Redes Elétricas - Tópico 1

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Redes Elétricas 
 
 
Nova Metodologia 
Material de consulta do aluno 
 
 
1º Tópico – Introdução 
 
1.1 – Terminologia 
Rede Básica: conjunto de linhas, subestações e demais equipamentos 
associados de tensão igual ou superior a 230 kV, conforme definido na 
Resolução ANEEL nº 166, de 31 de maio de 2000. 
 
Sistema de Transmissão: conjunto de linhas, subestações e demais 
equipamentos associados de tensão igual ou superior a 69 kV. 
 
Sistema de Subtransmissão: conjunto de linhas, subestações e demais 
equipamentos associados de tensão igual a 34,5 kV, com função de 
transmissão de energia elétrica entre subestações. 
 
Sistema de Distribuição: conjunto de linhas e demais equipamentos 
associados de tensão inferior a 69 kV, com função de distribuição direta em 
média tensão (34,5 kV e/ou 13,8 kV) ou através de Transformadores de 
Distribuição. 
 
Rede Elétrica: conjunto integrado pelos Sistemas de Transmissão, 
Subtransmissão e Distribuição. 
 
Transformador Interligador: Transformador que interliga dois subsistemas de 
transmissão de tensões diferentes. 
 
Transformador de Carga: Transformador que alimenta cargas diretamente, 
em baixa tensão (127V/220V ou 220V/380V), através de uma rede de 
distribuição em média tensão (13,8 kV e/ou 34,5 kV). 
 
Transformador de Distribuição: Transformador que alimenta diversas cargas 
em baixa tensão (220V/127V ou 380V/220 V) através de uma rede de 
distribuição em média tensão (34,5 kV ou 13,8 kV). 
 
 
1.2 – Elementos do Sistema Elétrico de Potência (SEP) 
 
O SEP é composto pela Geração ou Produção, Transmissão ou Transporte, 
Distribuição e Proteção. 
 
Veja na figura 1 o trajeto da energia elétrica desde a usina onde ela é gerada 
até chegar à sua casa. 
 
 
 
 
Figura 1 - Elementos do Sistema Elétrico de Potência 
 
 
 
1.2.1 – Geração ou Produção 
 
A geração de energia elétrica se leva a cabo mediante diferentes tecnologias. 
As principais aproveitam um movimento rotatório para gerar corrente 
alternada em um alternador. O movimento rotatório pode provir de uma fonte 
de energia mecânica direta, como a corrente de uma queda d'água, marés e 
correntes subaquáticas ou o vento, ou de um ciclo termodinâmico. 
Em um ciclo termodinâmico se esquenta um fluido e se consegue com que 
realize um circuito no qual move um motor ou uma turbina. O calor deste 
processo se obtém mediante a queima de combustíveis fósseis, as reações 
nucleares ou outros processos, como o calor proveniente do interior 
da Terra ou o calor do Sol. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_alternada
https://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_alternada
https://pt.wikipedia.org/wiki/Alternador
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_mec%C3%A2nica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_termodin%C3%A2mico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Motor
https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina
https://pt.wikipedia.org/wiki/Combust%C3%ADvel_f%C3%B3ssil
https://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o_nuclear
https://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o_nuclear
https://pt.wikipedia.org/wiki/Terra
A geração de energia elétrica é uma atividade humana básica já que está 
diretamente relacionada com os requerimentos primários da humanidade. 
Todas as formas de utilização das fontes de energia, tanto as convencionais 
como as denominadas alternativas ou não convencionais, agridem em maior ou 
menor medida o nosso meio ambiente. 
Hoje em dia, uma fonte geradora de energia muito divulgada, por não agredir o 
meio ambiente, é a fotovoltaica. Nessa forma de geração de energia a luz do 
sol é transformada em eletricidade. 
 
 
1.2.2 – Transmissão ou Transporte 
 
A transmissão de energia é dividida em duas faixas: a transmissão 
propriamente dita, para potências mais elevadas e ligando grandes centros, e a 
distribuição, usada dentro de centros urbanos, por exemplo. 
Cada linha de transmissão possui um nível de tensão nominal, onde 
encontramos valores até de 750 kV, com diversos estudos e protótipos em 1 a 
1,2 MV. As linhas de distribuição são usualmente na faixa de 13,8 kV no Brasil, 
e 15KV em Portugal continental. Para a conversão entre níveis de tensão, são 
usados como equipamento fundamental o transformador de potência. Os 
transformadores de grande porte (para grandes elevações ou diminuições na 
tensão do sistema) encontram-se normalmente nas subestações. 
Em sistemas de grande porte, é usual a interligação redundante entre 
sistemas, ou ainda a ligação em anel, formando uma rede. O número de 
interligações aumenta a confiabilidade do sistema, porém aumentando a 
complexidade. A interligação pode tanto contribuir para o suprimento de 
energia quanto para a propagação de falhas do sistema: um problema que 
ocorra em um ponto da rede pode afundar a tensão nos pontos a sua volta e 
acelerar os geradores, sendo necessário o desligamento de vários pontos, 
incluindo centros consumidores, provocando um blecaute. 
 
Alguns consumidores de grande porte são alimentados diretamente pela linha 
de transmissão. 
 
 
1.2.3 – Distribuição 
 
É a etapa final no fornecimento de energia elétrica; é a parte do sistema 
elétrico ligado ao subsistema de transmissão, através do qual faz-se a entrega 
da energia elétrica aos consumidores, tendo início em 
uma subestação (distribuição primária em alta tensão) ou em um posto de 
transformação (distribuição secundária em baixa tensão). Na prática é visível 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Meio_ambiente
https://pt.wikipedia.org/wiki/Volt
https://pt.wikipedia.org/wiki/Volt
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Transformador_de_pot%C3%AAncia&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/wiki/Subesta%C3%A7%C3%B5es
https://pt.wikipedia.org/wiki/Redundante
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Liga%C3%A7%C3%A3o_em_anel&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/wiki/Blecaute
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_el%C3%A9trico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_el%C3%A9trico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Transmiss%C3%A3o_de_energia_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Subesta%C3%A7%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9dia_tens%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Posto_de_transforma%C3%A7%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Posto_de_transforma%C3%A7%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Baixa_tens%C3%A3o
através de ramificações de cabos elétricos ao longo de ruas, levando a energia 
aos consumidores conectados ao sistema elétrico. 
 
 
1.2.4 – Proteção 
 
Diversos problemas assolam a integridade de uma rede de transmissão, tais 
como: 
 Sobretensões devido a descargas atmosféricas; 
 Sobretensões devido a manobras; 
 Ventania, furacões, geada e outras condições climáticas extremas; 
 Poluição; 
 Vandalismo; 
 Eletrocorrosão. 
Alguns destes problemas são transitórios, desaparecendo após o desligamento 
da linha. Outros acarretam danos permanentes, como queda de torres. 
Defeitos de origem elétrica podem ser minimizados a partir de sistemas de 
proteção: 
 Cabos para-raios, 
 Para-raios (supressores de surto), 
 Para-raios de linha, 
 Procedimentos coordenados de manobra, 
 Aterramento adequado, 
 Proteção catódica. 
 
 
1.3 – Fontes Geradoras de Energia 
 
Por mais que a gente não se dê conta em nosso dia a dia, hoje vivemos em um 
mundo onde não é possível sobreviver sem energia elétrica. Ela está presente 
em nosso trabalho, em nossa casa e até mesmo nos mais simples momentos 
de lazer. 
 
Sendo assim, ao longo dos anos, o homem foi descobrindo várias e várias 
formas de gerar energia. Algumas delas podem durar para sempre, mas outras 
necessitam de recursos que são finitos. Essa divisão é feita em energia 
renovável (aquelas que são constantemente reabastecidas pela natureza) e 
energia não renovável (aquelas que não se renovam em um prazo útil). 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Cabo_el%C3%A9trico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Descarga_atmosf%C3%A9rica
Por isso, é importante
conhecer quais são as formas possíveis dentro de cada 
uma delas para que possamos usar com mais sabedoria os nossos recursos. 
Em um mundo ideal, todas as formas de geração de energia seriam 
renováveis, mas ao menos por enquanto esse é um sonho distante de se tornar 
realidade. 
 
 
1.3.1 – Hidrelétricas 
 
Essa é a principal forma de energia utilizada no Brasil, na ordem de 90%. 
Trata-se do aproveitamento da água dos rios para movimentar poderosas 
turbinas geradoras de eletricidade. A relação custo-benefício dessa modalidade 
é uma das melhores, mas nem todos os países têm a geografia necessária 
para se aproveitar esta modalidade. O impacto ambiental nas áreas de 
implantação pode ser alto, por isso é preciso uma série de estudos antes da 
construção de uma usina hidrelétrica. Pois durante o enchimento dos 
reservatórios há uma forte liberação de C02 (Dióxido de Carbono), além do fato 
de se mexer no perfil hidrológico da região. 
 
Existes hidrelétricas de potencial hidráulico (a água cai diretamente sobre a 
turbina) e vazão hidráulica (a água é armazenada em lagos artificiais). 
 
 
Figura 2 – Hidrelétrica de Itaipú 
 
 
1.3.2 – Termelétricas 
 
Usina termoelétrica ou termelétrica é uma instalação industrial usada para 
geração de energia elétrica a partir da energia liberada por qualquer produto 
que possa gerar calor, restos de madeira, óleo combustível, óleo diesel, gás 
natural e carvão natural. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ind%C3%BAstria
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia
Assim como na energia hidrelétrica, em que um gerador, impulsionado pela 
água, gira, transformando a energia potencial em energia elétrica, nas 
termelétricas a fonte de calor aquece uma caldeira com água, gerando vapor 
d'água em alta pressão, e o vapor move as pás da turbina do gerador. 
Os maiores problemas ambientais provocados pelas termelétricas são: 
contribuição para o efeito estufa e liberação de partículas de carbono na 
atmosfera. O Brasil está recebendo prêmios mundiais por não emitir carbono 
na atmosfera, através da queimas de bagaço de cana e palhas de cereais. 
 
 
Figura 3 - Termelétrica Leonel Brizola - RJ 
 
1.3.3 – Termonuclear 
 
É uma instalação industrial empregada para produzir eletricidade a partir 
de energia nuclear. Caracteriza-se pelo uso de materiais radioativos que 
produzem calor como resultado de uma reação nuclear. As centrais nucleares 
usam esse calor para gerar vapor, que é usado para girar turbinas e produzir 
energia elétrica. 
As centrais nucleares apresentam um ou mais reatores, que são 
compartimentos impermeáveis à radiação, em cujo interior são colocadas 
barras ou outras configurações geométricas de minerais com algum elemento 
radioativo (em geral o urânio). No processo de fissão nuclear, estabelece-se 
uma reação em cadeia que é sustentada e moderada mediante o uso de 
elementos auxiliares, dependendo do tipo de tecnologia empregada. 
Desse modo, a energia nuclear apresenta diversas possibilidades de utilização, 
mas também grandes riscos. Torna-se importante avaliar as vantagens e 
desvantagens do uso de energia nuclear. 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_hidrel%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Vapor_d%27%C3%A1gua
https://pt.wikipedia.org/wiki/Vapor_d%27%C3%A1gua
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ind%C3%BAstria
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_nuclear
https://pt.wikipedia.org/wiki/Radioatividade
https://pt.wikipedia.org/wiki/Calor
https://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o_nuclear
https://pt.wikipedia.org/wiki/Vapor_de_%C3%A1gua
https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina
https://pt.wikipedia.org/wiki/Reator_nuclear
https://pt.wikipedia.org/wiki/Radia%C3%A7%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Mineral
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ur%C3%A2nio
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fiss%C3%A3o_nuclear
https://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o_em_cadeia
https://pt.wikipedia.org/wiki/Moderador_nuclear
Vantagens da energia nuclear: 
 Não libera gases estufa; 
 Exigência de pequena área para construção da usina; 
 Grande disponibilidade do combustível; 
 Pequeno risco no transporte do combustível; 
 Pequena quantidade de resíduos; 
 Independência de fatores climáticos (ventos; chuvas) 
Desvantagens da energia nuclear: 
 O lixo nuclear radioativo deve ser armazenado em locais seguros e 
isolados; 
 Mais cara, quando comparada a outras formas; 
 Risco de acidentes nucleares; 
 Problemas ambientais, devido ao aquecimento de ecossistemas 
aquáticos pela água de resfriamento dos reatores. 
 
