Eletrotécnica e SISTEMA DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL

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Anhanguera Educacional
Bruno 
Leandro 
Luís 
Willian 
Wendel 
Trabalho de Eletrotécnica
São José dos Campos
2019
1 – Calcule os valores indicados na tabela abaixo.
2 - Um amperímetro CA indica uma corrente com valor RMS de 22A através de uma carga resistiva e um voltímetro indica uma queda de tensão de 385 VRMS na carga. Quais os valores de pico e os valores médios da corrente e da tensão alternada?
Vp= VRMS/0,707 = 385 / 0,707 = 544,55V
Vméd = VRMS/1,11 = 385 / 1,11 = 346,85V
Ap= ARMS/0,707 = 22 / 0,707 = 31,1A
Améd = ARMS/1,11 = 22 / 1,11 = 19,8A
3 – Pesquisa Conceitual e Ilustrada de Eletrotécnica
SISTEMA DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL
Os principais sistemas de geração de energia do Brasil, são: 
ENERGIA HIDRELÉTRICA
Também conhecidas como usinas hidroelétricas ou centrais hidroelétricas, essas grandes estruturas utiliza a força hidráulica dos rios para a obtenção de eletricidade.
PETRÓLEO
A geração de energia elétrica a partir de derivados de petróleo ocorre por meio da queima desses combustíveis em caldeiras, turbinas e motores de combustão interna.
CARVÃO MINERAL 
Termelétricas a carvão produzem energia pela queima do carvão em um gerador de vapor que transforma água em vapor de alta pressão e alta temperatura. O vapor flui através de uma série de turbinas a vapor que acionam um gerador elétrico para produzir eletricidade
BIOCOMBUSTÍVEIS
Biocombustíveis são derivados de biomassa renovável que podem substituir, parcial ou totalmente, combustíveis derivados de petróleo e gás natural em motores a combustão ou em outro tipo de geração de energia.
 Além de algumas outras utilizadas em menor escala, como gás natural e a energia nuclear.
TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO
Toda energia produzida pelas diferentes usinas elétricas do país é conduzida por um vasto sistema complexo até as unidades de transmissão. O sistema de transmissão conta com mais de 800 linhas de transmissão, que totalizam 80 mil quilômetros, ligando todo o País, e mais de 400 subestações.
As empresas distribuidoras de energia (públicas ou privadas) são responsáveis pela entrega de energia e a distribuição é constituída por fios condutores, transformadores e equipamentos de medição, controle e proteção das redes elétricas. O sistema de distribuição é muito mais amplo e ramificado que o de transmissão, pois tem por objetivo chegar aos domicílios e empresas de todos os consumidores finais.
SISTEMA INTERLIGADO NACIONAL
O Sistema Interligado Nacional - SIN é um sistema hidrotérmico de grande porte para produção e transmissão de energia elétrica, cuja operação envolve modelos complexos de simulações que estão sob coordenação e controle do ONS, que, por sua vez, é fiscalizado e regulado pela Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL.
 Existem diversos geradores, de maneira que a indisponibilidade de um ou outro gerador faz com que o outro supra essa necessidade.
 A operação hidráulica dos sistemas de reservatórios integrantes do SIN é uma atividade de tempo real que consiste na operacionalização das diretrizes hidráulicas que, utilizando a capacidade de regulação dos reservatórios, permite o gerenciamento do armazenamento de água nos reservatórios, considerando a otimização energética, o controle de cheias e o uso múltiplo das águas.
O sistema interligado nacional integra a regiões do brasil por meio de uma rede de transmissão de mais de 106.000km, que serve de transporte a energia gerada por todo território nacional, O brasil atende a todos estados igualmente através do sistema interligado nacional.
Segue abaixo, valores do SNI, data de referência 2019:
Matriz Energética Nacional
Inicialmente é importante deixar claro que a matriz energética e a matriz elétrica não são a mesma coisa.
