relatório de visita a subestação de 60kv

RELATÓRIO DA VISITA A SUBESTAÇÃO DA CUCA

FACULDADE DE ENGENHARIA - UNIVERSIDADE AGOSTINHO NETO – ( UAN)

Docente: Engº. Moreira Lima Elaborado por: Hélder N´zuzi Domingos

1 4º ANO

2010/2011

ÍNDICE

ÍNDICE………………………………………………………………………………………...…1

1.INTRODUÇÃO……………………………………………………………………………...…2

2. OBJECTIVO DA VISITA…………………………………………………………………….3

3. EMQUADRAMENTO………………………………………………………………………...4

4. LOCALIZAÇÃO………………………………………………………………………………4

5. DADOS DA EMPRESA………………………………………………………………………4

6. PERIODO DA VISITA……………………………………………………………………….4

7. METODOLOGIA UTILIZADA………………………………………………………………4

8. DESCRIÇÃO DA SUBESTAÇÃO…………………………………………………………...4

9. PARQUE EXTERIOR, PAINÉIS E BARRAMENTOS POR TENSÕES……………………5

9.1. DADOS EQUIPAMENTOS EXISTENTES………………………………………………..6

9.2. TRANSFORMADORES……………………………………………………………………6

9.3. REACTORES EM DERIVAÇÃO…………………………………………………………..8

9.4. TRANSFORMADORES DE CORRENTE…………………………………………………9

9.5. PÁRA-RAIOS……………………………………………………………………………….9

9.6. SECCIONADORES………………………………………………………………………..10

9.7. DISJUNTORES……………………………………………………………………………11

9.8. CAPACITORES EM DERIVAÇÃO………………………………………………………12

9.9. RELÉS……………………………………………………………………………………...13

10. SISTEMAS DE COMANDO……………………………………………………………….14

10.1. PAINEL DE COMANDO E SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO………………………..15

11. SISTEMAS DE PROTECÇÃO……………………………………………………………..16

11.1. SISTEMAS DE PROTECÇÃO TIPO RELÉS……………………………………………16

11.2. SISTEMAS DE PROTECÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS………….17

12. QUADRO GERAL DE MÉDIA TENSÃO………………………………………………...18

13. SEGURANÇA………………………………………………………………………………20

14. SISTEMAS DE SERVIÇOS AUXILIARES……………………………………………….21

15. CONSIDERAÇÕES FINAIS……………………………………………………………….22

16. BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………………23

ANEXOS……………………………………………………………………………………24




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1. INTRODUÇÃO

No processo de ensino- apredizagem é de suma importância que o educando

tenha uma visão prática do conhecimento técnico adquirido, no sentido de que a teoria

dos processos seja melhor internalizada. Neste contexto, uma visita de emissão técnica

serve para constatar a construção do conhecimento adquirida na sala de aula. Um

sistema elétrico de potência necessita de grandes unidades geradoras para suprir uma

grande quantidade de consumidores (residências, lojas, indústrias, etc.). No entanto,

estas unidades geradoras geralmente não se localizam próximas aos centros

consumidores, sendo necessária a utilização de linhas de transmissão para conduzir a

energia gerada até eles e, muitas vezes, fazer a interligação com outras unidades

geradoras. Além disso, os níveis de tensão ideais para geração, transmissão e

distribuição são diferentes um dos outros.

As subestações elétricas, ou SEs, são parte importante no sistema elétrico, pois

são nelas que começam e/ou terminam as linhas e ainda convertem os níveis de tensão

para os ideais, técnica e economicamente, através do uso de transformadores. São nelas

também que são instalados os equipamentos para proteção das linhas bem como os

equipamentos para manobras, que aumentam a confiabilidade do sistema. Apesar de sua

importância, no Brasil, as SEs não receberam grandes investimentos até meados da

década de noventa. A partir daí, as concessionárias começaram a investir intensamente

na melhoria e automação de suas subestações, com o objetivo de aumentar a

confiabilidade do sistema, reduzir custos operacionais, melhorar a qualidade das

previsões de investimentos e melhorar os índices dequalidade.

O projeto de uma subestação é dividido em quatro partes: Projeto Civil, Projeto

Eletromecânico, Projeto Elétrico e Projeto Arquitetônico.




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2010/2011

2. OBJECTIVO DA VISITA

Fixar os contiúdos expostos em sala de aula, assim como aqueles

resultantes de pesquisa e discussão por parte dos alunos. Exercitar, através da visita “in

loco “ a aplicação das metodologia e ferramentas indicadas para o aperfeiçoamento da

elaboração e gestão de projectos, segundo as melhores práticas e os conceitos

amplamente reconhecidos.

Identificar os diversos equipamentos existentes na subestação.

Compreender a sua função numa rede.

Observar os sistemas de protecção instalados.

Ver a integração dos sistemas de protecção dentro da subestação.

Tomar contacto com a alimentação dos sistemas de protecção e com os

dispositivos de corte.

Contactos

Subestação da CUCA

Chefe do Departamento de Subestações da EDEL

António Pedro

E-mail: [email protected]

Docentes da FE–UAN que acompanharam a visita

Dr. Oscar Tabarez – Professor da disciplina de Redes Elétricas

Eng.º Emílio Francisena – Professor da disciplina de Máquinas Elétricas II e

Proteções.

mailto:[email protected]




4 4º ANO

2010/2011

3. EMQUADRAMENTO

A presente visita de estudo enquadra-se nas disciplinas de:

Linhas Aéreas de Alta Tensão

Centrais e Subestações.

4. LOCALIZAÇÃO

A visita foi na subestação electrica da cuca pertecente a empresa da

EDEL (EMPRESA DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA DE LUANDA) sita na rua

Ngola kiluanje município do cazenga província de Luanda.

5. DADOS DA EMPRESA

Empresa EDEL

EDEL – Empresa de distribuição de electricidade.

EDEL fundada mais propriamente no ano de 1933 é uma empresa pública com o

objectivo fulcral a distribuição de energia elétrica. A EDEL é uma empresa que possui

12 subestações (SE) em Luanda com perspectiva de evolução até 2012 para 15

subestações (SE). Esta empresa é composta por 4 Departamentos, a saber:

Departamento de Manutenção

Departamento de ensaios e medidas

Departamento de Subestações

Departamento de Comissão de redes

6. PERIODO DA VISITA

O periodo da visita foi das 9horas até 12horas aos 9 de setembro de 2010 a visita

foi de âmbito academico no II semestre do 4º ano.

7. METODOLOGIA UTILIZADA

A metodologia utilizada foi de grupo de modo a permitir uma comodação efectiva dos

visitantes visto que o local não permite um número elevado. Assim dividimos grupo em

dois de 14 de estudantes cada.

8. DESCRIÇÃO DA SUBESTAÇÃO




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A SE da CUCA entrou em funcionamento há já algumas décadas. Ela é uma das

principais SE no sistema elétrico da província de Luanda alimentando subestações como

a da EDEL, Mutamba, Maianga, etc.

O seu nível de tensão é 60-15KV. Tendo em conta o nível de tensão de operação

podemos afirmar que a SE é do tipo abaixadora e quanto à função a SE é de distribuição.

A sua capacidade nominal é de 80MVA com perspectiva de repotenciação para

100MVA. A potência instalada é de 66MW.

Quanto ao tipo de instalação a SE da CUCA é do tipo Céu aberto.

Uma SE é formada por um conjunto de máquinas e equipamentos. Quanto aos

equipamentos imprescindíveis para uma SE a da CUCA é provida por: Transformadores

(Potência, tensão e corrente), reactores em derivação, banco de condensadores, pára-

raios, disjuntores, seccionadores, etc.

A compensação do fator de potencia é feita por injecção de potencia reativa

através do banco de condensadores.

As avarias mais freqüentes na SE da CUCA devem-se principalmente a dois factores:

- Tempo de vida útil dos materiais.

- Número excessivo de manobras do disjuntor

9. PARQUE EXTERIOR, PAINÉIS E BARRAMENTOS POR

TENSÕES

A disposição dos barramentos é um dos elementos mais importantes na

configuração de uma SE. Devido a sua influencia tanto na operação como na

manutenção da SE.

Das figuras podemos observar o parque exterior onde se encontram os

barramentos por tensões do tipo seccionado e o seu devido espaçamento.

BARRAMENTO




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9.1. DADOS EQUIPAMENTOS EXISTENTES

Como dito anteriormente uma SE é formada por um conjunto de máquinas e

equipamentos. Os principais são transformador, reactores em derivação, buchas,

transformadores de corrente, transformadores de potencial, pára-raios, chaves,

disjuntores, capacitores em derivação e capacitores série. A seguir será descrito cada um

de forma resumida.

9.2. TRANSFORMADORES

Um sistema de corrente alternada opera, em cada uma de suas partes, com a

tensão mais conveniente, tanto do ponto de vista técnico quanto do econômico. Esta

flexibilidade é obtida através dos transformadores, também chamados de trafos. Sendo o

transformador um componente que transfere energia (potência) de um circuito elétrico

para outro, o transformador toma parte nos sistemas de potência para ajustar a tensão de

saída de um estágio do sistema à tensão de entrada do seguinte. O transformador poderá

também assumir outras funções, como isolar eletricamente circuitos entre si, ajustar a

impedância do estágio seguinte à do anterior, ou todas estas finalidades citadas ao

mesmo tempo.

A classificação dos transformadores de potência pode ser feita segundo o

número de fases e quanto aos seus enrolamentos.

REACTORES EM DERIVAÇÃO IMPEDÂNCIA HOMOPOLAR

BANCO DE CONDENSADORES

SECCIONADORES




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Quanto ao número de fases, eles podem ser nosso caso:

Trifásicos.

Quanto aos enrolamentos temos:

Transformadores de dois enrolamentos.

A SE possui dois transformadores de potencia de cada 40MVA ligados em estrela-

triangulo com neutro acessível aterrado (sistema equilibrado). O aterramento é feito

através da reatância ligada em zigue-zague. Estes transformadores a óleo têm

depósito de compensação e possuem várias tomadas. Têm backup e para, além

disto, possuem a sua própria protecção. É importante evidenciar na figura abaixo (à

direita) a parede corta-fogo que serve para evitar a propagação de incêndios.

TRANSFORMADOR DE POTÊNCIA

DE 40MVA




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9.3. REACTORES EM DERIVAÇÃO

Em sistemas de potência, os reactores em derivação são empregados para

controlar as tensões nos barramentos, em regime permanente, compensando a

capacitância das linhas de transmissão no período de carga leve, e para a redução das 18

sobrecorrentes, nos surtos de manobra. Para atender estas funções, a característica

“tensão x corrente” deve ser linear até um determinado valor de tensão. Isto é

conseguido com reactores com núcleo de ar ou reactores com núcleo de ferro e

entreferros, sendo estes últimos os de maior utilização em sistemas de potência. Os

reactores em derivação podem ser de ligação permanente ou manobráveis, através de

disjuntores, e eles podem ser classificados de acordo com a sua localização, quanto ao

número de fases e segundo o tipo de núcleo.

Quanto à sua localização neste numa subestação , temos:

Reactores de barra: instalados na barra da subestação;

Quanto ao número de fases, podem ser classificados em:

Trifásicos.




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9.4. TRANSFORMADORES DE CORRENTE

Os medidores e relés de proteção do tipo corrente alternada são atuados por

correntes e tensões supridas por transformadores de corrente e de potencial. Estes

transformadores proporcionam isolamento contra a alta tensão do circuito de potência.

Eles são chamados de transformadores de instrumentos e suprem os relés e medidores

com quantidades proporcionais aos circuitos de potência, mas suficientemente

reduzidas, de forma que estes instrumentos podem ser fabricados relativamente

pequenos, do ponto de vista de isolamento.

9.5. PÁRA-RAIOS

Os pára-raios são equipamentos responsáveis por funções de grande importância

nos sistemas elétricos de potência, contribuindo decisivamente para a sua finalidade,

economia e continuidade de operação.

