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Sistemas de Energia 
EE.421 
Aula 02 
 
Prof. José Ubirajara Núñez de Nunes 
02/2012 
 
Instituto Federal Sul rio-grandense 
Escola de Engenharia 
Departamento de Engenharia Elétrica 
Introdução aos Sistemas de 
Energia Elétrica 
A história dos sistemas elétricos (1) 
3 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Os sistemas de energia elétrica (SEE) têm em 
torno de 130 anos 
• ~ 1876 não se sabia qual a melhor forma de 
transmitir energia elétrica: corrente contínua (CC) 
ou corrente alternada (CA) 
• Em 1880 Thomas Edison apresenta sua lâmpada 
incandescente (em corrente contínua) 
A história dos sistemas elétricos (2) 
4 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Em 1882 Edison coloca em funcionamento um 
sistema de CC em New York (empresa Edison 
Electric Company) 
• Em 1885 George Westinghouse compra as 
patentes americanas referentes aos sistemas de 
transmissão 
− William Stanley, sócio da Westinghouse Company, testa 
transformadores para sistemas de transmissão em 
corrente alternada 
A história dos sistemas elétricos (3) 
5 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Em 1886 Stanley instalou o primeiro sistema de 
distribuição em CA, alimentando 150 lâmpadas na 
cidade 
• Em 1890 a primeira linha de transmissão em CA 
de 4 kV nos Estados Unidos foi posta em operação 
para transportar energia a uma distância de 20 km 
− Nesse mesmo período a empresa de Edison defende a 
confiabilidade dos sistemas de corrente contínua e o 
perigo apresentado por tensões em corrente alternada 
A história dos sistemas elétricos (4) 
6 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• As primeiras linhas de transmissão eram 
monofásicas e a energia, geralmente, utilizada 
apenas para iluminação. 
• Em 1892 entra em funcionamento o primeiro 
motor de indução de Tesla. 
• Em 1893 foi mostrado ao público um sistema de 
distribuição bifásico em CA, em Chicago. 
− A transmissão de energia em corrente alternada substitui 
gradualmente os sistemas de corrente contínua. 
A história dos sistemas elétricos (5) 
7 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Dados estatísticos registrados a partir de 1920 
até a década de 70-80 mostram uma taxa de 
crescimento quase constante 
• A demanda de grandes quantidades de potência 
e a necessidade de maior confiabilidade 
conduziram a interligação dos sistemas. 
− Nesse período, a capacidade de geração dobra a cada 
dez anos. A partir de então, o crescimento torna-se cada 
vez mais imprevisível 
Sistemas de Energia Elétrica (1) 
8 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Sistemas de energia elétrica (SEE) 
− Conjunto de equipamentos que operam de maneira 
coordenada de forma a gerar, transmitir e fornecer 
energia elétrica aos consumidores, mantendo o melhor 
padrão de qualidade possível 
 
