1 Introdução a SEP I

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SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA I - SEP I. PUC Minas - Enga. Elétrica.
Resumo das matérias (ementa):
 
MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA
FONTES CONVENCIONAIS E NÃO CONVENCIONAIS DE ENERGIA ELÉTRICA
CONSERVAÇÃO DA ENERGIA E QUALIDADE (QEE)
NÍVEIS DE TRANSMISSÃO E PADRONIZAÇÃO
PARÂMETROS ELÉTRICOS DAS LINHAS DE TRANSMISSÃO: R, L, C, CORONA
RESISTÊNCIA E INDUTÂNCIA: R e L
CAPACITÂNCIA: C
EFEITO CORONA
CÁLCULO DE LINHAS DE TRANSMISSÃO CURTAS, MÉDIAS E LONGAS
CONSTANTES GENERALIZADAS A, B, C, D
MODELAGEM DO SEP, VALORES p.u.
TRANSFORMAÇÃO DE COMPONENTES 0, 1, 2
CONSTRUÇÃO DAS REDES SEQUENCIAIS 0, 1, 2
FALTAS SIMÉTRICAS / ASSIMÉTRICAS: Trifásica, Fase-Fase, Fase-Terra, Fase-Fase-Terra
EQUAÇÕES MATRICIAIS PARA O CÁLCULO SISTEMÁTICO DE FALTAS
CÁLCULO MATRICIAL DE FALTAS, matriz Zbarra
CONCEITOS E EQUAÇÕES PARA O CÁLCULO DE FLUXO DE CARGA (Gauss-Seidel,N-Raphson)
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BIBLIOGRAFIA-AVALIAÇÕES
Livro Texto: Stevenson, W.D. “Elementos de Análise de Sistemas de Potência”, McGraw-Hill, 2a. Edição em português, RJ, 1986.
Notas de Aula de SEP I: Prof. José Celso B. de Andrade
Elgerd, O.I.,“Introdução à Teoria de Sistemas de Energia Elétrica”, McGraw-Hill, RJ, 1976.
Gross, C. A ., “Power System Analysis”, John Wiley & Sons, NY,1979.
Miller, T.J.E., “Reactive Power Control in Electric Systems”, Wiley Inter. Publ., NY, 1982.
Glover, J. D. / Sarma M., “Power System Analysis and Design”, PWS Kent, Boston, 1987.
Monticelli, A ., “Fluxo de Carga em Redes de E. Elétrica”, Cepel, Ed. E. Blücher, SP, 1983.
Taylor, C. W., “Power System Voltage Stability”, McGraw-Hill, NY, 1994
Avaliações:
1o. TP:		10 pontos
2o. TP:		10 pontos
1a. Prova:	40 pontos
2a. Prova: 40 pontos
Reavaliação: 	40 pontos
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Introdução às Linhas de Transmissão:
a-Influência do nível de tensão Vn e do cos  (fator de potência) no custo dos condutores de uma L.T.:
Potência por fase 
 Vn
I
Carga
-Perda por fase na L.T.
(onde l = comprimento, S = seção do condutor
Para os materiais mais usados, na temperatura de 20o C, tem-se:
Cobre - Cu 	(100% condutor, densidade = 8,89) :	1,724  ohm / cm
Alumínio -Al (alumínio duro, densidade = 2,70) : 2,283  ohm / cm
Ferro - Fe	(ferro puro)		 : 9,780  ohm / cm
Aço					 : 14,000  ohm / cm
	= resistividade do material: varia com a natureza do material condutor, temperatura, pressão, etc...
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Custo dos Condutores: com Vn e Fator de Potência
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Nível da Tensão de Transmissão
b-Escolha do nível da Tensão de Transmissão: (é uma questão ligada à capacidade de transmissão da LT e, principalmente econômica). Muitas vezes a escolha é feita pelo SIL (Surge Impedance Loading, a ser visto, junto com o cálculo dos parâmetros) da LT, pela disponibilidade das subestações próximas e padronização dos níveis de tensão nas empresas. 
Fórmula empírica:
V	tensão fase-fase em kV
P	potência máxima a transmitir em kW
l	comprimento em km (> 30 km)
Tensões preferenciais em corrente alternada-60 Hz: 	em kV, fase-fase: 
 1050 (prevista) 750* 500* 440 345* 275 230* 161	138* 115 69* 34,5 22 13,8* (distribuição primária)	*valores recomendados, no Brasil, para ampliação do SEP
 Tensão em corrente contínua: ITAIPU + 600 kV, RIO MADEIRA + 600 kV
 -As concessionárias procuram restringir o número de tensões adotadas;
 -Outros fatores: experiência, similaridade de condições, acessibilidade das SE, expectativa de crescimento das cargas, previsão de interligações, operação dos sistemas, etc;
 -Quanto maior o nível de tensão de transmissão, menor o custo dos condutores. A partir de um certo valor de tensão, o custo das torres, isoladores, disjuntores, subestações sobe rapidamente, assim como os aspectos de segurança dentro das cidades, etc...
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Escolha da Seção dos Condutores
c-Escolha da Seção dos Condutores: 
-Segurança térmica; 
-Economia e retorno dos Investimentos; 
-Perdas de potência de transmissão; 
-Quedas de tensão admissíveis; 
-Resistência mecânica;
-Projetos das Linhas de Distribuição e Transmissão: em geral, se iniciam pelo critério de “segurança térmica” e “perda de potência”. Em seguida são verificados os outros fatores.
-Projetos das LTs e LDs se iniciam pela “segurança térmica” e cálculo das “quedas de tensão” (momento elétrico, ou estudos de fluxo de carga).
d-Distância entre condutores (muito variável): (Still) 
dv = 0,00425 x Vn metros
dh = 0,00538 x Vn metros 
e-Espaçamento equivalente 
em m: 
 
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CAPACIDADES (MW), FAIXAS DE PASSAGEM (right of way) 
E ASPECTOS GERAIS: CEMIG S/A (até 500 kV) – 2010
69 kV	(+ 13 MW)	 20 m 138 kV	(+ 52 MW)	 23 m 230 kV (+140 MW) 38 m
-Normas para apresentação de projetos para aprovação oficial;
-Normas que fixam princípios básicos dos projetos de LTs e Distribuição para:
-Garantir níveis mínimos de segurança para os empregados e público;
-Limitar as perturbações em instalações próximas, principalmente nas de telecomunicação;
-Fixar distâncias mínimas de partes vivas às partes aterradas dos suportes (condições de máximo deslocamento, para máximo vento, à temperatura + provável);
-Realizar travessias e aproximações: -sobre linhas aéreas e de telecomunicações; vias de transporte, edificações; etc.;
-Faixas de segurança;
-Aproximação de aeroportos;
-Sinais de advertência;
-Estais das estruturas;
-Aterramento;
-Divisão do país, em regimes de carga do vento;
-Cabos condutores e para-raios;
-Isoladores, ferragens, cargas atuantes nas estruturas, fundações, torres (metálicas, de concreto, madeira).
 -Atenção: verificar e familiarizar-se com as Tabelas A1, A2 e A3 do livro texto: Stevenson, W.D., Elementos de Análise de Sistemas de Potência, 2a. Edição em Português, 4a. Edição Americana, McGraw-Hill, 1986, condutores CAA (ACSR).
1 pé = 30,48 cm; 1 milha = 1609 m; 1 polegada = 2,54 cm;
Área de 1 CM (circular mill) = 0,00050670866 mm2 = = área de um condutor com 0,0001 polegadas de diâmetro
345 kV	 (+ 400 MW) 50 m 
500 kV	 (+ 1000 MW) 60 m
750 kV	 (+ 2280 MW) 95 m 
+ 600 kV CC ( 3400 MW) 72 m
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LTs de TRÊS MARIAS (380 MW) - CEMIG :
 a	 b	 c
-L.T. 3 de 3 Marias-MG: 345 kV (fase-fase) -Cabos Geminados, 2 x 795 MCM - 26/7-CAA (ACSR) 2 x Drake/fase
 
 10,6m	 10,6m			d = 0,45 cm
 d	 d		 d
		
	 
60Hz
ELETROSUL
50Hz
10 ms
10 ms
99 km
2 km
750 kV-HVAC (3 LTs)
345 kV-HVAC
500 kV – HVAC
600 kV – HVD (2 Bipólos)
-Itaipu	 Foz Ivaiporã Itaberá Tijuco Preto 
 
Foz 8 km
Foz-Ivaiporã 330 km
Ivaiporã-Itaberá 266 km
Itaberá-T. Preto 313 km
-Altura média dos condutores ao solo = 19,6 m (estrutura rígida).
 ANDE(Paraguai)
São Roque
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-Geração equilibrada
-Transmissão equilibrada
-Carga equilibrada
 - Va, Vb, Vc equilibradas
 - Ia, Ib, Ic equilibradas
 - cosa, cosb, cosc iguais
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03 LTs de Itaipu, HVAC - 750 kV (2280 MW/ LT)
-Velocidade do vento:	150 km/h; 170 km/h
-Temperatura:		 40 ºC, -5 ºC
-Altitude: 			1200 m (máxima.); 800 m (média)
-Faixa de Passagem:		1 L.T.: 95 m; 2LTs.: 175 m –182 m
-Distância entre faixas:	10 km
-Torres: 			80% estaiadas, 20% rígidas
-Peso médio:		Estaiadas: 9000 kg, rígidas: 14000 kg
-Altura máxima das torres	Estaiadas: 43,5 m; rígidas: 57,0 m
-Vão médio:		460 m
-Distância entre fases:	Estaiadas: 15,15 m; rígidas: 14,3 m
-Hmín.dos condutores ao solo: 	15,0 m
-Condutores: 		Cabos geminados 1113 MCM - 45/7 CAA (ACSR) - 4 x Bluejay/fase
-Cadeias:			35 isoladores
-Pára-raios:		110,8 MCM-12/7
			176,9 MCM-12/7 (subestações)
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02 Bipolos de HVDC
+ 600 kV (3400 MW/bipolo)
-Velocidade do vento:	150 km/h; 
-Temperatura:		 40 oC, - 5 oC
-Altitude: 			1000 m (máxima.); 800 m (média)
-Faixa de Passagem:		1 L.T.: 72 m
-Distância entre faixas:	10 km
-Torres: 			83% estaiadas, 17% rígidas
-Peso médio:		Estaiadas: 5000 kg, rígidas: 9000 kg
-Altura máxima das torres	Estaiadas: 43,5 m; rígidas: 54,0 m
-Vão médio:		450m
-Distância entre pólos:	5,4 m (mínimo)
-Hmín dos condutores ao solo:	13,0 m
-Condutores: 		Cabos geminados 1272 MCM - 45/7 CAA (ACSR) - 4 x Bittern/pólo
-Cadeias:			30 isoladores especiais para corrente contínua
-Pára-raios:		EHS -Aço galvanizado, 07 fios, 3/8 pol.
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SISTEMAS BÁSICOS DE TRANSMISSÃO HVDC:
HVDC MONOPOLAR, Retorno pela Terra
HVDC MONOPOLAR, Retorno Metálico
 HVDC BIPOLAR