Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica Aula 18 26e28 04 16

Prévia do material em texto

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 
Planejamento da Expansão 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Conceito Planejamento da Expansão da Distribuição 
• O objetivo do planejamento é definir um plano de obras para o horizonte de 
estudo, visando adequar o sistema existente às melhores condições operativas e 
atender às necessidades do crescimento da geração e do consumo de energia 
elétrica 
• O Desempenho do sistema não deve implicar riscos de sobrecarga inadmissíveis 
em equipamentos, nem desligamentos adicionais incontroláveis e indesejáveis 
• Qualidade de Energia: 
• Conformidade na forma de onda da tensão, os efeitos de flutuação de tensão, 
desequilíbrio, distorção harmônica e variação de tensão de curta duração, 
devem obedecer às disposições do: 
• Módulo 8 – Qualidade da Energia Elétrica – PRODIST 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
PRODIST Planejamento da Expansão da Distribuição 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Critérios Técnicos 
• Geração: 
• As gerações conectadas ao sistema de distribuição são analisadas quanto 
ao escoamento de sua potência do ponto de vista de regime permanente, 
com análises clássicas de carregamento do sistema, níveis de tensão e 
diferença angular entre barra geradora e receptora 
Planejamento da Expansão da Distribuição 
• Carregamento de componentes do sistema: 
• Quanto ao sistema de distribuição existente (linhas e transformadores), deve 
ser a capacidade nominal ou limite informado pela Gerência de Operação, 
para os novos componentes, serão identificados padrões aplicáveis dentro 
das técnicas atuais e em conformidade com a economicidade dos projetos e 
exigências ambientais 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Critérios Técnicos 
• Níveis de tensão para operação normal ou em contingência: 
• As configurações são desenvolvidas de forma que as tensões nas barras de AT se 
situem na faixa de: 
• 100% a 105 % (pontos de conexão nas tensões de 69 kV e 138 kV) 
• E de 103% e 105% (pontos de conexão nas tensões de 13,8 kV e 34,5 kV) 
Planejamento da Expansão da Distribuição 
• Queda de tensão e perdas ôhmicas em Linhas de Distribuição: 
• Máximo de 10% (referencial) 
• Níveis de curto-circuito na barra de 13,8 kV: 
• Valor crítico: ≤ 2 KA ou ≥ 10 KA 
• Os níveis de curto-circuito das alternativas de expansão do sistema AT serão 
avaliados para a sua configuração final 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Critérios Técnicos 
• Qualidade do produto e serviço: 
• As análises de harmônicos, flutuação de tensão e desequilíbrio, descritos no 
Módulo 8 do PRODIST 
Planejamento da Expansão da Distribuição 
• Confiabilidade: 
• As subestações que compõem a malha regional de 138 kV, com exceção daquelas 
que alimentam exclusivamente consumidores industriais, terão até o ano horizonte 
a possibilidade de dupla alimentação integral, com as duas alimentações não 
obrigatoriamente em situação normalmente fechada (NF) de forma simultânea 
• Viabilidade técnica das obras: 
• Deverá verificar quanto à viabilidade técnica de espaço na SE e faixa de saída, 
visando a referendar as alternativas recomendadas 
• Nas novas subestações serão seguidos os Padrões de SE e LD 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Critérios Técnicos 
• Viabilidade ambiental: 
• Avaliação preliminarmente do ponto de vista de impacto ambiental com, no 
mínimo, consulta aos sistemas ambientais georeferenciados disponíveis 
• Tem como finalidade a determinação de áreas onde, com maior probabilidade, 
possam ser encontradas dificuldades para a obtenção de licenciamentos 
ambientais na execução das alternativas definidas 
Planejamento da Expansão da Distribuição 
• Parâmetros da Avaliação Econômica: 
• Custo marginal de expansão (custo de perdas) 
• Fator de Carga (FC) 
• Fator de Perdas = 0,8 * (FC ^ 2) + 0,2 * FC 
• Taxa de desconto 
• Tempo de vida útil das instalações: 25 anos 
• Horizonte das análises econômicas: 30 anos 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Critérios Técnicos 
• Comparação econômica de alternativas: 
• Critério de Mínimo Custo Global, obtendo-se o valor presente dos investimentos 
em obras e das perdas ôhmicas 
• Valor Presente Liquido – VPL e Taxa Interna de Retorno -TIR 
Planejamento da Expansão da Distribuição 
• Nota: 
• Utilizado o método dos rendimentos necessários, com o truncamento das séries 
temporais no ano horizonte 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Estudo de Planejamento Planejamento da Expansão da Distribuição 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Estudo de Planejamento Planejamento da Expansão da Distribuição 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Estudo de Planejamento Planejamento da Expansão da Distribuição 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Estudo de Planejamento Planejamento da Expansão da Distribuição 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Estudo de Planejamento Planejamento da Expansão da Distribuição 
Planejamento da Operação 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Conceito 
• Definição: 
 
• Realizar o diagnóstico do desempenho do SIN, sob o ponto de vista de 
atendimento aos critérios e padrões estabelecidos nos Procedimentos de Rede 
 
• Os estudos utilizam recursos de geração e rede de transmissão existente e levam 
em conta a previsão de carga e o cronograma para a entrada em operação de 
novos equipamentos de transmissão e geração, programados para o horizonte da 
análise 
Planejamento da Operação 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Objetivos 
• Definir ações no sentido de solucionar os problemas identificados no horizonte do 
estudo 
Planejamento da Operação 
• Avaliar o benefício das novas obras na operação do sistema e indicar providências para 
antecipações de obras bem como para contornar eventuais atrasos de cronogramas 
• Indicar medidas operativas para que a operação atenda aos padrões e critérios 
estabelecidos dos Procedimentos de Rede 
• Identificar as restrições elétricas que impeçam a adoção de políticas energéticas que 
assegurem o menor custo da operação 
• Subsidiar o Poder Concedente na tomada de decisões 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Principais Resultados dos Estudos 
• Limites de transmissão inter-regionais 
Planejamento da Operação 
• Montantes de geração térmica mínima necessária para assegurar operação dentro dospadrões estabelecidos 
• Propostas de adequação do cronograma das obras programadas (linhas de 
transmissão, transformadores, etc.) às necessidades do SIN 
• Indicação de medidas operativas, tais como: 
• A implantação de Sistemas Especiais de Proteção - SEP 
• Mudança de topologia da rede como, por exemplo: 
• Abertura de barramentos 
• Alteração física na estrutura existente 
 
• Essas soluções provisórias ou mitigadoras se justificam como recursos 
operacionais em última instância, até que se viabilizem a execução dos reforços e 
ampliações estruturais identificadas pelos estudos de planejamento da expansão 
do sistema 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Principais Resultados dos Estudos Planejamento da Operação 
• Efeitos no desempenho elétrico do SIN decorrente da entrada em operação das obras 
previstas para o horizonte de estudo 
• Estratégias operativas que serão utilizadas na operação eletro energética do SIN neste 
horizonte, a serem detalhadas e atualizadas nos estudos elétricos quadrimestrais e 
mensais, bem como, no que se aplica, aos estudos energéticos de médio prazo 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Etapas do Planejamento Planejamento da Operação 
• Pré-operação: 
• Estabelece métodos, critérios, procedimentos e guias para a operação do sistema 
• Consolida o Programa Diário de Operação (PDO) 
• Operação Tempo Real: 
• Garante o cumprimento das diretrizes estabelecidas na programação 
• Realiza os ajustes na operação do SIN, preservando a sua segurança, quando de 
alterações nas premissas consideradas na programação 
• Pós-operação 
• Elabora análises da Operação 
• Elabora estatísticas da Operação 
• Faz apurações para contabilização 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Processo ONS Planejamento da Operação 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Operação em Tempo Real Planejamento da Operação 
Segurança em Sistemas Elétricos 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Objetivos Segurança em Sistemas Elétricos 
• Objetivo: 
• Manter o sistema operando no estado normal de operação, ou seja: 
• Minimizar as transições desse estado para o estado de emergência ou para o 
estado restaurativo 
• Está relacionada diretamente com as estratégias de segurança adotadas pelos centros 
de controle, quando o Sistema está no estado normal 
• Estratégias: 
• Monitoração de Segurança 
• Análise de Segurança 
• Controle Preventivo 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Estados Operativos Segurança em Sistemas Elétricos 
• Estado Normal Seguro: 
• Estado de operação ideal, pois são obedecidos os três conjuntos de restrições: 
• Carga 
• Operação 
• Segurança 
 
• Isto significa que o sistema está em perfeitas condições de operação, sendo que, 
nenhuma das contingências de segurança 
• Estado Normal Alerta (ou Inseguro): 
• Neste estado, são obedecidas as restrições de carga e operação 
• Nem todas as restrições de segurança são obedecidas 
 
• Da mesma maneira que no estado seguro, o sistema está intacto, com 
atendimento de toda a sua demanda e sem nenhuma violação de limites de 
operação, porém, a ocorrência de pelo menos uma das contingências listadas 
como possíveis poderá levar o sistema para o estado de emergência 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Estados Operativos Segurança em Sistemas Elétricos 
• Estado de Emergência: 
• É a violação das restrições de operação 
 
• A emergência pode ser provocada por uma contingência e consequente 
desligamento de um ou mais componentes do sistema (linhas, geradores, etc) 
• Estado Restaurativo: 
• Este estado é atingido quando uma emergência é eliminada por desligamento 
manual ou automático de partes do sistema, efetuado pelo centro de controle ou 
por dispositivos locais 
 
• As restrições operacionais são obedecidas, mas o sistema não está intacto 
(cargas não-atendidas, ilhamentos, etc) 
 
• Portanto, que ao se passar do estado de emergência para o estado restaurativo, 
sacrifica-se a integridade total do sistema, a fim de se resgatar a observância das 
restrições de operação 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Estados Operativos Segurança em Sistemas Elétricos 
• Estados operativos e transições possíveis de estados: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Conceitos Segurança em Sistemas Elétricos 
• Monitoração de Segurança: 
• Consiste na identificação da topologia e das condições atuais de operação do 
sistema e de possíveis violações das restrições de operação 
• Para isto, os dados obtidos em tempo-real são processados em intervalos curtos 
de tempo 
• Análise de Segurança: 
• Caracteriza-se pela determinação da segurança do sistema frente a um conjunto 
de contingências previamente estabelecidas 
• Realiza-se através de programas de simulações estáticas e/ou dinâmicas, onde se 
verifica a resposta do sistema perante as várias contingências, e o novo estado 
operativo obtido 
• Controle Preventivo: 
• Caso a análise de segurança acuse que o sistema esteja no estado normal-alerta, 
o próximo passo é determinar as ações que devem ser tomadas para levar o 
sistema ao estado seguro (atendimento aos limites de carga, operativos e de 
segurança) se isto for possível 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Conceitos Segurança em Sistemas Elétricos 
• Como são executadas as estratégias de Segurança? 
• Para a execução das estratégias supracitadas, os centros de controle são constituídos 
pelo Sistema de Análise de Redes, que aglutinam várias funções ou programas 
distintos, que se interagem 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Conceitos Segurança em Sistemas Elétricos 
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! 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica