Aula_01 Sistema Elétrico de Potência

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Sistemas Elétricos de Potência 
EEN-601 
Conceitos Fundamentais 
Universidade Federal de Itajubá 
Conceitos Fundamentais 
O que é Energia? 
UNIFEI – EEN-601 
Conceitos Fundamentais 
O que é Energia? 
UNIFEI – EEN-601 
Conceitos Fundamentais 
Por que necessitamos de ENERGIA ? 
UNIFEI – EEN-601 
O consumo de energia sobe no mundo inteiro. Por um lado, esse 
aumento acompanha, é claro, o crescimento da população mundial. 
Quanto mais gente para se alimentar, se vestir, se educar e se divertir, 
maior a necessidade de energia para oferecer todos esses produtos e 
serviços. Mas isso não basta para explicar a sede cada vez maior da 
humanidade por petróleo e eletricidade. 
A elevação do consumo acompanha, também, o desenvolvimento 
tecnológico e o enriquecimento da população. Quanto mais rica e 
sofisticada é uma sociedade, mais alto é seu padrão de consumo de 
produtos e serviços e, portanto, maior sua necessidade de energia. 
Conceitos Fundamentais 
Por que necessitamos de ENERGIA ? 
UNIFEI – EEN-601 
É fácil entender essa lógica: uma nação pobre dedica toda sua energia 
à produção de itens básicos de sobrevivência, como alimentos. 
Já um país desenvolvido, no qual a fome não é problema, mantém 
indústrias de alta tecnologia que produzem máquinas, computadores, 
veículos – além de uma quantidade muito maior de alimentos – para 
uma população que tem como pagar por esse conforto e bem-estar. 
Esses consumidores, por sua vez, também aumentam o consumo de 
energia elétrica quando ligam seus eletrodomésticos e aparelhos 
eletrônicos portáteis. 
Conceitos Fundamentais 
Por que necessitamos de ENERGIA ? 
UNIFEI – EEN-601 
É fácil entender essa lógica: uma nação pobre dedica toda sua energia 
à produção de itens básicos de sobrevivência, como alimentos. 
Já um país desenvolvido, no qual a fome não é problema, mantém 
indústrias de alta tecnologia que produzem máquinas, computadores, 
veículos – além de uma quantidade muito maior de alimentos – para 
uma população que tem como pagar por esse conforto e bem-estar. 
Esses consumidores, por sua vez, também aumentam o consumo de 
energia elétrica quando ligam seus eletrodomésticos e aparelhos 
eletrônicos portáteis. 
Conceitos Fundamentais 
UNIFEI – EEN-601 
• Sobrevivência; 
• Conforto. 
CONSUMO CORPO HUMANO  120 W 
Músculos 20%, Região abdominal 30%, Cérebro 20%, Coração 10%, Resto 20% 
CONSUMO “PER CAPITA” NO MUNDO (2012) 
Canadá 10,3 kW 
EUA 9,5 kW 
Brasil 1,8 kW 
China 2,4 kW 
Média mundial 2,5 kW ~ 4,3% ao ano 
Por que necessitamos de ENERGIA ? 
Conceitos Fundamentais 
O que é ENERGIA ELÉTRICA ? 
UNIFEI – EEN-601 
FENÔMENOS ENERGÉTICOS EM QUE ESTÃO 
ENVOLVIDAS CARGAS ELÉTRICAS 
Conceitos Fundamentais 
Quais as características da ENERGIA ELÉTRICA ? 
UNIFEI – EEN-601 
 FORMA DE ENERGIA QUE PODE SER IMEDIATA E EFICIENTEMENTE 
TRANSFORMADA EM QUALQUER OUTRA (TÉRMICA, LUMINOSA, MECÂNICA, 
QUÍMICA, ETC) 
Conceitos Fundamentais 
Quais as características da ENERGIA ELÉTRICA ? 
UNIFEI – EEN-601 
 TRANSPORTÁVEL, COM VANTAGENS ECONÔMICAS, A LONGAS DISTÂNCIAS 
Conceitos Fundamentais 
Quais as características da ENERGIA ELÉTRICA ? 
UNIFEI – EEN-601 
 FACILIDADE DE APLICAÇÃO NOS MAIS NUMEROSOS E VARIADOS FINS 
(DOMÉSTICO, PÚBLICO, COMERCIAL, INDUSTRIAL, ETC) 
UNIFEI – EEN-601 
UNIFEI – EEN-601 
Oferta de Energia Elétrica no Brasil 
As usinas hidrelétricas respondem por 
74% de toda energia ofertada. 
A biomassa responde por quase 5% da 
geração de eletricidade (sendo a 
maioria formada por bagaço de cana). 
Existe potencial para que, em 2020, a 
bioeletricidade responda por 18% da 
oferta de energia elétrica brasileira. 
Fonte: Balanço Energético Nacional 2011 – EPE – Empresa de Pesquisa Energética 
Conceitos Fundamentais 
Quais as características da ENERGIA ELÉTRICA ? 
UNIFEI – EEN-601 
 NÃO PODE SER ARMAZENADA EM GRANDE ESCALA 
SISTEMA ELÉTRICO DE 
POTÊNCIA 
UNIFEI – EEN-601 
UNIFEI – EEN-601 
SISTEMA ELÉTRICO 
DE POTÊNCIA 
O QUE É ??? 
 REDE ELÉTRICA COMPOSTA DE: 
 
