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Sistemas Elétricos 
de Potência I
Introdução aos Sistemas Elétricos de 
Potência
Prof. Lucas Claudino
Unidade de Ensino: 1
Competência da Unidade: O sistema elétrico de potência (SEP); Equipamentos
elétricos utilizados em SEP; Subestações de energia.
Resumo: iniciaremos o estudo dos sistemas de potência de
forma a elencar os conhecimentos necessários para solucionar os principais
problemas relacionados ao suprimento de energia e atendimento da demanda de
energia.
Palavras-chave: Sistema elétrico de potência; geração; transmissão; distribuição;
linha de transmissão; fluxo de potência
Título da Teleaula: Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
Teleaula nº: 1
Contextualização
REDE DE TRANSMISSÃO
Fonte: Shutterstock. ID 574892206 
Fonte: Shutterstock. ID 1459140428 
Fonte: Shutterstock. ID 1421845307 
732811756
O Sistema Elétrico de 
Potência e seus 
componentes
Definição
“Um SEP é um sistema que interliga produtores de energia e consumidores
de energia para suprimir a demanda de energia dos consumidores
transmitindo essa energia por meio das linhas de transmissão e distribuição,
elevando e abaixando os níveis de tensão por meio das subestações de
energia e transformadores”
(Silva, 2019).
Estrutura do Setor Elétrico Brasileiro (2004)
CNPE
CMSE MME
ANEEL
ONSCCEE
EPE
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SEP Fisicamente
Geração
• Unidades geradoras de grande porte;
• Tensões na faixa de 30kV ou menos;
• Transformar energia primária em elétrica.
Transmissão
• Transportar energia e minimizar as perdas;
• Conectar a geração centralizada aos centros de carga;
• Tensão de 230kV ou mais;
• Subtransmissão: 138kV ou 69kV.
SEP Fisicamente
Distribuição
• Receber energia do sist. transmissão e entregar ao 
consumidor final;
• Subestação primária de distribuição: interface;
• Tensão primária distribuição: 13,8kV;
• Rede secundária: 127/220V.
Fonte: Silva, 2019.
Diagrama unifilar
Interconexão das LT e dos subsistemas de geração, transmissão e 
distribuição.
Sistemas equilibrados (sist. de transmissão): análise em uma fase.
Fonte: Silva, 2019.
Transformação do setor elétrico
Oferta de 
energia 
descentralizada
Fortalecimento 
do consumidor
Inovação 
tecnológica
Tecnologia da 
informação
Fonte: elaborada pelo autor.
Estrutura física
Fonte: elaborada pelo autor.
Linhas de transmissão e distribuição
Transformadores de potência
Bancos de capacitores
e reguladores
Transformadores de
instrumentação
Equipamentos de proteção
Fonte: Shutterstock. ID: 1012418125.
Fonte: Shutterstock. ID: 1316727857.
Linhas de transmissão e distribuição
Transmissão
Longas 
distâncias
138kV, 
230kV, 500kV
Distribuição
Médias 
distâncias
13,8kV
Fonte: Elaborada pelo autor.
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Contra fugas de 
corrente para o solo
Contra descargas 
atmosféricas
Fonte: adaptada de Silva, 2019.
Transformador de potência
 Adequação de nível de tensão!
 Geração: trafo elevador
 Subestações: trafo abaixador
 Distribuição: trafo abaixador 
Rede primária → Secundária
Fonte: Mamede, 2015.
Representação de transformadores
Necessidades: Tipo de ligação, impedância e relação de transformação.
Sistema trifásico equilibrado!!!
Fonte: Silva, 2019.
Modelagem de LT: 
curta e média
Modelagem de LT
Impedância da LT
• Resistência (R) e Reatância (X) de dispersão, 
Capacitância shunt.
MODELO DE LT CURTA
Fonte: disponível em <https://bit.ly/2SFsjqe>. Acesso 04 dez 2022.
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LT Curta – diagrama vetorial
Fonte: disponível em <https://bit.ly/2SFsjqe>. Acesso 04 Dez 2022.
Modelagem de LT
MODELO DE LT MÉDIA
Considerar corrente de carregamento!
Considerar capacitância shunt!
Fonte: disponível em <https://bit.ly/2SFsjqe>. Acesso 04 dez 2022.
LKC no nó P → 𝐼 = 𝐼 + 𝐼 (1)
LKC no nó Q → 𝐼 = 𝐼 + 𝐼 (2)
(2) Em (1) → 𝐼 = 𝐼 + 𝐼 + 𝐼 ∴ 𝐼 = 𝑉 + 𝑉 + 𝐼 (3)
LKV no circuito → 𝑉 = 𝑉 + 𝑍𝐼 = 𝑉 + 𝑍 𝑉 + 𝐼 =
𝑍 + 1 𝑉 + 𝑍𝐼 (4)
(4) Em (3)→ 𝐼 = 𝑍 + 1 𝑉 + 𝑍𝐼 + 𝑉 + 𝐼
= 𝑌 𝑍 + 1 𝑉 + 𝑍 + 1 𝐼_𝑅 (5)
Comparando (4) e (5) com as equações de parâmetros ABCD:
𝑉 = 𝐴𝑉 + 𝐵𝐼
𝐼 = 𝐶𝑉 + 𝐷
𝐴 =
𝑌
2
𝑍 + 1
𝐵 = 𝑍
𝐶 = 𝑌
𝑌
4
𝑍 + 1
𝐷 =
𝑌
2
𝑍 + 1
Resolução da SP
Avaliação de software 
para simulação de 
SEP
Situação problema
• Dados para teste da rede
Fonte: Silva, 2019.
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Resolução da SP
• Diagrama apresentado!
Fonte: Silva, 2019.
 Impedância do trafo: OK;
Fonte: Silva, 2019.
Erro: não consideração das distâncias nem capacitância shunt;
Ideal: utilização de modelo 𝜋 de LT;
Necessário: confirmar se 𝑌 serão consideradas nos cálculos.
Modelagem de LT 
longa
Modelagem de LT
MODELO DE LT LONGA
Não podemos considerar mais lumped parameters (agrupados)!
Considerar parâmetros distribuídos!
Fonte: disponível em <https://bit.ly/2SFsjqe>. Acesso 
04 dez 2022.
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MODELO DE LT LONGA
Distribuição uniforme → porção mínima da LT (Δ𝑥)
Fonte: disponível em <https://bit.ly/2SFsjqe>. Acesso 04 dez 2022.
MODELO DE LT LONGA
Queda de tensão sobre o elemento Δ𝑥:
Δ𝑉 = 𝐼 Δ𝑥 → 𝐼 =
Δ𝑉
Δ𝑥
∴ 𝐼 =
𝑑𝑉
𝑑𝑥
Corrente Δ𝐼 por LKC no nó A:
Δ𝐼 = V + Δ𝑉 𝑦Δ𝑥 = 𝑉𝑦Δ𝑥 + Δ𝑉𝑦Δ𝑥
𝑑𝐼
𝑑𝑥
= 𝑉𝑦
Modelo Equilibrado vs. Desequilibrado
• Linhas e cargas equilibradas → circuito unificar
(por fase);
• Parâmetros desequilibrados → linha trifásica
Fonte: Silva, 2019.
Resolução da SP
Estudo de fluxo de 
potência
SP: análise de fluxo de potência
Você: projetista de linhas de transmissão;
Trabalho: analisar o fluxo de potência na LT
Impedância série: r = 0,001 + 𝑗0,5[Ω/km]
Admitância shunt: 𝑦 = 0,3[𝑆/km]
Tensão nominal: 230kV
Carga: 30MW
Qual a abertura angular da LT?
SP: resolução
1 – Impedância séria da LT
2 – Admitância shunt
𝑍 = 𝑟 ⋅ 𝑙 = 0,001 + 𝑗0,5 × 100 = 0,1 + 𝑗50 ≈ 𝑗50 Ω
𝑌 = 𝑦 ⋅ 𝑙 = 0,3 ⋅ 100 = 30 𝑆/km
Fonte: Silva,2019.
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Magnitude da tensão nas barras é igual -> perfil plano
Toda a potência ativa é entregue
Potência que trafega pela reatância série:
Analisando somente a potência ativa:
Sabendo que 𝑃 = 𝑃 e 𝑉 = 𝑉
Subestações de 
energia
Subestação de energia elétrica
Fonte: Istockphoto.
Subestação de energia elétrica
 Adequação de níveis de tensão;
 Controle e proteção do SEP;
 Automação do SEP → smart grid;
Fonte: Silva, 2019.
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SE
Nível de tensão Baixa, média, alta, extra alta
Tipo de instalação Abrigada, desabrigada
Forma de 
operação
Operada, parc. 
automatizada, tot. 
automatizada
Barramentos de subestações
Barramento simples seccionado:
Fonte: Silva, 2019.
Barramento simples 
Reduzir o número de 
circuitos perdidos 
em caso de falta.
Barramento principal e de transferência
• Conexão entre barras: disjuntor ou chaves;
• Operação normal -> igual barramento simples;
• Manutenção de disjuntores -> uso da barra
de transferência
Fonte: Silva, 2019.
Barramento duplo com disjuntor único
• Conecta circuito a duas barras
• Utilização de chaves entre disjuntor e barra
• Necessidade de disjuntor extra para conexão entre as barras
• Maior custo de implementação
Fonte: Silva, 2019.
Barramento duplo com disjuntor duplo
Alto grau de confiabilidade
Proteção por disjuntores separados
Alto custo de implementação
Fonte: Silva, 2019.
Barramento em 
anel
Resolução da SP
Especificação de 
subestação
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SP: especificação de SE
Cliente deseja subestação própria com:
• Continuidade de fornecimento;
• Baixo custo;
• Facilidade operacional de manobra no circuito 
secundário;
• Se houver algum defeito em qualquer disjuntor dos 
circuitos secundários, somente a parte associada a 
ele é interrompida.
SP: especificação de SE
Cliente deseja subestação própria com:
• Possibilidade de transferência da carga;
• Alternativa de operar ou não com dois 
transformadores em paralelo;
• Possibilidade de retirar ou substituir qualquer 
equipamento com interrupção do fornecimento 
somente da carga associada.
Qual tipo de arranjo???
Fonte: Silva,2019.
Recapitulando
Definição
“Um SEP é um sistema que interliga produtores de energia e consumidores
de energia para suprimir a demanda de energia dos consumidores
transmitindoessa energia por meio das linhas de transmissão e distribuição,
elevando e abaixando os níveis de tensão por meio das subestações de
energia e transformadores”
(Silva, 2019).
Fonte: Silva, 2019.
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Modelo Equilibrado vs. Desequilibrado
• Linhas e cargas equilibradas → circuito unificar
(por fase);
• Parâmetros desequilibrados → linha trifásica
Fonte: Silva, 2019.
Subestação de energia elétrica
 Adequação de níveis de tensão;
 Controle e proteção do SEP;
 Automação do SEP → smart grid;
Fonte: Silva, 2019.