Os equipamentos de uma subestação podem ser solicitados por sobretensões

provenientes de ocorrências no sistema ou de descargas atmosféricas. Com o objetivo

de impedir que estes equipamentos sejam danificados, é necessária a instalação de

dispositivos de proteção contra sobretensões, sendo os pára-raios os equipamentos mais

adequados para esta finalidade. Atuam como limitadores de tensão, impedindo 24 que

valores acima de um determinado nível pré-estabelecido possam alcançar os

equipamentos para os quais fornecem proteção.




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9.6. SECCIONADORES

As chaves, podem desempenhar diversas funções nas subestações, sendo

a mais comum, a de secionamento de circuitos por necessidade operativa, ou por

necessidade de isolar componentes do sistema (equipamentos ou linhas) para a

realização de manutenção nos mesmos. Neste último caso, as chaves abertas, que

isolam o componente em manutenção, devem ter uma suportabilidade entre

terminais às solicitações dielétricas de forma que o pessoal de campo possa

executar o serviço de manutenção em condições adequadas de segurança.

SECCIONADORE

S




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9.7. DISJUNTORES

O disjuntor é um dispositivo que pode interromper um circuito mesmo em

condições anormais de tensão ou corrente. Vemos, por sua definição, que é um

equipamento complexo, sendo ele a alma da proteção dos sistemas elétricos, pois sobre

o mesmo actua todo o esquema de releamento de proteção assegurando assim a

continuidade do fornecimento de energia.

A principal função dos disjuntores é a interrupção de correntes de falta tão

rapidamente quanto possível, de forma a limitar a um mínimo os possíveis danos aos

equipamentos pelos curtos-circuitos.




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9.8. CAPACITORES EM DERIVAÇÃO

O planejamento do sistema elétrico brasileiro tem optado pela instalação de

grandes blocos de compensação reativa capacitiva, com o objetivo de se diminuir os

custos e otimizar o desempenho do sistema. O objetivo básico de uma compensação

reativa capacitiva é de compensar o fator de potência das cargas, refletindo-se,

principalmente, nos seguintes pontos:

Aumenta a tensão nos terminais da carga;

Melhora a regulação de tensão;

Reduz as perdas na transmissão;

Reduz o custo do sistema.

DISJUNTOR DE 15KV

CAPACITORES EM DERIVAÇÃO




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9.9. RELÉS

O relé de proteção utilizado nesta subestação é SEL-311C é um dispositivo

destinado a detectar anormalidades no sistema elétrico, atuando diretamente sobre um

equipamento ou um sistema, retirando de operação os equipamentos ou componentes

envolvidos com a anormalidade e/ou acionando circuitos de alarme, quando necessário.

Por outro lado, também pode ser o elemento que, satisfeitas certas condições de

normalidade, irá dar a permissão para a energização de um equipamento ou de um

sistema.

O Sistema de Proteção e Automação SEL-311C é um relé avançado para abertura e

religamento tripolares, com recursos abrangentes para aplicações na proteção de linhas

de transmissão. Um conjunto eficaz de elementos de proteção de fase e terra, associados

à função de bloqueio por oscilação de potência e a um religador com quatro tentativas

de religamento, propicia ao usuário diversos esquemas de abertura através da proteção

de distância com zonas temporizadas e baseados nos sistemas de comunicação

(“communications-assisted tripping schemes”). As funções referentes aos relatórios de

evento (oscilografia), registrador seqüencial de eventos, monitor do desgaste dos

contatos do disjuntor e monitor das baterias da subestação são todas padronizadas. As

portas de comunicação incluem: três portas seriais EIA-232 (uma frontal e duas

traseiras) e uma porta serial traseira EIA-485. A tecnologia de comunicação

MIRRORED BITS® e os recursos de automação de ampla capacidade também são

padronizados. O display do painel local, placa de entradas e saídas (I/O – “In/Out”)

expandida e o Protocolo de Rede Distribuída (DNP3 Nível 2 Escravo) são

disponibilizados como funções opcionais.




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Sincrofasores. Melhore a percepção do operador sobre as condições do

sistema. Use dados em tempo real para visualizar os ângulos de carga, melhorar

a análise de eventos e fornecer as medições dos estados.

