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GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Engenharia Elétrica, 7º sem., noturno Faculdade Pitágoras-Londrina, 2011/1 Prof. Maurício G. Ballarotti (m.ballarotti@gmail.com) 1GTD 2011 3. Transmissão de Energia Elétrica Transmissão de Energia Elétrica 1. Introdução à Transmissão 2. Rede de Transmissão no Brasil 3. Materiais e Componentes das Linhas de Transmissão 4. Projeto e Especificação de Linhas de Transmissão GTD 2011 4. Projeto e Especificação de Linhas de Transmissão (breve) 5. Modelos de Linha de Transmissão (LT) 6. Exercícios 7. Operação em Regime Permanente das LTs (breve). 3 1. Introdução à Transmissão Estrutura básica de um Sistema Elétrico de Potência (SEP) (relembrando) 4GTD 2011 • Objetivo de um SEP: Gerar, transmitir e distribuir energia elétrica atendendo a determinados padrões de confiabilidade, disponibilidade, 1. Introdução à Transmissão Estrutura básica de um Sistema Elétrico de Potência (SEP) (relembrando) GTD 2011 de confiabilidade, disponibilidade, qualidade, segurança e custos, com o mínimo impacto ambiental e o máximo de segurança pessoal. 5 • Rede de Transmissão: – A rede de transmissão liga as grandes usinas de geração às áreas de grande consumo. Em geral, apenas poucos consumidores com um alto consumo de energia elétrica são conectados às redes de transmissão, onde predomina a estrutura de linhas aéreas. A segurança é um aspecto 1. Introdução à Transmissão Estrutura básica de um Sistema Elétrico de Potência (SEP) (relembrando) GTD 2011 estrutura de linhas aéreas. A segurança é um aspecto fundamental para as redes de transmissão. Qualquer falta neste nível pode levar a descontinuidade de suprimento para um grande número de consumidores. A energia elétrica é permanentemente monitorada e gerenciada por um centro de controle. O nível de tensão depende do país, mas normalmente o nível de tensão estabelecido está entre 220 kV e 765 kV. Esse transporte de grandes blocos de energia é realizado a elevadas tensões, visando reduzir as perdas técnicas (perdas joulicas). 6 1.INTRODUÇÃO À TRANSMISSÃO • A energia elétrica é, em geral, transmitida a longas distâncias em grande blocos através de linhas de transmissão aéreas em corrente alternada (CA). GTD 2011 alternada (CA). – A transmissão subterrânea é usada somente em áreas densamente povoadas devido a seu alto custo de instalação e manutenção e porque a alta potência reativa produz elevadas correntes de carga e dificuldades no gerenciamento da tensão. – Veremos depois sobre transmissão em CC. 7 • O sistema de transmissão de energia elétrica compreende toda a 1.INTRODUÇÃO À TRANSMISSÃO GTD 2011 compreende toda a rede que interliga as usinas geradoras às subestações da rede de distribuição (relembrando). 8 • CC versus CA: – Historicamente: desenvolvimento da eletricidade tenha começado pela geração e transformação em corrente contínua (CC) 1.INTRODUÇÃO À TRANSMISSÃO GTD 2011 corrente contínua (CC) – Transformadores proporcionaram uma grande facilidade: gerar numa tensão, transmitir em outra e distribuir ainda em outra: • Tornaram quase universal o emprego de sistemas de CA 9 • Hoje em dia, a transmissão em CC tem tido grande desenvolvimento, embora seu emprego se limite em longas distâncias, servindo como interconexão entre grandes redes em CA. • O disjuntor para CC é mais complexo que o disjuntor 1.INTRODUÇÃO À TRANSMISSÃO GTD 2011 • O disjuntor para CC é mais complexo que o disjuntor para CA. • O sistema de transmissão em CC ioniza o ambiente ao redor, incluindo as pessoas. Ainda pouco se conhece sobre o perigo relacionado. • Atualmente, o sistema de transmissão da Itaipu possui o maior nível de tensão operativa do mundo, ± 600 kV, 6.300 MW. 10 • A transmissão pode ser: – Aérea (torres) – Subterrânea – Submarina 1.INTRODUÇÃO À TRANSMISSÃO GTD 2011 – Submarina 11 • Curva de Carga – Mostra o consumo no tempo (dia) – Figura mostra 1.INTRODUÇÃO À TRANSMISSÃO GTD 2011 – Figura mostra para a transmissão na região Sul, 21- Junho-1979 – (Procurar valores mín. e máx.) 12 • Fatores do Sistema de Potência (0-1 ou 0- 100%): – Fator de Potência – Fator de Carga 1.INTRODUÇÃO À TRANSMISSÃO GTD 2011 – Fator de Carga – Fator de Demanda – Fator de Perda – Fator de Utilização – etc. • Medem a eficiência do sistema em geral 13 • Fator de Potência (FP): 1.INTRODUÇÃO À TRANSMISSÃO GTD 2011 14 • Exemplo de uso do Fator de Potência: – Suponhamos a ampliação de uma indústria e que, para isto, seja necessário instalar um motor que opere com 100 kW e um FP = 0,67 (ou 67%). Qual a potência mínima do transformador para ligá-lo? 1.INTRODUÇÃO À TRANSMISSÃO GTD 2011 mínima do transformador para ligá-lo? – Para alimentar este motor será necessário dispor de um transformador de, no mínimo, 150 kVA de capacidade e a fiação deverá ser adequada para suportar essa potência (150 kVA). – Se melhorarmos o FP para 1,0 (ou 100%), será necessário somente um transformador de 100 kVA. 15 • Fator de Carga (FC) – Demonstra se a energia consumida está sendo utilizada de maneira racional e econômica. 1.INTRODUÇÃO À TRANSMISSÃO – Este índice é obtido pela relação entre a demanda média e a demanda máxima, durante um período definido. – Figura mostra o aspecto econômico do FC (tendência geral) 16 • O Operador Nacional do Sistema (ONS) é responsável pela coordenação e controle da operação das instalações de geração e transmissão de 2. Rede de Transmissão no Brasil GTD 2011 de geração e transmissão de energia elétrica no Sistema Interligado Nacional (SIN), sob a fiscalização e a regulação da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). 17 2. Rede de Transmissão no Brasil • A Eletrobras é a empresa mais importante atualmente e uma das mais antigas na transmissão em nosso país. • A Eletrobras é uma empresa de capital aberto, GTD 2011 • A Eletrobras é uma empresa de capital aberto, controlada pelo governo brasileiro, que atua nas áreas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. 18 • A Eletrobras controla grande parte dos sistemas de geração e transmissão de energia elétrica do Brasil por intermédio de seis subsidiárias (ver mapa a seguir): 1. Eletrobras Chesf (criada em 1954) 2. Eletrobras Furnas 3. Eletrobras Eletrosul (criada em 1968) 2. Rede de Transmissão no Brasil GTD 2011 3. Eletrobras Eletrosul (criada em 1968) 4. Eletrobras Eletronorte (criada em 1973) 5. Eletrobras CGTEE 6. Eletrobras Eletronuclear – (e metade de Itaipu em nome do governo brasileiro) • Suas linhas de transmissão têm mais de 59 mil km de extensão, representando cerca de 56% do total das linhas do Brasil. 19 GTD 2011 20 • As linhas de transmissão no Brasil costumam ser extensas, porque as grandes usinas hidrelétricas geralmente estão longes dos centros consumidores de energia. • Hoje o país está quase que totalmente interligado, de norte a sul (veja o mapa a seguir). 2. Rede de Transmissão no Brasil GTD 2011 • Hoje o país está quase que totalmente interligado, de norte a sul (veja o mapa a seguir). • A Rede Básica compreende os sistemas com níveis de tensão igual ou superior a 230 kV que devem atender aos padrões estabelecidos nos Procedimentos de Rede (PROREDE) do ONS. • As principais empresas investidoras em linhas de transmissão no país estão relacionadas na tabela a seguir. 21 GTD 2011 22 Si st e m a d e T ra n sm is sã o B ra si le ir o GTD 2011 23 Si st e m a d e T ra n sm is sã o B ra si le ir o GTD 2011 24 Referências • Camargo, C. C. B., Transmissão de energia elétrica: Aspectos Fundamentais, Ed. da UFSC, 2006. • Curso de Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica, Profa. Ruth P. S. Leão, Univ. Fed. Ceará www.dee.ufc.br/~rleao/GTD/Livro.htm • L. L. Grigsby, Electric Power Generation, Transmission and Distribution, CRC Press, 2007. • EletrosulTransmissão: http://www.eletrosul.gov.br/home/conteudo.php?cd=150 • COPEL Transmissão: http://www.copel.com/hpcopel/transmissao/ 25GTD 2011