A matriz energética compreende todas as fontes de energia disponíveis, incluindo a matriz elétrica. Já a matriz elétrica é composta por todas as fontes disponíveis para a geração de energia elétrica.
A matriz energética brasileira pode ser dividida de duas formas, por fontes renováveis e não renováveis, e pelo tipo de fonte.
Quando analisamos por renováveis e não renováveis, tendo como base nos dados divulgados em 2018 pelo BEM, Balanço Energético Nacional, em 2017, 42,9% eram provenientes de fontes renováveis, e os outros 57,1% de fontes não renováveis.
Quando colocamos também as informações referentes à matriz energética mundial, temos que as renováveis, ocupam apenas 14%, e 86%, as não renováveis.
Ao analisar pelo tipo de fonte, podemos ver uma distribuição mais detalhada, sendo conforme o gráfico abaixo: 
Com tudo mencionado anteriormente, pode-se observar que a matriz energética brasileira, tem um potencial renovável muito maior que a matriz mundial.
Quando falamos do sistema gerador, observamos que a matriz elétrica mundial tem a maior parte suportada no uso de combustíveis não renováveis, já o Brasil, mais de 60% é gerado em hidrelétricas, e se aprofundando um pouco mais, vemos que o sistema gerador brasileiro como um todo, faz uso de aproximadamente 82% de fontes renováveis. Na contramão, ao analisar a geração mundial, apenas 24% são renováveis.
A composição do sistema gerador brasileiro é:
ONS – Operador Nacional do Sistema Elétrico
Órgão brasileiro de direito privado, criado no dia 26 de agosto de 1998 pela Lei nº 9.648 de 1998, com a regulamentação decretada pelo Decreto nº 5.081 de 14 de maio 2004 e alterada pela Lei nº 10.848 de 15 de maio de 2004, que é responsável pela coordenação e controle da operação das instalações de geração e transmissão de energia elétrica do Sistema Interligado Nacional(SIN) e pelo planejamento da operação dos sistemas isolados do país, sob a fiscalização e regulação da Agência Nacional de Energia Elétrica(ANEEL).
Sob a forma de associação civil sem fins lucrativos, o ONS desenvolve uma série de estudos e ações exercidas sobre o sistema e seus agentes proprietários para gerenciar as diferentes fontes de energia e rede de transmissão. Os objetivos do ONS são: o planejamento e a programação da operação e o despacho centralizado da geração, com vistas à otimização dos sistemas eletro energéticos interligados; garantir que todos os agentes do setor elétrico tenham acesso à rede de transmissão e contribuir para que a expansão do SIN se faça ao menor custo e vise as melhores condições operacionais futuras; a supervisão e a coordenação dos centros de operação de sistemas elétricos; a supervisão e o controle da operação dos sistemas eletro energéticos nacionais interligados e das interligações internacionais; a contratação e a administração de serviços de transmissão de energia elétrica e respectivas condições de acesso, bem como dos serviços ancilares; propor à Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL ampliações das instalações da rede básica de transmissão, bem como reforços dos sistemas existentes, a serem licitados ou autorizados; a definição de regras para operação de transmissão da rede básica dos sistemas elétricos interligados, a serem aprovadas pela ANEEL.
Por ser algo de extrema importância e estratégico para o país, vários setores participam da entidade, são eles: empresas de distribuição, transmissão, geração, importadores e exportadores de energia elétrica e consumidores livres. O Ministério de Minas e Energia(MME) também participa e conta com um poder especial de veto em questões que não estão de acordo com as diretrizes e políticas do setor.
Atribuições e Macro-funções do ONS
Área de atuação do ONS
ANEEL – Agencia Nacional de Energia Elétrica
A ANEEL foi criada pela Lei nº 9.427, de 26 de dezembro de 1996, durante o primeiro mandato do Presidente Fernando Henrique Cardoso, como uma autarquia sob regime especial (Agência Reguladora), vinculada ao Ministério de Minas e Energia, a ANEEL tem como finalidade proporcionar condições favoráveis para que o mercado de energia elétrica se desenvolva com equilíbrio entre os agentes e em benefício da sociedade, regular e fiscalizar a produção, transmissão, distribuiçãoe comercialização de energia elétrica, de acordo com a legislação e em conformidade com as diretrizes e as políticas do governo federal. 
A ANEEL tem várias funções dentro do sistema elétrico nacional que afetam vários setores do país e tem como objetivos: desempenhar diversas atividades para garantir que o setor elétrico se desenvolva com equilíbrio e em benefício da sociedade; fiscalizar as empresas do setor para garantir luz com qualidade, aquelas que descumprem as normas podem sofrer punições, multas e até perder a concessão; promove leilões e concede, permite e autoriza empreendimentos e serviços de energia elétrica; estabelece as Condições Gerais de Fornecimento de Energia, ou seja, os direitos e deveres do consumidor e das empresas do setor com a Resolução Normativa ANEEL n. 414/2010; calcular as tarifas de energia, para que as empresas do setor sejam remuneradas na justa medida; é a gestora dos programas de Pesquisa e Desenvolvimento e de Eficiência Energética, responsáveis por projetos inovadores para a energia.
Estrutura organizacional da ANEEL
Subordinação da ONS e ANEEL
Sistema de transmissão de energia elétrica (Sistema CA e sistema HVDC)
Transmissão de energia elétrica é o processo de transportar energia entre dois pontos. O transporte é realizado por linhas de transmissão de alta potência, geralmente usando corrente alternada, que de uma forma mais simples conecta uma usina ao consumidor.
Definição de sistema CA
O uso de corrente alternada para transmissão de energia se tornou evidente devido a capacidade do transformador em elevar a tensão e diminuir a corrente elétrica, reduzindo ao quadrado as perdas de energia pelo efeito Joule, que é um fenômeno físico que consiste na conversão de energia elétrica em calor e ocorre quando algum corpo é atravessado por uma corrente elétrica.
Composição do sistema de transmissão CA
Em geral o sistema de transmissão CA é composto por três tipos de componentes, são eles torres, Isoladores e subestações cada um com sua aplicação e importância específica no tipo de transmissão.
As torres são utilizadas para linhas aéreas onde é necessário erguer os cabos a uma distância segura do solo de forma a evitar contato elétrico com pessoas, vegetação e veículos que eventualmente atravessem a região. As torres devem suportar os cabos em condições extremas, determinadas basicamente pelo tipo de cabo, regime de ventos da região, terremotos, entre outros eventos.
Já os isoladores são aplicados devido a necessidade de os cabos serem suportados pelas torres através de isoladores, evitando a dissipação da energia através da estrutura. Estes suportes devem garantir a rigidez dielétrica e suportar o peso dos cabos. Em geral são constituídos de cerâmica, vidro ou polímeros.
Por fim, as subestações que são os locais onde as linhas de transmissão são conectadas.
Vantagens desvantagens dos sistemas de transmissão CA e HVDC
Vantagens CA
Tensão barata e eficiente através do uso de transformadores. Como explicado acima, isso permite a transmissão elétrica com eficiência energética através de linhas de alta tensão. Essa transmissão eficiente economiza muito dinheiro para as empresas de energia e para o consumidor e ajuda a reduzir a poluição, já que as usinas não precisam compensar a perda de eletricidade usando mais combustível.
Baixos custos de manutenção de motores CA de alta velocidade.
Fácil de interromper a corrente (ou seja, com um disjuntor), devido à corrente indo para zero naturalmente a cada 1/2 ciclo. Por exemplo, um disjuntor pode interromper cerca de 1/20 o máximo de CC que a corrente CA.
Desvantagens HVDC
As estações conversoras necessárias para se conectar às redes de energia CA são muito caras.
Em contraste com os sistemas CA, o projeto e a operação de sistemas HVDC de múltiplos terminais é complexo.
As subestações conversoras geram harmônicos de corrente e tensão, enquanto o processo de conversão é acompanhado pelo consumo de energia reativa. Como resultado, é necessário instalar unidades caras de compensação de filtro e unidades de compensação de energia reativa.
Durante curtos-circuitos nos sistemas de energia AC próximos a subestações HVDC conectadas, falhas de energia também ocorrem no sistema de transmissão HVDC durante.
O número de subestações dentro de um moderno sistema de transmissão HVDC multiterminal não pode ser maior que seis a oito, e grandes diferenças em suas capacidades não são permitidas. Quanto maior o número de subestações, menores podem ser as diferenças em suas capacidades.
Os constituintes de alta frequência encontrados em sistemas de transmissão de corrente contínua podem causar ruído de rádio nas linhas de comunicação que estão situadas perto da linha de transmissão HVDC.
O aterramento da transmissão HVDC envolve uma instalação complexa e difícil, já que é necessário construir um contato confiável e permanente com a Terra para uma operação adequada e eliminar a possível criação de uma perigosa “tensão de passo”.
O fluxo de corrente através da Terra em sistemas monopolo pode causar a eletrocatálise de instalações metálicas subterrâneas, principalmente tubulações.
 
Definição de sistema HVDC
Conhecida como estação conversora, é um tipo de estação especial que forma o equipamento final para uma linha de transmissão de corrente contínua em alta tensão. Ela converte corrente contínua para corrente alternada ou vice-versa.
Composição do sistema de transmissão HVDC
No caso da estação conversora, o para complementar o sistema e suportar as necessidades requeridas além do inversor ou retificador a estação geralmente contém comutadores trifásico de alta tensão, banco de capacitores ou condensador síncrono para potência reativa, filtros para suprir frequências harmônicas indesejadas na rede e por fim comutadores para corrente contínua.
Esquema básico de uma rede HVDC:
Diferença entre os sistemas CA e HVDC
Resumindo, na transmissão em HVDC é necessário somente um par de cabos, válvulas retificadoras e reatores para controlar a corrente, enquanto para a transmissão em ATCA são necessários no mínimo três cabos e reatores “shunt”, para evitar sobretensões durante o chaveamento da linha em função da alta capacitância.
Matriz Energética Brasileira (2017)	Renovável	
1	4	0.42899999999999999	0.14000000000000001	Matriz Energética Brasileira (2017)	Não Renovável	
[VALOR]
1	4	0.57099999999999995	0.86	Matriz Energética Brasileira 	 Matriz Energética Mundial
Matriz Energética Brasileira (2017)	Petróleo e derivados	Gás natural	Nuclear	Hidráulica	Derivados da cana	Lenha e carvão vegetal	Outras não renováveis	Lixívia e outras renováveis	Carvão	0.36399999999999999	0.13	1.4E-2	0.12	0.17	0.08	6.0000000000000001E-3	5.8999999999999997E-2	5.7000000000000002E-2	
Hidráulica	Biomassa	Solar e Eólica	Carvão	Petróleo e derivados	Gás Natural	Nuclear	0.65200000000000002	8.2000000000000003E-2	6.9000000000000006E-2	4.1000000000000002E-2	2.5000000000000001E-2	0.105	2.5999999999999999E-2	
Valor pValor RMSValor médio
Ângulo da 
fase ( °)
Valor 
Instantâneo
Unidade
45,0
0,707
31,8
0,901
28,74531,8
A
311,2
0,707
220,0
0,901
198,260269,5
V
15,7
0,707
11,1
0,901
10,0307,8
A
200,0
0,707
141,4
0,901
127,460173,2
V
155,6
0,707
110,0
0,901
99,175150,3
V
290,2
0,707
205,1
0,901
184,81575,1
V
100,0
0,707
70,7
0,901
63,76086,6
V
31,4
0,707
22,2
0,901
20,03015,7
A
42,4
0,707
30,0
0,901
27,04530,0
A
157,1
0,707
111,1
0,901
100,160136,1
V