GTD_I Introducao 2017

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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 
 
2017 
http://elis.npd.ufc.br/portal/main/index.html
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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1-2 
 
 
Capítulo 1 
 
 Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência 
 
 
 
 
1.1 Introdução 
1.2 Objetivos da Disciplina 
1.3 História de Eletricidade 
1.4 Estrutura Organizacional do Setor Elétrico Brasileiro 
1.5 Fundamentos de um Sistema Elétrico de Potência 
1.6 Sistema Elétrico Brasileiro 
 1.6.1 Geração de Energia Elétrica 
 1.6.2 Sistema de Transmissão 
 1.6.2.1 Sistema Interligado Nacional 
 1.6.2.2 Sistema de Suprimento no Ceará 
 1.6.3 Sistemas de Distribuição 
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 Setor 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 
sua importância na melhoria da qualidade de vida, na produção de bens 
e serviços e no progresso econômico. Tais benefícios dependem de 
como os sistemas elétricos de potência são projetados, operados e 
mantidos. 
 
A energia elétrica proporciona à sociedade trabalho 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 intolerante às falhas nos sistemas elétricos. Em 
contrapartida, esta dependência dos usuários vem se traduzindo em 
exigências por melhor qualidade de serviço e do produto energia elétrica. 
 
Figura 1.1 Importância da eletricidade para a sociedade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A energia elétrica é uma das mais nobres formas de energia secundária. 
A possibilidade de geração e de transporte para utilização em ponto 
distinto ao de geração, e as transformações possíveis em outras formas 
de energia, conferem à eletricidade um carácter de universalidade, 
Energia 
Elétrica 
Qualidade 
de Serviço 
e Produto 
Qualidade de 
Vida 
Desenvolvimento 
Econômico 
 
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disseminando o seu uso pela humanidade. No mundo de hoje, 
eletricidade, como alimento e 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 usada para comunicação, 
tecnologia da informação, saúde, lazer, produção de bens e serviços e 
transporte. 
 
Figura 1.2 Usos da eletricidade. 
 
 
 
O crescimento da população mundial e da economia, em particular nos 
países em desenvolvimento, implica, necessariamente, no aumento do 
consumo de energia. Entretanto, a produção de energia elétrica deve 
seguir os conceitos de desenvolvimento sustentável e de 
responsabilidade ambiental. 
 
O gráfico da Figura 1.3 apresenta o crescimento da geração líquida de 
eletricidade por combustível no mundo. 
 
Figura 1.3 Geração mundial de energia elétrica por fonte, 2012-2040 (Bilhões de kWh). 
 
 
Fonte: International Energy Outlook 2016. 
 
Carvão atualmente fornece a maior parte da energia para geração de 
eletricidade do mundo, mas tendem a declinar ao longo dos anos. As 
grandes reservas de carvão, em especial na China, Índia e EUA, ainda 
40% 29% 
22% 
28% 
22% 
29% 
12% 
11% 
 
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mantêm a geração a carvão mais atrativa economicamente. Geração 
renovável (incluindo usinas hidrelétricas) é a fonte de crescimento mais 
rápida de energia elétrica, subindo em uma média de 2,9%/ano, em 
comparação com a média anual de crescimento do gás natural 
(2,7%/ano), energia nuclear (2,4%/ano) e carvão (0,8%/ano). Por volta 
de 2040, as renováveis, gás natural e carvão terão quota similar. 
 
Segundo resultados do Balanço Energético Nacional – BEN1 2016, ano 
base 2015, o consumo final energético por fonte no Brasil está mostrado 
na Figura 1.4, em que a eletricidade representa 17,2% do consumo final 
ficando atrás apenas do óleo diesel – 18,4%, sendo, portanto, a segunda 
forma de energia mais consumida no país. 
 
Figura 1.4 Consumo final energético por fonte no Brasil. 
 
 
 
Fonte: Balanço Energético Nacional – BEN 2016. 
 
No Brasil, dentre as fontes primárias e secundárias de energia, a fonte 
hidráulica é a que mais contribui para produção de energia elétrica 
(65,2%), visto na Figura 1.5. A geração hidroelétrica é localizada em 
regiões quase sempre distantes dos centros consumidores. Com isso 
são necessárias grandes extensões de linhas de transmissão e 
instalações para 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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Figura 1.5 Matriz elétrica brasileira. 
 
 
Fonte: Balanço Energético Nacional – BEN 2016. 
 
O Brasil está interessado em aumentar o uso de outras fontes 
renováveis não hidráulicas, notadamente eólicas e solar fotovoltaica na 
produção de eletricidade. A energia eólica ainda é uma componente 
modesta na matriz de energia elétrica (6,32% em Ago/2016) do país 
quando comparada à geração hidroelétrica. Espera-se um crescimento 
da geração eólica de 3,7% em 2014 para 11,6% em 2024 e da solar-
fotovoltaica para 3,3% em 2024. A geração hidráulica e térmica é 
esperada dominar o setor de energia elétrica (Figura 1.6). 
 
Figura 1.6 Capacidade instalada de eletricidade por fonte no Brasil. 
 
 
Fonte: Plano Decenal de Expansão de Energia 2024 - EPE. 
A Figura 1.7 mostra o crescimento significativo da capacidade instalada 
de geração eólio-elétrica com atuais 11GW (2016). 
 
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Figura 1.7 Evolução da capacidade instalada de geração eólica no Brasil. 
 
 
Fonte: Boletim de Dados. Abeeólica, agosto 2016. 
A eletricidade apresenta uma combinação de atributos que a torna 
distinta de outras comodities, como: 
 Dificuldade de armazenamento de forma econômica; 
 Variação na demanda 
 Variação na produção em tempo real, em caso de fontes 
renováveis variáveis; 
 Falhas randômicas na geração, transmissão e distribuição; e 
 Necessidade de atender restrições físicas contratuaispara 
operação confiável, segura e econômica 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 as longas 
distâncias entre os locais de geração e os centros consumidores pode 
ser traduzido pela necessária existência de um sistema de transmissão e 
 
 
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de distribuição longos e complexos, apoiados por uma estrutura de 
instalações e equipamentos que, além de representar importantes 
investimentos, exigem ações permanentes de planejamento, operação e 
manutenção, e estão como qualquer produto tecnológico sujeito a 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 pelo poder público para exploração à 
entidade privada ou governamental. 
 
