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SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA I

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Sistemas Elétricos 
de Potência I
Rafael Schincariol da Silva
© 2019 por Editora e Distribuidora Educacional S.A.
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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) 
 Silva, Rafael Schincariol da 
S586s Sistemas elétricos de potência I / Rafael Schincariol da 
 Silva. – Londrina : Editora e Distribuidora Educacional S.A., 
 2019.
 192 p.
 
 ISBN 978-85-522-1460-1
 
 1. Sistema elétrico. 2. Modelos de rede. 3. Fluxo de 
 carga. I. Silva, Rafael Schincariol da. II. Título. 
 
CDD 621
Sumário
Unidade 1
Introdução aos sistemas elétricos de potência (SEP) ............................7
Seção 1.1
O sistema elétrico de potência (SEP) ...........................................9
Seção 1.2
Equipamentos elétricos utilizados em SEP .............................. 25
Seção 1.3
Subestações de energia ................................................................ 43
Unidade 2
Análise do sistema elétrico de potência............................................... 57
Seção 2.1
Sistema por unidade (PU) .......................................................... 59
Seção 2.2
Geradores e cargas utilizados em SEP ...................................... 73
Seção 2.3
Introdução ao fluxo de potência ................................................ 86
Unidade 3
Sistemas de transmissão em corrente contínua (HVDC) ...............103
Seção 3.1
Introdução aos sistemas de transmissão em corrente contínua
 ......................................................................................................104
Seção 3.2
Sistemas HVDC com elo de corrente .....................................118
Seção 3.3
Sistemas HVDC com elo de tensão .........................................133
Unidade 4
Automação dos sistemas de distribuição de energia .......................147
Seção 4.1
Motivações para a automação do sistema de distribuição de 
energia .........................................................................................149
Seção 4.2
Monitoramento das redes de distribuição ..............................162
Seção 4.3
O sistema de gerenciamento da distribuição e suas funções
 ......................................................................................................174
Palavras do autor
Quando fazemos uso da energia elétrica, seja em nossa residência ou no ambiente de trabalho e estudo, muitas vezes não nos damos conta do longo caminho percorrido por essa energia. No entanto, só nos damos 
conta da nossa dependência em relação à esta commodity no momento em 
que ocorrem as repentinas (ou permanentes) quedas de energia, momento no 
qual muitas de nossas atividades de rotinas ficam limitadas e há perdas econô-
micas na produção industrial. De fato, a garantia do fornecimento da energia 
elétrica de forma contínua e sem interrupções depende da adequada operação 
e manutenção do Sistema Elétrico de Potência (ou SEP, de forma abreviada). 
O Sistema Elétrico de Potência corresponde ao conjunto de equipamentos 
operando de maneira coordenada, desde a geração de energia elétrica até o seu 
consumo, passando pelos sistemas de transmissão e distribuição de energia 
elétrica de forma a fornecer energia elétrica, mantendo o melhor padrão de 
qualidade possível. Para tanto, é necessário realizar a adequada análise dos 
SEPs em regime permanente, nas mais variadas condições de operação, e 
também as situações de distúrbios para garantir a segurança do sistema como 
um todo. Atualmente, algumas palavras chaves definem o que se espera dos 
SEPs modernos, tais como: resiliência, qualidade, confiabilidade e, principal-
mente, economia! Isso significa que os atendimentos aos padrões estabele-
cidos para o atendimento da demanda devem ser feitos sempre priorizando 
o menor custo possível. Esses requisitos são cada vez mais desafiadores nos 
sistemas de energia modernos cujas novas tecnologias de geração distribuída 
(tal como a geração fotovoltaica e eólica) e recursos distribuídos (como carros 
elétricos) tornam a previsibilidade da demanda cada vez mais difícil de ser 
feita. Nos últimos anos, o setor elétrico passa por uma nova transformação 
com o advento do conceito de smart grids (redes inteligentes). O aumento da 
demanda por energia elétrica e a entrada de recursos distribuídos e geração 
distribuída, principalmente no nível dos sistemas de distribuição de energia, 
faz com que os padrões de consumo de energia sejam modificados e a previ-
sibilidade da demanda seja comprometida. Essas modificações impactam 
diretamente os sistemas de proteção existentes que podem, por exemplo, 
atuar indevidamente desconectando centros de carga e causando prejuízos 
econômicos de grandes ordens de grandeza. Sendo assim, as informações do 
nível da distribuição precisam estar muito bem integradas com a transmissão 
de forma a promover a adequada operação dos sistemas. 
Para entender os fundamentos para análise dos sistemas elétricos de 
potência, nosso estudo será feito em quatro partes. Na primeira unidade, 
estudaremos os aspectos básicos dos sistemas elétricos de potência, os equipa-
mentos e modelos utilizados e os princípios de operação das subestações de 
energia. Na segunda unidade, iremos estudar os fundamentos para análise 
dos sistemas elétricos de potência. Na terceira unidade vamos conhecer a 
transmissão de energia elétrica em corrente contínua e saber quando pode 
ser utilizada. Por fim, na última unidade, estudaremos as tendências para os 
sistemas modernos de distribuição de energia cujo paradigma de operação 
tem se alterado conforme o passar dos anos.
São muitos desafios e muitas mudanças às quais o sistema elétrico de 
potência como um todo precisa se adequar, e você poderá ser um dos profis-
sionais que participará dessa transformação. Assim, desejo a você um ótimo 
curso e que esses conhecimentos agreguem valor em sua vida profissional.
Unidade 1
Introdução aos sistemas elétricos de potência (SEP)
Convite ao estudo
A energia elétrica é um tipo de commodity indispensável na vida das 
pessoas. As atividades humanas no mundo moderno dependem muito 
da disponibilidade e confiabilidade desse recurso, que, em caso de indis-
ponibilidade, pode afetar significativamente a economia de um país e até 
mesmo do mundo. Um profissional que atue no setor elétrico deve ter em 
mente que disponibilidade e confiabilidade são aspectos fundamentais. 
Partindo desse princípio, iniciaremos o estudo dos sistemas de potência de 
forma a elencar os conhecimentos necessários para solucionar os princi-
pais problemas relacionados ao suprimento de energia e atendimento da 
demanda de energia. 
Para contextualizar o estudo desta unidade, vamos