Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica Aula 07 25 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 
Religadores 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
• São equipamentos de manobra e proteção 
normalmente empregados em circuitos de média 
tensão 
 
• Instalados nas saídas das subestações e em 
pontos de rede 
 
• Usados para separar um trecho do sistema que 
está em falta 
 
• As tentativas de religamento tem a finalidade de 
verificar a permanência da falta 
Equipamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Aplicação e Classificação Religadores 
• Quanto ao número de fases: 
• Monofásico 
• Trifásico 
• Quanto ao tipo de controle 
• Hidráulico 
• Eletrônico 
• Quanto ao meio de interrupção 
• À óleo 
• À vácuo 
• É um dispositivo interruptor autocontrolado com 
capacidade para: 
 
• Detectar condições de sobrecorrente 
 
• Interromper o circuito se a sobrecorrente 
persiste por um tempo pré-especificado e 
segundo a curva t x I 
 
• Automaticamente religar para reenergizar a 
rede de distribuição – MT 
 
• Bloquear depois de completada a sequência 
de operação para o qual foi programado 
Equipamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Finalidade Religadores 
Equipamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Funcionamento 
 
• O princípio de funcionamento de um religador pode ser 
descrito como: 
 
• Opera quando detecta correntes de curto-circuito, 
desligando e religando automaticamente os circuitos 
um número predeterminado de vezes 
 
• A falta é eliminada em tempo definido pela curva de 
operação do relé, instantânea ou temporizada 
 
• Os contatos são mantidos abertos durante determinado 
tempo, chamado tempo de religamento, após o qual se 
fecham automaticamente para reenergização da rede 
de MT 
 
• Os religadores podem ser instalados em subestações 
de distribuição ou ao longo da rede de distribuição - MT 
Religadores 
Equipamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
• O princípio de funcionamento de um religador pode ser descrito como: 
Funcionamento Religadores 
Chaves Seccionadoras 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
• As chaves seccionadoras são dispositivos usados 
para isolar eletricamente: 
• Equipamentos 
• Barramentos 
• Zonas do sistema elétrico 
• Trechos de linhas de transmissão 
• Entre outros 
Equipamentos 
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Aplicação e Classificação Seccionadoras 
• As aplicações mais comuns em subestações são: 
• Chaves de terra 
• Chaves de operação em carga 
• Chaves de aterramento rápido 
• Seccionadores 
• Garantir uma distância segura de isolamento 
após a abertura (Os disjuntores não garantem 
este isolamento) 
• Os critérios para seleção e dimensionamento 
do tipo de seccionador são: 
 
• Nível de tensão 
 
• Topologia da subestação 
 
• Distância elétricas mínimas 
 
• Função a ser desempenhada 
 
• Normalização 
 
• Padronização aplica pelo cliente final 
Equipamentos 
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Seleção e Dimensionamento Seccionadoras 
Equipamentos 
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Partes Constituintes Seccionadoras 
• Tipos mais comuns de seccionadoras: 
• Abertura lateral 
• Abertura central 
• Dupla abertura lateral 
• Abertura vertical 
• Pantográficas 
• Haste vertical 
 
• Principais componentes das seccionadoras: 
• Parte ativa (Lâminas principais) 
• Parte baixa (Sustentação mecânica) 
• Mecanismo de operação 
• Isoladores 
Equipamentos 
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Tipos Seccionadoras 
Para-Raios 
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• São dispositivos de proteção com a finalidade de limitar os surtos de tensão transitória 
(Supressores de surtos) 
• Os surtos podem ser sobretensões originadas em ocorrências no sistema ou em 
descargas atmosféricas 
 
• Permitem: 
• O aumento da confiabilidade do sistema elétrico 
• A continuidade da operação 
• Gera economia para o setor elétrico 
Equipamentos 
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Aplicação e Classificação Para-Raios 
• Para uso em subestações, são classificados 
basicamente em: 
 
• Para-raios convencionais (SiC) 
• Carboneto de Silício 
 
• Para-raios de óxido metálico (ZnO) 
• Óxido de Zinco 
 
Equipamentos 
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Evolução e Aspecto Construtivo Para-Raios 
• São equipamentos construtivamente simples: 
• São constituídos de elementos resistivos 
não lineares (Série ou Série-Paralelo) 
• Associado a centelhadores (Existem para-
raios sem centelhadores) 
• Isolado com porcelana ou material 
polimérico 
Centelhador Ativo 
Resistores Não -Lineares 
Centelhador 
Equipamentos 
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Condições Operacionais Para-Raios 
• Durante a vida útil, os para-raios são submetidos a diferentes solicitações de origens 
elétricas e ambientais: 
 