A disciplina de Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica 
apresenta uma visão panorâmica da estrutura organizacional do setor 
elétrico nacional. Cada um dos segmentos dos sistemas de potência é 
estudado nos aspectos de seus componentes e da operação. 
 
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 o 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 da Eletricidade 
Muito da tecnologia hoje em uso deve-se a grandes pioneiros, inventores 
e empreendedores da eletricidade. Seus nomes e feitos são aqui 
registrados como tributo de reconhecimento pela grande contribuição. 
 
 
1736 – 1819 (Escocês)James Watt 
 Engenheiro mecânico, introduziu melhorias à máquina 
a vapor, que fomentou a revolução industrial. 
 A unidade de potência útil (watt) foi dada em sua 
homenagem. 
 
 
 1745 - 1827 (Italiano) Alessandro Volta
 Em 1800 anunciou a invenção da bateria. 
 A unidade de força eletromotriz foi criada em sua 
homenagem (volt). 
 
 
 1775 - 1836 (Francês) André Marie Ampère
 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). 
 
 
 1789-1854 (Alemão) Georg Simon Ohm
 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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 Ruth P.S. Leão Email: rleao@dee.ufc.br 
1-10 
 
 
1791-1867 (Inglês) Michael Faraday 
 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). 
 
 
1797-1878 (Americano) Joseph Henry 
 Descobriu a indutância de uma bobina. 
 Em sua homenagem seu nome foi dado à unidade de 
indutância (henry). 
 
 
 1824–1887 (Alemão) Gustav Robert Kirchhoff
 Em 1847 anunciou as leis de Kirchhoff para correntes e 
tensões. 
 
 
 
 1847-1931 (Americano) Thomas Alva Edison
 Em 1879 inventou a lâmpada elétrica. 
 Patenteou 1100 invenções: cinema, gerador elétrico, 
máquina de escrever, etc. 
 Criou a empresa 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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1-11 
geração para 1000 lâmpadas2. 
 
 
1858-1968William Stanley (Americano) 
– Em 1885/6 desenvolveu comercialmente o 
transformador. 
 
 
 
 1856-1943 (Croata-Americano) Nikola Tesla
 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). 
 
 
 1846-1914 (Americano) George Westinghouse
 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, a estrutura 
organizacional do setor elétrico é tipicamente desverticalizada, dividida 
em setores de geração, transmissão, distribuição, e comercialização. 
Na décadade 1990, o setor elétrico brasileiro passou por uma 
modificação estrutural em seu arcabouço jurídico. O 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 ao capital privado. 
 
 
 
2
 War of Currents (http://en.wikipedia.org/wiki/War_of_Currents) 
http://en.wikipedia.org/wiki/War_of_Currents
http://images.google.co.uk/imgres?imgurl=http://tardis.union.edu/community/project95/HOH/hall/gif100bpi/v2p30-t1.gif&imgrefurl=http://tardis.union.edu/community/project95/HOH/B.html&h=302&w=224&sz=55&hl=en&start=13&tbnid=uuXmiZ9rrHJsdM:&tbnh=116&tbnw=86&prev=/images?q=William+Stanley&gbv=2&ndsp=18&svnum=10&hl=en&sa=N
http://images.google.co.uk/imgres?imgurl=http://kudntesla.s5.com/tesla2.jpg&imgrefurl=http://kudntesla.s5.com/eng_home.html&h=446&w=290&sz=35&hl=en&start=25&tbnid=SZaaAUtcmLsDcM:&tbnh=127&tbnw=83&prev=/images?q=Nikola+Tesla&start=18&gbv=2&ndsp=18&svnum=10&hl=en&sa=N
http://images.google.co.uk/imgres?imgurl=http://www.teslasociety.ch/info/CHICAGO_1893/79.gif&imgrefurl=http://www.teslasociety.ch/info/CHICAGO_1893/index.htm&h=356&w=345&sz=73&hl=en&start=10&tbnid=aLxDy-9TwlEFdM:&tbnh=121&tbnw=117&prev=/images?q=George+Westinghouse&gbv=2&ndsp=18&svnum=10&hl=en&sa=N
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http://images.google.co.uk/imgres?imgurl=http://kudntesla.s5.com/tesla2.jpg&imgrefurl=http://kudntesla.s5.com/eng_home.html&h=446&w=290&sz=35&hl=en&start=25&tbnid=SZaaAUtcmLsDcM:&tbnh=127&tbnw=83&prev=/images?q=Nikola+Tesla&start=18&gbv=2&ndsp=18&svnum=10&hl=en&sa=N
http://images.google.co.uk/imgres?imgurl=http://www.teslasociety.ch/info/CHICAGO_1893/79.gif&imgrefurl=http://www.teslasociety.ch/info/CHICAGO_1893/index.htm&h=356&w=345&sz=73&hl=en&start=10&tbnid=aLxDy-9TwlEFdM:&tbnh=121&tbnw=117&prev=/images?q=George+Westinghouse&gbv=2&ndsp=18&svnum=10&hl=en&sa=N
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http://images.google.co.uk/imgres?imgurl=http://www.teslasociety.ch/info/CHICAGO_1893/79.gif&imgrefurl=http://www.teslasociety.ch/info/CHICAGO_1893/index.htm&h=356&w=345&sz=73&hl=en&start=10&tbnid=aLxDy-9TwlEFdM:&tbnh=121&tbnw=117&prev=/images?q=George+Westinghouse&gbv=2&ndsp=18&svnum=10&hl=en&sa=N
 
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1-12 
Figura 1.8 Estrutura institucional e os agentes do setor elétrico brasileiro. 
 
Fonte: http://www.ons.org.br/institucional_linguas/relacionamentos.aspx 
 
Na esfera de Políticas e Planejamento Energético estão CNPE, MME, 
CMSE e EPE. A ANEEL, juntamente com as agências ANA e ANP, é 
responsável pela Regulação e Fiscalização do setor elétrico. O CCEE é 
responsável pela Comercialização e o ONS pela Operação Técnica do 
Sistema Interligado Nacional (SIN). Para gerenciar este novo modelo do 
setor elétrico, o Governo Federal criou uma estrutura organizacional 
como apresentada na Figura 1.8. 
 
a) Conselho Nacional de Política Energética – CNPE 
Órgão de assessoramento da Presidente da República para formulação 
de políticas nacionais e diretrizes de energia, visando, dentre outros, o 
aproveitamento dos recursos energéticos do país, a revisão periódica da 
matriz energética e a definição de diretrizes para programas específicos. 
É presidido pelo Ministro de Minas e Energia. 
 
b) Ministério de Minas e Energia – MME 
Encarregado de formulação, planejamento e implementação de ações do 
Governo Federal no âmbito da política energética nacional. O MME 
detém poder concedente. 
 
 
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1-13 
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 
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 poder regulador e fiscalizador. 
Nos estados brasileiros foram criadas as Agências Reguladoras 
Estaduais com a finalidade de descentralizar as atividades da ANEEL. A 
Figura 1.9 apresenta as agências reguladoras estaduais. 
 
Figura 1.9 Agências reguladoras nacionais. 
 
Fonte: Aneel (http://www.aneel.gov.br/area.cfm?idArea=3) 
 
 
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1-14 
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. As 
unidades de operação da empresa estão sediadas no Rio de Janeiro, 
Brasília, Recife e Florianópolis. 
 
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 Brasil. Administra os contratos de compra e venda de 
energia elétrica, sua contabilização e liquidação. A CCEE é responsável 
pela operação comercial do sistema e reúne empresas de geração de 
serviço público, produtores independentes, autoprodutores, 
distribuidoras, comercializadoras, importadoras e exportadoras de 
energia, além de consumidores livres e especiais de todo o país. 
A comercialização de energia elétrica é atualmente realizada em três 
ambientes diferentes com atuação da CCEE: 
- 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 realizados pela CCEE. 
- Ambiente de Contratação Livre (ACL): destinado ao atendimento de 
consumidores livres3 por meio de contratos bilaterais firmados com 
produtores independentes de energia, autoprodutores, 
importadores e exportadores de energia, agentes 
comercializadores e geradoras. Estes últimos, se estatais, só 
podem fazer suas ofertas por meio de processos licitatório. As 
empresas distribuidoras de energia elétrica que atuam no ACR não 
podem participar deste ambiente. 
- Mercado de Curto Prazo (Spot): mercado livre de energia elétrica. 
Fazem parte desse mercado: Autoprodutor, Comercializadores de 
energia elétrica, Consumidor Especial, Consumidor Livre, 
 
3
Consumidor livre: consumidor que pode optar pela compra de energia elétrica junto a qualquer fornecedor; é 
atendido em qualquer tensão e com demanda contratada mínima de 3MW. (Resolução ANEEL No. 264 e 456).Prof
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1-15 
Distribuidor, Exportador, Gerador, Importador, e produtor 
independente. 
 
A Tabela 1.1 apresenta as diferentes associações formadas pelos 
agentes do setor de energia elétrica. 
 
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 
http://www.abrage.com.br/aes.htm
http://www.abrage.com.br/cdsa.htm
http://www.abrage.com.br/cemig.htm
http://www.abrage.com.br/cesp.htm
http://www.abrage.com.br/cee.htm
http://www.abrage.com.br/duke.htm
http://www.abrage.com.br/chesf.htm
http://www.abrage.com.br/copel.htm
http://www.abrage.com.br/eletronorte.htm
http://www.abrage.com.br/emae.htm
http://www.abrage.com.br/furnas.htm
http://www.abrage.com.br/light.htm
http://www.abrage.com.br/tractebel.htm
 
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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 
ABEEÓLICA Associação Brasileira de Energia Eólica 
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 
ABSOLAR Associação Brasileira de Energia Solar 
 
Agente Comercializador da Energia de Itaipu: Itaipu é uma entidade 
binacional, pertencente ao Brasil e ao Paraguai. O relacionamento entre 
os dois países segue tratados internacionais específicos. A energia de 
Itaipu recebida pelo Brasil representa cerca de 30% do mercado de 
energia da região sul/sudeste/centro-oeste. A comercialização dessa 
energia no Brasil é coordenada pela Eletrobras. 
 
A Eletrobrás é uma empresa holding do governo federal, dividida em 
geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. Empresas 
subsidiárias: Eletrobras Chesf, Eletrobras Eletronorte, Eletrobras 
Eletrosul, Eletrobras Furnas, Eletrobras CGTEE (Companhia de Geração 
 
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1-17 
Térmica de Energia Elétrica) e Eletrobras Eletronuclear; pelas 
distribuidoras Eletrobras Amazonas Energia, Eletrobras Distribuição 
Acre, Eletrobras Distribuição Alagoas, Eletrobras Distribuição Piauí, 
Eletrobras Distribuição Rondônia e Eletrobras Distribuição Roraima, 
Eletrobras Eletropar; e pelo centro de pesquisas Cepel (Centro de 
Pesquisas de Energia Elétrica). 
A Eletrobras detém metade do capital de Itaipu Binacional e 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 do Acesso e Uso da Energia 
Elétrica (Luz para Todos) e o Programa Nacional de Conservação de 
Energia Elétrica (Procel). 
 
1.5 Fundamentos 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 a custos módicos, 
com o mínimo impacto ambiental e o máximo de segurança pessoal. 
– Confiabilidade e disponibilidade são duas importantes e distintas 
características que os SEP 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 pode ser mensurada pelo tempo 
que o componente, parte ou sistema levará para falhar 
(MTBF-Medium Time Between Failure). 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: 
 
 
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MTBF
A
MTBF MTTR


 (1) 
 
A – availability (disponibilidade) 
MTBF – tempo médio entre falhas 
MTTR – tempo médio para reparo (Medium Time To 
Repair) 
- 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. 
 
ConfiabilidadeManutenabilidade Disponibilidade 
 Constante Diminuir (MTTR ) Diminuir 
 Constante Aumentar (MTTR ) Aumentar 
 Aumentar (MTBF) Constante Aumentar 
 Diminuir (MTBF) Constante Diminuir 
Fonte: http://www.weibull.com/hotwire/issue26/relbasics26.htm 
 
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 
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 (N-1). 
 
 
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1-19 
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 1.10 Estrutura básica convencional de um sistema elétrico. 
 
 
Fonte: US-Canada Power System Outage Task Force, 2004, p.1-30. 
 
O sistema tradicional 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 com 
consumidores ‘passivos’ e a energia é despachada e controlada por 
centro(s) de despacho com base em requisitos pré-definidos. 
 
Enquanto o setor de geração e de transmissão apresenta certa 
competitividade em um sistema desverticalizado, normalmente os 
sistemas de distribuição são gerenciados por monopólios empresariais. 
 
Mudanças nos SEP direcionam para a coexistência de grandes usinas 
de geração e geração distribuída. A Figura 1.11 mostra arranjos do SEP 
típico e futuro. A instalação de plantas de geração, de grande, médio e 
pequeno porte, baseadas em recursos renováveis intermitentes, a 
exemplo da geração eólio-elétrica e solar fotovoltaica, têm crescido em 
resposta à necessidade de desenvolvimento sócio econômico com 
responsabilidade ambiental e segurança energética. 
 
Figura 1.11 Sistema elétrico (a) tradicional e (b) moderno. 
 
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(a) (b) 
 
A geração distribuída, em geral localizada na rede de distribuição, faz 
uso preferencialmente de recursos energéticos renováveis e provoca 
mudanças importantes no SEP. A rede de distribuição de alta, média e 
baixa tensão passa a incluir fontes, consumidores podem gerar energia 
elétrica tornando-se ‘ativos’ e o fluxo de energia pode fluir em um ou 
outro sentido tornando-se bidirecional. 
 
O uso da energia elétrica adentra importante segmento de serviço, o de 
transporte. O veículo elétrico tem a propriedade de consumir energia da 
rede para carregar suas baterias e de fornecer energia à rede. 
 
No novo paradigma de SEP com fontes não despacháveis sob demanda 
e sistemas de armazenamento devem ser alocados para dar suporte ao 
balanço de energia da rede. 
 
Uma rede elétrica que incorpora tecnologia de informação e 
comunicação nos segmentos de geração, transporte e consumo tento 
em vista minimizar impacto ambiental, melhorar confiabilidade e serviço, 
ampliar mercado, reduzir custos e aumentar eficiência é denominada de 
Rede Elétrica Inteligente (REI), no inglês smart grid 
(http://smartgrid.epri.com/). 
 
1.6 Características do Sistema Elétrico Brasileiro 
1.6.1 Geração de Energia Elétrica 
Na geração de energia elétrica, uma tensão de conformidade senoidal é 
produzida, cujo valor rms está na faixa de 660 V a 24 kV. 
 
A onda senoidal gerada propaga-se pelo sistema elétrico mantendo a 
frequência constante e modificando a amplitude à medida que trafegue 
por transformadores, com amplitude que varia conforme a modalidade do 
 
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1-21 
atendimento em baixa, média ou alta tensão. No entanto, em cada 
modalidade de atendimento, a frequência e o valor eficaz da tensão deve 
manter-se dentro de faixas pré-estabelecidas. Os consumidores 
conectam-se ao sistema elétrico e recebem o produto e o serviço de 
energia elétrica. 
 
No Brasil, o sistema de produção de energia elétrica pode ser 
classificado como um sistema hidrotérmico de grande porte, com 
predominância de usinas hidrelétricas, e com múltiplos proprietários. 
 
A capacidade instalada de geração do Brasil é cerca de 147 GW de 
potência com um total de total 4.562 empreendimentos em operação 
(Aneel, Ago2016). 
 
Figura 1.12 Participação de fontes de geração no Brasil4. 
 
Fonte: Aneel (http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/capacidadebrasil.cfm) 
 
Figura 1.13 Integração eletroenergética no Brasil. 
 
Fonte: ONS (http://www.ons.com.br/conheca_sistema/mapas_sin.aspx) 
 
 
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. 
 
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1-22 
As grandes usinas hidrelétricas se distribuem em 15 diferentes bacias 
hidrográficas nas diferentes regiões do país, a saber, as bacias dos rios 
Tocantins, Madeira, Parnaíba, São Francisco, Paraguai, Paranaíba, 
Grande, Paraná, Tietê, Paraíba do Sul, Paranapanema, Iguaçu, Uruguai 
e Jacuí. Grandes empreendimentos estão em andamento nas bacias do 
rio Xingu (usina de Belo Monte) e rio Tapajós (usina São Luiz do 
Tapajós). 
 
Os reservatórios nacionais situados em diferentes bacias hidrográficas 
não têm ligação física entre si, sendo interligados por linhas de 
transmissão que funcionam como vasos comunicantes entre as bacias 
hidrográficas. 
 
Os dez agentes de geração de maior capacidade instalada no país são 
apresentados na Tabela 1.4. 
 
Tabela 1.4 Maiores agentes de capacidade instalada no Brasil (Usinas em Operação). 
Nº Agentes do Setor 
Potência Instalada 
(kW) 
1º 
Companhia Hidro Elétrica do São Francisco 
CHESF 
10.613.131,00 
2º Furnas Centrais Elétricas S/A. FURNAS 9.411.200,00 
3º 
Centrais Elétricas do Norte do Brasil S/A. 
ELETRONORTE 
9.222.104,10 
4º Tractebel Energia S/ATRACTEBEL 7.323.817,7 
5º Itaipu Binacional ITAIPU 7.000.000,00 
6º Petróleo Brasileiro S/A PETROBRÁS 6.239.224,60 
7º CEMIG Geração e Transmissão S/A CEMIG-GT 5.310.278,40 
8º Rio Paraná Energia S.A. 4.995.200,00 
9º Copel Geração e Transmissão S.A. COPEL-GT 4.921.216,00 
10º Energia Sustentável do Brasil S.A.UHE Jirau 3.225.000,00 
Fonte: http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/AgenteGeracao/GraficoDezMaioresPotencia.asp 
 
1.6.2 Sistema de Transmissão 
A rede de transmissão liga as grandes usinas de geração às áreas de 
grande consumo através de linhas aéreas em corrente ca e cc. Em geral, 
apenas poucos consumidores com um alto consumo de energia elétrica 
são conectados às redes de transmissão. O nível de tensão das redes 
de transmissão está entre 138 kV e 765 kV em ca e 600 kV e 800 kV 
em cc. 
 
Figura 1.14 Sistema de transmissão brasileiro. 
 
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1-23 
 
Fonte: http://www.ons.com.br/conheca_sistema/pop/pop_sistema_transmissao.aspx. 
 
A rede de transmissão do sistema elétrico brasileiro liga as diferentes 
regiões do país como pode ser visto no mapa da Figura 1.14. As linhas 
de transmissão costumam ser extensas, porque as grandes usinas 
hidrelétricas geralmente estão situadas a distâncias consideráveis dos 
centros consumidores de energia elétrica. Asegurança 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. 
 
Os estados do Acre (Rio Branco), Amapá (Macapá), Amazonas 
(Manaus), Rondônia (Porto Velho) e Tocantins (Tocantins) estão 
integrados ao Sistema Interligado Nacional (SIN), permanecendo isolado 
apenas o estado de Roraima (Boa Vista). No entanto, neste estado o 
abastecimento é feito, na grande parte, por usinas termelétricas a diesel 
e importação de energia elétrica da Venezuela. 
 
Para atender às políticas externa e energética, o Brasil está interligado 
aos países vizinhos como Venezuela (para fornecimento a Boa Vista 
(Roraima)), Argentina, Uruguai e Paraguai. 
 
O sistema de transmissão da usina binacional de Itaipu é composto por 
cinco linhas de transmissão com extensão de 900 km, sendo três linhas 
em corrente alternada em 750 kV e duas em corrente contínua de ± 600 
 
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kV. Através das linhas em cc, o Brasil importa do Paraguai a energia 
gerada em 50 Hz em Itaipu. 
 
Com as usinas do rio Madeira, Santo Antônio e Jirau, linhas de 
transmissão em 230 kV atendem os estados do Acre, Rondônia e Mato 
Grosso, além de dois circuitos paralelos de 2.375 km de extensão em 
±600 kV e 3150 MW cada, que ligam as regiões Norte (de Porto Velho) e 
Sudeste (a Araraquara – SP) do país. Linhas em 500 kV interligam a 
usina de Tucuruí situada no Pará ao sudeste e nordeste do país. 
 
A fim de vislumbrar a dimensão do sistema de transmissão brasileiro, a 
Figura 1.15 apresenta-o sobreposto ao mapa da Europa. 
 
Figura 1.15 Sistema de transmissão brasileiro sobre o mapa europeu. 
 
Fonte: J.M. Samek. Perspectivas do Barsil como polo de inovação sustentável. III Fórum Internacional 
de Administração. 2010. 
 
São mais de 100 agentes de transmissão operando no Brasil. As 
principais empresas investidoras em linhas de transmissão no país estão 
relacionadas na Tabela 1.5. 
 
 
 
 
 
 
 
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Tabela 1.5 Maiores transmissores do país – Extensão de linhas (km) 
No. Agentes do Setor km de linhas 
1º Furnas 23 mil 
2º Chesf 20,2 mil 
3º CTEEP 18,4 mil 
4º Eletrosul 10,8 mil 
5º Cemig 15,6 mil 
6º Eletronorte 9,9 mil 
7º CEEE GT 6,0 mil 
8º State Grid Brasil 5,8 mil 
9º EBTE TRA 3,1 mil 
9º Copel Transmissão 2,5 mil 
Fonte: http://www.ons.org.br/institucional/agentes_transmissao.aspx 
 
A Figura 1.16 mostra um diagrama com a representação dos vários 
segmentos de um sistema de potência com seus respectivos níveis de 
tensão. 
 
Figura 1.16 Faixas de tensão de sistemas elétricos. 
 
 
 
 
 
 
 
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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Os níveis de tensões praticados no Brasil são: 800kV, 765 kV, 600 kV, 
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. 
 
1.6.2.1 Sistema Interligado Nacional 
 
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 o uso 
dos recursos energéticos e homogeneizar mercados foi criado o Sistema 
Interligado Nacional - SIN, o qual é responsável por mais de 98,3% do 
fornecimento nacional. Sua operação é coordenada e controlada pelo 
Operador Nacional do Sistema Elétrico – ONS. 
 
A Rede de Operação do Sistema Interligado Nacional é constituída pela 
Rede Básica, Rede Complementar, Rede de Operação, Rede de 
Supervisão e Rede de Simulação. 
 
 Rede Básica é definida de acordo com os critérios estabelecidos 
pela Aneel. 
 Rede Complementar é o conjunto de instalações não integrantes 
da Rede Básica, porém com influência significativa na operação 
daquela rede. A composição da rede complementar será 
periodicamente atualizada, em função da evolução dos sistema 
elétrico. 
 Rede de Operação é a união da Rede Básica, Rede Complementar 
e usinas submetidas ao despacho centralizado. 
 Rede de Supervisão é a rede supervisionada pelos Centros de 
Operação do ONS e compreende a Rede de Operação e outras 
instalações cuja monitoração via sistema de supervisão é 
necessária para a tomada de decisões em tempo real, pelo ONS, 
relativas à Rede de Operação. 
 Rede de Simulação é a rede utilizada pelas áreas de planejamento 
do ONS, composta pelas instalações integrantes da Rede de 
Supervisão, acrescida de outras instalações que devam ser 
modeladas para estudos do ONS, porque sua representação por 
modelos equivalentes levaria a imprecisões significativas de 
 
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1-27 
resultados ou porque a operação dessas instalações deva ser 
coordenada com a de instalações da Rede de Operação. 
 
Figura 1.17 Redes de operação do sistema interligado nacional. 
 
 
 
 
Fonte: ONS (Sub-módulo 23.2 Critérios para definição das redes do Sistema Interligado Nacional). 
 
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 1.18 Exemplo de sistema elétrico interligado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistema A 
Sistema B 
Sistema C Sistema D 
Sistema E 
 
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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 suprimento 
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 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. 
 
1.6.2.2 Sistema de Suprimento no Ceará 
 
O Estado do Ceará é suprido por linhas de transmissão da rede básica 
do SIN em 500 kV e 230 kV, e plantas usinas de geração como ilustrado 
nos diagramas nas Figuras 1.18 e 1.19. 
Inaugurada ao final de 2013, a subestação de transmissão da Chesf, SE 
Cauipe, em 230 kV interliga a SE Sobral II (230 kV) à SE Fortaleza (230 
kV) e as usinas termelétricas. A SE Cauipe deverá suprir a refinaria da 
Petrobrás, a companhia siderúrgica e todo complexo industrial do 
Pecém. 
 
 
 
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Figura 1.19. Sistema de Transmissão que alimenta o estado do Ceará. 
 
 
Figura 1.20. Sistema de transmissão que alimenta o estado do Ceará. 
 
 
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Fonte: (http://www.ons.org.br/download/mapas_rede_operacao/n_ne/DU-CT.NNE.01A_r129.pdf)A capacidade de geração no Ceará é de 3,3 GW, sendo cerca de 59% 
de UTE e 41% de EOL. 
 
Figura 1.21. Capacidade de geração do Ceará. 
 
Fonte: 
(http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/ResumoEstadual/CapacidadeEstado.cfm?cmbEstados=CE:CEAR
%C1) 
 
Tabela 1.6 Matriz de eletricidade do Ceará. 
Empreendimentos em Operação 
Tipo Quantidade Potência (kW) % 
CGH 2 1.263 0,04 
EOL 49 1.353.234 40,84 
PCH 1 4.000 0,12 
UFV 1 1.000 0,03 
UTE 34 1.953.816 58,97 
Total 87 3.313.313 100 
 
Fonte: 
(http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/ResumoEstadual/CapacidadeEstado.cfm?cmbEstados=CE:CEAR
%C1) 
 
As cinco maiores usinas termelétricas do estado são: 
 UTE Porto do Pecém I (antiga MPX) com 720 MW a carvão 
mineral; 
 UTE Porto do Pecém II com 365 MW a carvão mineral; 
 UTE Fortaleza com 346,6 MW a gás natural; 
 UTE Termoceará com 219 MW a gás natural 
 UTE Maracanaú I com 168 MW a óleo combustível. 
 
As seis maiores usinas eólicas do estado são: 
 EOL Praia Formosa de 105,8 MW em Camocim - CE; 
 EOL Canoa Quebrada de 57 MW em Aracati – CE; 
 EOL Icaraizinho de 54,6 ME em Amontada – CE; 
http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/ResumoEstadual/GeracaoTipoFase.asp?tipo=10&fase=3&UF=CE:CEAR%C1
http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/ResumoEstadual/GeracaoTipoFase.asp?tipo=7&fase=3&UF=CE:CEAR%C1
http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/ResumoEstadual/GeracaoTipoFase.asp?tipo=5&fase=3&UF=CE:CEAR%C1
http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/ResumoEstadual/GeracaoTipoFase.asp?tipo=12&fase=3&UF=CE:CEAR%C1
http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/ResumoEstadual/GeracaoTipoFase.asp?tipo=2&fase=3&UF=CE:CEAR%C1
http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/ResumoEstadual/GeracaoTipoFase.asp?tipo=0&fase=3&UF=CE:CEAR%C1
 
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 EOL Bons Ventos de 50 MW em Aracati- CE; 
 EOL Volta do Rio de 42 MW em Acaraú – CE; 
 EOL Dunas de Paracuru de 42 MW em Paracuru – CE. 
 
As linhas de transmissão em 500 kV e 230 kV que suprem o estado são: 
(i) Um circuito em 500 kV derivado da Usina Hidroelétrica de Luiz 
Gonzaga - CHESF, passando pelas subestações de Milagres, 
Quixadá e Fortaleza II; 
(ii) Dois circuitos em 500 kV derivada da Subestação Presidente Dutra 
(MA) transmitindo energia da Usina de Tucuruí (Eletronorte), 
passando pelas subestações de Teresina II, Sobral III, Pecém II e 
Fortaleza II; 
(iii) Três circuitos em 230 kV derivadas do complexo das Usinas de 
Paulo Afonso - Chesf, passando pelas subestações de Bom Nome, 
chegando à subestação Milagres, Banabuiu e Fortaleza; 
(iv) Um circuito de 230 kV derivado da Usina Hidroelétrica de Boa 
Esperança (PI) - Chesf, passando pelas subestações Teresina I, 
Piripiri, Sobral II e Cauipe. 
 
São 15 subestações (SE) pertencentes à rede básica em 500 kV e 230 
kV que atendem ao estado do Ceará: 
1) SE Milagres (abaixadora 1 x 600 MVA – 500/230 kV e 2 x 100MVA – 
230/69 kV); 
2) SE Quixadá (seccionadora 500 kV); 
3) SE Fortaleza II (abaixadora 2 x 600 MVA 500/230 kV); 
4) SE Sobral III (seccionadora 500 kV); 
5) SE Pecém II (3 x 1200 MVA – 500/230 kV); 
6) SE Icó (abaixadora 1 x 100 MVA – 230/69 kV); 
7) SE Banabuiú (abaixadora 2 x 33 MVA – 230/69 kV); 
8) SE Russas (abaixadora 2x16,6+1x100 MVA – 230/69 kV); 
9) SE Delmiro Gouveia (abaixadora 4x100 MVA – 230/69 kV); 
10) SE Fortaleza (abaixadora 4 x 100 MVA – 230/69 kV); 
11) SE Pici II (abaixadora 230/69 kV); 
12) SE Aquiraz II (450 MVA – 230/69 kV); 
13) SE Tauá (abaixadora 230/69 kV); 
14) SE Cauípe (abaixadora 1 x 100 MVA – 230/69 kV); 
15) SE Sobral II (abaixadora 3 x 100 MVA – 230/69 kV). 
 
 
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A subestação Fortaleza II, suprida em 500 kV, se interliga em 230 kV 
com as subestações Fortaleza, Delmiro Gouveia e Pici II. 
 
