I Introducão_2013.1

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Universidade Federal do Ceará 
Centro de Tecnologia 
Departamento de Engenharia Elétrica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GTD – Geração, Transmissão e 
Distribuição de Energia Elétrica 
 
 
 
 
Profa Ruth P. S. Leão 
 
2012 
Profa Ruth P.S. Leão Email: rleao@dee.ufc.br 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
APRESENTAÇÃO 
 
 
Esta apostila sobre aspectos da geração, transmissão e distribuição de 
energia elétrica é o resultado de uma coletânea de notas de aula em 
atendimento à disciplina de Geração, Transmissão e Distribuição de 
Energia Elétrica – GTD, do curso de graduação em Engenharia Elétrica 
da Universidade Federal do Ceará. 
 
A preparação deste compêndio tem por objetivo contribuir na formação 
de estudantes de Engenharia Elétrica abordando assuntos relacionados 
aos sistemas de potência. A apostila agrega conhecimento dos diversos 
segmentos dos sistemas elétricos de potência desde a geração até 
utilização da energia elétrica. 
 
Os assuntos abordados foram pesquisados em diversos livros e revistas 
técnicas, não tendo a pretensão de esgotar todo o conhecimento dos 
assuntos aqui tratados. 
 
Aos alunos, a iniciativa pretende contribuir de forma efetiva no processo 
ensino-aprendizagem não prescindindo da leitura de outras fontes 
literárias especializadas. 
 
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Capítulo 1 
 
 Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência 
 
 
 
 
1.1 Introdução 
1.2 Objetivos da Disciplina 
1.3 História dos Sistemas Elétricos de Potência 
1.4 Estrutura Organizacional do Setor Elétrico Brasileiro 
1.5 Estrutura de um Sistema Elétrico de Potência 
 1.5.1 Geração de Energia Elétrica 
 1.5.2 Rede de Transmissão 
 1.5.3 Rede de Sub-transmissão 
 1.5.4 Rede de Distribuição 
 1.5.5 Classes de Consumidores 
 1.5.6 Modalidade Tarifária 
1.6 Características do Sistema Elétrico Brasileiro 
 1.6.1 Geração de Energia Elétrica no Brasil 
 1.6.2 Sistema Interligado Nacional 
 1.6.3 Transmissão de Energia Elétrica no Brasil 
 1.6.4 
1.6.5 
Sistemas de Distribuição no Brasil 
Sistema de Suprimento do Ceará 
 
1.7 Representação Esquemática de Sistemas de Potência 
 1.7.1 Características dos Sistemas Elétricos de 
Potência 
 
 1.7.2 Representação do Sistema Elétrico 
1.8 Tendências para o Mercado de Energia Elétrica 
 
 
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1.1 Introdução 
 
Na história da sociedade, a energia elétrica, desde a sua descoberta 
(final do século XVII), sempre ocupou lugar de destaque, tendo em vista 
a dependência da qualidade de vida, do progresso econômico e da 
qualidade do produto e dos serviços relacionados à energia elétrica, que 
por sua vez dependem de como as empresas de eletricidade projetam, 
operam e mantêm os sistemas elétricos de potência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.1 Importância da eletricidade para a sociedade. 
 
A energia elétrica proporciona à sociedade trabalho, produtividade e 
desenvolvimento, e aos seus cidadãos conforto, comodidade, bem-estar 
e praticidade, o que torna a sociedade moderna cada vez mais 
dependente de seu fornecimento e mais suscetível às falhas nos 
sistemas elétricos. Em contrapartida esta dependência dos usuários vem 
se traduzindo em exigências por melhor qualidade de serviço e do 
produto. 
 
A energia elétrica é uma das mais nobres formas de energia secundária. 
A sua facilidade de geração, transporte, distribuição e utilização, com as 
consequentes transformações em outras formas de energia, tributam à 
eletricidade uma característica de universalização, disseminando o seu 
uso pela humanidade. No mundo de hoje, eletricidade, como alimento e 
Energia 
Elétrica 
Qualidade 
de Serviço e 
do Produto 
Qualidade de 
Vida 
Desenvolvimento 
Econômico 
 
 
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moradia, é um direito humano fundamental, tendo como propósito 
assegurar a promoção de condições dignas de vida humana e de seu 
desenvolvimento. Eletricidade é a dominante forma de energia moderna 
para telecomunicações, tecnologia da informação, e produção de bens e 
serviços. 
 
O crescimento da população mundial e da economia nos países em 
desenvolvimento implica, necessariamente, no aumento do consumo de 
energia, porém a produção de energia elétrica deve seguir os conceitos 
de desenvolvimento sustentável e de responsabilidade ambiental. 
 
A Fig.1.2 mostra o cenário do consumo global de energia por fonte. É 
esperado que, os combustíveis fósseis continuem fornecendo grande 
parte da energia utilizada em todo o mundo. 
 
 
 
Figura 1.2 Consumo mundial de energia por fonte. 
[Fonte: International Energy Outlook 2011]. 
 
O gráfico da Figura 1.3 apresenta o crescimento da geração mundial de 
eletricidade por combustível, sendo estimado para os próximos 20 anos 
um crescimento superior a 50% na produção mundial de eletricidade. A 
eletricidade é a forma de energia de uso final que mais cresce no 
período analisado (2008-2035). 
 
 
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Figura 1.3 Geração mundial de energia elétrica por fonte, 2008-2035 (Trilhões de kWh) 
 [Fonte: International Energy Outlook 2011]. 
O Brasil está interessado em aumentar o uso de outras fontes 
renováveis não hidráulicas no futuro, notadamente eólica. Entretanto, a 
energia eólica ainda é uma componente modesta na matriz energética 
do país quando comparada com o crescimento projetado de geração 
hidroelétrica. A geração a gás e a geração hidráulica são esperadas 
dominar o setor de energia elétrica (Fig.1.4). 
 
 
Figura 1.4 Geração mundial de energia elétrica por fonte no Brasil, 2008-2035 (Trilhões de kWh) 
 [Fonte: International Energy Outlook 2011]. 
 
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Segundo resultados do Balanço Energético Nacional – BEN1 2012, ano 
base 2011, o consumo final energético por fonte no Brasil está mostrado 
na Figura 1.5 em que a eletricidade representa 16,7% do consumo final 
ficando atrás apenas do óleo diesel – 17,7%, sendo, portanto a segunda 
forma de energia mais consumida no país. 
 
 
 
Figura 1.5 Consumo final energético por fonte no Brasil. 
Fonte: Balanço Energético Nacional – BEN 2012. 
 
No Brasil, dentre as fontes primárias e secundárias de energia a fonte 
hidráulica é a que mais contribui para produção de energia elétrica 
(74,9% produzida no país) estando os locais produtores em regiões 
quase sempre distantes dos centros consumidores (Figura1.6). Com isso 
são necessárias grandes extensões de linhas de transmissão e 
instalações para repartir e distribuir a energia elétrica nos centros de 
consumo. 
 
 
1
 O BEN apresenta a contabilidade relativa à oferta e ao consumo de todas as formas energia no Brasil, contemplando as 
atividades de extração de recursos energéticos primários, sua conversão em formas secundárias, a importação e a exportação, 
a distribuição e o uso final da energia. 
 
 
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1 Inclui gás de coqueria 
2 importação de eletricidade 
3 Inclui lenha, bagaço de cana, lixívia e outras recuperações. 
 
Figura 1.6 Oferta interna de eletricidade no Brasil por fonte com total de 548,8 TWh em 2012. 
Fonte: Balanço Energético Nacional 2012. 
 
 
A eletricidade apresenta uma combinação de atributos que a torna 
distinta de outros produtos, como: 
 dificuldade de armazenamento em termos econômicos; 
 variações em tempo real na demanda e na produção, em caso de 
fontes renováveis; 
 falhas randômicasem tempo real na geração, transmissão e 
distribuição; e 
 necessidade de atender as restrições físicas para operação 
confiável e segura da rede elétrica. 
 
As condições de não armazenamento e de não violação das restrições 
operativas impõem à eletricidade sua produção no momento exato em 
que é requerida ou consumida fazendo com que o dimensionamento do 
sistema elétrico seja determinado pelo nível máximo de energia 
demandada, resultando em ociosidade dessas instalações durante o 
período de menor demanda. 
 