• Tensão nominal de operação 
• Sobretensões temporárias 
• Descargas de longa duração, curta duração e de alta intensidade 
• Contaminação externa (ambientes poluídos) 
• Variações climáticas 
• Exposição à raios ultravioleta 
• Umidades elevadas 
Transformadores de Potencial – TP’s 
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• São transformadores de potencial destinados a alimentar instrumentos de medida, relés 
de proteção e/ou controle 
Equipamentos 
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Aplicação e Funcionamento TP’s 
Primário 
Secundário 
Equipamento 
• Tensão primária nominal 
 
• Tensão secundária nominal 
 
• Carga nominal (Burden) 
 
• Potência térmica (Maior potência térmica em regime 
permanente) 
 
• Classe de exatidão: Valor máximo do erro (%) 
 
 
 
 
• Classe de exatidão de 3% e 6% para sistemas de 
proteção 
 
• Ver norma NBR 6855 
Equipamentos 
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Características Elétricas TP’s 
• TP indutivo (TPI) 
 
• TP capacitivo (TPC) 
 
• Divisores capacitivos 
 
• Divisores Resistivos 
 
• Divisores mistos (capacitivo / resistivos) 
 
• TP óptico 
 
Equipamentos 
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Tipos TP’s 
Transformadores de Corrente – TC’s 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
• São transformadores de corrente destinados a alimentar instrumentos de medida, relés 
de proteção e/ou controle 
Equipamentos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Aplicação e Funcionamento TC’s 
Equipamento 
Secundário 
Primário 
• Corrente primária nominal 
 
• Corrente secundária nominal 
 
• Carga nominal (Burden) 
 
• Fator térmico (Fator que multiplicado pela corrente 
nominal determina a corrente primária mpaxima em 
regime permanente) 
 
• Classe de exatidão: Valor máximo do erro (%) 
 
 
 
 
 
• Ver norma NBR 6856 
Equipamentos 
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Características Elétricas TC’s• TC tipo bucha 
• Aplicado em buchas (isoladores) de 
equipamentos elétricos 
• Dimensões maiores por ter construção 
toroidal 
• Menor precisão para baixas correntes – 
Não aplicado para medição 
Equipamentos 
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Tipos TC’s 
• TC tipo primário enrolado: 
• Maior aplicação em serviços de medição 
• Pode ser aplicado em proteção 
• TC tipo janela: 
• Não possui primário próprio 
• O condutor primário é o cabo do circuito a 
ser medido 
• O condutor primário passa pelo interior do 
núcleo do TC 
Outros Equipamentos Primários 
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• Barramentos 
 
• Bancos de capacitores série e derivação 
 
• Compensadores estáticos 
Redes Elétricas Inteligentes – Smart Grid 
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• As “Smart Grid” (redes elétricas inteligentes) podem ser compreendidas como: 
• A rede elétrica que utiliza tecnologia digital avançada 
• Para monitorar e gerenciar o transporte de eletricidade em tempo real 
• Possibilitar o fluxo de energia e de informações de forma bidirecional entre o 
sistema de fornecimento de energia e o cliente final 
Redes Elétricas Inteligentes – Smart Grid 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Conceito 
• A implementação das “smart grid” possibilita: 
• Uma gama de novos serviços 
• Abre a possibilidade de novos mercados 
• Desta forma, as “smart grid” se apresenta como uma das fortes tendências de 
modernização do sistema elétrico em vários países. 
Redes Elétricas Inteligentes – Smart Grid 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Conceito 
• Atualmente há uma diferenciação de conceitos sobre as “smart grid” 
• Alguns focam mais na área de automação da rede 
• Outros, na cadeia de fornecimento 
• E ainda na melhoria de canais de interação e serviços para o consumidor 
• Mas independente do conceito adotado as empresas de energia terão os 
seguintes desafios: 
• Inserção de novas fontes de geração e armazenamento 
• Mudança no perfil do cliente (consumidores móveis e híbridos) 
• Lidar, em tempo real, com a bidirecionalidade energética e de informação 
• Tendência de cidades inteligentes e sustentáveis 
• Crescimento significativo de carga 
• Maior expectativa do cliente quanto à qualidade da energia 
• Redução de custos operacionais 
• Maior competição no mercado de energia elétrica 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
• Com a implementação das primeiras fases das “smart grid” temos que: 
• O sistema elétrico será transformado de centralizado para distribuído 
• O atual modelo de negócio será configurado para a nova realidade 
• Quais são as motivações para obtermos redes elétricas inteligentes (“smart grid”)? 
Rede Elétrica Convencional Sistema Atual 
Redes Elétricas Inteligentes – Smart Grid 
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• Possibilitar de forma confiável e estável a expansão da rede 
 
