Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica Aula 25 19 05 16

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Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Professor: Paulo Roberto Costa Silva 
E-mail: pr@task.com.br 
ENGENHARIA ELÉTRICA – GRADUAÇÃO 
EMENTA 
1. ESTRUTURA DA INDÚSTRIA DE ENERGIA ELÉTRICA 
 
2. REPRESENTAÇÃO DAS REDES DE ENERGIA ELÉTRICA 
 
3. LINHAS DE TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO 
 
4. FERRAMENTAS DE SIMULAÇÃO 
 
5. PLANEJAMENTO E OPERAÇÃO 
 
6. COORDENAÇÃO DO ISOLAMENTO 
 
7. MONITORAMENTO E DIAGNÓSTICO DE FALHAS EM EQUIPAMENTOS 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
• Tensões e Sobretensões 
• Isolamentos 
• Coordenação de Isolamento (próxima aula) 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Coordenação de Isolamento 
• Tensão Máxima do Sistema: 
 
• É o valor eficaz da tensão entre fases que ocorre no sistema operando em 
condições nominais 
 
• Essa tensão é também aquela para a qual os equipamentos e outros componentes 
são projetados para operação contínua sem restrições ou deterioração 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
• Tensão Nominal do Sistema: 
 
• É o valor eficaz da tensão entre fases 
 
• A tensão que o sistema opera é normalmente próxima do valor da tensão nominal 
 
• 5% a 10% da tensão máxima de operação 
 
Coordenação de Isolamento 
Tensões 
• Diferença de potencial anormais que se produzem em um circuito elétrico como 
consequência de diversas perturbações, sendo susceptíveis de danificar os 
componentes desses sistemas 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Coordenação de Isolamento 
Sobretensões 
• As redes elétricas estão sujeitas a várias formas de fenômenos transitórios 
 
• Estes fenômenos transitórios geram variações súbitas de tensão e corrente no sistema 
 
• Estas variações são provocadas por: 
• Descargas atmosféricas 
• Faltas no sistema 
• Operação de disjuntores ou seccionadores – Equipamentos de Manobras 
• Na prática, além dos valores das possíveis sobretensões nos terminais dos 
equipamentos, é de interesse: 
• A determinação dos valores de corrente e energia nos para-raios 
• Correntes transitórias 
• Para a verificação dos esforços mecânicos nos equipamentos e barramentos 
de uma subestação 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Coordenação de Isolamento 
Sobretensões 
• Os estudos realizados com a finalidade de obtenção dos valores referentes aos 
fenômenos transitórios são de interesse para a especificação dos equipamentos de um 
sistema elétrico 
 
• São denominados de estudos de sobretensões 
• As sobretensões podem ser classificadas de uma forma bem ampla em dois grupos: 
 
• Sobretensões externas 
• Sobretensões internas 
 
• Conforme a causa que as provocam seja de origem externa ou interna ao sistema 
elétrico 
 
• Esta classificação é meramente acadêmica e não atende aos interesses 
relacionados com a especificação de equipamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Coordenação de Isolamento 
Sobretensões 
 
• Portanto a classificação mais adequada é: 
• Quando se associa: 
• O tempo de duração ao 
• Grau de amortecimento das sobretensões 
 
• Este tipo de sobretensão são conhecidos como Sobretensões Transitórias 
 
• Então temos a seguinte classificação para sobretensões transitórias 
• Sobretensões atmosféricas 
• Sobretensões de manobra 
• Sobretensões temporárias 
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Coordenação de Isolamento 
Sobretensões 
• O tempo de duração de uma sobretensão está associado ao: 
• Tempo da frente de onda da tensão, e o 
• Grau de amortecimento 
 
• Fornece uma indicação quanto ao tipo de sobretensão transitória: 
• De curta duração ou 
• De longa duração 
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Coordenação de Isolamento 
Sobretensões 
• As sobretensões atmosféricas são caracterizadas por: 
• Uma frente de onda de alguns microssegundos a poucas dezenas de 
microssegundos 
• E são provocadas por descargas atmosféricas 
• As sobretensões de manobra resultam, principalmente, de: 
• Chaveamentos 
• Defeitos no sistema elétrico 
 
• A sua frente de onda é da ordem de dezenas de microssegundos a centenas de 
microssegundos 
• Pode ser unidirecional ou oscilatória, dependendo do fenômeno em análise 
 
• Os exemplos mais comuns de eventos que provocam sobretensoes de manobra 
são: 
• Energização e religamento de linhas de transmissão 
• Aplicação e eliminação de defeitos 
• Energização de transformadores 
• Rejeição de carga 
• As sobretensões temporárias são caracterizadas, principalmente, por: 
• Sua longa duração 
• Picos de amplitude reduzida 
 
• As frentes de onda não apresentam importância, uma vez que são constituídas da 
parte sustentada das sobretensões de manobra e, portanto, bem definidas 
 
• São decorrentes de manobras do tipo: 
• Rejeição de carga 
• Ocorrência de defeitos com deslocamento do neutro 
• Energização de linhas em vazio 
 
• Sendo os valores de tensão com amplitude reduzida 
• A importância das tensões harmônicas não é significativa 
• Somente a componente fundamental da tensão é investigada 
 
• É importante ressaltar que, apesar de resultar de uma manobra ou falta no sistema, a 
parte transitória propriamente dita não é investigada 
 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Coordenação de Isolamento 
Sobretensões 
• As três categorias de sobretensões discutidas acima são objeto de estudos para a 
determinação das solicitações aos equipamentos de um sistema elétrico 
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Coordenação de Isolamento 
Sobretensões 
• Com o objetivo de evitar que o risco de falha de isolamento dos equipamentos 
prejudique a operação do sistema e que os equipamentos se danifiquem, são adotados 
dispositivos, ou medidas especiais, para permitir um controle das sobretensões, de 
forma a reduzir as suas amplitudes máximas e probabilidade de ocorrência 
 
• A utilização de métodos de controle das sobretensões depende: 
• Do tipo de solicitação que se pretende controlar 
• Das características do sistema elétrico 
• De fatores climatológicos associados à região por onde o sistema se estende 
 
• A adoção de um determinado tipo de mecanismo para controle de sobretensões deve 
levar em consideração aspectos relacionados a: 
• Sua eficácia 
• Custos 
• Simplicidade de implementação 
• Entre outros. 
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Coordenação de Isolamento 
Métodos de Controle Sobretensões 
• Os métodos e dispositivos mais utilizados para controle das sobretensões são: 
• Resistores de pré-inserção 
• Para-raios 
• Modificações na configuração do sistema 
• Blindagem de linhas de transmissão e subestações contra descargas atmosféricas 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Coordenação de Isolamento 
Métodos de Controle Sobretensões 
• A sobretensão de impulso atmosférico pode ser originada por: 
 
• Descarga atmosférica 
• Curto-circuito (Falta) 
 
• Essa sobretensão é caracterizada por uma forma de onda geralmente uniderecional e 
de duração muito curta 
 
• Este tipo de sobretensão é caracterizada por: 
 
• Amplitude 
• Tempo de crista: 𝑡1 = 0,1 𝑎 20𝜇𝑠 
• Tempo de cauda: 𝑡2 < 300𝜇𝑠 
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Impulso Atmosférico 
Coordenação de Isolamento 
Exemplos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Coordenação de Isolamento 
Impulso Atmosférico 
Crista Cauda 
Exemplos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Sobretensão ou Impulso de Manobra 
Coordenação de Isolamento 
• A sobretensão ou impulso de manobra pode ser originada por:• Operação de equipamento de manobra 
• Curto-circuito (Falta) 
 
• Essa sobretensão é caracterizada por uma forma de onda que tanto pode ser 
unidirecional como oscilatória, com frente de onda lenta e com forte amortecimento 
 
• Este tipo de sobretensão é caracterizada por: 
 
• Amplitude 
• Tempo de crista: 𝑡1 = 20 𝑎 5000𝜇𝑠 
• Tempo de cauda: 𝑡2 < 20000𝜇𝑠 
Exemplos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Sobretensão ou Impulso de Manobra 
Coordenação de Isolamento 
Crista Cauda 
Exemplos 
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Formas de Ondas Caracterísiticas 
Coordenação de Isolamento 
Exemplos 
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Isolamentos 
Coordenação de Isolamento 
• Os isolamentos abrangem os espaçamentos: 
• No ar 
• Isolamentos sólidos 
• Imersos em líquido isolante 
 
• De acordo com a finalidade a que se destinam, são classificados como: 
• Uso externo 
• Uso interno 
• Além dessa classificação, existe outra de maior importância, sob o ponto de 
vista de isolamento, que são: 
• Autorregenerativos 
• Não regenerativos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Coordenação de Isolamento 
• Os isolamentos autorregenerativos são aqueles que têm a capacidade de 
recuperação de sua rigidez dielétrica, após a ocorrência de uma descarga 
causada pela aplicação de uma tensão de ensaio 
 
• Os isolamentos não regenerativos são aqueles que não têm a capacidade de 
recuperação de sua rigidez dielétrica, após a ocorrência de uma descarga 
causada pela aplicação de uma tensão de ensaio 
• Níveis de Isolamento dos Equipamentos: 
• O nível de isolamento de um equipamento é o conjunto de tensões 
suportáveis nominais, aplicadas ao equipamento durante os ensaios e 
definidas em norma específica para esta finalidade, que define sua 
característica de isolamento 
Isolamentos 
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Coordenação de Isolamento 
• As tensões definidas em norma, a serem aplicadas nos ensaios para 
comprovar o nível de isolamento de um equipamento, são as seguintes: 
 
• Tensão suportável estatística ou convencional, de impulso de manobra ou 
atmosférica 
 
• Tensão suportável nominal à frequência industrial de curta duração 
 
• Tensão suportável nominal de impulso de manobra ou atmosférico 
Isolamentos 
• Conforme tabelas a seguir: 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Coordenação de Isolamento 
Isolamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Coordenação de Isolamento 
Isolamentos 
Próxima Aula 
• Unidade IV 
• Coordenação de Isolamento 
 
• Sugestão: 
• Ver Fontes de Leitura na Ementa do Curso 
 
• Boa Noite! 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
• Primeira prova.....................40 pontos = dia 17/03/2016 
• Trabalho prático 1ª parte.....10 pontos (Seminários e trabalhos extra-classe) = dia 17/05/2016 
• Segunda prova....................40 pontos = dia 02/06/2016 
• Trabalho prático 2ª parte.....10 pontos (Seminários e trabalhos extra-classe) = dia 14/06/2016 
• Prova de Reposição............40 pontos = dia 16/06/2016 
 
• Aprovação: Pontuação ≥ 60 pontos do total de 100 pontos 
• Frequência: ≥ 75% da carga horária 
CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO