Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica Aula 16 14 04 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 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Curva Nariz ou PV 
Índices de Desempenho 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Conceito Curva Nariz ou PV 
• Umas das técnicas mais utilizadas na análise estática da estabilidade de tensão é a 
obtenção da curva PxV, que pode ser feito através do sucessivo aumento do 
carregamento do sistema, obtendo uma trajetória de soluções de fluxo de potência 
• Margem de estabilidade de tensão ou margem de carregamento é tradicionalmente 
calculada como a diferença entre o valor da carga ativa (MW) num determinado ponto 
de operação do sistema de potência e no ponto onde o sistema torna-se instável (ponto 
de inflexão da curva PxV), dada uma direção de crescimento de carga 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Conceito Curva Nariz ou PV 
• O sistema de duas barras apresentado será usado para exemplificar como se instaura 
o processo de instabilidade de tensão em um sistema de potência: 
 
 
 
 
 
 
• A carga (PL + jQL) varia 
gradativamente de 0 até seu valor 
máximo, como apresentado na 
figura: 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Conceito Curva Nariz ou PV 
• Verifica-se que no ponto K, onde a potência é constante, a curva intercepta a reta em 
dois pontos, ou seja, há dois valores de tensão para uma mesma potência de carga 
 
• Isto se verificará se o modelo adotado para a carga for do tipo potência constante, visto 
que V e I são inversamente proporcionais 
• O máximo ou limite de carregamento do sistema é o ponto C onde a curva P x V tem 
uma única solução 
 
• A curva apresenta duas regiões operativas a parte superior com limites de tensão 
dentro da faixa aceitável e a inferior, que apresenta tensão extremamente baixa com 
correntes elevadas 
 
• A região inferior, a partir do ponto C, é instável operativamente 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Compensação Reativa em LT’s 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Conceito Compensação Reativa em LT’s 
• Verifica-se que em uma determinada linha de transmissão, com seus parâmetros 
elétricos fixos e definidos, alguns equipamentos podem ser usados para regular os 
fluxos das potências ativas e reativas e as relações de tensões terminais 
 
• O elemento menos flexível é a própria linha, cujos parâmetros são em função das 
características construtivas 
• Efeitos indesejáveis na operação da linha, que se acentua com 
• Comprimento: 
• Efeito Ferranti; 
• Elevada queda de tensão em regime de carga pesada 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Compensação em derivação (shunt) 
• Para neutralizar o efeito do excesso de reatância em derivação das linhas através de 
elementos em derivação absorvendo energia reativa de sinal oposto, isto é, emprego 
de reatores 
Compensação Reativa em LT’s 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
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Compensação em derivação (shunt) 
• Procura-se, principalmente, a neutralização do Efeito Ferranti, ligando-se a ambas as 
extremidades das linhas reatores 
 
• Esta aplicação visa minimizar o Efeito Ferranti, mantendo a tensão nos extremos da LT 
em valores desejados 
Compensação Reativa em LT’s 
Perfil de Tensão 
Linha à Vazio 
Linha à Vazio 
com 
Compensação 
Shunt 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
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Compensação em derivação (shunt) 
• Representação por quadripolos: 
Compensação Reativa em LT’s 
• “A” representa a relação, módulo e fase, entre as tensões U1 e U2 quando a linha 
opera a vazio 
• Para compensação total A = 1, logo: 
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Compensação em derivação (shunt) 
• Onde k = U1 / U2 
Compensação Reativa em LT’s 
• Ou uma compensação parcial: 
• Nota: 
• Apenas a componente reativa de Y deve ser compensada, pois a parte real é 
desnecessária, por se tratar da componente reativa da corrente de carga da linha 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
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Compensação em derivação (shunt) Compensação Reativa em LT’s 
• Operando e igualando os componentes imaginários, temos: 
• Capacidade do reator trifásico a ser instalado: 
• Onde; 
• UΔ [kV] – tensão nominal entre fases 
• Qc [Mvar] - capacidade do reator 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
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Compensação em derivação (shunt) Compensação Reativa em LT’s 
• Compensação intermediária na linha: 
• As tensões em pontos intermediários podem também ser reduzida ao nível da 
tensão no terminal transmissor , em vazio, com a instalação de reatores em 
pontos intermediários 
• Neste caso cada trecho da linha deve ser considerado como um quadripolo, assim 
teremos uma associação série de quadripolos 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
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Compensação em derivação (shunt) Compensação Reativa em LT’s 
• Exemplo: 
• Extraído de Fuchs, R.D. Transmissão de Energia Elétrica: linhas aéreas 
• Vol I – Cap 6 – Exerc. 18 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
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Compensação em derivação (shunt) Compensação Reativa em LT’s 
• Exemplo: 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
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Compensação em derivação (shunt) Compensação Reativa em LT’s 
• Exemplo: 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
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Compensação em derivação (shunt) Compensação Reativa em LT’s 
• Exemplo: 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
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Compensação Série Compensação Reativa em LT’s 
• Localização ideal dos capacitores série é no meio da linha 
• Vantagens: 
• Solução mais econômica para melhorar os limites de estabilidade estática e 
transitória 
• Melhora a regulação de linhas 
• Ajudar a manter o equilíbrio de energia reativa 
• Melhora a distribuição de cargas e as perdas globais do sistema 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
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Compensação Série Compensação Reativa em LT’s 
• O valor da reatância capacitiva necessária deve ser calculado através das constantes 
de generalizadas de linha de transmissão 
 
• Considerando a compensação no meio da linha, da relação de quadripolos temos: 
• Operando e igualando os componentes imaginários, temos: 
 
 
• Onde: 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
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Compensação Série Compensação Reativa em LT’s 
• Potência reativa do banco de capacitores será: 
• Onde: 
• IL [kA] – corrente em regime permanente da linha 
• Qc [Mvar] - capacidade do banco de capacitoressérie 
• Se banco de capacitores for instalado nas extremidades: 
 
 
• Que pode ser representada, da seguinte forma: 
 
 
 
 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
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Compensação Série Compensação Reativa em LT’s 
• Operando e igualando os componentes reais e imaginários, temos: 
• Para uma compensação total b” = 0: 
 
 
 
 
• Nota: 
• Das duas raízes possíveis, devemos aceitar a negativa, pois o sinal mostra que 
trata-se de reatância capacitiva 
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Compensação Série Compensação Reativa em LT’s 
• Grau de compensação: 
• Normalmente a linha é compensada 50 % 
 
• Depende dos efeitos desejados, podendo variar de 20 a 60 % 
• Os capacitores afetam os valores das constante A e C: 
 
• No meio da linha – 
 
• Na extremidade da linha – 
• Nota: 
• Significa que o valor de A pode se tornar maior do que a unidade, neutralizado o 
efeito Ferranti e provocando quedas de tensão com pequenas cargas ou mesmo a 
vazio 
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Compensação Série Compensação Reativa em LT’s 
• Diagrama fasorial de uma linha com compensação parcial: 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
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Compensação Série Compensação Reativa em LT’s 
• Dificuldades da compensação série: 
• Os capacitores são normalmente solicitados por uma diferença de potencial equivalente 
à queda de tensão que a corrente de linha provoca (IL . Xcc) 
 
• Ferroressonância - entre os transformadores e o banco de capacitores, produzindo no 
capacitor sobretensões subharmônicas 
 
• Oscilações em torno da velocidade síncrona, conhecido como fenômeno de Hunting 
 
• Dificuldade de conseguir coordenação com a proteção de linha 
 
• Custo bastante elevado 
Próxima Aula 
• Unidade IV 
• Próxima aula teórica: 
• Fluxo de carga na distribuição 
• Fluxo de carga na transmissão 
• Modelos linearizados 
• Problemas P x teta e Q x V 
 
• Ferramentas de Simulação => Assunto do 2º TP 
 
• Sugestão: 
• Ver Fontes de Leitura na Ementa do Curso 
 
 
• Boa Noite! 
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