Proteção. Proteja linhas de transmissão usando uma combinação de quatro

zonas de elementos de distância de fase e terra em esquemas de teleproteção,

com o elemento de sobrecorrente direcional como proteção de retaguarda.

Selecione elementos de distância polarizados por seqüência-positiva ou

compensados para proteção de fase. A lógica patenteada para evitar

sobrealcance devido a transitórios do Transformador de Tensão

Capacitivo (“Coupling Capacitor Voltage Transformer” – CCVT) aumenta a segurança

dos elementos de distância da Zona 1. A lógica para escolha do melhor elemento

direcional de terra (“Best Choice Ground Directional Element™”) otimiza o

desempenho do elemento direcional, eliminando a necessidade de ajustes do mesmo.

Monitoração. Planeje a manutenção do disjuntor com base nas

indicações do monitor do mesmo.

10. SISTEMAS DE COMANDO

Esta sala pode ser considerada como o centro de operações da SE. Ou ainda

considerá-la como o cérebro da SE, pois é nesta sala onde são encontrados os aparelhos

de comando, controlo, monitorização, etc. Na sala de comando dão-se ordens de fecho e

abertura de disjuntores e seccionadores, bem como colocar e retirar a bateria de

condensadores. O estado dos equipamentos pode ser visualizado nesta sala. Além disso,

é possível monitorar os valores de tensão, corrente e potências ativas e reativas das

linhas que chegam a SE. Os aparelhos de corte existentes na SE são comandados

localmente a partir da sala de comando ou a distância apartir da sede da empresa cita no

bairro São Paulo através do cabo de fibra óptica o que permite a comunicação entre os

dois locais.




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10.1. PAINEL DE COMANDO E SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO

A SE é composta por quatro painéis. Conforme se pode observar nas figuras.

Deste painel faz-se o controlo da potência reativa na linha de 60KV (Banco de

condensadores).




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11. SISTEMAS DE PROTECÇÃO

O objectivo do uso de protecções na SE é o mesmo como em qualquer sistema

elétrico, ou seja, a protecção de uma SE serve para minimizar o custo de reparação de

estragos, a probabilidade do defeito propagar-se, a perda de renda. Na SE da CUCA

encontramos dois grandes sistemas de protecção, a saber:

11.1. SISTEMAS DE PROTECÇÃO TIPO RELÉS

Os relés utilizados para protecção são digitais e de uma marca conceituada no

fabrico de materiais elétricos na circunstancia a SEL. O relé para uma SE tem que ser

capaz de implementar as funções de proteção a distancia, de direccionalidade, de

sobrecorrentes temporizada e instantânea, de receptor de onda portadora, de bloqueio,

de sobretensão e subtensão, Relé de freqüência, Relé de sincronismo, relé de

religamento, relé de alarme e de localização de falta.




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11.2. SISTEMAS DE PROTECÇÃO CONTRA DESCARGAS

ATMOSFÉRICAS

A protecção contra descargas atmosféricas é feita com pára-raios da marca ziman.

Na figura abaixo, vê-se um esquema unifilar de coordenação de proteções de curto-

circuito

Para limitação das correntes de curto-circuito a SE tem montada uma reatância

em cada fase.




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12. QUADRO GERAL DE MÉDIA TENSÃO

As linhas vermelhas representam o lado de média tensão e representam a saída

dos alimentadores (feeders). A SE tem atualmente 5 saídas com a potencia de 66MW.

Os quadros de média tensão são agrupados usando a solução modular. Isto é, os

disjuntores, as chaves seccionadoras, os acionadores, etc. que são os equipamentos que o

compõem são agrupados em celas. Tal como poderemos ver nas figuras, a seguir.

O uso de Disjuntores deve-se ao facto de eles serem os principais equipamentos de

segurança, bem como os mais eficientes dispositivos de manobra em uso nas redes elétricas.

Os disjuntores instalados na SE atendem a todos os pré-requisitos de manobra sob condições

normais e anormais.




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as chaves seccionadoras servem para isolar equipamentos ou zonas de barramentos. E

quanto ao tipo de operação, estas são operadas em grupo. E quanto tipo de comando, este é

feito manualmente e motorizado.