O atendimento dos aspectos de simultaneidade de produção e consumo, 
exigindo instalações dimensionadas para a ponta de carga, e a longa 
distância entre os locais de geração e os centros consumidores pode ser 
traduzido pela necessária existência de um sistema de transmissão e de 
distribuição longos e complexos, apoiados por uma estrutura de 
 
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instalações e equipamentos que, além de representar importantes 
investimentos, exigem ações permanentes de planejamento, operação e 
manutenção, e estão como qualquer produto tecnológico sujeito à falhas. 
 
A cadeia da energia elétrica é tipicamente dividida em segmentos como: 
geração, transmissão, distribuição, utilização e comercialização. A oferta 
da energia elétrica aos seus usuários é realizada através da prestação 
de serviço público concedido para exploração à entidade privada ou 
governamental. As empresas que prestam serviço público de energia 
elétrica o fazem por meio da concessão ou permissão concedidos pelo 
poder público. 
 
A disciplina de sistemas de energia elétrica apresenta uma visão 
panorâmica da estrutura organizacional do setor elétrico nacional e de 
cada um dos segmentos dos sistemas de potência. 
 
1.2 Objetivos da Disciplina 
 
a) Apresentar a estrutura organizacional do setor elétrico brasileiro, seus 
agentes e funções. 
 
b) Apresentar os principais componentes de um sistema elétrico de 
potência, suas funções e princípio de operação dos elementos. 
 
c) Apresentar modelos de representação do sistema elétrico e de seus 
componentes: circuito equivalente, representação unifilar, sistema por 
unidade. 
 
d) Apresentar modelos típicos de: 
 Usinas de Geração: tipos, componentes, operação. 
 Subestações: equipamentos, arranjos. 
 Sistemas de Transmissão: parâmetros elétricos, modelos de linha, 
capacidade de transporte. 
 Sistemas de Distribuição: equipamentos de rede, característica da 
carga, medição, tarifa. 
 
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d) Apresentar a automação dos sistemas elétricos de potência: 
hierarquia organizacional dos sistemas elétricos, arquitetura do 
sistema de automação, funções de supervisão e controle. 
 
1.3 História dos Sistemas Elétricos de Potência 
Muito da tecnologia hoje em uso deve-se a grandes pioneiros e 
empreendedores da eletricidade. Seus nomes e feitos são aqui 
registrados como tributo de reconhecimento pela grande contribuição. 
 
 
James Watt 1736 – 1819 (Escocês) 
 Mecânico, concebeu o princípio da máquina a vapor, 
que possibilitou a revolução industrial. 
 A unidade de potência útil foi dada em sua 
homenagem (watt). 
 
 
Alessandro Volta 1745 - 1827 (Italiano) 
 Em 1800 anunciou a invenção da bateria. 
 A unidade de força eletromotriz foi criada em sua 
homenagem (volt). 
 
 
André Marie Ampère 1775 - 1836 (Francês) 
 Iniciou pesquisa em 1820 sobre campos elétricos e 
magnéticos a partir do anunciado de Oersted (Oe – 
intensidade de campo magnético). 
 Descobriu que as correntes agiam sobre outras 
correntes. 
 Elaborou completa teoria experimental e matemática 
lançando as bases do eletromagnetismo. 
 A unidade de corrente elétrica foi escolhida em sua 
homenagem (ampère). 
 
 
Georg Simon Ohm 1789-1854 (Alemão) 
 Em 1827 enunciou a lei de Ohm. 
 Seu trabalho só foi reconhecido pelo mundo científico 
em 1927. 
 As unidades de resistência, reatância e impedância 
elétrica foram escolhidas em sua homenagem (ohm). 
 
 
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Michael Faraday 1791-1867 (Inglês) 
 Físico e químico, em 1831 descobriu a indução 
eletromagnética. 
 Constatou que o movimento de um imã através de uma 
bobina de fio de cobre causava fluxo de corrente no 
condutor. 
 Estabeleceu o princípio do motor elétrico. 
 Considerado um dos maiores experimentalistas de 
todos os tempos. 
 A unidade de capacitância é em sua homenagem (F). 
 
 
Joseph Henry 1797-1878 (Americano) 
 Descobriu a indutância de uma bobina. 
 Em sua homenagem seu nome foi dado à unidade de 
indutância (henry). 
 
 
Gustav Robert Kirchhoff 1824–1887 (Alemão) 
 Em 1847 anunciou as leis de Kirchhoff para correntes e 
tensões. 
 
 
 
Thomas Alva Edison 1847-1931 (Americano) 
 Em 1879 inventou a lâmpada elétrica. 
 Patenteou 1100 invenções: cinema, gerador elétrico, 
máquina de escrever, etc. 
 Criou a Edison General Electric Company. 
 Foi sócio da ‘General Electric Company’. 
 Instalou em 1882 a primeira usina de geração de 
energia elétrica do mundo com fins comerciais, na área 
de Wall Street, Distrito Financeiro da cidade de New 
York. A Central gerava em corrente contínua, com seis 
unidades geradoras com potência total de 700 kW, 
para alimentar 7200 lâmpadas em 110 V. O primeiro 
projeto de êxito de central elétrica havia sido instalado 
no mesmo ano em Londres, com capacidade de 
 
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geração para 1000 lâmpadas2. 
 
 
William Stanley 1858-1968 (Americano) 
– Em 1885/6 desenvolveu comercialmente o 
transformador. 
 
 
 
Nikola Tesla 1856-1943 (Croata-Americano) 
 Em 1888 inventou dos motores de indução e síncrono. 
 Inventor do sistema polifásico. 
 Responsável pela definição de 60 Hz como frequência 
padrão nos EUA. 
 A unidade para densidade de fluxo magnético é em sua 
homenagem (T). 
 
 
George Westinghouse 1846-1914 (Americano) 
 Inventor do disjuntor a ar. 
 Comprou a patente do recém inventado transformador 
dos ingleses Lucien Gaulard e John D. Gibbs. 
 Comprou a patente do motor elétrico de Tesla. 
 Em 1886 organizou a Westinghouse Electric Company. 
 Venceu a batalha das correntes contra Edison. 
 
 
1.4 Estrutura Organizacional do Setor Elétrico Brasileiro 
O setor elétrico mundial tem passado por amplo processo de 
reestruturação organizacional. No modelo atual os sistemas elétricos são 
tipicamente divididos em segmentos como: geração, transmissão, 
distribuição, e comercialização. 
No Brasil, este processo de reestruturação foi desencadeado com a 
criação de um novo marco regulatório, a desestatização das empresas 
do setor elétrico, e a abertura do mercado de energia elétrica. 
 
Para gerenciar este novo modelo do setor elétrico, o Governo Federal 
criou a estrutura organizacional apresentada na Figura 1.7. 
 
2
 War of Currents (http://en.wikipedia.org/wiki/War_of_Currents) 
 
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Figura 1.7 Estrutura institucional e os agentes do setor elétrico brasileiro. 
 
 
a) Conselho Nacional de Política Energética – CNPE 
Órgão de assessoramento do Presidente da República para formulação 
de políticas nacionais e diretrizes de energia, visando, dentre outros, o 
aproveitamento natural dos recursos energéticos do país, a revisão 
periódica da matriz energética e a definição de diretrizes para programas 
específicos. 
 
b) Ministério de Minas e Energia – MME 
Encarregado de formulação, do planejamento e da implementação de 
açõesdo Governo Federal no âmbito da política energética nacional. O 
MME detém o poder concedente. 
 
c) Comitê de Monitoramento do Setor Elétrico – CMSE 
Constituído no âmbito do MME e sob sua coordenação direta, com a 
função precípua de acompanhar e avaliar permanentemente a 
 
Congresso 
Nacional 
Presidência da 
República 
CNPE 
ANEEL 
G 
BNDES 
T 
D 
C 
Eletrobrás EPE Concessionárias 
AGÊNCIAS 
ESTADUAIS 
SNRH, MMA, ANA e 
CONAMA 
ENTIDADES DE DEFESA 
DO CONSUMIDOR 
CONSELHOS DE 
CONSUMIDORES 
SDE / MJ 
CADE – SEAE 
 
 ANP 
 
Políticas 
Regulação e 
Fiscalização 
Mercado 
Agentes 
Institucionais 
ONS CCEE 
 MME CMSE EPE 
 
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continuidade e a segurança do suprimento eletro energético em todo o 
território. 
 
d) Empresa de Pesquisa Energética - EPE 
Empresa pública federal vinculada ao MME tem por finalidade prestar 
serviços na área de estudos e pesquisas destinados a subsidiar o 
planejamento do setor energético. 
 
e) Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL 
Autarquia vinculada ao MME, com finalidade de regular a fiscalização, a 
produção, transmissão, distribuição e comercialização de energia, em 
conformidade com as políticas e diretrizes do Governo Federal. A 
ANEEL detém os poderes regulador e fiscalizador. 
 
f) Operador Nacional do Sistema Elétrico - ONS 
Pessoa jurídica de direito privado, sem fins lucrativos, sob regulação e 
fiscalização da ANEEL, tem por objetivo executar as atividades de 
coordenação e controle da operação de geração e transmissão, no 
âmbito do SIN (Sistema Interligado Nacional). O ONS é responsável pela 
operação física do sistema e pelo despacho energético centralizado. 
 
g) Câmara de Comercialização de Energia Elétrica - CCEE 
Pessoa jurídica de direito privado, sem fins lucrativos, sob regulação e 
fiscalização da ANEEL, com finalidade de viabilizar a comercialização de 
energia elétrica no Sistema Interligado Nacional - SIN. Administra os 
contratos de compra e venda de energia elétrica, sua contabilização e 
liquidação. A CCEE é responsável pela operação comercial do sistema. 
A comercialização de energia elétrica é atualmente realizada em dois 
ambientes diferentes: 
- Ambiente de Contratação Livre (ACL): destinado ao atendimento de 
consumidores livres3 por meio de contratos bilaterais firmados com 
produtores independentes de energia, agentes comercializadores ou 
 
3
Consumidor livre: consumidor que pode optar pela compra de energia elétrica junto a qualquer fornecedor, que 
é atendido em qualquer tensão e com demanda contratada mínima de 3MW. (Resolução ANEEL No. 264 e 456). 
 
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geradoras estatais. Estes últimos só podem fazer suas ofertas por meio 
de leilões públicos. 
- Ambiente de Contratação Regulada (ACR): destinado ao atendimento 
de consumidores cativos por meio das distribuidoras, sendo estas 
supridas por geradores estatais ou independentes que vendem energia 
em leilões públicos anuais. 
 
h) Agências Estaduais de Energia Elétrica 
Nos estados foram criadas as Agências Reguladoras Estaduais com a 
finalidade de descentralizar as atividades da ANEEL. A Figura 1.8 
apresenta as agências reguladoras estaduais. 
 
 
Figura 1.8 Agências reguladoras nacionais. 
 
i) Eletrobrás 
A Eletrobrás controla grande parte dos sistemas de geração e 
transmissão de energia elétrica do Brasil por intermédio de seis 
subsidiárias: Chesf, Furnas, Eletrosul, Eletronorte, CGTEE (Companhia 
de Geração Térmica de Energia Elétrica) e Eletronuclear. A empresa 
possui ainda 50% da Itaipu Binancional e também controla o Centro de 
Pesquisas de Energia Elétrica (Cepel), o maior de seu gênero no 
Hemisfério Sul. A Eletrobrás dá suporte a programas estratégicos do 
governo federal, como o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas 
de Energia Elétrica (Proinfa), o Programa Nacional de Universalização 
 
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do Acesso e Uso da Energia Elétrica (Luz para Todos) e o Programa 
Nacional de Conservação de Energia Elétrica (Procel). 
 
j) Agentes Setoriais 
Agentes relacionados ao setor de energia elétrica (Tabela 1.1). 
 
Tabela 1.1. Associações Setoriais de Energia Elétrica. 
ABRAGE Associação Brasileira das Empresas Geradoras de Energia 
Elétrica. 
Empresas associadas: AES TIETÊ, CDSA, CEMIG, CESP, CEEE, 
DUKE-GP, CHESF, COPEL, ELETRONORTE, EMAE, FURNAS, LIGHT, 
TRACTEBEL ENERGIA 
ABRATE Associação Brasileira de Grandes Empresas de 
Transmissão de Energia Elétrica. 
Empresas associadas: CEMIG, CTEEP, CHESF, COPEL Transmissão 
S.A, ELETRONORTE, Furnas Centrais Elétricas AS, Companhia Estadual de 
Geração e Transmissão de Energia Elétrica - CEEE GT, ELETROSUL Centrais 
Elétricas S.A. 
ABRADEE Associação Brasileira de Distribuidores de Energia Elétrica. 
Empresas associadas (48 dentre as 67 concessionárias de 
distribuição): AES SUL DISTRIBUIDORA GAÚCHA DE ENERGIA S.A.; 
AMPLA - COMPANHIA DE ELETRICIDADE DO RIO DE JANEIRO; 
BANDEIRANTE ENERGIA S.A.; BOA VISTA ENERGIA S.A.; COMPANHIA DE 
ELETRICIDADE DA BORBOREMA; EMPRESA ELÉTRICA BRAGANTINA; 
CAIUA SERVIÇOS DE ELETRICIDADE S.A.; COMPANHIA FORÇA E LUZ 
CATAGUAZES LEOPOLDINA; CEAL - COMPANHIA ENERGÉTICA DE 
ALAGOAS; CEAM - COMPANHIA ENERGÉTICA DO AMAZONAS (incorporada 
pela Manaus Energia S.A. (MASA); CEB - COMPANHIA ENERGÉTICA DE 
BRASÍLIA; CEEE - COMPANHIA ESTADUAL DE ENERGIA ELÉTRICA; CELESC 
- CENTRAIS ELÉTRICAS DE SANTA CATARINA S.A.; CELG - COMPANHIA 
ENERGÉTICA DE GOIÁS; CELPA - CENTRAIS ELÉTRICAS DO PARÁ S.A.; 
CELPE - COMPANHIA ENERGÉTICA DE PERNAMBUCO; CELTINS - 
COMPANHIA DE ENERGIA ELÉTRICA DO ESTADO DO TOCANTINS; CEMAR - 
COMPANHIA ENERGÉTICA DO MARANHÃO; CEMAT - CENTRAIS ELÉTRICAS 
MATOGROSSENSES S.A.; CEMIG - COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS 
GERAIS; CENF - COMPANHIA DE ELETRICIDADE DE NOVA FRIBURGO; 
CEPISA - COMPANHIA ENERGÉTICA DO PIAUÍ; CERON - CENTRAIS 
ELÉTRICAS DE RONDÔNIA S.A; CFLO - COMPANHIA FORÇA E LUZ DO 
OESTE; CHESP - COMPANHIA HIDROELÉTRICA SÃO PATRÍCIO; COELBA - 
COMPANHIA DE ELETRICIDADE DO ESTADO DA BAHIA; COELCE - 
COMPANHIA ENERGÉTICA DO CEARÁ; COPEL - COMPANHIA PARANAENSE 
DE ENERGIA; COSERN - COMPANHIA ENERGÉTICA DO RIO GRANDE DO 
NORTE; CPEE - COMPANHIA PAULISTA DE ENERGIA ELÉTRICA; CPFL - 
COMPANHIA PAULISTA DE FORÇA E LUZ; DEM – P.CALDAS - 
DEPARTAMENTO MUNICIPAL DE ELETRICIDADE DE POÇOS DE CALDAS; 
ELEKTRO - ELEKTRO ELETRICIDADE E SERVIÇOS S.A; ELETROACRE - 
COMPANHIA DE ELETRICIDADE DO ACRE; ELETROCAR - CENTRAIS 
 
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ELÉTRICAS DE CARAZINHO S.A.; ELETROPAULO - ELETROPAULO 
METROPOLITANA ELETRICIDADE DE SÃO PAULO S.A.; ENERGIPE - 
EMPRESA ENERGÉTICA DE SERGIPE S.A.; ENERSUL - EMPRESA 
ENERGÉTICA DE MATO GROSSO DO SUL S.A.; ESCELSA - ESPÍRITO SANTO 
CENTRAIS ELÉTRICAS S.A.; IGUAÇU DISTRIBUIDORA DE ENERGIA 
ELÉTRICA LTDA.; LIGHT SERVIÇOS DE ELETRICIDADE S.A.; MANAUS 
ENERGIA S.A.; COMPANHIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA; 
HIDROELÉTRICA PANAMBI S. A.; EMPRESA DE ELETRICIDADE VALE 
PARANAPANEMA S.A.; COMPANHIA PIRATININGA DE FORÇA E LUZ; RGE - 
RIO GRANDE ENERGIA S.A.; SAELPA - SOCIEDADE ANÔNIMA DE 
ELETRIFICAÇÃO DA PARAÍBA; EMPRESA LUZ E FORÇA SANTA MARIA S.A.; 
SULGIPE - COMPANHIA SUL SERGIPANA DE ELETRICIDADE. 
ABEER Associação Brasileira das Empresas de Energia Renovável 
ABRACEEL Associação Brasileira dos Agentes Comercializadores de 
Energia Elétrica 
ABRACEE Associação Brasileira de Grandes Consumidores 
Industriais de Energia e de Consumidores Livres 
APINE Associação Brasileira dos Produtores Independentes de 
Energia Elétrica -Os produtores independentes (PIEs) são 
empresas ou grupo de empresas reunidas em consórcio, 
com autorização ou concessão para produzir energia 
destinada ao comércio de toda ou parte da produção por 
sua conta e risco. Os PIs têm como garantia o livre acesso 
aos sistemas elétricos, além disso, têm autonomia para 
fechar contratos bilaterais de compra e venda de energia 
elétrica. 
ABDAN Associação Brasileira para Desenvolvimento de Atividades 
Nucleares 
 
 
1.5 Estrutura de um Sistema Elétrico de Potência 
O objetivo de um sistema elétrico de potência (SEP) é gerar, transmitir e 
distribuir energia elétrica atendendo a determinados padrões de 
confiabilidade, disponibilidade, qualidade, segurança e custos, com o 
mínimo impacto ambiental e o máximo de segurança pessoal. 
– Confiabilidade e disponibilidade são duas importantes e distintas 
características que os SEPs devem apresentar. Ambos são 
expressos em %. 
o Confiabilidade representa a probabilidade de 
componentes, partes, processo e sistemas realizarem 
suas funções requeridas por um dado período de tempo 
sem falhar. Confiabilidade representa o tempo que o 
 
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componente, parte ou sistema levará para falhar. A 
confiabilidade não reflete o tempo necessário para a 
unidade em reparo retornar à condição de trabalho. 
 
o Disponibilidade é definida como a probabilidade que o 
sistema esteja operando adequadamente quando 
requisitado para uso. Em outras palavras, é o 
percentual de tempo que o sistema está pronto para 
uso se requisitado, ou a probabilidade de um sistema 
não estar com falha ou em reparo quando requisitado 
para uso. A expressão abaixo quantifica a 
disponibilidade: 
 
MTBF
A
MTBF MTTR


 (1) 
 
A – availability (disponibilidade) 
MTBF – tempo médio entre falhas ou MTBF 
MTTR – tempo médio para reparo - inclui desde a 
detecção até a retificação da falha. 
 
 A disponibilidade é função da confiabilidade e da 
manutenabilidade – exercício da manutenção. Se um 
sistema tem uma alta disponibilidade não 
necessariamente terá uma alta confiabilidade. 
 
Tabela 1.2 Relação entre confiabilidade, manutenabilidade e disponibilidade. 
Fonte: http://www.weibull.com/hotwire/issue26/relbasics26.htm 
 
Confiabilidade Manutenabilidade Disponibilidade 
 Constante Diminuir (MTTR ) Diminuir 
 Constante Aumentar (MTTR ) Aumentar 
 Aumentar (MTBF) Constante Aumentar 
 Diminuir (MTBF) Constante Diminuir 
 
Como pode ser visto na Tabela 1.2, se a confiabilidade é mantida 
constante, mesmo em um valor alto, isto não implica diretamente uma 
alta disponibilidade. Quando o tempo para reparo aumenta, a 
disponibilidade diminui. Mesmo um sistema com uma baixa 
 
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confiabilidade poderia ter uma alta disponibilidade se o tempo para 
reparo é curto. 
 
– Qualidade da energia elétrica é a condição de compatibilidade 
entre sistema supridor e carga atendendo critérios de conformidade 
senoidal. 
 
– Segurança está relacionado com a habilidade do sistema de 
responder a distúrbios que possam ocorrer no sistema. Em geral 
os sistemas elétricos são construídos para continuar operando 
após ser submetido a uma contingência. 
 
A estrutura do sistema elétrico de potência compreende os sistemas de 
geração, transmissão, distribuição e subestações de energia elétrica, em 
geral cobrindo uma grande área geográfica. 
 
 
Figura 1.9 Estrutura básica de um sistema elétrico. 
 
O sistema atual de energia elétrica é baseado em grandes usinas de 
geração que transmitem energia através de sistemas de transmissão de 
alta tensão, que é então distribuída para sistemas de distribuição de 
média e baixa tensão. Em geral o fluxo de energia é unidirecional e a 
energia é despachada e controlada por centro(s) de despacho com base 
em requisitos pré-definidos. 
 
Normalmente os sistemas de distribuição são gerenciados por 
monopólios empresariais, enquanto o setor de geração e de transmissão 
apresenta certa competitividade em um sistema desverticalizado. 
 
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1-19 
 
A Figura 1.10 ilustra os três segmentos tradicionais de redes de energia 
elétrica. 
 
 
Figura 1.10 Estrutura tradicional de uma rede de energia elétrica. [Fonte: Aneel]. 
 
1.5.1 Geração de Energia Elétrica 
Na geração de energia elétrica uma tensão alternada é produzida, a qual 
é expressa por uma onda senoidal, com frequência fixa e amplitude que 
varia conforme a modalidade do atendimento em baixa, média ou alta 
tensão. No entanto, dentro de cada modalidade de atendimento valor 
eficaz da tensão deve manter-se dentro de faixas pré-estabelecidas. 
Assim, a onda senoidal propaga-se pelo sistema elétrico mantendo a 
frequência constante e modificando a amplitude à medida que trafegue 
por transformadores. Os consumidores conectam-se ao sistema elétrico 
e recebem o produto e o serviço de energia elétrica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Tabela 1.3 Tensão senoidal preserva a forma de onda. 
 Resistor 
 
Indutor 
 
Capacitor 
 
 
i =
n
R
 
Proporcional 
i =
1
L
v×dtò
 
Integral 
i =C
dv
dt
 
Derivada 
Tensão Retangular 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Corrente retangular 
 
 
 
Corrente triangular 
 
 
Corrente impulsiva 
Tensão senoidal 
v=V ×senwt
 i =
V
R
×senwt
 
Corrente senoidal 
i = -
V
wL
coswt
=
V
wL
sen wt +
p
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
 
Corrente senoidal 
i =VwC ×coswt
=VwC ×sen wt -
p
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
 
Corrente senoidal 
 
 
1.5.2 Rede de Transmissão 
A rede de transmissão liga as grandes usinas de geração às áreas de 
grande consumo. Em geral apenas poucos consumidores com um alto 
consumo de energia elétrica são conectados às redes de transmissão 
onde predomina a estrutura de linhas aéreas. 
 
A segurança é um aspecto fundamental para as redes de transmissão. 
Qualquer falta neste nível pode levar a descontinuidade de suprimento 
para um grande número de consumidores. A energia elétrica é 
permanentemente monitorada e gerenciada por um centro de controle. O 
nível de tensão depende do país, mas normalmente o nível de tensão 
estabelecido está entre 220 kV e 765 kV. 
 
1.5.3 Rede de Sub-Transmissão 
A rede de sub-transmissão recebe energia da rede de transmissão com 
objetivo de transportar energia elétrica a pequenas cidades, setores de 
 
 
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grandes cidades, ou importantes consumidores industriais. O nível de 
tensão está entre 35 kV e 160 kV. 
Em geral, o arranjo das redes de sub-transmissão é em anel para 
aumentar a segurança do sistema. A estrutura dessas redes é em geral 
em linhas aéreas, por vezes cabos subterrâneos próximos a centros 
urbanos fazem parte da rede. A permissão para novas linhas aéreas está 
cada vez mais demorada devido ao grande número de estudos de 
impacto ambiental e oposição social. Como resultado, é cada vez mais 
difícil e caro para as redes de sub-transmissão alcançar áreas de alta 
densidade populacional. Os sistemas de proteção são do mesmo tipo 
daqueles usados para as redes de transmissão e o controle é regional. 
 
Do ponto de vista da Aneel, os níveis de tensão da sub-transmissão são 
considerados como distribuição em alta tensão. 
 
1.5.4 Redes de Distribuição 
As redes de distribuição alimentam consumidores industriais de médio e 
pequeno porte, consumidores comerciais e de serviços e consumidores 
residenciais. 
Os níveis de tensão de distribuiçãosão assim classificados segundo o 
Prodist: 
 Alta tensão de distribuição (AT): tensão entre fases cujo valor eficaz é 
igual ou superior a 69kV e inferior a 230kV (69 kV  V < 230 kV). 
 Média tensão de distribuição (MT): tensão entre fases cujo valor 
eficaz é superior a 1kV e inferior a 69kV (1 kV < V < 69 kV). 
 Baixa tensão de distribuição (BT): tensão entre fases cujo valor eficaz 
é igual ou inferior a 1kV (V  1 kV). 
De acordo com a Resolução No456/2000 da ANEEL e o módulo 3 do 
Prodist, a tensão de fornecimento para a unidade consumidora se dará 
de acordo com a potência instalada: 
 Tensão secundária de distribuição inferior a 2,3 kV: quando a carga 
instalada na unidade consumidora for igual ou inferior a 75 kW; 
 Tensão primária de distribuição inferior a 69 kV: quando a carga 
instalada na unidade consumidora for superior a 75 kW e a demanda 
 
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1-22 
contratada ou estimada pelo interessado, para o fornecimento, for 
igual ou inferior a 2.500 kW; 
 Tensão primária de distribuição igual ou superior a 69 kV: quando a 
demanda contratada ou estimada pelo interessado, para o 
fornecimento, for superior a 2.500 kW. 
 
As tensões de conexão padronizadas para AT e MT são: 138 kV (AT), 69 
kV (AT), 34,5 kV (MT) e 13,8 kV (MT). O setor terciário, tais como 
hospitais, edifícios administrativos, pequenas indústrias, etc., são os 
principais usuários da rede MT. 
A rede BT representa o nível final na estrutura de um sistema de 
potência. Um grande número de consumidores, setor residencial, é 
atendido pelas redes em BT. Tais redes são em geral operadas 
manualmente. 
 
Tabela 1.4 Tensões Nominais Padronizadas de Baixa Tensão – Prodist Módulo 3. 
 
 
A Figura 1.11 mostra um diagrama com a representação dos vários 
segmentos de um sistema de potência com seus respectivos níveis de 
tensão. 
 
 
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1-23 
 
 
 
 
 
Figura 1.11 Faixas de tensão de sistemas elétricos. 
 
Os níveis de tensões praticados no Brasil são: 765 kV, 600 kV (cc), 525 
kV, 500 kV, 440 kV, 345 kV, 300 kV, 230 kV, 161 kV, 138 kV, 132 kV, 
115 kV, 88 kV, 69 kV, 34,5 kV, 23 kV, 13,8 kV, 440 V, 380 V, 220 V, 110 
V. 
 
 
1.5.5 Classes de Consumidores 
As unidades consumidoras são agrupadas segundo a tensão de 
fornecimento em: Grupo A e Grupo B. 
 
O Grupo A é composto de unidades consumidoras com fornecimento em 
tensão igual ou superior a 2,3 kV, ou atendidas a partir de sistema 
subterrâneo de distribuição em tensão secundária, caracterizado pela 
tarifa binômia e subdividido nos seguintes subgrupos (Res. No.414, de 9 
de setembro de 2010 da ANEEL): 
 
 subgrupo A1 – tensão de fornecimento igual ou superior a 230 kV; 
 subgrupo A2 – tensão de fornecimento de 88 kV a 138 kV; 
 subgrupo A3 – tensão de fornecimento de 69 kV; 
Classificação: 
Acima de 765 kV (UAT) 
230kV<V765kV (EAT) 
35 kV <V 230kV (AT) 
1 kV<V 35 kV (MT) 
V  1000 V (BT) 
 
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 subgrupo A3a – tensão de fornecimento de 30 kV a 44 kV; 
 subgrupo A4 – tensão de fornecimento de 2,3 kV a 25 kV; e 
 subgrupo AS – tensão de fornecimento inferior a 2,3 kV, a partir de 
sistema subterrâneo de distribuição. 
 
A tarifa binômia é aquela aplicável ao consumo de energia elétrica ativa 
e à demanda faturável, enquanto que tarifa monômia é aplicável ao 
pagamento pela energia elétrica consumida. 
 
O Grupo B é composto de unidades consumidoras com fornecimento em 
tensão inferior a 2,3 kV, caracterizado pela tarifa monômia e subdividido 
nos seguintes subgrupos: 
 
 subgrupo B1 – residencial; 
 subgrupo B2 – rural; 
 subgrupo B3 – demais classes; e 
 subgrupo B4 – Iluminação Pública. 
 
1.5.6 Modalidade Tarifária 
A modalidade tarifária refere-se ao conjunto de tarifas aplicáveis às 
componentes de consumo de energia elétrica e demanda de potência 
ativas (Res. No.414, de 9 de setembro de 2010 da ANEEL): 
 
 Tarifa convencional: modalidade caracterizada pela aplicação de 
tarifas de consumo de energia elétrica e demanda de potência, 
independentemente das horas de utilização do dia e dos períodos do 
ano; e 
 Tarifa horo-sazonal: modalidade caracterizada pela aplicação de 
tarifas diferenciadas de consumo de energia elétrica e de demanda de 
potência, de acordo com os postos horários, horas de utilização do 
dia, e os períodos do ano, observando-se: 
 
 Horário de ponta: período composto por três horas diárias 
consecutivas definidas pela distribuidora considerando a curva de 
carga de seu sistema elétrico, aprovado pela ANEEL para toda a 
área de concessão, com exceção feita aos sábados, domingos, 
terça-feira de carnaval, sexta-feira da Paixão, Corpus Christi, e os 
feriados como definidos em resolução da ANEEL; 
 
 
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1-25 
 Horário fora de ponta: conjunto de horas diárias consecutivas e 
complementares àquelas definidas no horário de ponta; 
 
 Período úmido: período de cinco ciclos de faturamento 
consecutivos, referente aos meses de dezembro de um ano a 
abril do ano seguinte; 
 
 Período seco: período de 7 (sete) ciclos de faturamentos 
consecutivos, referente aos meses de maio a novembro; 
 
 Tarifa azul: modalidade caracterizada pela aplicação de tarifas 
diferenciadas de consumo de energia elétrica, de acordo com as 
horas de utilização do dia e os períodos do ano, assim como de 
tarifas diferenciadas de demanda de potência, de acordo com as 
horas de utilização do dia; e 
 
 Tarifa verde: modalidade caracterizada pela aplicação de tarifas 
diferenciadas de consumo de energia elétrica, de acordo com as 
horas de utilização do dia e os períodos do ano, assim como de 
uma única tarifa de demanda de potência. 
 
A tarifa convencional é aplicada para: 
 Grupo A 
o Tarifa única de demanda de potência (kW) 
o Tarifa única de consumo de energia (kWh) 
 Grupo B – tarifa única aplicável ao consumo de energia (kWh). 
 
A tarifa azul é aplicada para: 
 demanda de potência (kW): 
o uma tarifa para horário de ponta 
o uma tarifa para horário fora de ponta 
 consumo de energia (kWh): 
o uma tarifa para horário de ponta em período úmido 
o uma tarifa para horário fora de ponta em período úmido 
o uma tarifa para horário de ponta em período seco 
o uma tarifa para horário fora de ponta em período seco 
 
A tarifa verde é aplicada para: 
 demanda de potência (kW), uma tarifa única, e 
 
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1-26 
 consumo de energia (kWh) 
o uma tarifa para horário de ponta em período úmido 
o uma tarifa para horário fora de ponta em período úmido 
o uma tarifa para horário de ponta em período seco 
o uma tarifa para horário fora de ponta em período seco 
 
Através da Resolução Normativa No.502 de 7 de agosto de 2012 a Aneel 
aprovou alteração na estrutura tarifária de unidades consumidoras do 
Grupo B (exceto baixa renda e iluminação pública). A principal mudança 
é a criação da modalidade tarifária branca, que será uma alternativa à 
convencional hoje em vigor e deve apurar o consumo de energia elétrica 
ativa em pelo menos 4 postos tarifários, devendo ser programáveis o 
início e o fim de cada posto. 
 
