Sistema de Distribuição e Perfis de Carga

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DESCRIÇÃO
Caracterização do sistema de distribuição e abordagem de sua configuração construtiva, apresentação de critérios de segurança,
confiabilidade e modelagem comportamental da carga.
PROPÓSITO
Conhecer as configurações do sistema de distribuição e os impactos que estas promovem no sistema quanto a segurança, qualidade e
confiabilidade, bem como no perfil de carga, sendo fundamental para o aluno, a construção de conhecimentos técnicos ligados à operação do
sistema, e ao consumidor, para a compreensão de sua própria instalação.
PREPARAÇÃO
Antes de iniciar, tenha em mãos caneta e papel para tomar notas e solucionar os exercícios propostos.
OBJETIVOS
MÓDULO 1
Descrever os tipos de rede de distribuição, bem como suas configurações
MÓDULO 2
Reconhecer as principais topologias do sistema: radial, radial seletivo e em anel
MÓDULO 3
Empregar os critérios apresentados para classificação do perfil de carga
INTRODUÇÃO
Para introduzirmos o tema, assista o vídeo abaixo sobre os sistemas de distribuição e seus respectivos perfis de carga.
MÓDULO 1
 Descrever os tipos de rede de distribuição, bem como suas configurações
CONFIGURAÇÃO DAS REDES DE DISTRIBUIÇÃO
Para iniciarmos o assunto, entenda sobre os tipos de redes de distribuição e as suas configurações no vídeo abaixo.
A distribuição de energia é uma fração do sistema elétrico que tem a responsabilidade de entregar a energia ao consumidor. Esse
sistema tem início no que é chamado de subtransmissão, ou distribuição em alta tensão, como normatizado pela Agência Nacional de
Energia Elétrica (Aneel) , e termina nos centros de carga, como se pode ver na Figura 1.
Fonte: EnsineMe
 Figura 1: Configuração do sistema elétrico
Das subestações de distribuição saem as redes de distribuição primária, que podem ser aéreas ou subterrâneas (Figura 2). A escolha do
aspecto construtivo influencia fatores econômicos, uma vez que as primeiras são de custo inferior e usadas em maior escala. Além disso,
podem interferir na qualidade na qualidade do serviço prestado, pois as redes subterrâneas são de comprimento inferior às aéreas e
protegidas de efeitos naturais que possam promover faltas no sistema e degradar os componentes.
Fonte: EnsineMe
Fonte: EnsineMe
 Figura 2: Rede aérea e rede subterrânea
Como as redes aéreas em geral são mais expostas, sua construção é feita implementando condutores de maior resistência mecânica,
enquanto as subterrâneas usam cabos subterrâneos. Cada tipo de rede tem vantagens e desvantagens, que serão detalhadas mais à frente.
 ATENÇÃO
As redes aéreas ou subterrâneas podem ser configuradas como segue:
radial;
radial com recurso;
anel: aberto e fechado;
derivação.
Usualmente, identifica-se um maior uso das configurações em anel e radiais.
SUBTRANSMISSÃO
Fonte: Shutterstock.com
De acordo com a Aneel, o sistema de subtransmissão – ou distribuição em alta tensão (AT) – é a parte do sistema responsável por suprir a
subestação de distribuição e também alguns consumidores conectados à alta tensão (grandes indústrias) . Os níveis de tensão variam, em
geral, de 69 a 138kV e podem ser observadas as seguintes configurações:
RADIAL

RADIAL COM RECURSO

ANEL

RETICULADO (GRID OU NETWORK).
A Figura 3 ilustra algumas das possibilidades para se configurar a subtransmissão. Há também diversas formas de se configurar as
subestações de distribuição, que recebem energia da subtransmissão (detalhes sobre isso serão trabalhados nos tópicos subsequentes) .
Essas configurações têm o intuito de fornecer melhor desempenho, flexibilidade e confiabilidade ao transferir energia recebida da
subtransmissão para a distribuição. Com isso, é importante se inteirar dos possíveis “esquemas” encontrados na literatura a fim de alcançar
melhores custos e desempenho.
Fonte: EnsineMe adaptado de Kagan e Robba ,2005.
 Figura 3: Configurações de subtransmissão
TIPOS DE CONFIGURAÇÕES
• Configuração 1: Barra simples
A primeira e mais simples é a configuração barra simples, que contém apenas um circuito de suprimento, conhecido também por
configuração radial. Dentre todos os arranjos possíveis, esse é o de menor custo e conta apenas com um dispositivo de proteção, como
destacado na figura 4. Essa característica confere baixa confiabilidade à configuração. Para aumentar a confiabilidade, é possível
acrescentar uma linha paralela, como mostra a Figura 4.
Fonte: EnsineMe, adaptado de Kagan e Robba, 2005
 Figura 4: Configuração Barra Simples
• Configuração 2: Reforço no suprimento
A segunda configuração conta com um reforço, como pode ser visto na Figura 5. Com isso, é possível que, para algumas situações de defeito
(contingência), haja garantia de que a alimentação seja mantida e, como consequência, acontece o aumento da confiabilidade do sistema.
Ainda em casos de manutenção ou troca de equipamentos, não se faz necessário o desligamento de todo o percurso; pode-se apenas
executar uma manobra e isolar a parte a ser reparada.
Fonte: Autora, adaptado de Kagan e Robba, 2005
 Figura 5: Configuração com reforço
• Configuração 3: Barra dupla
Nessa configuração, diferentemente das que foram apresentadas até o momento (em que foi observado um único barramento), nota-se a
existência de dois barramentos principais ligados em cada uma das linhas. A vantagem atribuída a essa configuração é promover maior
confiabilidade e, ainda, garantir que a falta em um barramento não afete o funcionamento do outro.
Em geral, observa-se a aplicação dessas configurações em regiões de grande densidade de carga e em locais onde a continuidade do
serviço é indispensável. Para isso, acrescentam-se transformadores à configuração proposta, como é possível ver na Figura 6, que
exemplifica o modelo com dois barramentos e dois transformadores individuais.