• CENTRAIS GERADORAS (HIDRÁULICAS, TÉRMICAS, 
NUCLEARES, EÓLICAS, GEOTÉRMICAS, ETC); 
• SISTEMAS DE TRANSFORMAÇÃO, TRANSMISSÃO E 
DISTRIBUIÇÃO; 
• CARGAS. 
UNIFEI – EEN-601 
SISTEMA ELÉTRICO 
DE POTÊNCIA 
QUAIS OS OBJETIVOS ??? 
Gerar energia elétrica em quantidades suficientes e 
nos locais mais apropriados, transmiti-la em grandes 
quantidades aos centros de carga e então distribui-la 
aos consumidores individuais, em forma e 
quantidade apropriada, e com o menor custo 
ecológico e econômico possível. 
UNIFEI – EEN-601 
SISTEMA ELÉTRICO 
DE POTÊNCIA 
QUAIS OS OBJETIVOS ??? 
OU SEJA: 
UNIFEI – EEN-601 
SISTEMA ELÉTRICO 
DE POTÊNCIA 
QUAIS OS OBJETIVOS ??? 
ATENDER AOS SEUS USUÁRIOS COM 
UMA QUALIDADE ELEVADA DE SERVIÇO 
A BAIXO CUSTO 
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QUALIDADE ELEVADA DE SERVIÇO 
 VARIAÇÃO DE TENSÃO E FREQUÊNCIA DENTRO DOS LIMITES 
ACEITÁVEIS (CRITÉRIOS); 
 OPERAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS DENTRO DE FAIXAS NORMAIS; 
 OPERAÇÃO COM ALTO GRAU DE CONFIABILIDADE; 
 OPERAÇÃO EM SITUAÇÕES DE EMERGÊNCIA SEM GRANDES 
ALTERAÇÕES PARA OS USUÁRIOS; 
 OPERAÇÃO ADEQUADA SOB VÁRIAS CONDIÇÕES DIÁRIAS DE CARGA; 
 GERAÇÃO, TRANSFORMAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE 
ENERGIA SEM CAUSAR DANOS AO MEIO AMBIENTE; 
 ETC. 
 
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BAIXO CUSTO 
 PREÇO DO kW (POTÊNCIA) 
 PREÇO DO kWh (ENERGIA) 
OS MAIS BAIXOS POSSÍVEIS 
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SISTEMA ELÉTRICO 
DE POTÊNCIA 
COMO SÃO ATINGIDOS OS OBJETIVOS ??? 
ATRAVÉS DE ESTUDOS: 
 TÉCNICOS 
 ECONÔMICOS 
 PLANEJAMENTO DE NOVOS SISTEMAS 
 PLANEJAMENTO DA AMPLIAÇÃO DE SISTEMAS EXISTENTES 
 PLANEJAMENTO DA OPERAÇÃO DE SISTEMAS 
 DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
 ETC 
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SISTEMA ELÉTRICO 
DE POTÊNCIA 
QUAL SUA ESTRUTURA ??? 
PRODUÇÃO 
TRANSPORTE 
CONSUMO 
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 PRODUÇÃO DE 
ENERGIA ELÉTRICA 
 TRANSPORTE DE 
ENERGIA ELÉTRICA 
 CONSUMO DE 
ENERGIA ELÉTRICA 
Produção 
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Produção 
UNIFEI – EEN-601 
FONTES CONVENCIONAIS 
FONTES NÃO CONVENCIONAIS (ALTERNATIVAS) 
HIDRÁULICA 
TÉRMICA 
MAREMOTRIZ 
EÓLICA 
SOLAR 
 FOTOVOLTAICA 
GEOTÉRMICA 
Transporte 
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Transporte 
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As fontes de energia das quais se obtém energia elétrica 
não estão, geralmente, disponíveis nas imediações dos 
grandes centros de consumo, pelo que é necessário 
recorrer à transmissão à distância. 
 
Transporte 
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PERDAS ELÉTRICA  R I2 (resistência x corrente ao quadrado) 
POTÊNCIA TRANSPORTADA  V I (tensão x corrente) 
 MAIOR TENSÃO 
 E 
MESMA CORRENTE 
MAIOR POTÊNCIA TRANSPORTADA 
MESMAS PERDAS ELÉTRICA 
TRANSPORTAR COM TENSÃO MAIS ELEVADA 
Transporte 
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GERADORES  tensão não muito elevada (até ordem de 18.000 V) 
CARGAS  tensões baixas 
 residencial  110 ou 220 V 
 industrial  até 4.160 V 
 NECESSÁRIO UM EQUIPAMENTO QUE: 
 
ELEVE A TENSÃO DA ENERGIA ELÉTRICA GERADA 
 PARA TRANSPORTÁ-LA 
 
 DIMINUA A TENSÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 
 TRANSPORTADA PARA CONSUMI-LA 
TRANSFORMADOR 
Transporte 
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 NECESSÁRIO UM EQUIPAMENTO QUE: 
 
TRANSPORTE A ENERGIA ELÉTRICA EM ALTA TENSÃO 
 ATÉ A ÁREA ONDE DEVA SER CONSUMIDA 
LINHAS DE TRANSMISSÃO 
 (aéreos) 
 CABOS 
(subterrâneos) 
Tensões: 69, 88, 138, 230, 345, 440, 500 (525), 600, 765 kV 
Transporte 
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O crescimento econômico e populacional e o uso crescente 
de energia elétrica levaram progressivamente a necessidade 
de construir cada vez mais linhas de transmissão e cabos 
isolados. 
Dificuldades: 
restrições ambientais e a falta de espaço 
Solução Natural: 
emprego de níveis de tensão cada vez maiores para a 
transmissão de energia elétrica 
 
TransporteUNIFEI – EEN-601 
138 kV 500 kV 
45 m 
35 m 
20 m 
Edf. 6 andares Edf. 16 andares Edf. 12 andares 
150mil R$/km 600 mil R$/km 900 mil R$/km 
765 kV 
Transporte em Corrente Alternada 
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p = v x i 
v 
i 
V
t
t
p
t
i
Transporte em Corrente Contínua 
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p = v x I 
v I t
I
V
t
t
p
Transporte – Esquema Básico 
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TRANSFORMADOR ELEVADOR 
TRANSFORMADOR ABAIXADOR 
LINHA AÉREA DE TRANSMISSÃO 
CABO SUBTERRÂNEO 
Transporte – Esquema Básico 
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TRANSFORMAÇÃO
TRANSFORMADORES
ELEVADORES
ALTA TENSÃO
- REDE DE TRANSMISSÃO
- REDE DE SUBTRANSMISSÃO
SISTEMA DE
TRANSMISSÃO
TRANSFOR
TRANSFORM
ABAIXAD
GERAÇÃO SUBEST
SUBESTAÇÃO
Transporte – Sistema de Transmissão 
UNIFEI – EEN-601 
 TEM COMO FUNÇÃO PRIMORDIAL FAZER A DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL 
 DA ENERGIA GERADA, OU SEJA, INTERLIGAR AS USINAS GERADORAS 
 AOS LOCAIS DE CONSUMO 
 CONSTITUÍDO PELO CONJUNTO: 
LINHAS DE TRANSMISSÃO 
 CABOS 
SUBESTAÇÕES 
TRANSFORMADORES 
SISTEMA DE CONTROLE, COMANDO E PROTEÇÃO 
SAÍDA PARA O SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO (CONSUMO) 
Transporte – Sistema de Transmissão 
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 TRADICIONALMENTE DIVIDIDO EM: 
 continuidade da rede de transmissão 
 transmite energia às pequenas cidades ou 
grupamentos de cidades, ao interior de grandes 
centros urbanos e a consumidores industriais de 
grande porte 
 reparte a energia recebida de subestações de 
transmissão entre as subestações de distribuição 
 pequena extensão territorial 
 tensões de 69 kV a 138 kV 
SISTEMA (REDE) DE TRANSMISSÃO SISTEMA (REDE) DE SUBTRANSMISSÃO 
 distribuição da energia gerada pelas usinas 
aos grandes centros consumidores e 
alimentação de eventuais consumidores de 
grande porte 
 interligar usinas geradoras, bacias hidráulicas 
e regiões de características hidrológicas 
heterogêneas 
 estrutura malhada (maior confiabilidade, 
minimiza custos, otimiza recursos 
energéticos) 
 normalmente tem vasta extensão territorial 
 tensões acima de 230 kV 
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SIN – Sistema 
Interligado Nacional 
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Sistema de Transmissão Brasileiro: 
extensão comparada com a da Europa 
Função da Transmissão de Energia 
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Transportar a energia produzida nas usinas até os centros de 
consumo e interligar os subsistemas do Sistema Interligado 
Nacional. 
É vetor da otimização econômica pois permite: 
 
• o uso ótimo dos recursos hidrológicos, explorando 
complementaridades de regime hidrológico das bacias: 
• leva à postergação de parcela de investimentos de 
geração; 
• é vista como usina virtual. 
• a melhoria da segurança elétrica e energética. 
Consumo 
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Consumo 
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 SISTEMA DE TRANSMISSÃO 
SISTEMA DE SUBTRANSMISSÃO 
SUBESTAÇÃO DE DISTRIBUIÇÃO 
CARGAS DE GRANDE PORTE 
 (alta tensão) 
subestação móvel 
Consumo 
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CARGAS DE PEQUENO PORTE 
 (média e baixa tensão) 
REDE DE DISTRIBUIÇÃO 
TRANSFORMADOR DE DISTRIBUIÇÃO 
SUBESTAÇÃO DE DISTRIBUIÇÃO 
rural 
spacer cable 
Consumo 
UNIFEI – EEN-601 
PE 
C
- TEN 
- TEN 
CONSUMIDORES
MÉDIA TENSÃO
REDE
DE
DISTRIBUIÇÃO
GRANDES
CONSUMIDORES
ALTA TENSÃO
- REDE DE TRANSMISSÃO
- REDE DE SUBTRANSMISSÃO
SISTEMA DE
TRANSMISSÃO
SUBESTAÇÃO
MÉDIA
TENSÃO
UNIFEI – EEN-601 
UNIFEI – EEN-601 
UNIFEI – EEN-601 
	Sistemas Elétricos de Potência�EEN-601
	Conceitos Fundamentais
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	Conceitos Fundamentais
	Conceitos Fundamentais
	Conceitos Fundamentais
	Conceitos Fundamentais
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	Conceitos Fundamentais
	Número do slide 12
	Oferta de Energia Elétrica no Brasil
	Conceitos Fundamentais
	SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA
	Número do slide 16
	Número do slide 17
	Número do slide 18
	Número do slide 19
	Número do slide 20
	Número do slide 21
	Número do slide 22
	Número do slide 23
	Número do slide 24
	Produção
	Produção
	Transporte
	Transporte
	Transporte
	Transporte
	Transporte
	Transporte
	Transporte
	Transporte em Corrente Alternada
	Transporte em Corrente Contínua
	Transporte – Esquema Básico
	Transporte – Esquema Básico
	Transporte – Sistema de Transmissão
	Transporte – Sistema de Transmissão
	SIN – Sistema Interligado Nacional
	Número do slide 41
	Função da Transmissão de Energia
	Consumo
	Consumo
	Consumo
	Consumo
	Número do slide 47
	Número do slide 48
	Número do slide 49