É possível observar aqui a disposição em celas do quadro geral de média tensão.




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13. SEGURANÇA

A segunça numa SE é extremamente importante para um bom funcionamento da

SE . A manobra da SE deve ser feitas por técnicos especializados e préviamente

autorizado pelo chefe da SE. A entrada de qualquer pessoa no parque deve ser da

responsabildade do chefe da subestação.

As 6 regras de ouro de segurança

1. Consignar a instalação ou equipamento.

2. Estabelecer cortes visíveis (Isolamento elétrico, estar seguro da descontinuidade

da instalação).

3. Bloquear ou encravar os órgãos ou equipamentos que podem repor a instalação

em tensão (para evitar ligação indevida).

4. Verificar a ausência de tensão (Confirmar que não há parasitas ou fontes

ocultas).

5. Curto-circuitar a parte activa da instalação e ligar á terra (Em caso de surgimento

acidental de tensão, proteger as pessoas e obrigar os sistemas de proteção actuarem).

6. Delimitar a zona de trabalho (Alertar às pessoas inocentes do perigo de

instalação elétrica em reparação e evitar o acesso indevido de estranhos à zona de

trabalho).




21 4º ANO

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14. SISTEMAS DE SERVIÇOS AUXILIARES

Esse sistema de serviço serve para cortar defeitos, monitorização e outros. E tem

como principais elementos os seguintes:

Quadro DC 110V

Quadro AC 400/230V

Unidades rectificadoras.

Relés .

Aparelhos de medida (Amperímetro, Voltímetro, etc.).




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15. CONSIDERAÇÕES FINAIS

A SE da CUCA tem um grande impacto no sistema elétrico nacional, pois o

fornecimento de energia dela abrange os seguintes bairros em Luanda, a saber:

Maianga, Alvalade, Catambor, Prenda, Maculusso, Samba, Bº Azul, Corimba,

Cassenda, Nelito Soares, Terra Nova, Neves Bendinha, Rocha Pinto, São Paulo

Cruzeiro Mutamba etc. Se por um motivo alheio, a SE da CUCA arreiar teremos um

Blackout em quase toda Província de Luanda.

Quanto às manutenções, existem as manutenções preventivas que se realizam

duas vezes por ano para garantir a funcionalidade da SE. O objectivo dessas

manutenções é de eliminar fatores susceptíveis de provocarem avarias nas SE. Este

trabalho consiste na limpeza geral dos isoladores, reapertos mecânicos, lubrificação dos

mecanismos eletromecânicos e ajustes nos sistemas de protecção.

Sobre considerações e habilidades a EDEL tem se associado a empresas como

PEAC (Pool Energético da África Central) para aumentar o grau de formação dos seus

quadros. Também tem criado estruturas para garantir a qualidade de serviço, tal como o

Centro digitalizado de detecção de avarias. Que tem como grande vantagem prender a

desnecessidade de deslocação das equipas para a resolução de avarias.




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16. BIBLIOGRAFIA

Manual de apontamentos da disciplina de Subestações.

Livro de Subestações do Centro federal de educação tecnológica CELSO

KUSCOW DA FONSECA, novembro 1999.

Relatório de visita de estudo a Subestação do Alto Mira; ISEL, Portugal.

Estudo e projecto elétrico básico de uma SE, Fabiano de Sousa

Apontamentos das disciplinas:

o Linhas aéreas de transmissão eléctrica

o Técnicas de Alta Tensão.

Metalogalva, Apoios Metálicos para Linhas Eléctricas de Alta e Media Tensão.

Francisco Távora. "Linhas de Transmissão de Energia Eléctrica."

António Almeida do Vale, "Linhas Aéreas de Transmissão de Energia."

Regulamento de Segurança de Linhas Eléctricas de Alta Tensão (R.S.L.E.A.T.)

Regulamento de Segurança de Redes de Distribuição de Energia Eléctrica em

Baixa Tensão (R.S.R.D.E.E.B.T.);




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25 4º ANO

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26 4º ANO

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27 4º ANO

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HÉLDER N´ZUZI DOMINGOS




28 4º ANO

2010/2011

Documents

relatório de visita a subestação de 60kv