A tarifa branca será opcional, e caso o consumidor não pretenda 
modificar seus hábitos de consumo, a tarifa convencional continuará 
disponível. 
 
Outra mudança, válida a partir de janeiro de 2014, é a criação das 
bandeiras tarifárias verde, amarela e vermelha, que funcionarão como 
um semáforo de trânsito e se refletirão em diferença de tarifa para o 
consumidor. 
 Bandeira verde significa custos baixos para gerar a energia. 
 Bandeira amarela indicará umsinal de atenção, pois os custos de 
geração estão aumentando. 
 Bandeira vermelha indicará que a situação anterior está se 
agravando e a oferta de energia para atender a demanda dos 
consumidores ocorre com maiores custos de geração. 
O público alvo serão todos os consumidores do Sistema Interligado 
Nacional (SIN), de alta e baixa tensão. 
 
 
1.6 Características do Sistema Elétrico Brasileiro 
 
1.6.1 Geração de Energia Elétrica no Brasil 
O sistema de produção de energia elétrica do Brasil pode ser 
classificado como um sistema hidrotérmico de grande porte, com forte 
predominância de usinas hidrelétricas e com múltiplos proprietários. 
 
 
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1-27 
 
Figura 1.12 Integração eletroenergética no Brasil. 
Fonte: http://www.ons.com.br/conheca_sistema/mapas_sin.aspx 
 
A maior parte da capacidade instalada é composta por usinas 
hidrelétricas, que se distribuem em 14 diferentes bacias hidrográficas 
nas diferentes regiões do país de maior atratividade econômica. São os 
casos das bacias dos rios Tocantins, Madeira, Parnaíba, São Francisco, 
Paraguai, Paranaíba, Grande, Paraná, Tietê, Paraíba do Sul, 
Paranapanema, Iguaçu, Uruguai e Jacuí onde se concentram as maiores 
centrais hidrelétricas. 
 
Os reservatórios nacionais situados em diferentes bacias hidrográficas 
não têm nenhuma ligação física entre si, sendo interligados por linhas de 
transmissão que funcionam como vasos comunicantes entre as bacias 
hidrográficas. 
 
 
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1-28 
A fim de vislumbrar a dimensão do sistema hidro-energético brasileiro, a 
Figura 1.13 apresenta o sistema de transmissão brasileiro e as bacias 
hidrográficas sobrepostas ao mapa da Europa. 
 
 
 
 
 
 
A capacidade de geração do Brasil é de 119 GW de potência com um 
total de total 2.697 empreendimentos em operação. 
 
 
Figura 1.13 Sistema de transmissão brasileiro sobre o mapa europeu. 
 
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1-29 
 
Figura 1.14 Participação de fontes de geração no Brasil4. 
Fonte: Aneel http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/capacidadebrasil.asp 
 
Os dez agentes de maior capacidade instalada no país são 
apresentados na Tabela 1.5. 
 
Tabela 1.5 Maiores agentes de capacidade instalada no Brasil 
(Usinas em Operação). Fonte: Aneel 
Nº Agentes do Setor 
Potência Instalada 
(kW) 
1º 
Companhia Hidro Elétrica do São 
Francisco CHESF 
10.615.131 
2º Furnas Centrais Elétricas S/A. FURNAS 9.703.000 
3º 
Centrais Elétricas do Norte do Brasil S/A. 
ELETRONORTE 
9.217.381,10 
4º 
Companhia Energética de São Paulo 
CESP 
7.455.300 
5º Itaipu Binacional ITAIPU 7.000.000 
6º Tractebel Energia S/ATRACTEBEL 6.965.350 
7º 
CEMIG Geração e Transmissão S/A 
CEMIG-GT 
6.781.584 
8º Petróleo Brasileiro S/APETROBRÁS 5.291.067,60 
9º 
Copel Geração e Transmissão 
S.A.COPEL-GT 
4.544.870 
10º AES Tietê S/AAES TIETÊ 2.645.050 
 
 
 
4
 Legenda: CGH Central Geradora Hidrelétrica (até 1MW); EOL Central Geradora Eolielétrica; PCH Pequena Central 
Hidrelétrica (de 1MW a 30MW); SOL Central Geradora Solar Fotovoltaica; UHE Usina Hidrelétrica de Energia; UTE Usina 
Termelétrica de Energia; UTN Usina Termonuclear. 
66,09% 
27,14% 3,46% 
 
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1-30 
1.6.2 Sistema Interligado Nacional - SIN 
O parque gerador nacional é constituído, predominantemente, de 
centrais hidrelétricas de grande e médio porte, instaladas em diversas 
localidades do território nacional. Por outro lado, existe uma 
concentração de demanda em localidades industrializadas onde não se 
concentram as centrais geradoras. Estas características são imperativas 
para a implantação de um sistema de transmissão de longa distância. 
 
Até 1999, o Brasil possuía vários sistemas elétricos desconectados, o 
que impossibilitava uma operação eficiente das bacias hidrográficas 
regionais e da transmissão de energia elétrica entre as principais usinas 
geradoras. Com o objetivo de aumentar a confiabilidade, otimizar os 
recursos energéticos e homogeneizar mercados foi criado o Sistema 
Interligado Nacional - SIN, o qual é responsável por mais de 95% do 
fornecimento nacional. Sua operação é coordenada e controlada pelo 
Operador Nacional do Sistema Elétrico – ONS. 
 
A Operação Nacional do Sistema Elétrico através do ONS concentra sua 
atuação sobre a Rede de Operação do Sistema Interligado Nacional. A 
Rede de Operação é constituída pela Rede Básica, Rede Complementar, 
e Usinas submetidas a despacho centralizado, sendo a Rede 
Complementar aquela situada fora dos limites da Rede Básica e cujos 
fenômenos têm influência significativa nesta. 
 
 
Figura 1.15 Redes de operação do sistema interligado nacional [Fonte: ONS]. 
 
 
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1-31 
O sistema interligado de eletrificação permite que as diferentes regiões 
permutem energia entre si, quando uma delas apresenta queda no nível 
dos reservatórios. Como o regime de chuvas é diferente nas regiões Sul, 
Sudeste, Norte e Nordeste, os grandes troncos (linhas de transmissão da 
mais alta tensão: 500 kV ou 750 kV) possibilitam que os pontos com 
produção insuficiente de energia sejam abastecidos por centros de 
geração em situação favorável. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.16 Exemplo de sistema elétrico interligado. 
 
Vantagens dos sistemas interligados: 
 Aumento da estabilidade – sistema torna-se mais robusto podendo 
absorver, sem perda de sincronismo, maiores impactos elétricos. 
 
 Aumento da confiabilidade – permite a continuidade do serviço em 
decorrência da falha ou manutenção de equipamento, ou ainda 
devido às alternativas de rotas para fluxo da energia. 
 
 Aumento da disponibilidade do sistema – a operação integrada 
acresce a disponibilidade de energia do parque gerador em relação 
ao que se teria se cada empresa operasse suas usinas isoladamente. 
 
 Mais econômico – permite a troca de reservas que pode resultar em 
economia na capacidade de reservas dos sistemas. O intercâmbio de 
energia está baseado no pressuposto de que a demanda máxima dos 
sistemas envolvidos acontece em horários diferentes. O intercâmbio 
pode também ser motivado pela importação de energia de baixo custo 
Sistema A 
Sistema B 
Sistema C Sistema D 
Sistema E 
 
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1-32 
de uma fonte geradora, como por exemplo, a energia hidroelétrica 
para outro sistema cuja fonte geradora apresenta custo mais elevado. 
 
Desvantagens dos sistemas interligados: 
 Distúrbio em um sistema, afeta os demais sistemas interligados. 
 A operação e proteção tornam-se mais complexas. 
 
1.6.3 Transmissão de Energia Elétrica no Brasil 
As linhas de transmissão no Brasil costumam ser extensas, porque as 
grandes usinas hidrelétricas geralmente estão situadas a distâncias 
consideráveis dos centros consumidores de energia. Hoje o país está 
quase que totalmente interligado, de norte a sul. 
 
As principais empresas investidoras em linhas de transmissão no país 
estão relacionadas na Tabela 1.6. 
 
Tabela 1.6 Maiores transmissores do país – Extensão de linhas (km) 
Fonte ABRATE Maio/2008 
Nº Agentes do Setor km de linhas 
1º FURNAS 19.082 
2º CTEEP 18.495 
3º CHESF 18.260 
4º Eletrosul 10.693 
5º Eletronorte 7.856 
6º CEEE 6.008 
7º CEMIG 4.875 
8º COPEL 1.766 
 
Apenas o Amazonas, Roraima, Acre, Amapá, Rondônia e parte dos 
Estados do Pará ainda não fazem parte do sistema integrado de 
eletrificação. Nestes Estados, o abastecimento é feito por pequenas 
usinastermelétricas ou por usinas hidrelétricas situadas próximas às 
suas capitais. 
 
No Brasil, a interligação do sistema elétrico liga as diferentes regiões do 
país como pode ser visto no mapa da Figura 1.17 que apresenta o 
Sistema de Transmissão Nacional. 
 
 
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1-33 
 
Figura 1.17 Sistema de transmissão brasileiro [Fonte: Aneel]. 
Fonte: http://www.ons.com.br/conheca_sistema/mapas_sin.aspx#, consultado em 02.08.2011 
 
 Sistema norte – centro-oeste  o primeiro circuito de interligação, 
conhecido por Linhão Norte-Sul, foi construído em 500 kV, com 1.277 
km de extensão, capacidade de transmissão de 1100 MW e com 
transferência média de 600 MW, o que representou o acréscimo de 
uma usina de 600 MW para o sistema sul-sudeste brasileiro. Embora 
a interligação seja conhecida como ‘ligação norte-sul’ o circuito 
interliga o estado de Tocantins ao Distrito Federal. Em março de 2004 
foi inaugurado o segundo circuito de interligação norte-sul II, com 
1278 km de extensão, operando em 500 kV, passando pelas SE 
Imperatriz, no Maranhão, Colinas, Miracema e Gurupi, no Tocantins, 
Serra da Mesa em Goiás, e Samambaia em Brasília. Os circuitos em 
500 kV transmitem energia da UHE Luis Eduardo Magalhães – 
 
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1-34 
Lajeado, localizada no rio Tocantins, entre os municípios de Lajeado e 
Miracema do Tocantins com potência instalada de 902,5 MW. A UHE 
Lajeado é o maior empreendimento de geração realizado pela 
iniciativa privada no Brasil. 
 
 Expansão da linha de transmissão Interligação Norte-Sul (Centro-
oeste-Sudeste) com tensão de 500 kV. Essa linha interliga as 
subestações de Samambaia (DF), Itumbiara (GO) e Emborcação 
(SP). A linha permitirá o escoamento, para a região Sudeste, da 
energia gerada pelas usinas de Lajeado (TO), Cana Brava (GO), e 2a 
etapa de Tucuruí (PA). 
 
 Sistema interligado sudeste – centro-oeste  concentra pelo menos 
60% da demanda de energia no Brasil. 
 
 Sistema sul – sudeste  com energia transferida da usina de Itaipu (2 
circuitos em CC em 600kV ligando a usina a São Roque (SP), 3 
circuito 765kV ligando a usina a Tijuco Preto). 
 
 Sistema nordeste  hoje a região Nordeste importa energia elétrica 
das hidrelétricas de Lajeado, em Tocantins, Cana Brava, em Goiás, e 
Tucuruí I e II, no Pará. 
 
Grande parte da região norte e uma parcela reduzida da região centro-
oeste, além de algumas pequenas localidades esparsas pelo território 
brasileiro, ainda não fazem parte do sistema interligado, sendo o 
suprimento de energia elétrica efetuado, quando existente, por meio de 
pequenos sistemas elétricos isolados. Nesses casos, a produção de 
eletricidade é normalmente efetuada por meio de unidades geradoras de 
pequeno porte, utilizando frequentemente motores Diesel como 
equipamento motriz. A existência desses sistemas isolados, em algumas 
situações, como é o caso dos sistemas das cidades de Manaus, Boa 
Vista (Roraima) e Porto Velho (Rondônia), assumem proporções de 
relativa significância, com demandas superiores a 100 MW, em grande 
parte responsável pela predominância da geração termelétrica a diesel. 
 
Para atender às políticas externa e energética, o Brasil está interligado 
aos países vizinhos como Venezuela (para fornecimento a Manaus e 
Boa Vista), Argentina, Uruguai, e Paraguai. 
 
 
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1-35 
1.6.4 Sistemas de Distribuição no Brasil 
Os sistemas de distribuição de energia elétrica no Brasil incluem todas 
as redes e linhas de distribuição de energia elétrica em tensão inferior a 
230 kV, seja em baixa tensão (BT), média tensão (MT) ou alta tensão 
(AT). 
 
Os principais agentes de distribuição no país estão relacionadas na 
Tabela 1.7. 
 
Tabela 1.7 Dez Maiores agentes de distribuição do país (por consumo) 
Fonte ABRADEE Dez/2007 
Nº Empresa 
Consumo em 
GWh 
1º Eletropaulo 32.548 
2º Cemig 20.693 
3º CPFL 18.866 
4º Copel 18.523 
5º Light 18.235 
6º Celesc 13.829 
7º Coelba 11.403 
8º Elektro 10.055 
9º Celpe 8.171 
10º Piratininga 8.015 
 
1.6.5 Sistema de Suprimento no Ceará 
 
O Estado do Ceará é suprido através de linhas de transmissão da rede 
básica em 500 kV e 230 kV, a saber: 
 
(i) linha de transmissão de 500 kV derivada da Usina Hidroelétrica de 
Luiz Gonzaga - CHESF, passando pelas subestações de Milagres, 
Quixadá e Fortaleza II; 
 
(ii) linha de transmissão de 500 kV derivada da Subestação Presidente 
Dutra (MA) transmitindo energia da usina de Tucuruí (Eletronorte), 
passando pelas subestações de Teresina II, Sobral III e Fortaleza II; 
 
(iii) três linhas de transmissão de 230 kV derivadas do complexo das 
Usinas de Paulo Afonso - Chesf, passando pelas subestações de Bom 
Nome, Milagres, Icó, Banabuiú, Russas, Delmiro Gouveia e Fortaleza; 
 
 
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1-36 
(iv) uma linha de transmissão de 230 kV derivadas da Usina Hidroelétrica 
de Boa Esperança (PI) - Chesf, passando pelas subestações Teresina I, 
Piripiri, Sobral II e Cauipe. 
 
Da subestação Cauípe são derivadas três linhas de transmissão em 230 
kV, sendo uma linha destinada à subestação de Fortaleza e duas à 
subestação Fortaleza II, ambas no Mondubim. A subestação Cauípe é 
responsável por coletar a energia de Boa Esperança e das usinas 
térmicas Endesa e MPX Termoceará. 
 
 
Figura 1.18 Mapa de linhas de transmissão no Ceará. 
 
Da subestação de Fortaleza II parte um circuito duplo em 230 kV para 
subestação de Fortaleza. 
 
Da subestação de Fortaleza parte um circuito duplo em 230 kV, com 7 
km de extensão, até a subestação Delmiro Gouveia. Atualmente, um 
desses circuitos está conectado à linha de transmissão 230 kV Banabuiú 
– Fortaleza, formando a linha de transmissão Banabuiú – Delmiro 
Gouveia. 
 
As 12 subestações pertencentes à rede básica em 500 kV e 230 kV que 
atendem ao estado do Ceará são: 
 
 
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1-37 
(i) subestação de Sobral III (seccionadora); 
(ii) subestação de Fortaleza II (abaixadora 2 x 600MVA 500/230 kV); 
(iii) subestação de Milagres (abaixadora 1x600MVA – 500/230 kV); 
(iv) subestação de Quixadá (seccionadora); 
(v) subestação de Milagres (abaixadora 2 x 100MVA – 230/69 kV); 
(vi) subestação de Icó (abaixadora 1 x 100MVA – 230/69 kV); 
(vii) subestação de Banabuiú (abaixadora 2 x 33MVA – 230/69 kV); 
(viii) subestação de Russas (abaixadora 2x16,6+1x100MVA–230/69 kV); 
(ix) subestação de Delmiro Gouveia (abaixadora 4x100MVA– 230/69 kV); 
(x) subestação de Fortaleza I (abaixadora 4 x 100MVA – 230/69 kV); 
(xi) subestação de Cauípe (abaixadora 1 x 100MVA – 230/69 kV); e 
(xii) subestação de Sobral II (abaixadora 3 x 100MVA – 230/69 kV). 
 