− Os SEE convencionais são constituídos basicamente por 
três componentes: a geração, a transmissão e a 
distribuição de energia elétrica. 
Sistemas de Energia Elétrica (2) 
9 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
Sistemas de Energia Elétrica (3) 
10 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Equipamentos 
− Geradores 
− Transformadores 
− Linhas de transmissão 
− Disjuntores 
− Pára-raios 
− Relés 
− Medidores 
− Etc 
Sistemas de Energia Elétrica (4) 
11 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Qualidade do serviço – requisitos básicos 
− Os níveis de tensão e de frequência devem estar dentro 
de uma faixa especificada 
− O serviço deve sofrer o mínimo de interrupções, e estas 
devem durar o menor tempo possível 
− A forma de onda da tensão deve estar mais próxima de 
uma senóide 
− A energia deve ser entregue ao consumidor com o custo 
mínimo (geração econômica, transmissão com mínima 
perda, etc.) 
− O impacto ambiental deve ser mínimo 
Sistemas de Energia Elétrica (5) 
12 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
Sistemas de Energia Elétrica (6) 
13 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Sistemas de geração 
− Gerador, transformador elevador (e ainda barragens, 
caldeiras, turbinas, etc.) 
• Geração convencional (centralizada) 
− Fontes primárias: hidráulica, combustível fóssil (carvão, 
petróleo e gás), fissão nuclear 
Sistemas de Energia Elétrica (7) 
14 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Geração não convencional (descentralizada) 
− Solar (células fotovoltaícas)  baixo rendimento e alto 
custo 
− Eólica (cataventos)  EUA (Califórnia), Dinamarca, 
Brasil e outros, apresentam níveis de penetração 
crescentes 
Sistemas de Energia Elétrica (8) 
15 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
Sistemas de Energia Elétrica (9) 
16 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
Sistemas de Energia Elétrica (10) 
17 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
Sistemas de Energia Elétrica (11) 
18 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Sistemas de transmissão 
− Linhas de transmissão, transformadores de regulação, e 
acessórios; 
− Uma divisão típica é 
Sistemas de Energia Elétrica (12) 
19 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Sistemas de distribuição 
− Linhas de distribuição primárias e secundárias, 
transformadores abaixadores e cargas 
Sistemas de Energia Elétrica (13) 
20 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Da figura anterior pode-se extrair: 
Sistemas de Energia Elétrica (14) 
21 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Um sistema de distribuição simples: 
Sistemas de Energia Elétrica (15) 
22 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Uma configuração disjuntor e meio: 
Estudos Relacionados (1) 
23 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Embora a interligação dos sistemas seja 
vantajosa economicamente, esta conduz a 
impactos técnicos operacionais 
• A interligação provoca um aumento na corrente 
de curto-circuito no sistema e requer a instalação 
de disjuntores de maior capacidade 
Estudos Relacionados (2) 
24 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Planejamento da operação dos sistemas 
− Estudos de carga 
− Cálculo de faltas 
− Projetos de proteção dos sistemas (contra surtos, 
descargas atmosféricas e curto-circuitos) 
− Estudos de estabilidade do sistema 
Estudos Relacionados (3) 
25 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Estudos de carga 
− Um estudo de carga consiste na determinação da 
tensão, da corrente, da potência e do fator de potência 
nos diversos pontos de uma rede elétrica 
− Esse tipo de estudo é essencial para planejar a 
expansão de um sistema 
− Antes do desenvolvimento dos computadores digitais de 
grande porte, os estudos de fluxo de carga eram feitos 
via analisadores de rede CA (network analysers) 
− Hoje em dia, os computadores fornecem as soluções 
para estudos de fluxo de carga em sistemas complexos 
Estudos Relacionados (4) 
26 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Cálculo de faltas 
− As faltas são em geral causadas por descargas 
atmosféricas 
− Estudos mostram que entre 70 e 80 % das faltas em 
linhas de transmissão são faltas entre uma fase e a terra 
− Existem as faltas que são permanentes e àquelas que 
são temporárias 
− Os cálculos de faltassão necessários para efetuar os 
ajustes corretos dos relés de proteção 
− A análise por componentes simétricos é uma ferramenta 
poderosa para o cálculo de faltas assimétricas 
Estudos Relacionados (5) 
27 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Proteção dos sistemas 
− Dispositivos de proteção usados na transmissão: 
− Fusíveis 
− Seccionadores, religadores 
− Proteção de sobrecorrente 
− Proteção de distância 
− Dispositivos de proteção usados em equipamentos: 
− Proteção de sobrecorrente 
− Proteção diferencial de sobrecorrente 
Estudos Relacionados (6) 
28 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Estudos de estabilidade dos sistemas 
− Os estudos de estabilidade são classificados conforme 
as condições de regime permanente ou transitórias 
− Existe um limite definido para a potência que um gerador 
CA pode fornecer 
− A instabilidade ocorre quando se procura aumentar a 
energia fornecida pelo gerador, acima de um dado limite 
estabelecido, chamado de limite de estabilidade 
Setor Elétrico Brasileiro (1) 
29 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Estrutura do setor elétrico brasileiro 
− No Brasil, houve um processo de reestruturação do setor 
elétricos, o qual, 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 
Setor Elétrico Brasileiro (2) 
30 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
Setor Elétrico Brasileiro (3) 
31 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• CNPE (Conselho Nacional de Política 
Energética) 
− Órgão de assessoramento do presidente da república 
para a formulação de diretrizes nacionais e 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 
Setor Elétrico Brasileiro (4) 
32 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• CMSE (Comitê de Monitoramento do Setor 
Elétrico) 
− Constituído no âmbito do MME (Ministério de Minas e 
Energia) e sob sua coordenação direta, com a função de 
acompanhar e avaliar permanentemente a continuidade 
e a segurança do suprimento eletro energético em todo o 
território. 
Setor Elétrico Brasileiro (5) 
33 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• EPE (Empresa de Pesquisa Energética) 
− 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. 
Setor Elétrico Brasileiro (6) 
34 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) 
− 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. 
Setor Elétrico Brasileiro (7) 
35 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• ONS (Operador Nacional do Sistema) 
− 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 
Setor Elétrico Brasileiro (8) 
36 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• CCEE (Câmara de Comercialização de Energia 
Elétrica) 
− 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 
Setor Elétrico Brasileiro (9) 
37 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Sistema Interligado Nacional (SIN) 
− O parque gerador nacional é constituído, 
predominantemente, de centrais hidrelétricas de grande 
e médio porte, instaladas em diversas localidades 
− A concentração de demanda industrial distante das 
centrais geradoras são determinantes para a 
implantação de um sistema de transmissão de longa 
distância 
− Até 1999, o Brasil possuía vários sistemas elétricos 
desconectados 
Setor Elétrico Brasileiro (10) 
38 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Sistema Interligado Nacional (SIN) 
− Com o objetivo de ampliar a confiabilidade e otimizar os 
recursos energéticos 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) 
− Os grandes troncos (linhas de 500 kV e 750 kV) 
possibilitam o abastecimento de grandes centros 
industriais, distantes da geração 
Setor Elétrico Brasileiro (11) 
39 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
Referências 
40 IFSul/EE – Proteção de Sistemas Elétricos de Potência – 02/2012 
• Power System Analysis. 5 ed. 
− Grainger, J. J.; Stevenson, Jr. W. 
• http://www.dee.ufc.br 
	Sistemas de Energia
	Introdução aos Sistemas de Energia Elétrica
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	Número do slide 4
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	Número do slide 6
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	Número do slide 40