 
 
 
 
Figura 1.22 Mapa de linhas de transmissão no Ceará. 
 
Fonte? 
 
 
1.6.3 Sistema de Distribuição 
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 alta tensão (AT), média tensão (MT) ou baixa tensão 
(BT). 
 
A classificação das empresas distribuidoras segundo a Abradee por 
número de consumidores e por consumo de energia elétrica (ref. 2014) 
distribuidoras está relacionada na Tabela 1.7. 
 
Tabela 1.7 Classificação de distribuidoras por número de consumidores e consumo 
de energia elétrica. 
No. Agente % No. 
Consumidores 
No. Agente % Consumo 
1º Cemig 10,26 1º AES Eletropaulo 10,69 
2º AES Eletropaulo 8,58 2º Cemig 7,81 
3º Coelba 7,25 3º Copel 7,09 
4º Copel 5,59 4º CPFL Paulista 6,47 
 
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5º Light 5,45 5º Light 6,30 
6º CPFL Paulista 5,27 6º Coelba 4,97 
7º Celpe 4,46 7º Celesc 4,66 
8º Coelce 4,28 8º Elektro 3,73 
9º Celg 3,55 9º Celg 3,55 
10º Celesc 3,51 10º Celpe 3,36 
Fonte: (http://www.abradee.com.br/graficos-dados-de-mercado/distribuidoras-associadas-abradee-por-
numero-de-consumidores), (http://www.abradee.com.br/graficos-dados-de-mercado/distribuidoras-
associadas-abradee-por-consumo) 
As redes de distribuição alimentam consumidores industriais de médio e 
pequeno porte, consumidores comerciais e de serviços e consumidores 
residenciais. 
Os níveis de tensões praticados no Brasil para o sistema de distribuição 
segundo o PRODIST (Módulo 3): 
 Distribuição em alta tensão (AT): tensão entre fases cujo valor eficaz 
é igual ou superior a 69 kV e inferior a 230 kV (69 kV  V < 230 kV). 
 Distribuição em média tensão (MT): tensão entre fases cujo valor 
eficaz é superior a 2,3 kV e inferior a 69 kV (2,3 kV < V < 69 kV). 
 Distribuição em baixa tensão (BT): tensão entre fases cujo valor eficaz 
é igual ou inferior a 2,3 kV (V  2,3 kV). 
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 1.8 Tensões Nominais Padronizadas de Baixa Tensão – Prodist Módulo 3. 
 
 
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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 (BT): quando a 
carga instalada na unidade consumidora for igual ou inferior a 75 kW; 
o Ligação monofásica através de condutor fase-neutro - carga 
instalada até o limite de 10 kW em rede aérea e carga 
instalada até o limite de 15 kW em rede subterrânea; 
o Ligação bifásica através de 2 condutores fases e 1 neutro - 
carga instalada até o limite de 20 kW em rede aérea e carga 
instalada até o limite de 30 kW em rede subterrânea; 
o Ligação trifásica através de 3 condutores fases e 1 neutro - 
carga instalada até o limite de 75 kW em rede aérea e carga 
instalada até o limite de 100 kW em rede subterrânea; 
 Tensão primária de distribuição inferior a 69 kV (MT): quando a carga 
instalada na unidade consumidora for superior a 75 kW e o Montante 
de Uso do Sistema de Distribuição (MUSD) contratado ou estimado 
pelo interessado, para o fornecimento, for igual ou inferior a 2.500 kW; 
 Tensão primária de distribuição igual ou superior a 69 kV (AT): 
quando o MUSD contratado ou estimado pelo interessado, para o 
fornecimento, for superior a 2.500 kW. 
1.6.3.1 Rede de Subtransmissão 
Do ponto de vista da Aneel, os níveis de tensão da subtransmissão são 
considerados como distribuição em média e alta tensão. 
 
A rede de subtransmissão recebe energia da rede de transmissão e tem 
como objetivo transportar energia elétrica a cidades de médio e pequeno 
porte, setores de grandes cidades, ou importantesconsumidores 
industriais. O nível de tensão está entre 35 kV e 230 kV. 
 
Em geral, o arranjo das redes de subtransmissão 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. 
 
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A permissão para construção de 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 subtransmissão 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. 
 
As linhas que abastecem as subestações de distribuição da Coelce 
(69/13,8 kV) e consumidores classe A-3 (tensão de fornecimento de 69 
kV) têm origem a partir das subestações de transmissão 230/69kV. O 
subsistema elétrico suprido através de cada uma destas subestações de 
230/69 kV define uma região elétrica de operação, também denominada 
de ponto de entrega ou ponto de suprimento em 69kV. 
 
O suprimento de energia ao estado do Ceará é realizado através de 11 
pontos de entrega em 69 kV (AQZ, BNB, CPE, DMG, FTZ, ICO, MLG, 
PCD, RSD, SBD, TAD), que são as SE de fronteiras entre a rede básica 
e a rede de sub transmissão, ou fronteira entre as empresas Chesf e 
Coelce. Atualmente há três pontos de suprimento em 69 kV em operação 
na Cidade de Fortaleza (Fortaleza-FTZ, Delmiro Gouveia-DMG e Pici II-
PCD), dois na Região Metropolitana de Fortaleza (Aquiraz II-AQZ e 
Cauipe-CPE), um na região Norte do Estado (Sobral II-SBD) e cinco nas 
regiões Centro, Centro-Oeste, Centro-Sul e Sul do Estado (Banabuiú-
BNB, Tauá II-TAD, Russas II-RSD, Icó-ICO, Milagres-MLG). 
 
1.7 Representação Esquemática dos Sistemas de Potência 
Os símbolos para representação dos componentes elétricos são 
apresentados na Figura 1.23. 
 
Figura 1.23 Símbolos de componentes elétricos. 
 
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Máquina Girante Fusível 
Barra 
Transformador de 
2 enrolamentos 
Girante 
Chave Fusível 
Disjuntor 
Transformador 
de Corrente 
Transformador de 
3 enrolamentos 
Girante 
Conexão Delta 
Conexão Estrela 
Linha de Transmissão 
Chave 
Carga 
Terra 
Transformador 
de Potencial 
Capacitor 
 
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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; 
Transformador 
de Potência 
 
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 Possuem transformadores que 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. 
- Representam sistemas monofásicos ou trifásicos. 
 