1.7 Representação Esquemática de Sistemas de Potência 
Os símbolos para representação dos componentes elétricos são 
apresentados na Figura 1.19. 
 
 
 
 
Máquina Girante Fusível 
Barra 
Transformador de 
2 enrolamentos 
Girante 
Chave Fusível 
Disjuntor 
Transformador 
de Corrente 
Transformador de 
3 enrolamentos 
Girante 
 
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Transformador 
de Potência 
Conexão Delta 
Conexão Estrela 
Linha de Transmissão 
Chave 
Carga 
Terra 
Transformador 
de Potencial 
Capacitor 
 
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Figura 1.19 Símbolos de componentes elétricos. 
 
1.7.1 Características dos Sistemas Elétricos de Potência 
Os Sistemas Elétricos de Potência (SEP) apresentam as seguintes 
características: 
 Normalmente são trifásicos; 
 Apresentam um grande número de componentes; 
 Possuem transformadoresque particionam o sistema em seções de 
diferentes níveis de tensão. 
 
1.7.2 Representação do Sistema Elétrico 
Os sistemas elétricos podem ser representados graficamente através de: 
- Diagramas Unifilares 
- Diagramas Multifilares 
- Diagrama Equivalente por Fase 
 
a) Diagrama Unifilar 
- Representa os principais componentes por símbolos e suas 
interconexões com a máxima simplificação e omissão do condutor 
neutro. 
- Representa apenas uma fase do sistema. 
 
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1-40 
- Representam sistemas monofásicos ou trifásicos. 
Na Figura 1.20 é apresentado um diagrama unifilar simplificado de um 
sistema elétrico de potência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conforme apresentado na Figura 1.21, cada elemento de um sistema 
elétrico deve ser protegido através de um sistema de proteção. 
 
 
Figura 1.21 Proteção de um alimentador de subestação. 
 
b) Diagrama Multifilar 
Os diagramas multifilares podem ser bifásicos ou trifásicos. As Figuras 
1.22 e 1.23 ilustram um diagrama trifilar, representando um circuito de 
saída de linha e uma linha de transmissão interligando subestações, 
respectivamente. 
 
 
LEGENDA: 
G – Geração 
D – Equipamento de Disjunção 
SE 1 – Subestação Elevadora 
SE 2 – Subestação Distribuidora 
LT – Linha de Transmissão 
C – Carga ou Consumidor 
Figura 1.20 Diagrama unifilar simplificado de um SEP. 
Sistema de Transmissão 
 
LT 
 SE 2 
 SE 1 
Códigos: 
50 Relé de sobrecorrente 
instantânea 
51 Relé de sobre corrente 
temporizada 
Saída 
de 
Linha 
de 
Trans
missã
o 
Di
sju
nt
or 
Chave do 
Disjuntor 
Proteção 
Diferencial 
de Barra 
Sistema de Geração 
Sistema de 
Distribuição 
 
G 
~ 
D D D D 
 
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1-41 
 
Figura 1.22 Saída de um circuito de uma subestação de sub-transmissão. 
 
Figura 1.23 Diagrama trifilar de uma linha de transmissão (LT) interligando subestações 
com proteção sobrecorrente direcional função 67. 
 
 
c) Diagrama Equivalente Por Fase 
 
 Representa as grandezas normalizadas. 
 Simplifica a análise numérica. 
 Elimina o efeito particionador dos transformadores. 
 Usado para mostrar os dados de impedância de geradores, linhas, 
transformadores, capacitores, cabos, etc. 
 
Transformador 
de Corrente 
 
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1-42 
 
Figura 1.24 Diagrama unifilar de sistema elétrico de potência. 
 
 
Figura 1.25 Diagrama de impedâncias. 
 
As impedâncias são usadas para cálculos de queda-de-tensão, curto-
circuito, carregamento de circuitos, etc. 
 
 
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1-43 
 
Figura 1.26 Diagrama unifilar, trifilar e de impedância. 
 
 
 
 
 
Aplicação: 
 
Um sistema trifásico é alimentado em 60 Hz por uma fonte ca em 2400 V 
tensão de linha, que supre duas cargas paralelas: 
Carga 1: 300 kVA FPD= 0.8 atrasado 
Carga 2: 240 kVA FPD= 0.6 adiantado 
 
Construa diagrama unifilar do sistema. Qual o valor da corrente nas 
outras duas fases? 
 
 
 
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1-44 
1.8 Tendências para o Mercado de Energia Elétrica5 
 
O desenvolvimento atual do modelo internacional de mercado de energia 
elétrica tem sido baseado em fluxo unidirecional de energia e, 
possivelmente, por razões tecnológicas, em alguns casos, e razões 
econômicas, em muitos outros, o mercado está baseado em tarifas fixas 
e limitações de informações em tempo real sobre gerenciamento de 
carga. 
 
O mercado de transmissão e distribuição de energia elétrica está 
caracterizado por monopólios naturais dentro de áreas geográficas. A 
ausência de competição faz com que as tarifas sejam controladas por 
agentes reguladores. 
 
A nova tendência internacional é de liberalização do mercado de energia 
elétrica com o estabelecimento de comércio de energia on-line e de 
consumidores com o direito de escolher seu supridor de energia elétrica. 
 
Atualmente a maioria dos usuários da rede de energia elétrica são 
receptores passivos sem nenhuma participação no gerenciamento da 
operação da rede. Cada consumidor é simplesmente um absorvedor de 
eletricidade. As redes de energia elétrica deverão em um futuro não 
longínquo permitir que seus usuários exerçam um papel ativo na cadeia 
de suprimento de energia elétrica. 
 
Com a consolidação da geração distribuída em um mercado liberalizado 
de energia elétrica, um novo modelo de geração deverá surgir em que 
coexistirão geração centralizada e geração descentralizada. Um grande 
número de pequenos e médios produtores de energia elétrica com 
tecnologia baseada em fontes renováveis de energia deverá ser 
integrado à rede elétrica. Milhares de usuários terão geração própria 
tornando-se ambos, produtores e consumidores de energia elétrica, 
denominados de prosumer. O mercado de energia elétrica deverá fazer 
uso pleno de ambos, grandes produtores centralizados e pequenos 
produtores distribuídos. 
 
Geradores quando conectados à rede de média tensão são classificados 
como mini-geração (100 kW a 1 MW) e quando conectados à rede de 
 
5
 M.S. Jimenez. Smart Electricity Network based on Large Integration of Renewable Sources and Distributed 
Generation. PhD Thesis presented at Kassel University. June of 2006. 158 pages. 
 
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1-45 
baixa tensão são classificados de micro-geração (< 100 kW). No Brasil, 
produção proveniente da mini e micro-geração vai gerar créditos, que 
serão descontados das faturas de energia. 
 
Pequenos produtores quando operando interligados à rede de 
distribuição em baixa tensão dão origem a um novo tipo de sistema de 
potência denominado de Micro-redes. As micro-redes podem operar em 
modo autônomo ou como parte da rede principal de energia elétrica. 
Quando várias fontes são conectadas entre si e operam de forma 
conjunta e coordenada dá origem ao que se denomina de plantas de 
geração virtual. 
 
Figura 1.27 Micro rede. 
Fonte: http://mgx.com/blogs/2008/12/01/micro-grids-offer-independence-and-profitability/ 
 
As Plantas Virtuais de Geração são operadas coletivamente por uma 
entidade de controle centralizado, pois assumem a grandeza de uma 
planta convencional podendo operar no mercado de energia elétrica. 
 
Para alcançar essa nova realidade, as tecnologias de informação e 
comunicação (TIC), até então empregadas para dar suporte à 
infraestrutura elétrica, passarão a ser essenciais, dando suporte a 
utilização em larga escala de medidores eletrônicos, sensores e 
componentes de rede (religadores). Essa nova infraestrutura tecnológica 
permitirá a melhor administração do sistema elétrico - ativos, energia e 
serviços ao consumidor - resultando em uma maior eficiência técnica, 
econômica, social e ambiental.