica da CEMIG – Centrais Elétricas de Minas Gerais S.A.
2 METODOLOGIA
2.1 MODELO ELETROGEOMÉTRICO
O método básico utilizado no presente trabalho é o da “esfera rolante” com base no modelo
eletrogeométrico, conforme descrito, em linhas gerais, nas refs. [2], [3] e [4].
A presente memória de cálculo utilizou Nível de Proteção I da NBR 5419 [2] que corresponde a
uma corrente de descarga de 3 kA (valor de crista) e uma distância de impacto (R) de 20m.
2.2 CONFIGURAÇÕES BÁSICAS
2.2.1 CABO PÁRA-RAIOS OU HASTE – FIGURA 1
H → Altura da haste ou do cabo em relação ao solo;
R → Distância de impacto;
Xp → Distância lateral (cabos pára-raios) ou raio de proteção (hastes) no plano de altura Yp do
solo.
Para R = 20 m (item 2.1):
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2.2.2 DOIS CABOS PÁRA-RAIOS (NO PLANO CORTANDO OS DOIS CABOS) – FIGURA 2
Yp → Altura de proteção (em relação ao solo);
H → Altura até o solo dos cabos pára-raios;
D → Distância entre os cabos pára-raios.
Para R = 20 m (item 2.1):
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2.2.3 TRÊS CABOS PÁRA-RAIOS FORMANDO UM TRIÂNGULO – FIGURA 3
A menor altura de proteção é obtida quando a esfera está apoiada nos três lados, em equilíbrio
estável. No plano dos cabos pára-raios, a esfera é representada pela circunferência de raio r
inscrita no triângulo. A expressão do cálculo da altura de proteção é semelhante à utilizada no
item anterior, substituindo-se D/2 por r, ou seja:
r - raio da circunferência inscrita ao triângulo ABC.
Para R = 20 m (item 2.1)
2.3 OBSERVAÇÕES SOBRE A APLICAÇÃO DA METODOLOGIA
O procedimento básico para a análise será dividir a Subestação em várias regiões em função do
raio de ação dos elementos de proteção (cabos pára-raios e hastes) e partir sempre da seleção
mais simples e conservativa dos dados de entrada. Havendo necessidade (ou seja, detecção de
objeto não protegido com os dados utilizados), a análise será, paulatinamente, refinada. O
objetivo final será demonstrar que, em cada região, as distâncias de proteção Yp e/ou Xp são
maiores do que as dimensões verticais e/ou horizontais dos objetos protegidos, em determinado
plano.
Assim, os seguintes critérios simplificadores serão utilizados como ponto de partida:
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Havendo numa região vários objetos de alturas diferentes a serem protegidos, a maior altura será
atribuída a todos os objetos da região.
Para definição da altura efetiva dos cabos pára raios serão consideradas as seguintes flechas [6].
VÃO (m) FLECHA (m)
24,0 0,33
9,0 0,13
7,5 0,10
No caso do cabo pára-raios estar ancorado em estruturas de alturas diferentes (Hp1 > Hp2) será
atribuída a menor altura entre os cabos envolvidos.
Estando uma região protegida por dois ou mais cabos pára-raios de alturas efetivas diferentes,
será atribuída a menor altura entre os cabos envolvidos.
3 BLINDAGEM - SE G03-40SE052 – BOOSTER 1
Para definição das regiões de proteção ver anexo 6.1.
3.1 PÁTIO DA SE 69 kV – REGIÃO ABCE
Para esta região da subestação se aplica a configuração básica (2.2.2), ou seja, dois cabos pára-
raios no plano cortando os dois cabos.
Altura máxima a ser protegida para esta região é a chave seccionadora G03-40SW001T
instalada a h=11,2m de altura em relação ao solo e o vão máximo é de 24m.
Os seguintes equipamentos com as respectivas alturas máximas devem estar protegidos:
Para raios (G03-40LA001/2/3) = 3,5m
Chave seccionadora 69 kV (G03-40SW001T) = 11,2m
Chave seccionadora 69 kV (G03-40SW002/3) = 3,5m
Transformador de corrente (G03-40TC001/2/3 e TC concessionária)= 4,1m.
Transformador de potencial (G03-40PT001/2/3 e TP concessionária) =3,5m.
Disjuntor 69 kV (G03-40SCB001) = 4,5m
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Isolador de pedestal = 3,5m
Barramentos 69 kV instalados a 10m.
Definição da altura máxima de proteção Yp.
Yp → Altura de proteção (em relação ao solo);
H → Altura até o solo dos cabos pára-raios;
D → Distância entre os cabos pára-raios.
Onde :
Ap = Altura do poste = 13,2 m
Af = Altura mínima de fixação dos cabos pára raios = 13 m
H = Af – flecha = 13 – 0,33 = 12,6 m
D = 7,5 m
Para R = 20m (item 2.1):
Altura do objeto mais alto a ser protegido é h= 11,2m e a altura mínima de proteção para a região
é Yp=12,24 m, logo o objeto está protegido.
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3.2 PÁTIO DA SE 69 Kv – REGIÃO CDE
Para esta região da subestação se aplica a configuração básica (2.2.3), ou seja, Três cabos pára-
raios formando um triângulo.
Altura máxima a ser protegida para esta região é o transformador de força G03-40XF001 com
altura máxima de instalação de h=4,4m.
Transformador de força (G03-40XF001)=4,4m.
Isolador de pedestal = 3,5m
Definição da altura máxima de proteção Yp.
Yp → Altura de proteção (em relação ao solo);
H → Altura até o solo dos cabos pára-raios;
r - raio da circunferência inscrita ao triângulo ABC.
Onde :
Ap = Altura do poste = 12 m
Af = Altura mínima de fixação dos cabos pára raios = 11,8 m
H = Af – flecha = 11,8 – 0,33 = 11,4 m
r = 3,62 m (ver anexo 6.2)
Para R = 20m (item 2.1):
Altura do objeto mais alto a ser protegido é h= 4,4m e a altura mínima de proteção para a região
é Yp=11,06 m, logo o objeto está protegido.
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4 CONCLUSÃO
Conforme análise da blindagem contra descargas atmosféricas diretas, item 3, todos os equipamentos e
barramentos instalados na subestação [1] estão protegidos.
5 REFERÊNCIA
[1] - G0340SE-E-600216- SE. 69-4,16kV - G03-40SE052 - BOOSTER 1- PÁTIO - ARRANJO DOS
EQUIPAMENTOS - PLANTA
[2] - ABNT - NBR 5419 - Proteção de Estruturas contra Descargas Atmosféricas (29.08.2005)
[3] - Descargas Atmosféricas - Geraldo Kindermann
[4] - The Protection of HV Substations Against Lightning - CIGRE - 1988 Session - Paper 33-02
[5] - G0340SE-E-600217- SE. 69-4,16kV - G03-40SE052 - BOOSTER 1- PÁTIO - ARRANJO DOS
EQUIPAMENTOS - CORTES
[6] - G0340SE-E-6MC201- SE 69-4,16 kV – G03-40SE052 – BOOSTER 1 MEMÓRIA DE
CÁLCULO - TRAÇÕES E FLECHAS
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6 ANEXOS
6.1 LAYOUT GERAL DOS PÓRTICOS E BLINDAGEM DA SE G03-40SE052 – BOOSTER 1
Nº SAMARCO
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6.2 DEFINIÇÃO DO RAIO DO CIRCULO INSCRITO NA ÁREA CDE