Aula_02 Sistema Elétrico de Potência

Prévia do material em texto

Sistemas Elétricos de Potência 
EEN-601 
Equipamentos e Componentes 
do Sistema Elétrico de Potência 
Universidade Federal de Itajubá 
Componentes UNIFEI – EEN-601 
PRODUÇÃO
TRANSPORTE
CONSUMO CARGASELÉTRICAS
LINHAS DE
TRANSMISSÃO E
CABOS
SUBESTAÇÃO
SUBESTAÇÃO
GERADOR
ESTAÇÃO
CONVERSORA
ELEMENTOS DE
COMPENSAÇÃO
REATIVA
TRANSFORMADOR
Componentes UNIFEI – EEN-601 
Gerador 
UHE (EMBORCAÇÃO) PCH (XICÃO) 
 HIDRÁULICOS 
Componentes UNIFEI – EEN-601 
Gerador 
ÓLEO (SANTA CRUZ) CARVÃO (P. MÉDICI) 
GÁS (ELECTRON) NUCLEAR (ANGRA I) 
 TÉRMICOS A VAPOR 
Componentes UNIFEI – EEN-601 
Gerador 
 DIESEL 
MANACAPURU - AM LOURENÇO - AP 
Componentes UNIFEI – EEN-601 
Gerador A GÁS 
CICLO COMBINADO 
URUGUAIANA – RS 
CICLO SIMPLES 
UTE CAMAÇARI – BA 
Componentes UNIFEI – EEN-601 
Gerador 
 OUTROS 
EÓLICA 
CAMELINHO – CEMIG 
GOUVEIA –-MG 
SOLAR – FOTOVOLTAICA 
ESCOLA MUNICIPAL GETÚLIO VARGAS 
CARAÍ – MG 
BBS SOLAR 
Torre da Usina Térmica de Ekibastuz 
1.000 MW – Kasakistão 
Mais alta torre de usina do mundo com 
419,7 m 
UNIFEI – EEN-601 
Curiosidades ... 
Torre da Usina 
Térmica de Homer 
City 
2.000 MW – 
Pennsylvania 
Segunda torre mais 
alta com 371 m 
UNIFEI – EEN-601 
Curiosidades ... 
Usina de Cheoah (144,7 MW) 
1916 - 1919 (4 máquinas) e em 1949 
(quinta máquina). 
Tennesee Valley Authority (Tapoco). 
 “Cheoah” é uma palavra cherokee que 
significa lontra. 
Utilizada em 1993 no filme o Fugitivo, 
com Harrison Ford. 
UNIFEI – EEN-601 
Curiosidades ... 
Usina de Mohave 
1.580 MW 
1971 – desativada em 31/12/2005 
Ocorrência do fenômeno denominado 
ressonância subsíncrona (SSR) em 
1970 e 1971 com danificação do eixo 
UNIFEI – EEN-601 
De vez em quando ... 
UNIFEI – EEN-601 
Acidentes ... 
Usina de Sayano-Shushenskaya 
6.400 MW – Sexta do mundo (2009) 
Rio Yenisei, na Khakassia, Russia 
4 acidentes: 1979, 1985, 1988 e 2009 
UNIFEI – EEN-601 
Acidentes ... 