• Melhorar a relação custo-benefício nos processos (produção e fornecimento de energia) 
 
• Prover informações ao consumidor sobre o consumo individual de energia elétrica 
 
• Prover ferramentas para auxiliar no controle e na tomada de decisão acerca do consumo 
 
• Auxiliar na redução da emissão de gases decorrentes da produção de energia elétrica com recursos 
fósseis 
 
• Melhorar os níveis de confiabilidade dos serviços ofertados 
 
• Explorar novos nichos mercadológicos no setor, por meio do fornecimento de novos produtos e 
serviços 
Rede Elétrica Futura Motivação para “Smart Grid” 
Redes Elétricas Inteligentes – Smart Grid 
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• Operar de forma resiliente em situações de ataque ou de desastres naturais 
 
• Antecipar e responder a perturbações no sistema mediante reconfiguração automática 
 
• Preparar a rede elétrica para suportar a crescente demanda futura de veículos elétricos 
 
• Dotar a rede de dispositivos de armazenamento de energia para uso conjunto com fontes 
intermitentes 
 
• Autorrecuperação: capacidade de automaticamente detectar, analisar, responder e restaurar falhas 
na rede 
 
• Participação proativa dos consumidores: habilidade de incluir os equipamentos e comportamento 
dos consumidores nos processos de planejamento e operação da rede 
 
• Tolerância a ataques externos: Capacidade de mitigar e resistir a ataques físicos e cyber-ataques 
 
• Qualidade de energia: prover energia com a qualidade exigida pela sociedade digital 
 
Rede Elétrica Futura 
Redes Elétricas Inteligentes – Smart Grid 
Motivação para “Smart Grid” 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
• Capacidade para acomodar uma grande variedade de fontes e demandas: 
• Capacidade de integrar de forma transparente (plug and play) uma variedade de fontes de 
energia de várias dimensões e tecnologias 
 
• Menor impacto ambiental do sistema produtor de eletricidade, reduzindo perdas e utilizando fontes 
renováveis e de baixo impacto ambiental 
 
• Resposta da demanda mediante a atuação remota em dispositivos dos consumidores 
 
• Viabiliza e beneficia-se de mercados competitivos de energia, favorecendo o mercado varejista e a 
microgeração. 
Redes Elétricas Inteligentes – Smart Grid 
Rede Elétrica Futura Motivação para “Smart Grid” 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Rede Elétrica Futura Modelo Conceitual 
Redes Elétricas Inteligentes – Smart Grid 
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Rede Elétrica Futura Modelos Reais 
• Existência de conexão e rotas entre todas as gerações e consumidores 
• Geração em qualquer lugar 
• Carga como elemento ativo 
• Fluxo de potência em todas as direções 
Redes Elétricas Inteligentes – Smart Grid 
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Rede Elétrica Futura Representação - Configuração 
Redes Elétricas Inteligentes – Smart Grid 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Rede Elétrica Futura Categorias de Tecnologias 
Redes Elétricas Inteligentes – Smart Grid 
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Rede Elétrica Futura Portal “Smart Grid” 
Redes Elétricas Inteligentes – Smart Grid 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Rede Elétrica Futura Projetos de “Smart Grid” no Mundo 
Redes Elétricas Inteligentes – Smart Grid 
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• No caso do Brasil, o objetivo pode ser considerado como englobando tanto os motivos 
americanos quanto os europeus sob os pontos de vista das concessionárias, dos 
consumidores e do agente regulador, com destaque para: 
 
• Reduzir as perdas técnicas e comerciais (fraudes) 
 
• Melhorar a qualidade do serviço prestado pelas distribuidoras 
 
• Reduzir os custos operacionais 
 
• Melhorar o planejamento da expansão da rede 
 
• Melhorar a gestão dos ativos 
 
• Promover a eficiência energética 
 
• Fomentar a inovação e a indústria tecnológica 
Redes Elétricas Inteligentes – Smart Grid 
Brasil Rede Elétrica Futura 
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Brasil - Responsabilidades Rede Elétrica Futura 
Próxima Aula 
• Iniciaremos a Unidade II 
• Estudaremos as linhas de transmissão e distribuição 
 
• Sugestão: 
• Ver Ementa do Curso 
• Fontes de leitura [8], [11], [12] e [15] a [17] 
 
• Boa Noite! 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica