Aula-01_Visão geral_SEP_glaucivan

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An á l i s e E s t á t i c a d e S i s t e m a s 
d e E n e r g i a 
Aula 01 : Visão Gera l do S is tema Elé tr ico de Potênc ia 
P r o f. Msc. Glaucivan Cunha 
Ementa Base 
2 
1. Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência; 
2. Representação dos Sistemas Elétricos de Potência; 
3. Revisão de Circuitos Trifásicos Equilibrados e 
Desequilibrados; 
4. Revisão de Representação “por unidade” (PU); 
5. Componentes Simétricas; 
6. Representação Matricial da Topologia de Redes (Ybarra, 
Zbarra); 
7. Cálculo de Curto-circuito Simétrico e Assimétrico; 
8. Cálculo Matricial do Curto-circuito; 
9. Introdução ao Cálculo de Fluxo de Potência. 
Aspectos Gerais dos Sistemas Elétricos de Potência 
adequada, 
que for solicitada . 
3 
 Função Básica dos Sistemas Elétricos de Potência: 
 fornecer energia elétrica aos consumidores (grandes ou 
pequenos) 
 com qual idade 
 no instante em 
Aspectos Gerais dos Sistemas Elétricos de Potência 
4 
 Requisitos de um Sistemas Elétricos de Potência: 
 Continuidade: 
 Energia elétrica sempre disponível ao consumidor 
 Conformidade: 
 Fornecimento de energia deve obedecer a padrões 
 Flexibilidade: 
 Adaptação as mudanças contínuas de topologia 
 Segurança: 
 Fornecimento de energia elétrica não deve causar riscos aos 
consumidores 
 Manutenção: 
 Propriedade de ser devolvido à operação o mais rápido possível em 
caso de panes no sistema. 
Aspectos Gerais dos Sistemas Elétricos de Potência 
5 
 Para que isso seja possível: 
 Operação, Controle, Investimentos, Planejamento, etc. 
 Ferramentas de Análise: 
 Fluxo de Potência, Cálculo de Curto, Otimização, etc. 
Aspectos Gerais dos Sistemas Elétricos de Potência 
6 
 Os Sistemas Elétricos de Potência (SEPs) têm as funções de 
Gerador, Transportador e Distribuidor do produto energia 
elétrica. 
 OBS: Note que a energia não é criada e sim transformada 
(convertida) de uma fonte energética (queda d’água, calor, sol, 
nuclear, vento, etc) para energia elétrica. 
Introdução à Sistemas Elétricos de Potência 
7 
 Os Sistemas Elétricos de Potência (SEP) são 
subdivididos em 3 grandes blocos: 
 Geração 
 Responsável pela produção da energia elétrica. 
 Formado por Centrais Elétricas que convertem alguma forma de 
energia (cinética, calor, etc) em energia elétrica. 
 Transmissão 
 Responsável pelo transporte da energia elétrica dos centros de 
Geração aos de Consumo. 
 Formado por Linhas de Transmissão, Transformadores, etc. 
 Distribuição 
 Realiza a distribuição da energia elétrica recebida do sistema de 
transmissão aos consumidores finais 
Sistemas Elétricos de Potência (SEP) 
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6,9kV – 30kV 13,8 kV-23,1kV 
127/220V 220/380 
230kV – 750kV 
Rede Básica 
69kV – 138kV 
Linhas Aéreas de Transmissão (LTs) 
 Geração de grandes blocos de energia → Aumento do nível de tensão 
 Padronização Brasileira 
 Distribuição (média tensão): 13,8 kV e 34,5 kV 
 Sub-Transmissão e Transmissão (AT): 69 kV, 138 kV e 230 kV 
 Transmissão (EAT): 345 kV, 500 kV e 765 kV 
 Ultra Alta Tensão: 1000 kV e 1200 kV (em estudos) 
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 Tensões usuais de transmissão 
 Em CC → Valor entre o pólo (+) e pólo (-) 
2 
 Em CA → Valor Eficaz = Vmax (entre fase-fase) 
Nível de Tensão 
10 
 Níveis de Tensão (Brasil-MME): 
 Transmissão: 
 Padronizadas: 138; 230; 345 e 500 kV 
 Existentes: 440 e 750 kV 
 Sub-Transmissão: 
 Padronizadas: 34,5; 69 e 138 kV 
 Existentes: 88 kV 
 Distribuição Primária: 
 Padronizadas: 13,8 e 34,5 kV 
 Existentes: 11,9 e 22,5 kV 
 Distribuição Secundária: 
 Padronizadas: 127/220 V e 220/380 
V 
 Existentes: 110 V e 115/230 V 
 Níveis de Tensão nos 
terminais dos 
Geradores: 
 Usual: 13,8kV 
 Existentes: 2,2 a 22 kV 
Tensão na Distribuição Secundária 
11 
Sistemas Elétricos de Potência (SEP) 
12 
Sistemas Elétricos de Potência (SEP) 
13 
Informação 
14 
Sistemas Elétricos de Potência (SEP) 
15 
Principais Elementos de um SEP 
 Geradores 
16 
Principais Elementos de um SEP 
17 
 Transformadores 
 Elevadores e Abaixadores 
 Subestações 
Fonte: WEG 
Principais Elementos de um SEP 
18 
 Linhas de Transmissão 
 CA 
 CC (elo CC) 
Principais Elementos de um SEP 
 Alimentadores de Distribuição 
19 
Principais Elementos de um SEP 
20 
 Cargas 
 Consumidores Industriais, Comerciais e Residenciais. 
SIN - Sistema Interligado Nacional 
21 
 SIN 
 Rede de Transmissão 
 Rede Básica; 
• Fonte: ONS 
Sistema Brasileiro 
22 
Características do SEB 
23 
 Comparação com a Europa 
Características do Sistema Elétrico Brasileiro 
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Cap. Instalada = 119 702 MW 
• Hidroelétrica = 83 193 MW – 69.5 % 
• Térmica = 32 439 MW – 27.1 % 
• Nuclear = 2 007 MW – 1.6 % 
• Outros = 2 063 MW – 1.7 % 
Matriz Energética Brasileira 
25 
SIN 
26 
Tensão kV 2011 
230 45.708,7 
345 10.061,9 
440 6.680,7 
500 35.003,4 
600 CC 3.224,0 
750 2.683,0 
Sist. Interligado 103.361,7 
A Estrutura Institucional do SEB 
27 
Sistema de Informações Georreferenciadas 
28 
Informações Adicionais 
29 
http://www.ons.org.br 
http://www.aneel.gov.br/ 
http://www.ccee.org.br 
https://www.epe.gov.br/pt 
http://www.ons.org.br/
http://www.aneel.gov.br/
http://www.ccee.org.br/
http://www.ccee.org.br/
Geração Distribuída 
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Smart Grid: Definição - Wikipedia 
“Rede inteligente é um tipo de rede elétrica que tenta prever 
e responder de forma inteligente ao comportamento e às 
ações de todos os usuários de energia elétrica conectados a 
ela - fornecedores, consumidores e aqueles que fazem 
ambos - a fim de fornecer eletricidade confiável, econômica 
e sustentável de forma eficiente Serviços."” 
Source: Wikipeda - Internet 
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Smart Grid: Definição - NERC 
“Smart grid - A integração e aplicação de monitoramento 
em tempo real, sensoriamento avançado, 
comunicações, análises e controle, permitindo o fluxo 
dinâmico de energia e informações para acomodar 
formas existentes e novas de fornecimento, entrega e 
uso de forma segura, sistema de energia elétrica 
confiável e eficiente, desde a fonte de geração até o 
usuário final. ” 
Source: NERC Smart Grid Task Force report entitled “Reliability Considerations from the Integration of 
Smart Grid.” 
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Smart Grid: Definição - IEC 
"Smart Grid" é hoje usado como um termo de 
marketing, ao invés de uma definição técnica. Por 
essa razão, não existe um escopo bem definido e 
comumente aceito do que "inteligente" é e do que não 
é. 
O entendimento geral é que Smart Grid é o conceito 
de modernização da rede elétrica. O Smart Grid 
compreende tudo relacionado ao sistema elétrico entre 
qualquer ponto de geração e qualquer ponto de 
consumo. Por meio da adição de tecnologias de Smart 
Grid, a rede se torna mais flexível, interativa e é capaz 
de fornecer feedback em tempo real”. 
Source: IEC site 
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Smart Grid: O novo conceito… 
Industrias 
Edifícios 
D ata Centers 
Geração 
Centralizada Residências 
Residencial 
Usuários Ativos 
(desejando “visualizar” e 
controlar o consumo. Sendo 
fornecedores de energia, 
utilizando EV…) 
Plantas de 
Energia 
Renovável 
> 1MW 
Geração 
Distribuída 
Descentralizada 
<1MW 
Geração intermitente e 
distribuída em todos 
os níveis 
Transmissão Comercial & industrial Distribuição 
Smart Grid: Transformando as Redes Tradicionais... 
...em Redes Inteligentes 
Fluxo Bi-dire3c5ional 
de energia e…dados! 
Transmissão Distribuição Residencial 
Casas Eficientes 
Comercial 
& Industrial 
Empresas Eficientes 
Geração Centralizada 
Rede Concessionária Consumidores 
Plantas de Energia Renovável Geração Distribuida 
Industria 
Edifícios 
Data Centers 
Residencial 
Infra-estrutura 
Distribuição Flexível Eficiência Energética Geração Inteligente 
Principais domínios do Smart Grid 
Resposta a Demanda 
Fornecimento 
e Demanda 
Otimizados 
+ 
+ 
+ 
+ 
36 
Transmissão Distri buição 
GeraçãoCentralizada 
Utility network Consumers 
Infra-estrutura 
Geração Distribuída 
1 
Plantas de Energias 
Renováveis 
1 
Comunicação e software em todos os níveis do “Smart Grid” 
 
 
4 
Consumidores 
Energia 
2 
Eficiência Energética Ativa: 
Gerenciamento Otimizado da 
Consumidores 
Ativos 
Ativo
s 
Residencial 
Industria 
 
3 
Edifícios 
 
Veículo Elétrico 
& Arm. de Energia 
Data Centers 
3 
Assim a rede fica “mais inteligente” em todos os lugares… 
37