Usina de Sayano-Shushenskaya 
6.400 MW – Sexta do mundo (2009) 
Rio Yenisei, na Khakassia, Russia 
4 acidentes: 1979, 1985, 1988 e 2009 
Componentes UNIFEI – EEN-601 
Subestação 
 
• BARRAMENTOS 
• EQUIPAMENTOS PRINCIPAIS 
• EQUIPAMENTOS DE COMANDO, CONTROLE E PROTEÇÃO 
 
 
GARANTIR A MÁXIMA SEGURANÇA DE OPERAÇÃO 
 
E SERVIÇO A TODAS AS PARTES DO SISTEMA 
 
ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
Componentes UNIFEI – EEN-601 
Subestação 
DIAGRAMA ILUSTRATIVO 
SECCIONADORA 
CARRIER 
BARRAMENTO 
PÓRTICO 
PARA-RAIO TC 
TP DISJUNTOR 
ARRANJOS 
BARRA SIMPLES BARRA DE TRANSFERÊNCIA BARRA DUPLA 
 BARRA DUPLA COM 
DISJUNTOR DE TRANSFERÊNCIA 
DISJUNTOR E MEIO 
(1 ½ DISJUNTORES) 
ANEL 
Subestação 
UNIFEI – EEN-601 
 AO AR LIVRE (ex: BATEIAS) 
SF6 INTERNA (ex: MIGUEL REALE) 
LOCALIZAÇÃO Subestação 
UNIFEI – EEN-601 
CONCRETO 
 AÇO 
PÓRTICOS Subestação 
UNIFEI – EEN-601 
BARRAMENTOS 
BARRAMENTOS Subestação 
UNIFEI – EEN-601 
PÁRA-RAIOS 
PÁRA-RAIOS Subestação 
UNIFEI – EEN-601 
SECCIONADORAS E CHAVES 
Subestação 
UNIFEI – EEN-601 
DISJUNTORES 
Subestação 
UNIFEI – EEN-601 
TP 
TRANSFORMADOR DE 
POTENCIAL 
TC 
 TRANSFORMADOR DE CORRENTE 
TP´s e TC´s 
Subestação 
UNIFEI – EEN-601 
SALA DE COMANDO E CONTROLE 
OUTROS EQUIPAMENTOS 
PAINÉIS 
Subestação 
UNIFEI – EEN-601 
SALA DE BATERIAS GERADOR DIESEL DE EMERGÊNCIA 
OUTROS EQUIPAMENTOS 
Subestação 
UNIFEI – EEN-601 
BOBINA DE BLOQUEIO, FILTRO DE ONDAS, BOBINA CARRIER 
OUTROS EQUIPAMENTOS 
Subestação 
UNIFEI – EEN-601 
27 
REGULADOR DE TENSÃO EXTINTOR DE INCÊNDIO 
OUTROS EQUIPAMENTOS 
Subestação 
UNIFEI – EEN-601 
28 
Curiosidades ... 
Disjuntor de 500 kV da 
SE Gurupi 
29/09/201
4 
UNIFEI – EEN-601 
Curiosidades ... 
Chave desconectando uma 
carga localizada em um tap da 
LT 230 kV Libby-Conkelley 
(BPA) em Montana-EUA 
Chave motorizada 
desconectando um reator de 
500 kV na SE Eldorado em 
Nevada-EUA 
UNIFEI – EEN-601 
30 
Descuido ... 
29/09/201
4 
UNIFEI – EEN-601 
31 
E acidentes ... 
também 
acontecem 
mas ... 
quem ou o que 
causou? 
29/09/201
4 
UNIFEI – EEN-601 
CORRENTE CONTÍNUA CORRENTE ALTERNADA 
 A maior parte das redes de transmissão operam em corrente alternada trifásica, que se 
mostrou adequada para transmitir e distribuir energia elétrica, mas existem também 
linhas de transmissão em corrente contínua. 
UNIFEI – EEN-601 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
138 kV 230 kV 69 kV 
500 kV 
765 kV 440 kV 
345 kV 
TENSÃO 
UNIFEI – EEN-601 
ESTAIADA 
AUTO PORTANTE 
 DELTA RAQUETE 
(CABEÇA DE GATO) 
ESTRUTURA – FORMA DE RESISTIR 
 As estruturas constituem os elementos de sustentação 
dos cabos das linhas de transmissão. 
“CHAINETTE” 
UNIFEI – EEN-601 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
ANCORAGEM SUSPENSÃO 
ESTRUTURA – FUNÇÃO 
ÂNGULO 
TRANSPOSIÇÃO DERIVAÇÃO 
UNIFEI – EEN-601 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
ESTRUTURA – MATERIAL 
AÇO CONCRETO MADEIRA 
UNIFEI – EEN-601 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
VERTICAL TRIANGULAR 
DISPOSIÇÃO CONDUTORES 
HORIZONTAL 
UNIFEI – EEN-601 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
OUTROS (5) CIRCUITO SIMPLES CIRCUITO DUPLO 
NÚMERO DE CIRCUITOS 
UNIFEI – EEN-601 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
2 
3 
4 1 
 NÚMERO DE SUBCONDUTORES 
 A fim de evitar cabos condutores com diâmetro elevado 
(devido o montante da potência transmitida) utiliza-se 
cabos de menor diâmetro, porém em feixes de dois ou mais 
condutores, que são denominados subcondutores. 
UNIFEI – EEN-601 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
CABO CONDUTOR 
CABOS CONDUTORES 
UNIFEI – EEN-601 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
 Os cabos condutores constituem os elementos ativos propriamente das 
linhas de transmissão, devendo possuir características especiais: 
– Alta condutividade elétrica, ou seja, baixas perdas elétricas; 
– Baixo custo; 
– Boa resistência mecânica; 
– Baixo peso específico; 
– Alta resistência à corrosão e oxidação. 
COBRE E ALUMÍNIO 
Cobre foi inicialmente empregado e em 1895 surgiram as primeira LTs com cabos de 
alumínio. Em 1908 surgiram os cabos de alumínio com alma de aço (ACSR). 
CABOS CONDUTORES 
UNIFEI – EEN-601 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
 Exemplos: 
CAA extraforte
3 Al / 4 Aço
Ex: Loon (66,54 MCM)
FIO
Aluminio
Cobre
CAA
26 Al / 7 Aço
Ex: Dove (556,5 MCM)
CA
7 Al
Ex: Daisy (266,8 MCM)
CAA compacto
6 Al / 1 Aço
Ex: Haddock (1 AWG) 
Alumoweld
Copperweld
CA compacto
7 Al
Ex: Crocodile (3/0 AWG)
CABOS CONDUTORES 
UNIFEI – EEN-601 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
CABO PÁRA-RAIO 
CABOS PÁRA-RAIOS 
Ocupam a parte superior das 
estruturas e se destinam a 
interceptar descargas de 
origem atmosférica e 
descarregá-las para o solo, 
evitando que causem danos 
e interrupções no sistema; 
São constituídos de cabos de 
aço (HS, HSS ou SM 
galvanizados), alumoweld, 
copperweld ou cabos CAA de 
alta resistência mecânica, 
com diâmetros na faixa de 
3/8 a 1/2 polegada. 
UNIFEI – EEN-601 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
ISOLADOR 
porcelana 
polimérico 
vidro 
 ISOLADORES 
 Os cabos condutores são suportados pelas estruturas através de isoladores, que, como 
seu próprio nome indica, os mantêm isolados eletricamente das mesmas; 
 Existem vários tipos de isoladores, de pino, de pilar, de suspensão; 
 O número de isoladores utilizados depende da tensão da linha de transmissão; 
 Os materiais isolantes normalmente usados na construção de isoladores são a porcelana, o 
vidro e as resinas sintéticas. 
UNIFEI – EEN-601 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
AMORTECEDOR 
 AMORTECEDORES 
Os cabos esticados de uma 
linha de transmissão 
submetidos à ação de ventos 
de intensidades variáveis 
vibram com freqüências 
diversas, submetendo os 
pontos de suspensão dos 
cabos a movimentos de 
flexão, podendo levar a sua 
fadiga e ruptura. 
Estes efeitos podem ser 
reduzidos com o emprego de 
dispositivos redutores, donde 
pode se destacar as 
armaduras antivibrantes, os 
festões, os amortecedores 
Stokbridgee os grampos de 
suspensão armada. 
UNIFEI – EEN-601 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
SINALIZADOR 
SINALIZADORES 
Esferas sinalizadoras são 
instaladas nos cabos nos 
locais onde a visibilidade dos 
mesmos é prejudicada e 
existe a possibilidade de vôos 
de baixa altura ou 
aterrissagem de emergência, 
como travessias de vales, 
córregos, rios, ferrovias, 
rodovias, etc. 
As esferas são feitas de fibra 
de vidro e na cor laranja. 
UNIFEI – EEN-601 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
ESPAÇADOR 
ESPAÇADORES 
Os subcondutores 
em paralelo e no 
mesmo nível, quando 
excitados pelo vento, 
oscilarão, tocando-se 
entre si, causando 
desgastes e 
danificação mútua; 
Para manutenção da 
distância constante 
entre os 
subcondutores 
utilizam-se os 
chamados 
espaçadores. 
UNIFEI – EEN-601 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
ANEL ANTI-CORONA 
ANÉIS ANTI-CORONA 
A manifestação do chamado 
efeito corona na ferragem, 
isoladores e condutores da 
linha de transmissão gera 
luminescência, rádio 
interferência, ruídos 
audíveis, ozônio, vibração, 
etc e consequentemente 
perdas elétricas; 
Para minorar estes efeitos 
são utilizados protetores em 
forma de chifre, raquetes e 
anéis. 
UNIFEI – EEN-601 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
 Os cabos isolados para transmissão e distribuição de energia elétrica são 
empregados principalmente nos grandes conglomerados urbanos por 
economia de espaço e questões de segurança permitindo transmitir a 
energia por meio subterrâneos ou subaquáticos. 
 Também são usados, em pequenas seções, para conectar transformadores 
e terminais de subestações ou entre subestações e linhas aéreas. 
CABOS ISOLADOS 
UNIFEI – EEN-601 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
 Para tensões muito elevadas empregam-se cabos de um só condutor 
anular, nestes, os fios são torcidos em torno de uma fita helicoidal de 
cobre ou de aço e o canal central é cheio de óleo: 
– O óleo deve ser mantido sob pressão; 
– Existem instalações nas quais e empregado gás (nitrogênio), sob pressão em 
lugar do óleo; 
– Os cabos para utilizações especiais, como por exemplo, travessias subaquáticas, 
devem ter características próprias. 
CABOS ISOLADOS 
UNIFEI – EEN-601 
LINHAS DE TRANSMISSÃO E CABOS 
MAIS ALTA TORRE DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA DO MUNDO 
Travessia do Rio Yangtzé – China, com vão de 2.303 m. 
 Construída em 2003, Tensão de 500 kV 
Curiosidades ... UNIFEI – EEN-601 
• CONCRETO: Travessia do Rio Yangtze, China, com 247 m, 500 kV 
MAIS ALTAS TORRES DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
• AMÉRICA DO SUL: Travessia do Rio Orenoco, Venezuela, com 240 m, 220 kV 
• EUROPA: Na Itália, entre a SE Rizziconi 
 (Calabria) e SE Sorgente (Sicilia) com 232 m, 
 220 kV 
• CORRENTE CONTÍNUA: Travessia do Rio Yangtze, China, com 229 m, 500 kV 
• JAPÃO: Chusi, atravessando o mar, com 
226 m, 220 kV 
Curiosidades ... UNIFEI – EEN-601 
MAIS ALTA TORRE DO BRASIL (160 m) – 138 kV 
TRAMOESTE – Travessia do Rio Tapajós (PA) 
 TORRE NA ENTRADA DA 
 DISNEYLÂNDIA – ORLANDO 
UNIFEI – EEN-601 Curiosidades ... 
Descuido ... 
UNIFEI – EEN-601 
As vezes ... 
UNIFEI – EEN-601 
As vezes ... 
UNIFEI – EEN-601 
Mais descuido ... 
UNIFEI – EEN-601 
Mais descuido ... 
UNIFEI – EEN-601 
Também ... 
UNIFEI – EEN-601 
Ciclone em Cascável que 
derrubaram 10 torres de 2 LTs de 
765 kV (Foz do Iguaçú – Ivaiporã). 
E acidentes ... 
também 
acontecem 
UNIFEI – EEN-601 
TRIFÁSICO 
MONOFÁSICO 
UNIFEI – EEN-601 TRANSFORMADOR 
TRÊS ENROLAMENTOS 
AUTOTRANSFORMADOR 
UNIFEI – EEN-601 TRANSFORMADOR 
PARTES PRINCIPAIS 
TANQUE 
ALETAS 
VENTILADOR 
BUCHA 
COMUTADOR DE TAP 
UNIFEI – EEN-601 TRANSFORMADOR 
Acidentes ... 
Transformador TR1 765/525 kV- 1650 MVA da SE de Ivaiporã (Furnas) 
acidente no dia 02/02/2004 as 4h2min 
Curto-circuito na fase B com princípio de incêndio 
UNIFEI – EEN-601 TRANSFORMADOR 
Acidentes ... 
Transformador 765/525 kV da SE Tijuco Preto (Furnas) incêndio com 
destruição do transformador 
UNIFEI – EEN-601 TRANSFORMADOR 
COMPENSADOR SÍNCRONO 
NEVES TIJUCO PRETO 
UNIFEI – EEN-601 
ELEMENTOS DE COMPENSAÇÃO REATIVA 
DE BARRA 
TRIFÁSICO MONOFÁSICO 
REATOR EM DERIVAÇÃO 
UNIFEI – EEN-601 
ELEMENTOS DE COMPENSAÇÃO REATIVA 
TRIFÁSICO MONOFÁSICO 
DE LINHA 
REATOR EM DERIVAÇÃO 
UNIFEI – EEN-601 
ELEMENTOS DE COMPENSAÇÃO REATIVA 
DISPOSITIVO LIMITADOR DE CORRENTE DE CURTO-
CIRCUITO 
TUCURUÍ 500 kV MOGI DAS CRUZES 345 kV 
REATOR DE NÚCLEO DE AR 
UNIFEI – EEN-601 
ELEMENTOS DE COMPENSAÇÃO REATIVA 
CAPACITOR EM DERIVAÇÃO 
UNIFEI – EEN-601 
ELEMENTOS DE COMPENSAÇÃO REATIVA 
ITABERÁ 
CAPACITOR SÉRIE 
UNIFEI – EEN-601 
ELEMENTOS DE COMPENSAÇÃO REATIVA 
CAMPINA GRANDE (0 , 200 MVAr) 
COMPENSADOR ESTÁTICO 
FACTS (Flexible AC Transmission Systems) 
UNIFEI – EEN-601 
ELEMENTOS DE COMPENSAÇÃO REATIVA 
IMPERATRIZ 
TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) 
FACTS (Flexible AC Transmission Systems) 
UNIFEI – EEN-601 
ELEMENTOS DE COMPENSAÇÃO REATIVA 
CASA DE VÁLVULAS TIRISTORES 
TIRISTOR (ABB) 
UNIFEI – EEN-601 
ESTAÇÃO CONVERSORA - HVDC 
QUALQUER EQUIPAMENTO OU CONJUNTO DE 
EQUIPAMENTOS QUE RETIRA ENERGIA DO 
SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
CARGA 
MOTOR DE GRANDE POTÊNCIA SIMPLES LÂMPADA 
UNIFEI – EEN-601 
CARGA ELÉTRICA 
VÁRIAS CATEGORIAS 
COMPRESSORES MOTORES FORNOS 
OUTROS 
ILUMINAÇÃO AQUECIMENTO EQUIPAMENTOS 
ELETRÔNICOS 
REFRIGERAÇÃO 
UNIFEI – EEN-601 
CARGA ELÉTRICA 
VÁRIAS CLASSES 
OUTROS 
INDUSTRIAIS 
AGRÍCOLAS SERVIÇOS PÚBLICOS 
COMERCIAIS RESIDENCIAIS 
ILUMINAÇÃO 
PÚBLICA 
TRANSPORTE 
UNIFEI – EEN-601 
CARGA ELÉTRICA 
PODEM AINDA VARIAR EM: 
SIMETRIA PERMANÊNCIA EM 
FUNCIONAMENTO 
(tempo, freqüência, tensão) 
TAMANHO CICLO DE 
FUNCIONAMENTO 
(regular, aleatório, etc) 
E TAMBÉM: 
DIAS DA SEMANA HORAS DO DIA 
ESTAÇÕES DO ANO 
ESTADO DA ECONOMIA 
CONDIÇÕES CLIMÁTICAS EVENTOS ESPECIAIS 
OUTROS 
UNIFEI – EEN-601 
CARGA ELÉTRICA 
POTÊNCIA 
 ATIVA 
POTÊNCIA 
 REATIVA 
carga média 
carga pesada 
carga leve 
Carga Horas 
Segunda a Sábado 
Pesada 18 as 21 
Média 
 7 as 18 
21 as 24 
Leve 0 as 7 
Domingos e Feriados 
Média 17 as 22 
Leve 
 0 as 17 
22 as 24 
UNIFEI – EEN-601 
CARGA ELÉTRICA 
CURVA DIÁRIA DE CARGA – MW 
 ENERGIA 
 CONSUMIDA 
PELA CARGA 
 MWh 
UNIFEI – EEN-601 
CARGA ELÉTRICA 
DEMANDA – MWh/h 
tempo
energia
UNIFEI – EEN-601 
CARGA ELÉTRICA 
 CURVA DE CARGA – SISTEMA SUL-SUDESTE – 1994 
1 – INÍCIO DO JOGO 
2 – FIM DO PRIMEIRO TEMPO 
3 – INÍCIO DO SEGUNDO TEMPO 
4 – FINAL DO JOGO 
BRASIL x RÚSSIA – XV COPA DO MUNDO 
UNIFEI – EEN-601 
CARGA ELÉTRICA 
16000
15000
17:00
TEMPO ( h )
13000
18:00 19:00 21:00 22:00 23:0020:00
12000
 26/09/96
SEXTA - FEIRA
14000
13601 (MW) às 22 h 16 min
12339 (MW) às 22 h 06 min
VARIAÇÃO: 
1262 MW em 10 min 
126,2 MW/min 
1% 
carga do estado/min 
CAPÍTULO ESPECIAL DA NOVELA REI DO GADO 
CURVA DE CARGA – ESTADO DE SÃO PAULO – 1996 
UNIFEI – EEN-601 
CARGA ELÉTRICA 
	Sistemas Elétricos de Potência�EEN-601
	Componentes
	Componentes
	Componentes
	Componentes
	Componentes
	Componentes
	Número do slide 8
	Número do slide 9
	Número do slide 10
	Número do slide 11
	Número do slide 12
	Número do slide 13
	Componentes
	Componentes
	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
	Número do slide 25
	Número do slide 26
	Número do slide 27
	Número do slide 28
	Número do slide 29
	Número do slide 30
	Número do slide 31
	Número do slide 32
	Número do slide 33
	Número do slide 34
	Número do slide 35
	Número do slide 36
	Número do slide 37
	Número do slide 38
	Número do slide 39
	Número do slide 40
	Número do slide 41
	Número do slide 42
	Número do slide 43
	Número do slide 44
	Número do slide 45
	Número do slide 46
	Número do slide 47
	Número do slide 48
	Número do slide 49
	Número do slide50
	Número do slide 51
	Número do slide 52
	Número do slide 53
	Número do slide 54
	Número do slide 55
	Número do slide 56
	Número do slide 57
	Número do slide 58
	Número do slide 59
	Número do slide 60
	Número do slide 61
	Número do slide 62
	Número do slide 63
	Número do slide 64
	Número do slide 65
	Número do slide 66
	Número do slide 67
	Número do slide 68
	Número do slide 69
	Número do slide 70
	Número do slide 71
	Número do slide 72
	Número do slide 73
	Número do slide 74
	Número do slide 75
	Número do slide 76
	Número do slide 77
	Número do slide 78
	Número do slide 79
	Número do slide 80
	Número do slide 81
	Número do slide 82
	Número do slide 83