Na Figura 1.24 é apresentado um diagrama unifilar simplificado de um 
sistema elétrico de potência. 
 
Figura 1.24 Diagrama unifilar simplificado de um SEP. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cada elemento de um sistema elétrico deve ser protegido através de um 
sistema de proteção. A Figura 1.25 representa de modo simplificado a 
LEGENDA: 
G – Geração 
D – Equipamento de Disjunção 
SE 1 – Subestação Elevadora 
SE 2 – Subestação Distribuidora 
LT – Linha de Transmissão 
C – Carga ou Consumidor 
Sistema de Transmissão 
 
LT 
 SE 2 
 SE 1 
Sistema de Geração 
Sistema de 
Distribuição 
 
G 
~ 
D D D D 
 
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proteção de sobrecorrente (50/51) de um alimentador e proteção 
diferencial (87) de barra. 
Figura 1.25 Proteção de um alimentador de subestação. 
 
 
b) Diagrama Multifilar 
Os diagramas multifilares podem ser bifásicos ou trifásicos. As Figuras 
1.25 e 1.26 ilustram um diagrama trifilar, representando um circuito de 
saída de linha e uma linha de transmissão interligando subestações, 
respectivamente. 
 
Figura 1.26 Saída de um circuito de uma subestação de sub-transmissão. 
 
 
 
Figura 1.27 Diagrama trifilar de uma linha de transmissão (LT) interligando subestações 
com proteção sobrecorrente direcional função 67. 
Transformador 
de Corrente 
Códigos: 
50 Relé de sobrecorrente 
instantânea 
51 Relé de sobre corrente 
temporizada 
52 Disjuntor ac 
Barra Principal 
S
aí
d
a 
d
e 
L
in
h
a 
d
e 
T
ra
n
sm
is
sã
o
 
D
is
ju
n
to
r 
Relés de sobrecorrente 
de fase e neutro 
Chave do 
Disjuntor 
Proteção 
Diferencial 
de Barra 
 
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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. 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.28 Diagrama unifilar de sistema elétrico de potência. 
 
 
Figura 1.29 Diagrama de impedâncias. 
 
 
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1-41 
 
As impedâncias são usadas para cálculos de queda-de-tensão, curto-
circuito, carregamento de circuitos, etc. 
 
Figura 1.30 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 trifásicas operando em paralelo: 
Carga 1: 300 kVA FPD= 0.8 atrasado 
Carga 2: 240 kVA FPD= 0.6 adiantado 
 
Construa diagrama unifilar do sistema. Qual o valor rms da corrente 
suprida pela fonte às cargas? 
 
a) 129,9 A b) 225 A c) 92,42 A 
 
 
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1.8 Tendências para o Setor de Energia Elétrica5 
 
O atual modelo dos sistemas elétricos de potência tem se caracterizado 
por 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 da rede elétrica e carga. 
 
A segurança energética e a sustentabilidade ambiental tem sido os 
principais pilares para o crescimento de usinas geração eólio-elétrica e 
solar fotovoltaica. Para lidar com a variabilidade da geração por fonte 
renovável eólica e solar, sistemas de armazenamento deverão atuar na 
regulação do sistema elétrico. 
 
O setor de 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, está em crescimento um novo modelo de geração, 
em que coexistirão geração centralizada e geração descentralizada. Um 
grande número de pequenos e médios produtores de energia elétrica 
com tecnologia baseadaem 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 
 
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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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 
baixa tensão são classificados de micro-geração (< 100 kW). 
 
No Brasil, clientes de média e baixa tensão com instalação de pequenos 
geradores de fontes incentivadas de energia (hídrica, solar, biomassa, 
eólica e cogeração qualificada) quando cadastradas na distribuidora local 
podem fazer uso do sistema de compensação [Resolução nº 482/2012 
de 17 de abril de 2012, e Seção 3.7 do Módulo 3 do PRODIST]. O 
sistema de compensação gera créditos de energia ativa não consumida 
e injetada na rede da concessionária. Quando a geração for maior que o 
consumo, o saldo positivo de energia poderá ser utilizado para abater o 
consumo na fatura do mês subsequente ou em outras unidades da 
escolha do cliente, desde que elas estejam na mesma área de 
concessão e sejam do mesmo titular. Os créditos de energia ativa 
gerados e não compensados no consumo de energia elétrica expirarão 
em 36 meses após a data do faturamento, não fazendo jus o cliente a 
qualquer forma de compensação após o seu vencimento. 
 
Um cluster de instalações de geração distribuída, cargas controláveis e 
sistemas de armazenamento quando agregados e coletivamente 
gerenciados por uma entidade central de controle por meio de modernas 
tecnologias de informação e comunicação é denominado de microrrede 
ou planta virtual de geração (VPP, do inglês Virtual Power Plant). 
 
Os termos microrrede e VPP, na maioria das vezes, são usados 
indistintamente. As VPP assumem o porte de uma planta convencional 
podendo operar no mercado de energia elétrica. As microrredes podem 
operar como parte da rede principal de energia elétrica ou em modo 
autônomo. Na verdade, onde a confiabilidade do sistema não é uma 
preocupação, o termo planta virtual é mais usado. Do contrário, em 
locais onde a falta de energia é mais provável, o termo microrrede é mais 
conhecido. Contudo, o objetivo de uma planta virtual é ter acesso ao 
mercado de energia. Em geral, uma única microrrede é muito pequena 
para participar do mercado de eletricidade. Um conjunto de microrrede 
ou uma planta virtual pode permitir o acesso ao mercado de eletricidade. 
 
 
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1-44 
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 à 
utilização em larga escala de medidores eletrônicos, sensores e 
componentes de rede (religadores), operação e gerenciamento da rede 
elétrica. 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. 
 
Figura 1.31. Microrrede. 
 
 
Fonte: http://zeitgeistlab.ca/doc/Unveiling_the_Hidden_Connections_between_E-mobility_and_Smart_Microgrid.html