Fonte: Autora, adaptado de Kagan e Robba, 2005
 Figura 6: Configuração barra duplo
 ATENÇÃO
É importante destacar que em subestações com mais de um transformador, como no exemplo dado, quando ocorre a saída de um dos
transformadores, os demais transformadores que ficam em operação são dimensionados para o suprimento do circuito, mesmo que haja a
saída do equipamento.
Assim, a potência da subestação é definida pela soma das capacidades nominais dos transformadores, e por potência firme define-se aquela
capaz de ser suprida mediante a perda de um transformador:
Para o cálculo da potência firme, destacam-se a seguir os pontos a serem avaliados e considerados:
Fonte: Pixabay
Verificar se é possível transferir cargas entre alimentadores por meio de algum dispositivo de chaveamento; dessa forma a potência a ser
suprida pelos transformadores restantes pode ser reduzida.
Snominal =  ∑
potência nominal dos transformadores
Sfirme = potência capaz de suprir 
Fonte: Pixabay
Utilizar o fator de sobrecarga, que garante a possibilidade de operar acima da condição nominal em casos de contingência; com isso os
transformadores passam a operar acima do seu valor máximo, destacando-se aqui que essa condição ocorre apenas em contingências.
• Configuração 4: Duplo barramento e disjuntor de transferência
A configuração 4 é uma evolução da configuração 3 de duplo barramento. Nesse caso, os circuitos de saída serão divididos em diversos
barramentos, como pode ser observado na Figura 7. Além de possibilitar a flexibilização da transferência de carga, essa configuração
proporciona as ações de manutenção. Pode-se ainda evoluir essa configuração para uma 5ª, mostrada na sequência.
Fonte: EnsineMe, adaptado de Kagan e Robba ,2005.
 Figura 7: Barra dupla e disjuntor de transferência
• Configuração 5: Duplo barramento com barra de transferência
Nessa configuração, apresentada na Figura 8, há uma barra principal e uma secundária (também chamada de barra/barramento de
transferência). Em condições normais de operação, o barramento principal se encontra energizado, enquanto o de transferência fica
desenergizado. Observa-se, pela Figura 8, que todo circuito de saídaé composto de um disjuntor e uma chave seccionadora, fazendo com
que o circuito seja mais confiável e flexível quanto ao critério de restabelecimento de energia, pois isso permite isolamento de trechos
específicos.
Fonte: EnsineMe, adaptado de Kagan e Robba ,2005.
 Figura 8: Barra Dupla e Barra de Transferência
TIPOS DE REDES
Fonte: Freepik
A construção das redes primárias de distribuição, que saem da subestação de distribuição, bem como das secundárias, que vão para a
distribuição final e se ramificam nas cidades, pode ser projetada de duas formas distintas: aérea e subterrânea.
 COMENTÁRIO
Como já mencionado, e que pode ser observado facilmente nas cidades e rodovias, as redes aéreas são usadas com maior frequência,
principalmente por serem economicamente mais viáveis; já as subterrâneas ficam limitadas a locais patrimoniais, centros históricos ou de
restrições paisagistas.
REDES AÉREAS
Para a construção de uma rede aérea, é preciso primeiramente observar as normas da concessionária (ou distribuidora) responsável
pela distribuição local. Em geral, a norma irá subdividir as possibilidades de redes ofertadas e conduzir o projetista conforme a legislação
do estado/cidade. Pode-se observar em algumas regiões a seguinte divisão:
REDES PRIMÁRIAS
Dentro da distribuição primária o projetista necessitará caracterizar o tipo de distribuição a ser feita: convencional, média tensão ou
compacta, devendo sempre consultar as normas ofertadas pela distribuidora.
 ATENÇÃO
A rede compacta é um tipo de configuração que vem sendo aplicado com grande frequência na busca por aumentar a confiabilidade do
sistema. Os cabos, diferentemente da rede convencional, são cobertos e protegidos.
REDES SECUNDÁRIAS
Caso a rede a ser construída seja secundária, deve-se definir nesse ponto se será uma rede convencional ou isolada (de maior custo).
As redes aéreas variam em sua construção, em relação tanto à topologia quanto aos aspectos físicos dos componentes constituintes. Pode-
se construir redes aéreas com as seguintes características:
REDES DE CABO NU
REDES DE CABO PRÉ-REUNIDO
REDES DE CABO PROTEGIDO
REDES DE CABO NU
Em geral são redes convencionais; os condutores nus fazem com que elas fiquem mais suscetíveis a desligamentos por contato;
REDES DE CABO PRÉ-REUNIDO
Indicados para locais onde a rede de cabo nu não satisfaz, isto é, locais em que os cabos necessitem de proteção adicional;
REDES DE CABO PROTEGIDO
Indicadas para locais onde há baixa continuidade do serviço – ou seja, onde se observa o desligamento por contato de objetos como arbustos
e outros, – podendo promover melhorias na confiabilidade.
 ATENÇÃO
Deve-se atentar ainda às normas quanto à instalação das redes aéreas em locais urbanos e rurais, pois existem critérios distintos que
devem ser respeitados.
REDES SUBTERRÂNEAS
As redes subterrâneas nem sempre são a primeira alternativa para efetuar a distribuição de energia. Publicado em 2011, o projeto de lei n. 37
visava tornar obrigatória a instalação de redes subterrâneas para cidades com população superior a 300 mil habitantes e densidade de carga
superior a 10kVA/km².
A Light, companhia de energia elétrica do Rio de Janeiro, iniciou, em 1908, a migração de algumas das suas redes elétricas aéreas para a
configuração subterrânea, devido a diversos pontos positivos apresentados por essa modalidade. Dentre suas vantagens, destacam-se:
Fonte: Freepik
Segurança
Fonte: Freepik
Confiabilidade
Fonte: Freepik
Redução da manutenção
Fonte: Freepik
Melhor estética das vias
Em contrapartida, os custos atribuídos aos investimentos iniciais para a construção dessas redes são muito elevados e por vezes fazem com
que a opção seja a rede aérea. A longo prazo, a redução da quantidade de manutenção e troca de equipamentos faz com que esse
investimento seja recuperado. Estima-se que a vida útil dessa instalação seja em torno de 30 anos.
A tabela 1 apresenta as vantagens e desvantagens de cada uma das redes: aérea e subterrânea.
Tabela 1: Vantagens e desvantagens das redes
Instalação Vantagens Desvantagens
Aérea
Capaz de transportar grandes quantidades de energia
Defeitos de curta duração
Maior facilidade quanto à identificação das faltas
Estética ruim, podendo criar problemas
em zonas urbanizadas
Maiores problemas em relação a
defeitos
Perdas elevadas de energia
Subterrânea
Colaboração quanto aos critérios estéticos e visuais
Redução da quantidade de faltas
Tendência a se reduzir a quantidade de perda de energia,
uma vez que a capacidade de transporte é menor
Pouca capacidade de transporte
Devido à dificuldade em identificar a
falta, esta pode ter maior duração
Dificuldade de ser implementada em
locais rochosos
� Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. AVALIANDO AS ALTERNATIVAS ABAIXO SOBRE AS REDES AÉREAS E SUBTERRÂNEAS. ASSINALE A
ALTERNATIVA CORRETA.
I-AS REDES AÉREAS SÃO MAIS UTILIZADAS POR APRESENTAREM MAIOR CONFIABILIDADE EM RELAÇÃO
ÀS REDES SUBTERRÂNEAS.
II-AS REDES SUBTERRÂNEAS POSSUEM MAIOR CAPACIDADE DE TRANSFERÊNCIA DE CARGA E POR ISSO
DEMANDA MAIORES INVESTIMENTOS FINANCEIROS PARA SEREM CONSTRUÍDAS;
III-AS REDES SUBTERRÂNEAS SÃO MAIS CONFIÁVEIS E MENOS UTILIZADAS QUE AS REDES AÉREAS;
IV-AS REDES AÉREAS SÃO ECONOMICAMENTE MAIS VIÁVEIS QUE AS SUBTERRÂNEAS;
A) I e III;
B) I, III e IV;
C) I e IV;
D) III e IV;
E) II e IV.
2. EM RELAÇÃO ÀS CONFIGURAÇÕES DAS SUBESTAÇÕES ASSINALE A ALTERNATIVA CORRETA:
A) barra simples é uma das mais simples configurações de barra e também conhecido como configuração radial;
B) a configuração de reforço é possui duplo barramento e confere maior confiabilidade ao sistema;
C) na configuração de barra dupla há interferência de um barramento no funcionamento do outro, é aplicada em locais de alta densidade de
carga.
D) a configuração de duplo barramento e disjuntor de transferência não é favorável na melhoria da confiabilidade;
E) e) barra dupla com barra de transferência necessita a energização de dois barramentos;
GABARITO
1. Avaliando as alternativas abaixo sobre as redes aéreas e subterrâneas. Assinale a alternativa correta.
I-As redes aéreas são mais utilizadas por apresentarem maior confiabilidade em relação às redes subterrâneas.
II-As redes subterrâneas possuem maior capacidade de transferência de carga e por isso demanda maiores investimentos
financeiros para serem construídas;
III-As redes subterrâneas são mais confiáveis e menos utilizadas que as redes aéreas;
IV-As redes aéreas são economicamente mais viáveis que as subterrâneas;
A alternativa "D " está correta.
As redes aéreas apesar de apresentarem menor confiabilidade são mais utilizadas que as subterrâneas, isso pois, requerem menor custo
para serem construídas, além de serem mais fácil de serem operadas e serem capazes de transportar maiores quantidades de carga. Outro
fator importante, nas redes aéreas a localização das faltas é feita de forma mais fácil.
2. Em relação às configurações das subestações assinale a alternativa correta:
A alternativa "A " está correta.
Dentre as configurações das subestações a mais simples e de menor confiabilidade é a barra simples, contudo para o operador é a mais fácil
de se trabalhar. Na rede com reforço e as demais requer-se a aplicação de diversos equipamentos de proteção, o que eleva o custo de
construção e faz com que o sincronismo entre eles se torne mais difícil. Ressalta-se que na configuração com barramento de transferência,
apenas um barramento é energizado por vez e na configuração com disjuntor de transferência faz-se favorável o seu uso para casos onde a
manutenção é feita com grande frenquência.
MÓDULO 2
 Reconhecer as principais topologias do sistema: radial, radial seletivo e em anel
TOPOLOGIA DOS SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO
No vídeo abaixo veremos sobre as topologias do sistema de distribuição radial, suas diferenças e seus impactos na confiabilidade.
De modo geral, os sistemasde distribuição operam com topologias radiais. A configuração da rede é de extrema importância, pois permite a
melhoria da qualidade do serviço, facilita a operação e possibilita a eficiência do sistema.
 ATENÇÃO
É importante destacar que o sistema vem sofrendo diversas mudanças relacionadas à topologia. Tais mudanças, atribuídas à
descentralização da geração ou, como é comumente chamada, geração distribuída (solar, eólia e outras) , podem promover alterações na
forma como a rede opera e, principalmente, na coordenação e proteção dos equipamentos.
Para definir o arranjo ou a topologia a ser implementada em cada local, são avaliados os seguintes critérios:
FLEXIBILIDADE
Nessa condição, avalia-se o quanto o sistema é adaptável a mudanças sem o comprometimento da operação, principalmente qual a
necessidade da flexibilidade na condição avaliada;
CONTINUIDADE DO SERVIÇO OU CONFIABILIDADE
Nesse caso, é avaliado se a topologia escolhida é capaz de ofertar a continuidade necessária de serviço. Isso pode variar de acordo com o
local onde será instalado, considerando densidade de carga, restrições ambientais, urbanas e históricas. Assim como no caso anterior, é
importante destacar que cada local exige continuidade e confiabilidade distintas. Dessa forma, há necessidade de ponderar
diferentemente em cada cenário;
CUSTOS OPERACIONAIS E DE MANUTENÇÃO
Considera-se o quanto os equipamentos serão afetados. Nesse caso, devem ser pontuadas as questões locacionais da instalação para
que sejam mensurados, de forma adequada, os reais custos envolvidos na troca de equipamentos e na operação da rede.
 ATENÇÃO
Cada tópico acima pontuado é ponderado de acordo com o local e necessidade.
CONFIGURAÇÕES DAS REDES AÉREAS
Fonte: Pixabay
As redes aéreas, já apresentadas no módulo 1, são as mais utilizadas na distribuição de energia, principalmente por serem de menor custo.
Nos tópicos seguintes, são apresentadas as principais configurações ou topologias implementadas nas redes aéreas. Destaca-se que
algumas são utilizadas também em redes subterrâneas e, ainda, que essas não são as únicas topologias existentes. É possível implementar
diversas variações alternando as ligações dos primários ou secundários dos transformadores. Contudo, quanto mais complexa e quanto mais
equipamentos são envolvidos no processo, maior o custo da topologia.
SISTEMA RADIAL
Um sistema é dito radial quando há somente um alimentador fornecendo eletricidade para o circuito. O fluxo de cargas deverá
percorrer caminho único, partindo da alimentação até o ponto final.
Nos tópicos seguintes, serão apresentadas as configurações usuais radiais observadas no sistema de distribuição, sendo pontuados os
aspectos positivos e negativos de cada uma delas, bem como possíveis melhorias e variações nas ligações propostas. Dentro da
configuração radial, observa-se os tipos denominados radial e radial simples, que se distinguem pela simplicidade desta última.
Fonte: Pixabay
• Rede de distribuição primária radial
O sistema de distribuição primário é composto pelas linhas de média tensão, em que a alimentação é feita em níveis de tensão entre 1 e
44kV.
Como definido no Módulo 2 dos procedimentos de distribuição (Prodist) elaborados pela Aneel, a estrutura física dessa estratificação da
rede é caracterizada por conter um alimentador de distribuição conectado à subestação de distribuição e que segue até as cargas que
serão alimentadas. Nesse percurso entre o alimentador e as cargas, é possível identificar diversos componentes, como disjuntores, chaves,
fusíveis, que são responsáveis pela proteção do sistema.
Os alimentadores operam de forma radial, isto é, há apenas uma possibilidade de caminho para que o fluxo de cargas percorra o sistema e
alimente os consumidores (Figura 1). Esse tipo de topologia constitui um arranjo muito simples e, por isso, possibilita fácil operação. Em
contrapartida, a confiabilidade do serviço é baixa, pois em situações de contingência, ou seja, em cenários de falha em algum
equipamento, não existem recursos alternativos para o restabelecimento da energia ou caminhos secundários para que o fluxo alcance a
carga.
Fonte: EnsinaMe
 Figura 1: Sistema radial
É possível analisar, na Figura 2, os aspectos de confiabilidade de um sistema radial. Considera-se uma falha entre a barra 1 e a barra 2 do
sistema, que pode ocorrer por diversas razões, como defeitos nos equipamentos, problemas de origem natural, entre outras. Na ocorrência
de uma falha, as proteções atuarão no sentindo de cessar a alimentação para que o curto não seja alimentado. Assim, identifica-se a
abertura do disjuntor principal; em seguida, busca-se isolar o defeito abrindo a próxima proteção identificada, nesse caso a chave
seccionadora. Com isso, é possível observar, nessa configuração, que todos os pontos de carga deixam de ter a energia suprida, pois a
restauração da energia depende do reparo do defeito, não existindo caminhos alternativos para que a energia percorra o sistema e alcance o
ponto.
Fonte: EnsinaMe
 Figura 2: Sistema radial – representação da falta
 RESUMINDO
Uma das topologias da rede de distribuição é a radial. Por definição, isso implica que há somente um alimentador fornecendo eletricidade
para os consumidores. Essa é a mais simples das topologias encontradas e, por consequência, a de menor custo e a que confere menor grau
de confiabilidade ao sistema. A rede de distribuição radial é aplicada em geral em locais onde há baixa densidade de carga, como, por
exemplo, nas áreas rurais e também na distribuição primária. Não se recomenda a aplicação em longas distâncias devido a elevadas quedas
de tensão, sendo necessário o uso de condutores de custo elevado para que as quedas sejam minimizadas.
• Sistema radial com recurso
O sistema radial com recurso envolve configurações em que a topologia apresenta um circuito que pode também ser chamado de circuito
socorro. Trata-se de uma melhoria quando comparado ao sistema radial anteriormente apresentado. Como exemplo, considere a Figura 3,
que trata do mesmo circuito radial simples mostrado anteriormente. Contudo, para esta análise, é acrescentado um circuito 2 e, além disso,
uma chave normalmente aberta (NA), responsável por interligar os dois circuitos. Observa-se que em uma situação de falha, como ocorre no
trecho indicado, o disjuntor do circuito 1 irá atuar abrindo, com o objetivo de isolar o defeito. Em seguida, a primeira seccionadora,
próxima proteção após o defeito, também irá atuar, com o intuito de isolar a falha, impedindo a propagação do problema para os demais
equipamentos. Como nesse sistema existe o recurso (chave NA), é possível transferir parte das cargas do circuito 1 para o circuito 2,
mediante o fechamento da chave indicada (NA) e assim restabelecer a alimentação.
Fonte: EnsinaMe
 Figura 3: Sistema radial com recurso
Com isso, podem ser pontuadas as seguintes características referentes ao sistema de distribuição radial com recurso:
Melhor confiabilidade do que o sistema radial.

Apresenta recurso alternativo para fluxo de cargas.

Os circuitos são projetados para alimentar a carga ou parte da carga do circuito oposto, para que seja possível executar a transferência entre
os circuitos, ou mesmo entre alimentadores.
Define-se que, em geral, cada dois circuitos devem ser capazes de atender a um terceiro, e ressalta-se a importância de não se extrapolar os
limites térmicos da linha. Assim, como apresentado por Kagan e Robba (2005), o limite térmico pode ser calculado pela equação apresentada
a seguir:
Carregamento do circuito 
ao atingir o limite térmico
Carregamento do circuito em 
condições normais de operação
Número de circuitos que 
receberão a carga transferida
 ATENÇÃO
É importante verificar a capacidade de transferência de carga entre alimentadores ou circuitos. Isso implica analisar a folga de potência de
‘quem’ irá receber a carga, para que se possa definir se o chaveamento ocorrerá ou não. Em algunscasos, como na figura 3, se não for
possível transferir toda a carga em corte, a chave seccionadora permite reduzir a quantidade de pontos a serem chaveados.
• Sistema de distribuição em anel
O sistema de distribuição configurado em anel é recomendado para regiões em que a demanda por confiabilidade do serviço é desejada, em
geral para centros de carga. É possível, por meio desse sistema, alimentar os pontos por duas fontes, sendo elas da mesma subestação ou
de subestações distintas.
Além de oferecer maior confiabilidade, essa topologia se caracteriza por seu maior custo, pois em sua construção exige-se uma grande
quantidade de disjuntores (Figura 4) e demais dispositivos de proteção, além de se fazer necessário que os cabos tenham maior capacidade,
de modo que as cargas possam ser alimentadas por apenas uma extremidade, caso ocorra uma falta.
Fonte: EnsineMe
 Figura 4: Sistema em anel
CONFIGURAÇÃO DAS REDES SUBTERRÂNEAS
As redes subterrâneas, embora de maior custo que as aéreas, promovem diversos benefícios, desde o aumento da confiabilidade, até
impacto em questões visuais e de segurança das vias públicas. Para implementar as redes subterrâneas, são considerados os seguintes
aspectos:
Densidade de consumo de energia por área superior a 24MVA/km².

Confiabilidade insuficiente fornecida pela rede aérea.

Centros urbanos, para melhor acessibilidade.
Além das topologias já apresentadas para as redes aéreas, que também podem ser utilizadas em redes subterrâneas, vamos ver agora
algumas configurações usadas principalmente neste tipo de rede.
• Sistema de distribuição reticulada
Esse tipo de configuração é aplicado em geral em sistemas subterrâneos e em áreas centrais com grande densidade de carga. Para
implementação de redes reticuladas utilizam-se transformadores trifásicos com o lado de baixa tensão conectado em paralelo aos
demais, compondo, dessa forma, uma extensa área que forma a malha. Os terminais são inseridos diretamente nos nós do reticulado e,
na ocorrência de uma falha em um transformador, não há impedimento em manter a continuidade do serviço, pois os transformadores
conectados em paralelo assumem a alimentação do consumidor que possivelmente teria sua energia interrompida.
• Sistema de distribuição com primário seletivo
Para que isso seja possível, a topologia requer o uso de chaves comutadoras. Assim, em função de uma falta, a carga que possivelmente
deixaria de ser alimentada pode ser transferida para os demais transformadores em operação, restaurando o serviço aos consumidores.
Ao comparar essa configuração com as redes reticuladas, destaca-se que ela apresenta custo reduzido, o que a torna, apesar de menos
confiável, economicamente mais viável.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. (CELESC, 2019) A FIGURA 5, A SEGUIR, MOSTRA UMA CONFIGURAÇÃO DE REDES AÉREAS DE
DISTRIBUIÇÃO.
FONTE: CELESC, 2019
 FIGURA 5: TOPOLOGIA DA REDE
QUAL A CONFIGURAÇÃO APRESENTADA NELA?
A) Anel aberto
B) Anel fechado
C) Rede em malha
D) Radial simples
E) Radial com recurso
2. ANALISE AS AFIRMATIVAS:
I. A TOPOLOGIA RADIAL É USUALMENTE A MAIS UTILIZADA NO BRASIL DEVIDO A SUA FACILIDADE DE
OPERAÇÃO E AO BAIXO INVESTIMENTO NECESSÁRIO; CONTUDO, OFERECE MENOR CONFIABILIDADE.
II. AS REDES SUBTERRÂNEAS APRESENTAM ALTA CAPACIDADE DE TRANSMISSÃO E SÃO ALTAMENTE
INDICADAS PARA A MELHORIA DA CONFIABILIDADE.
III. AS REDES CONFIGURADAS EM ANEL CONFEREM MAIOR CONFIABILIDADE AO SISTEMA; CONTUDO,
REQUEREM MAIORES INVESTIMENTOS.
AGORA ASSINALE A ALTERNATIVA CORRETA:
A) Somente a afirmativa I é correta.
B) As afirmativas I e III são corretas.
C) Todas as afirmativas são corretas.
D) As afirmativas II e III são corretas.
E) As afirmativas I e II são corretas.
GABARITO
1. (Celesc, 2019) A Figura 5, a seguir, mostra uma configuração de redes aéreas de distribuição.
Fonte: Celesc, 2019
 Figura 5: Topologia da rede
Qual a configuração apresentada nela?
A alternativa "E " está correta.
Vê-se que, na ocorrência de uma falta na parte superior (ou inferior) da rede, é possível executar um chaveamento das cargas para o outro
circuito por meio do recurso chave aberta (NA).
2. Analise as afirmativas:
I. A topologia radial é usualmente a mais utilizada no Brasil devido a sua facilidade de operação e ao baixo investimento necessário;
contudo, oferece menor confiabilidade.
II. As redes subterrâneas apresentam alta capacidade de transmissão e são altamente indicadas para a melhoria da confiabilidade.
III. As redes configuradas em anel conferem maior confiabilidade ao sistema; contudo, requerem maiores investimentos.
Agora assinale a alternativa correta:
A alternativa "B " está correta.
As redes subterrâneas apresentam baixa capacidade de transmissão. Portanto, a afirmativa II está incorreta.
MÓDULO 3
 Empregar os critérios apresentados para classificação do perfil de carga
CLASSIFICAÇÃO DAS CARGAS
Assista o vídeo e entenda sobre os indicadores utilizados para modelar o comportamento da carga e seu perfil ao longo do dia, e os
aspectos importantes a serem avaliados para um bom dimensionamento do sistema.
Para desenvolver um projeto elétrico, é necessário conhecer características e fatores que podem ser definidos para cargas, alimentadores e
subestações. Algumas das informações e definições importantes referentes a esses valores e cálculos são apresentadas na Resolução
Normativa n. 414 de 9 de setembro de 2010, da Aneel, com a finalidade de orientar as concessionárias e os consumidores a respeito das
características das instalações conectadas junto ao sistema de distribuição.
 EXEMPLO
As cargas conectadas ao sistema de potência podem ser caracterizadas por diversos fatores, os quais dependem da função atribuída a elas,
da localização e dos níveis de tensão, por exemplo. Além disso, a forma como a carga é utilizada também pode ser considerada um critério
para classificá-la. São estas as classificações mais usuais: residenciais, comerciais, industriais, rurais, iluminação pública.
O conceito de carga, ou carga instalada, pode ser descrito como toda potência que é absorvida pelos equipamentos pertencentes à
instalação. Caso se deseje calcular a carga de um transformador, por exemplo, deve-se considerar todos os consumidores conectados a ele.
E assim pode-se seguir com o cálculo até camadas superiores, como, por exemplo, a subestação, lembrando sempre de considerar todos os
equipamentos que estão conectados.
 ATENÇÃO
NOTA: É importante destacar que as cargas de um sistema de distribuição são variáveis, ao longo do dia, do mês, do ano e também por perfil
consumidor. Dessa forma, o sistema de distribuição deve ser projetado para que seja capaz de atender à demanda máxima de energia sem
que haja contingências (corte de carga) .
CONCEITOS BÁSICOS
Alguns conceitos são importantes para que se entenda melhor a descrição da carga e seu funcionamento, a partir de critérios legislativos.
DEMANDA
Segundo a Aneel, na Resolução Normativa n. 414/2010, a demanda se refere à média das potências instaladas na unidade requerida pelo
sistema. Pode ser entendida, ainda, como a carga total que é medida nos terminais receptores da instalação, cujo valor, assim como descrito
na norma, é um valor médio, analisado em um dado intervalo de tempo. Usualmente, o intervalo de medição, também chamado de intervalo
de demanda, é definido em 15 minutos. A carga é medida em potência, que pode ser ativa (watts) (watts) ou reativa (Var) (Var). No Gráfico
1, a seguir, ilustra-se um exemplo do comportamento de uma curva de demanda plotada para um consumidor, representada conforme
medições de potência ativa.
Fonte: EnsineMe
DEMANDA MÁXIMA
Observando o gráfico 1 presente no ítem anterior, é possível notar que a curva de demanda varia ao longo do dia, apresentando seu
máximo no horário de ponta (usualmente) . Dessa forma, pode-se definir a demanda máxima como sendo a maior dentre todas as
demandas identificadas no período avaliado. Para melhor identificação desse conceito,pode-se considerar a Figura 1, onde é mostrada uma
curva de demanda e nela é destacada a demanda máxima.
Fonte: EnsineMe
 Figura 1: Demanda máxima
DIVERSIDADE DE CARGA
O sistema de distribuição deve ser projetado de forma a estar preparado para o atendimento dos consumidores durante todo o dia. Assim,
precisa estar apto a atender à demanda máxima da carga conectada. Contudo, é incorreto pensar que um alimentador deve ser
dimensionado tendo por base a soma das demandas máximas de todas as cargas conectadas a ele. É incorreto pois há um fator, nomeado
fator de diversidade, que impõe a variedade entre os consumidores, fazendo com que a demanda máxima de um conjunto seja inferior à
soma das demandas individuais.
Dessa forma, pode-se definir que a demanda diversificada é a soma das demandas (individuais) em um dado intervalo “t” de cada carga
conectada:
Demanda diversificada
Demanda individual
 ATENÇÃO
Para encontrar a demanda máxima diversificada basta identificar o valor máximo entre as demandas do conjunto, ocorrido no período de
análise.
FATOR DIVERSIDADE
O fator diversidade relaciona a soma das máximas demandas de um conjunto ao valor da demanda máxima diversificada. É um valor
adimensional maior ou igual a 1. Como exemplo, pode-se usar Figura 2, na qual há dois consumidores, sendo a demanda máxima do
consumidor 1 definida por D1, e a máxima do consumidor 2 definida por D2. A máxima diversificada, por sua vez, é chamada de D3. Isso
posto, o fator de diversidade do exemplo dado pode ser expresso por:
⨍ div = D1 + D2
D3
Fonte: EnsineMe
 Figura 2: Exemplo fator de diversidade
De forma geral, o fator diversidade pode ser expresso pela seguinte equação:
Demanda máxima do consumidor, sendo que, 
ao se avaliar o conjunto, como no exemplo, 
as demandas máximas são somadas.
Maior demanda identificada, dentre o conjunto avaliado
 ATENÇÃO
De posse do fator diversidade, é possível encontrar a máxima demanda diversificada.
FATOR DE DEMANDA
O fator de demanda, diferentemente do fator de diversidade, relaciona a demanda máxima com a potência instalada ou potência nominal
da instalação. Em geral menor que 1, somente ultrapassa esse valor em situações de sobrecarga no sistema. Como exemplo de sobrecarga,
pode-se considerar um equipamento cuja corrente nominal é definida por 200A. Esse mesmo equipamento é avaliado em um dado instante
“t”, no qual se identifica um valor de corrente de 210A. Como consequência, seu fator de demanda é 1,05 (considerando a equação
apresentada a seguir). Como visto, esse valor é maior que 1, o que implica sobrecarga do equipamento.
De acordo com a literatura, o fator de demanda pode ser assim calculado:
Demanda máxima
Potência máxima ou nominal da instalação
Esse fator é em geral arbitrado, pois é calculado antes da instalação da carga e, dessa forma, a potência instalada é valor estimado.
 ATENÇÃO
É importante observar que todos os fatores apresentados são adimensionais, tornando-se imprescindível o uso da mesma unidade de
medição. No exemplo, demanda máxima e potência máxima são dadas em ampère.
FATOR DE COINCIDÊNCIA
Esse fator é inverso ao fator de diversidade; nesse caso, menor que 1. Assim, de posse do fator diversidade, tem-se:
FATOR DE CONTRIBUIÇÃO
Responsável por representar a contribuição de cada uma das cargas no sistema, esse fator é definido ao avaliar a relação existente em
cada carga entre a máxima demanda e a demanda da carga.
 EXEMPLO
Para ilustrar e melhor entender esse conceito, pode-se considerar o seguinte exemplo retirado e adaptado de Kagan e Robba (2005), em que
se consideram três tipos de consumidores: iluminação pública; residencial; e industrial.
Considera-se que há uma curva de demanda para cada um deles e parte-se do ponto no qual se deseja calcular o fator de contribuição de
cada uma. Para calcular o fator de contribuição, primeiro é necessário identificar o momento em que houve maior demanda no conjunto, ou
seja, qual das três cargas apresenta a demanda máxima e qual o intervalo em que esta ocorreu. Para fins didáticos, considera-se que a
demanda máxima ocorre na carga residencial no horário entre 18h e 19h. Suponha que, nesse horário:
Demanda dos
consumidores:
Iluminação Pública = 50kW;
Residencial = 1.450kW;
⨍ c =   =  1
fator diversidade
dmáxima diversificada
∑ dmáxima
Industrial = 400kW.

Demanda máxima individual de cada um dos consumidores:
Iluminação Pública = 50kW;
Residencial = 1.450kW;
Industrial = 1.100kW (que não ocorre entre 18h e19h).
O fator de contribuição nada mais é do que a razão entre a demanda no horário de máxima do sistema e a demanda máxima individual.
Assim:
• Iluminação Pública = 50/50;
• Residencial = 1.450/1.450;
• Industrial = 400/1100.
FATOR DE UTILIZAÇÃO
O fator de utilização relaciona a demanda máxima do sistema em um dado intervalo a ser avaliado à capacidade desse sistema, conforme a
equação:
 ATENÇÃO
Por meio desse fator, é possível avaliar o quanto da capacidade do sistema está sendo utilizado pela instalação.
FATOR DE CARGA
O fator de carga relaciona a demanda média com a demanda máxima em um intervalo de tempo em análise, sendo definido como
apresentado na equação seguinte:
Esse indicador usualmente é analisado como verificador de quanto da instalação está sendo utilizado, ou seja, mede a eficiência da
instalação, sendo idealizados valores próximos de 1. De posse desse valor é possível identificar picos de carga no intuito de aplicar projetos
de melhor aproveitamento da instalação.
 ATENÇÃO
⨍u =
dmáx
capacidade
⨍ c =
dmédia
dmáxima
Os intervalos usualmente tomados para cálculos de demanda são de 15 minutos. O fator de carga usualmente é levantado para dia ou mês,
por exemplo. Dessa forma, para se calcular o valor de demanda média, faz-se o somatório desses intervalos ao longo do dia, ou seja, requer-
se a integração da curva de demanda. A demanda média diária, caso o intervalo seja dado em 15 minutos, precisa ser dividida por 4 para
assim ser fornecida em hora.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. (ELETROBRAS, 2010) UM CONSUMIDOR INDUSTRIAL, QUE TAMBÉM É UM AUTOPRODUTOR DE ENERGIA,
TEM UMA CURVA DE CARGA DIÁRIA, FORNECIDA PELA DISTRIBUIDORA QUE O ATENDE, CONFORME A
FIGURA 3, A SEGUIR. A PRODUÇÃO DE ENERGIA DIÁRIA DESSE CONSUMIDOR PODE SER REPRESENTADA
POR UMA POTÊNCIA CONSTANTE DE 3 KW DURANTE AS 24 HORAS DO DIA.
FONTE: ELETROBRAS ,2010
 FIGURA 3: CONSUMO INDUSTRIAL
CONSIDERANDO O CONSUMO TOTAL DA INSTALAÇÃO DURANTE AS 24 HORAS DO DIA, O CONSUMO DE
ENERGIA DIÁRIO (KWH), A DEMANDA (KW) E O FATOR DE CARGA, SÃO, RESPECTIVAMENTE:
A) 180,0; 4,5; 0,7
B) 180,0; 4,5; 0,8
C) 180,0; 7,5; 0,7
D) 252,0; 4,5; 0,8
E) 252,0; 10,5; 0,8
2. (UFRJ, 2016) EXISTE UM FATOR QUE SE DESTINA A VERIFICAR SE A ENERGIA ELÉTRICA É
RACIONALMENTE UTILIZADA, DEFINIDO COMO A RELAÇÃO ENTRE A DEMANDA MÉDIA E A DEMANDA
MÁXIMA NO MESMO PERÍODO DE TEMPO. ASSINALE A ALTERNATIVA QUE INDICA CORRETAMENTE O
FATOR MENCIONADO:
A) Fator de carga
B) Fator de demanda
C) Fator de utilização
D) Fator de simultaneidade
E) Fator de potência
GABARITO
1. (Eletrobras, 2010) Um consumidor industrial, que também é um autoprodutor de energia, tem uma curva de carga diária, fornecida
pela distribuidora que o atende, conforme a Figura 3, a seguir. A produção de energia diária desse consumidor pode ser
representada por uma potência constante de 3 kW durante as 24 horas do dia.
Fonte: Eletrobras ,2010
 Figura 3: Consumo industrial
Considerando o consumo total da instalação durante as 24 horas do dia, o consumo de energia diário (kWh), a demanda (kW) e o
fator de carga, são, respectivamente:
A alternativa "E " está correta.
• Para calcular a energia consumida, basta calcular a área abaixo da curva, ou seja, integrar a potência no tempo;
• Deve-se ainda considerar que esse consumidor produz uma potência constante ao longo do dia, que é consumida por ele.
Assim:
Energia=180+(3*24)=252kWh
• A demanda é o valor médio dessa energia; uma vez que aenergia é dada em kWh, basta dividir por hora:
• Por fim, o fator de carga é a razão do que é consumido pela demanda máxima.
ATENÇÃO: o fator de carga é adimensional, logo deve-se transformar os valores nas mesmas unidades, por isso multiplica-se por 24h:
2. (UFRJ, 2016) Existe um fator que se destina a verificar se a energia elétrica é racionalmente utilizada, definido como a relação
entre a demanda média e a demanda máxima no mesmo período de tempo. Assinale a alternativa que indica corretamente o fator
mencionado:
A alternativa "A " está correta.
Demanda =   =  10, 5kW252kWh
24h
Fator de carga =   =  0, 8252kWh
(10+3)kW(24h)
O fator de carga é o indicador que relaciona a demanda média com a demanda máxima. E indica o quanto da instalação vem sendo utilizada.
CONCLUSÃO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O estudo deste tema teve por objetivo a apresentação das principais configurações dos sistemas de distribuição e os impactos que estas
promovem. Inicialmente, foram pontuados os aspectos positivos e negativos das redes aéreas e subterrâneas; em sequência, descrevemos
os fatores importantes quanto à topologia implementada em cada uma delas e possíveis variações existentes. Por fim, foram apresentados
critérios descritivos para definir a carga conectada ao projeto.
AVALIAÇÃO DO TEMA:
REFERÊNCIAS
BARRETO, Gustavo de Andrade. Estudo de viabilidade de um sistema de monitoramento de baixo custo para os sistemas de
distribuição reticulados subterrâneos.2010. 105 f. Dissertação (Doutorado) - Curso de Energia, Estudo de Viabilidade de Um Sistema
de Monitoramento de Baixo Custo Para Os Sistemas de Distribuição Reticulados Subterrâneos, Usp, São Paulo, 2010. Consultado em
meio eletrônico em: 17 dez. 2020.
M. Bradt et al., "Design and application of cables and overhead lines in wind power plants," IEEE PES T&D 2010, New Orleans, LA,
2010, pp. 1-6, doi: 10.1109/TDC.2010.5484317.
CEMIG. Manual de Distribuição: projetos de redes de distribuição aéreas urbanas. Projetos de Redes de Distribuição Aéreas Urbanas.
2014. Consultado em meio eletrônico em: 17 dez. 2020.
CEMIG. Manual de Distribuição: instalações básicas de redes de distribuição aéreas rurais. Instalações Básicas de Redes de Distribuição
Aéreas Rurais. 2016. Consultado em meio eletrônico em: 17 dez. 2020.
CEMIG. Manual de Distribuição: instalações básicas de redes de distribuição aéreas isoladas. Instalações Básicas de Redes de Distribuição
Aéreas Isoladas. 2016. Consultado em meio eletrônico em: 17 dez. 2020.
CEMIG. Manual de Distribuição: projetos de redes de distribuição subterrâneas. Projetos de Redes de Distribuição Subterrâneas. 2014.
Consultado em meio eletrônico em: 17 dez. 2020.
Companhia Paranaense de Energia. Utilização e Aplicação de Redes de Distribuição Subterrânea. COPEL. Consultado em meio
eletrônico em: 17 dez. 2020.
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Eletrobrás. Planejamento de Sistemas de Distribuição. Editora Campus, Rio de Janeiro, 1982.
AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA. C-GTCD-NRM/N°150/2018: Critérios Básicos Para Elaboração de Projetos de Redes de
Distribuição Aéreas Rurais. 5 ed. João Pessoa: Gerência Técnica de Distribuição (Gtd), 2018. 227 p. Consultado em meio eletrônico em: 17
dez. 2020.
AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA. C-GTCD-NRM/N°149/2018: Critérios Básicos para Elaboração de Projetos de Redes de
Distribuição Aéreas Urbanas. 5 ed. João Pessoa: Gerência Técnica de Distribuição (Gtd), 2018. Consultado em meio eletrônico em: 17 dez.
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KAGAN N.; OLIVEIRA, C. C. B. de; ROBBA, E. J. Introdução aos sistemas de distribuição de energia elétrica. 1. ed. Blucher, São Paulo,
2005.
BOYLESTAD, R. L. Introdução à análise de circuitos elétricos. 10. ed. Pearson, São Paulo, 2004.
BRASIL, Ministério de Minas e Energia -. Nota Técnica Metodologia: Projeção de Curva de Carga Horária. 2020. Elaborada por Empresa
de Pesquisa Energética. Consultado em meio eletrônico em: 17 dez. 2020.
T. Bimestre e S. Ribeiro, "Estudo de Viabilidade de um Sistema de Monitoramento de Baixo Custo para os Sistemas de Distribuição
Reticulados Subterrâneos." São Paulo, 2010.
EXPLORE+
Veja como é levantada a curva de carga dos consumidores brasileiros no site da Empresa de Pesquisa Energética (EPE), pesquisando
por“Projeção da curva de carga horária”.
Observe detalhes dos arranjos possíveis da distribuição para subestações, subtransmissão e alimentadores no capítulo 2 do livro de
Kagan e Robba, indicado nas referências.
CONTEUDISTA
Isabela Oliveira Guimarães
 CURRÍCULO LATTES
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