Artigo DEE 2018

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PLANEJAMENTO DE REDES DE DISTRIBUIÇÃO
Alecsander Nunes1, Monique Ribeiro1, Raphael1, Tiago Luz1, Tiago1, Victor Hugo1 e Wellington Maia1.
1Centro de Engenharia e Computação, UCP - Universidade Católica de Petrópolis, Rua Barão do Amazonas, 124, Centro, Petrópolis, RJ, Brasil
Palavras-chave: Redes de Distribuição; Arranjos do Sistema de Distribuição; Confiabilidade em Sistema de Distribuição de energia; Qualidade de Energia Elétrica.
Resumo. Este artigo pretende abordar conceitos relacionados ao sistema de distribuição de energia elétrica brasileiro, fatores de diversidade do sistema, e qualidade na distribuição de energia elétrica. Neste artigo será levada em conta a análise da carga, assim como a da rede de distribuição, como objetivo de apresentar soluções para os problemas encontrados neste mesmo artigo.
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INTRODUÇÃO
O sistema elétrico de potência é constituído por geração, transmissão, distribuição e consumidores, também chamados de carga.
A geração é responsável por transformar uma fonte de energia, seja ela, derivada do petróleo, de recurso hídrico, solar ou nuclear, em energia elétrica. Após esta etapa é necessário transmitir a energia até próximo dos consumidores de forma eficiente.
A distribuição tem como objetivo levar a energia elétrica ate o consumidor final, com a classe de tensão adequada e com qualidade. Para que seja possível entregar uma energia de qualidade é necessário conhecer os fatores de carga e como eles influenciam o sistema. 
METODOLOGIA
A metodologia utilizada neste artigo é baseada em livros, revistas técnicas, normas e outros artigos relacionados ao tema. 
SISTEMA BRASILEIRO DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
É possível obter energia elétrica de varias fontes, no Brasil, possuímos varias matrizes energéticas, algumas em grande escala e outras em ampliação. As usinas hidrelétricas são largamente utilizadas, visto a abundância de rios no território nacional.
Apesar de termos varias formas de iniciar o processo de geração de energia elétrica, o principio é o mesmo, uma força mecânica, que pode ser proveniente de uma queda d’água ou do vapor aquecido pela fissão nuclear, gira as pás da turbina acoplada ao gerador. Essas usinas são capazes que fornecer milhares de watts-hora.
Normalmente essas usinas não ficam ao lado dos consumidores o que torna necessário transportar esta potência gerada por longas distâncias com o mínimo de perdas e sem sofrerem distúrbios. Para isso é necessário após a geração elevar a tensão a níveis entre 69 kV e 138 kV, o que resulta em economia e confiabilidade da transmissão. Ao chegar a grandes centros de consumo é necessário abaixar a tensão para distribuir de forma segura.
A distribuição consiste em dois sistemas, primário e secundário. A distribuição primária tem como objetivo retransmitir a energia recebida para outras subestações e atender grandes consumidores com níveis de tensões entre 11.4 kV a 34,5 kV. Já a distribuição secundária atente aos demais consumidores, na maioria residencial, com classe de tensão de 127 V a 380 V.
CLASSIFICAÇÃO DE CARGAS
As cargas são classificadas de acordo com vários quesitos, entre eles, sua localização geográfica, tipo de utilização de energia, estratégia militar, dependência energética entre outros.
Esse tipo de classificação ajuda no planejamento do sistema de distribuição, sendo assim possível escolher a melhor solução para cada tipo de carga, visando atender as cargas com qualidade e sem provocar distúrbios na rede.
 FATORES TÍPICOS UTILIZADOS EM SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO
Levamos em consideração os fatores como: DEMANDA, DEMANDA MÁXIMA, DIVERSIDADE E CURVA DE DURAÇÃO.
Se formos definir demanda de uma instalação podemos dizer que é o valor médio da potência consumida em um determinado intervalo de tempo conhecido; a demanda máxima é o maior valor que ocorreu num período de tempo determinado; a diversidade da carga consiste na soma das demandas individuas das cargas naquele instante e a curva de duração de carga representa os diferentes níveis de demanda e nos ajuda a entender o comportamento da carga.
Os fatores típicos possuem outras definições que possibilitam o estudo das cargas que compõem o sistema de distribuição, podemos citar a demanda diversificada de um conjunto de carga sendo a soma das demandas individuais no período de analise. O fator de diversidade de cargas é a relação entre a soma das demandas máximas das cargas e a demanda máxima do conjunto. Fator de coincidência é o inverso do fator de diversidade. O fator de utilização é a razão entre a demanda máxima do sistema e a capacidade do sistema em um determinado tempo. E temos o fator de perda que é a razão entre os valores médios e máximos da potência dissipada em perdas.
4	TIPOS DE ARRANJOS E CABOS DE REDES DE DISTRIBUIÇÃO
Figura 1 - Rede de distribuição aérea convencional
Fonte: http://www.adeel.com.br/rede-compacta-vs-convencional/
	No caso mostrado acima temos um exemplo de rede de distribuição convencional, que é composto por postes cilindricos em formato de “T” com os isoladores. Este é o tipo mais comum no Brasil e apresenta condutores nus, normalmente feitos de alumínio; transformadores; isoladores; braços de iluminação e chaves de interrupção de circuito.
Figura 2 - Rede de Distribuição Aérea Isolada
 
Fonte: http://www.adeel.com.br/rede-compacta-vs-convencional/
	Acima vemos um exemplo de rede aérea compacta. Este tipo de fornecimento de energia é composto por cabos de aço, cabos protegidos e espaçadores losangulares ou separadores de fase feitos de polímero. Este tipo de rede apresenta maior confiabilidade que o apresentado anteriormente e menores custos com manutenção. É importante salientar que os cabos utilizados não são isolados, mas sim protegidos por uma camada isolante.
BREVE HISTÓRICO SOBRE Q.E.E 
	Até final da década de 70, vivíamos uma situação bastante diferente da atual no Brasil, no que diz respeito ao consumo de energia elétrica. Podíamos claramente generalizar três tipos de consumidores: o consumidor residencial (urbano e rural), o de comércio e/ou serviços e o consumidor industrial. Naquela época o consumidor residencial, por exemplo, possuía uma carga plenamente resistiva, salvo raras exceções. 
	Atualmente, vivemos uma realidade bastante diferente, onde podemos encontrar comumente consumidores (de diversas classes), também residenciais, com cargas comandadas eletronicamente. As cargas elétricas comandadas eletronicamente possuem uma característica intrínseca que é a não linearidade das mesmas, ou seja, não requerem a corrente elétrica constantemente, mas solicitam apenas picos de energia em determinados momentos. Dependendo da topologia do conversor eletrônico empregado, a corrente de entrada é disparada em determinado período ou ângulo da oscilação senoidal. Com isto, as cargas eletrônicas acabam por distorcer a forma de onda (tensão e corrente) que lhe é entregue e como consequência gerando uma "poluição" na rede de energia elétrica.
5.1	TERMINOLOGIAS E DEFINIÇÕES SOBRE O TEMA DA QUALIDADE
	Diversos aspectos permitem a avaliação da qualidade do fornecimento de energia elétrica, entre eles podemos citar a continuidade do fornecimento, nível de tensão, oscilações de tensão, desequilíbrios, distorções harmônicas de tensão e interferência em sistemas de comunicações. Dentro dos distúrbios referentes às oscilações de tensão, têm-se os distúrbios tipo impulso, oscilações transitórias, variações no valor eficaz (de curta ou longa duração), desequilíbrio de tensão e distorções na forma de onda. Estes distúrbios representam desvios em regime da forma de onda, em relação à onda teórica puramente senoidal.
Cite os distúrbios mais frequentes: 
•Cintilação ou Flicker; 
	Definido como a variação do fluxo luminoso, causado pela variação da frequência de operação.
•Cunha de Tensão; 
	Afundamentoabrupto da tensão que ocorre em cada alternância, podendo ou não cair a zero ou mudar de sinal. É causada basicamente por conversores de energia trifásicos que proporcionam curto-circuito momentâneo entre fases.
•Desequilíbrio de Tensão; 
	A diferença entre a magnitude das tensões de fase de circuitos polifásicos.
•Elevação de Tensão; 
	Aumento da tensão de alimentação acima do limite normal, cuja duração não ultrapasse 2 segundos.
•Afundamento de Tensão; 
	Diminuição da tensão de alimentação abaixo do limite mínimo normal, cuja duração não ultrapasse 2 segundos.
•Ruído; 
	Distorção da tensão senoidal, através da superposição de um sinal de alta frequência.
•Harmônicos. 
	Os harmônicos são originados por cargas eletrônicas que consomem correntes periódicas de 60 Hz não senoidais.
Distúrbios Associados à Q.E.E. 1
As formas de onda são de acordo com a seguinte legenda:
Tensão normal;
Surto de Tensão;
Transitório Oscilatório de Tensão;
Subtensão Momentânea;
Interrupção Momentânea de Tensão;
Sobretensão Momentânea;
Distorção Harmônica;
Cortes na Tensão.
METAS DE QUALIDADE
	Os aspectos considerados da qualidade do produto, em regime permanente ou transitório, são: 
•Faixa de tensão; 
•Fator de potência; 
•Harmônicos; 
•Variação de frequência; 
•Continuidade de fornecimento. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
KAGAN, Nelson; OLIVEIRA, Carlos César Bariori de; ROBBA, Ernesto João. Constituição dos sistemas elétricos de potência. In: KAGAN, Nelson; OLIVEIRA, Carlos César Bariori de; ROBBA, Ernesto João. Introdução aos sistemas de energia elétrica. 1ª Ed. Blucher, São Paulo/SP, 2005.
DECKMANN, S. M.; POMILIO, J. A. Avaliação da qualidade da energia elétrica. Disponível em: <http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/pdffiles/qualidade/a3.pdf> Acessado em: 27 de setembro de 2016 às 19:20.
ANEEL, Agência Nacional de Energia Elétrica. PRODIST. Módulo 2 – Planejamento da Expansão do Sistema de Distribuição. Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional.
LUIS, Andre R. Benefícios Da Rede De Distribuição Aérea Compacta 15KV. 2008. 80f. Trabalho de Conclusão de Curso – Universidade São Francisco, Itatiba (SP), 2017.
MEHL, Ewaldo L. M. Qualidade Da Energia Elétrica. Curso de Pós Graduação – Universidade Federal do Paraná, 2014. 
MELO, Miguel O. B. C. Avaliação Do Impacto Da Qualidade De Energia Elétrica Na Produção Industrial: Proposta De Metodologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção - Universidade Federal da Paraíba, 2008.