Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica Aula 06 23 02 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 
Equipamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Equipamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Definição 
Equipamentos são máquinas utilizadas para realizar uma determinada tarefa 
• Transformação: 
• Transformadores 
• Autotransformadores 
• Transformadores de instrumentos 
• Transformadores de potencial (Indutivo ou Capacitivo) – TP’s 
• Transformadores de corrente – TC’s 
Equipamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Definição Principais Equipamentos de Subestações 
• Manobra: 
• Disjuntores 
• Chaves seccionadoras 
• Proteção: 
• Para-raios 
• Religadores 
• Relés 
• Fusíveis 
• Compensação de Reativos: 
• Reatores de derivação ou série 
• Capacitores derivação ou série 
• Compensador síncrono 
• Compensador estático 
Equipamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Definição Principais Equipamentos de Subestações 
• Regulação: 
• Reguladores de tensão trifásicos e monofásicos 
• Medição: 
• Tensão e corrente 
• Potências ativas, reativas e aparentes 
• Frequência 
Transformadores e Autotransformadores 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
• Os transformadores são destinados a: 
• Alterar a tensão do sistema – elevar ou reduzir o nível de tensão 
• Consequentemente os níveis da corrente alterados 
• Não alterar a potência do circuito, salvo as perdas próprias dos transformadores 
Equipamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Aplicação e Classificação 
• Os transformadores podem ser divididos basicamente em: 
• Transformadores de força ou Transformadores de potência 
• Aplicados nos sistemas de geração, transmissão e distribuição 
• Com níveis de tensão acima de 69 kV (Alta tensão) 
• Transformadores de distribuição 
• Aplicados em sistema de distribuição (circuitos terminais) 
• Com níveis de tensão abaixo de 69 kV (Média e baixa tensão) 
• Os transformadores podem exercer as 
seguintes funções: 
• Transformadores elevador 
• Transformador de interligação 
• Transformador abaixador 
• Além destes tipos podemos ter: 
• Transformadores de aterramento 
• Transformadores para forno 
• Transformadores para retificadores 
• Entre outros 
Transformadores e Autotransformadores 
• Nível de tensão e potência 
• Tensões de AT, MT, BT e Terciário 
• Níveis de potências 
Equipamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Aplicação e Classificação 
• Os transformadores à princípio podem ser classificados: 
• Cenário atual dos níveis de tensões e potência comercializados no mundo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Transformadores e Autotransformadores 
• Meio isolante 
• Isolamento com óleo mineral 
• Naftênico = mais utilizado 
• Parafínico = pouco usado – quando aplicado: somente em transf. pequenos 
• Ascarel = Proibido = reações cancerígenas 
• Isolamento com óleo vegetal (Natural com aditivos) 
• Isolamento sintético (Silicones) 
• Isolamento seco (Ar) 
Equipamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Aplicação e Classificação 
• Os transformadores à princípio podem ser classificados: 
Transformadores e Autotransformadores 
Equipamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Aplicação e Classificação 
• Quanto a regulação de tensão 
• Sem regulação (Relação de Transformação fixa) 
• Com comutador sem tensão 
• Com comutador sob carga 
• Com comutadores sob carga e sem tensão 
• Os transformadores à princípio podem ser classificados: 
• Classe térmica – Limites de elevação de temperatura 
• Elevação de temperatura de 55º C 
• Elevação de temperatura de 65º C 
• Nota: Pode haver outros limites térmicos para condições especiais 
Transformadores e Autotransformadores 
• Outras classificações - Específicas 
• Tipo de conexões (Estrela – Delta) e deslocamento angular 
• Numero de fases 
• Frequência 
• Níveis de tensão e corrente 
• Sobrecarga 
• Nível de isolamento 
• Impedâncias 
• Níveis de ruído 
• Nível de automação (SE’s assistidas ou SE’s não assistidas) 
• Quantidade e funções de acessórios (temperatura, nível , pressão, etc...) 
• Aplicações especiais (SEP, Forno, retificador, etc...) 
• Etc... 
Equipamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Aplicação e Classificação 
• Os transformadores também podem ser classificados: 
Transformadores e Autotransformadores 
 
 
 
 
 
Equipamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Partes Constituintes 
Tanque 
Radiador 
Acessórios 
Enrolamentos 
Núcleo 
Comutador Sob 
Carga 
Conservador Buchas 
Sistema de 
Controle 
Transformadores e Autotransformadores 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Equipamentos 
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Princípio – Representação Monofásica 
Consiste basicamente de dois 
enrolamentos acoplados por 
meio de um fluxo magnético 
Relações de tensões 
Relações de transformações 
Requer apenas um fluxo 
comum, variável no tempo 
Tensão Primária Tensão Secundária 
Principal relação 
matemática 
Transformadores e Autotransformadores 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Equipamentos 
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Transformadores e Autotransformadores Princípio – Representação Trifásica 
• Primário – Secundário - Terciário 
• Fluxo de carga – Fatores de Potência 
• Potência total transferida 
• Perdas 
• Isolação Elétrica 
• Primário – Secundário - Terciário 
• Fluxo de carga 
• Potência total transferida 
• Perdas 
• Isolação Elétrica - Inexistente 
 
 
 
 
 
Equipamentos 
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Parte Ativa 
Enrolamentos 
Comutador Sob 
Carga 
Núcleo 
Conexões 
Transformadores e Autotransformadores 
• Manter a tensão do sistema dentro dos limites operacionais 
 
• Regular as tensões nas cargas especiais 
 
• Ajustar fluxos de potência (ativa e reativa) em interconexões 
 
• A regulação de tensão é realizada através da conexão de “taps” no enrolamento 
dos transformadores e autotransformadores, alterando a relação de transformação 
 
• O controle da regulação de tensão é realizado: 
• De forma automática: Na maioria das vezes (Relé 90) 
• De forma manual: Através de operação de chaves seletoras, e em condições 
de testes ou manutenção 
• Ambos os controles Automático e/ou Manual, podem ser de forma local ou 
remota 
Equipamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Regulação de Tensão Transformadores e Autotransformadores 
 
 
 
 
 
Equipamentos 
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Regulação de Tensão Transformadores e Autotransformadores 
Reatores 
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• Equipamento eletromecânico constituído fundamentalmente de: 
• Um enrolamento 
• Com núcleo de ar 
• Ou com núcleo magnético 
Equipamentos 
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Aplicação Reatores 
• Sistema elétrico de potência e reator em derivação 
• Função sistêmicas: 
• Compensação reativa de linhasde transmissão 
• Variação artificial do 
comprimento de linhas 
• Redução de sobretensões em 
surtos de manobra 
 
• Classificação: 
• Reator de linha 
• Reator de barra 
• Reator de terciário 
Equipamentos 
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Características Reatores 
• Tipo de ligação: 
• Manobrável (Conexão temporária) 
• Não manobrável (Conexão fixa) 
 
• Tipos de núcleos: 
• Núcleo de ar (Pouca aplicação no 
Brasil) 
• Núcleo magnético (Isolamento com 
óleo) 
 
• Número de fases: 
• Monofásico (Formação de bancos) 
• Trifásico 
• Reator com Potência Reativa Variável - (VSR – Variable Shunt Reactor): 
• Controle dinâmico da potência reativa 
• Compactação e otimização de subestações 
• Maior estabilidade da tensão elétrica do sistema 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Aplicação: 
• Flexibilidade e controle dinâmico do fluxo de potência reativa 
• Eliminação de preocupações ambientais nas vizinhanças de reator com 
núcleo de ar, relacionados a fluxo eletromagnético 
• Redução do custo de manutenção, por meio da redução do número de 
operações de manobra de disjuntores dos reatores 
Equipamentos 
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VSR Reatores 
Disjuntores 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
• Os disjuntores são os principais equipamentos de proteção do sistema elétrico 
 
• São os equipamentos de manobra mais confiáveis e eficientes 
 
• Realizam a tarefa mais difícil dos equipamentos de subestações, que é interromper 
corrente de curto-circuito em curtíssimos intervalos de tempo (2 a 3 ciclos), para limitar 
os danos que as correntes de curto-circuito podem causar 
 
• Outras funções é interromper: 
• Correntes normais de sobrecarga 
• Correntes de magnetização de transformadores e reatores 
• Correntes capacitivas de bancos de capacitores 
• Correntes capacitivas de linhas em vazio 
Equipamentos 
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Aplicação Disjuntores 
• Partes condutoras de corrente 
 
• Partes isoladoras 
 
• Dispositivo de extinção de arcos 
 
• Mecanismo de operação 
 
• Circuitos de comando e controle 
Equipamentos 
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Partes Constituintes Disjuntores 
• Momento da Falta 
Equipamentos 
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Operação Disjuntores 
Tempo Morto de cada ciclo 
(os períodos em que o 
Disjuntor permanece aberto) 
também pode ser ajustado 
• Os disjuntores são classificados e denominados segundo a tecnologia empregada para 
a extinção do arco elétrico: 
Equipamentos 
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Classificação Disjuntores 
• Disjuntores a Sopro magnético 
 
• Usados em média tensão - MT 
até 24kV, principalmente 
montados em cubículos. 
Equipamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Classificação Disjuntores 
• Disjuntores à Óleo: 
 
• Possuem câmaras de extinção onde 
se força o fluxo de óleo sobre o arco 
 
• Os disjuntores a Grande Volume de 
Óleo (GVO) são empregados em 
média e alta tensão até 230kV e têm 
grande capacidade de ruptura em 
curto-circuito 
 
• Os disjuntores a Pequeno Volume de 
Óleo (PVO) cobrem em média tensão 
praticamente toda a gama de 
capacidade de ruptura de até 63kA 
Equipamentos 
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Classificação Disjuntores 
• Disjuntores à Vácuo: 
 
• Ausência de meio extintor gasoso ou líquido 
 
• O vácuo apresenta excelentes propriedades 
dielétricas, portanto a extinção do arco será 
de forma mais rápida 
 
• A erosão de contato é mínima devido à curta 
duração do arco 
 
• Podem fazer religamentos automáticos 
múltiplos 
 
• Grande relação de capacidade de ruptura / 
volume tornando-os apropriados para uso em 
cubículos 
Equipamentos 
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Classificação Disjuntores 
• Disjuntores a Ar Comprimido: 
 
• Vantagens - Rapidez de 
operação (abertura e fecho) 
aliadas às boas propriedades 
extintoras e isolantes do ar 
comprimido 
 
• Segurança - Meio extintor não 
inflamável, quando comparado 
ao óleo, garantem uma posição 
de destaque a estes disjuntores 
nos níveis de alta tensão 
 
• Desvantagem - Alto custo do 
sistema de geração de ar 
comprimido e uso de 
silenciadores quando instalados 
próximos a residências 
Equipamentos 
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Classificação Disjuntores 
• Disjuntores a SF6 (Hexafluoreto de 
enxofre): 
 
• SF6 é um gás incolor, inodoro, 
não inflamável, estável e inerte 
até cerca de 5000⁰C, 
comportando-se como um gás 
nobre 
 
• Durante o movimento de 
abertura forma-se um arco 
elétrico que deve ser extinto 
através de sopro do gás 
 
• A força de separação dos 
contatos simultaneamente aciona 
o pistão que produz o sopro 
sobre o arco 
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• Equipamentos de Subestações e Smart Grid 
 
• Sugestão: 
• Ver Ementa do Curso 
• Fontes de leitura [8], [10] a [12] e [18] 
 
• Boa Noite! 
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