Figura 4 - Usina nuclear Angra dos Reis 
 
 
1.3.4 – Eólica 
 
É a transformação da energia do vento em energia útil, tal como na utilização 
de aerogeradores para produzir eletricidade, moinhos de vento para 
produzir energia mecânica ou velas para impulsionar veleiros. A energia eólica, 
enquanto alternativa aos combustíveis fósseis, é renovável, está 
permanentemente disponível, pode ser produzida em qualquer região, é limpa, 
não produz gases de efeito de estufa durante a produção e requer menos 
terreno. O impacto ambiental é geralmente menos problemático do que o de 
outras fontes de energia. 
 
https://www.infoescola.com/geografia/gases-do-efeito-estufa/
https://www.infoescola.com/geografia/poluicao-nuclear-lixo-nuclear/
https://www.infoescola.com/biologia/ecossistemas-aquaticos/
https://www.infoescola.com/biologia/ecossistemas-aquaticos/
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia
https://pt.wikipedia.org/wiki/Vento
https://pt.wikipedia.org/wiki/Aerogerador
https://pt.wikipedia.org/wiki/Eletricidade
https://pt.wikipedia.org/wiki/Moinho_de_vento
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_mec%C3%A2nica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Vela_(n%C3%A1utica)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Veleiro
https://pt.wikipedia.org/wiki/Combust%C3%ADvel_f%C3%B3ssil
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_renov%C3%A1vel
https://pt.wikipedia.org/wiki/Gases_de_efeito_de_estufa
 
 
Figura 5 - Parque eólico na Bahia 
 
 
 
1.3.5 – Maremotriz 
 
É o modo de geração de energia por meio do movimento das marés. Dois tipos 
de energia maremotriz podem ser obtidos: energia cinética das correntes 
devido às marés e energia potencial pela diferença de altura entre as marés 
alta e baixa. 
O aproveitamento da energia das marés pode ser feito a partir de centrais 
elétricas que funcionam por ação da água dos mares. É necessária uma 
diferença de 7 metros entre a maré alta e a maré baixa para que o 
aproveitamento desta energia seja renovável. 
Vantagens: Considerado um investimento de longo prazo sem o esgotamento 
de recurso, pois a diferença entre marés é constante. É comum nas áreas de 
litoral – local onde as usinas devem estar – possuir grandes variações nos 
ventos, dias nublados e chuvosos. Isso descresse a taxa de bom 
aproveitamento de fontes de energia sola e eólica. 
Desvantagens: Pouca popularidade. Alto custo de construção e manutenção. 
Rápida depreciação das instalações por causa da água do mar. Muitos fatores 
necessários para tornar a instalação viável. Muito esforço para a verificação da 
viabilidade, sendo complexo e trabalhoso. 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_cin%C3%A9tica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_potencial
 
Figura 6 - Usina maremotriz no Ceará 
 
 
1.3.6 – Fotovoltaica 
 
É a energia obtida através da conversão direta da luz em eletricidade (Efeito 
Fotovoltaico) sendo a célula fotovoltaica, um dispositivo fabricado com material 
semicondutor, a unidade fundamental desse processo de conversão. 
Este tipo de energia usa-se para alimentar inumeráveis aplicativos e aparelhos 
autônomos, para abastecer refúgios ou moradias isoladas da rede elétrica e 
para produzir eletricidade a grande escala através de redes de distribuição. 
Devido à crescente demanda de energias renováveis, a fabricação de células
solares e instalações fotovoltaicas tem avançado consideravelmente nos 
últimos anos. 
Vantagens: 
 É uma fonte de energia inesgotável; 
 È uma energia limpa; 
 Custo com manutenção baixo. 
 
Desvantagens: 
 Alto custo dos equipamentos; 
 Não é produzida durante o período noturno; 
 Necessita de uma excelente incidência solar para produção em massa. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Radia%C3%A7%C3%A3o_solar
https://pt.wikipedia.org/wiki/Eletricidade
https://pt.wikipedia.org/wiki/Efeito_fotoel%C3%A9trico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Efeito_fotoel%C3%A9trico
https://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_solar
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_renov%C3%A1vel
 
Figura 7 - Painéis fotovoltaicos 
 
 
 
1.3.7 – Cogeração 
 
Muitas industrias, shopping center’s e outros, hoje em dia estão utilizando o 
sistema de cogeração, isto é, através de um único tipo de combustível gera-se 
simultaneamente energia elétrica e térmica (água quente e gelada). Até os 
gases provenientes da queima de combustíveis são aproveitados 
comercialmente. 
 
 
Figura 8 - Esquema da cogeração 
 
 
 
 
 
 
 
 
Links para acesso aos vídeos do YouTube 
 
https://www.youtube.com/watch?v=Snhom_nhIp8 – Elementos do Sistema 
Elétrico de Potência. 
 
https://www.youtube.com/watch?v=1VLax-AjVuI – Hidrelétrica. 
 
https://www.youtube.com/watch?v=wN2NTrHPBlg – Termelétricas. 
 
https://www.youtube.com/watch?v=ZsR-2zkEwCM – Termonuclear. 
 
https://www.youtube.com/watch?v=6Fc3V0-ZA7k – Eólica. 
 
https://www.youtube.com/watch?v=7qKHXt-fX5o – Maremotriz. 
 
https://www.youtube.com/watch?v=8g-Tnsl-VNc – Fotovoltaica. 
 
https://www.youtube.com/watch?v=JzbhRB6mfNI - Cogeração 
 
 
 
BIBLIOGRAFIA 
 
a) Manual da COPEL – Companhia Paranaense de Eletricidade S. A. 
 
b) Site da Light-RJ – www.light.com.br 
 
c) ARTECHE – Produtos para AT e BT 
 
d) Site da ANEEL – www.aneel.gov.br 
 
e) https://pt.wikipedia.org/wiki/Transmiss%C3%A3o_de_energia_el%C3%A
9trica – último aceso em 14/04/2018 às 11h05min. 
https://www.youtube.com/watch?v=Snhom_nhIp8
https://www.youtube.com/watch?v=1VLax-AjVuI
https://www.youtube.com/watch?v=wN2NTrHPBlg
https://www.youtube.com/watch?v=ZsR-2zkEwCM
https://www.youtube.com/watch?v=6Fc3V0-ZA7k
https://www.youtube.com/watch?v=7qKHXt-fX5o
https://www.youtube.com/watch?v=8g-Tnsl-VNc
https://www.youtube.com/watch?v=JzbhRB6mfNI
http://www.aneel.gov.br/
https://pt.wikipedia.org/wiki/Transmiss%C3%A3o_de_energia_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Transmiss%C3%A3o_de_energia_el%C3%A9trica