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Análise de Sistemas Elétricos de Potência 1 Aula 02 : Visão Gera l do S is tema E lé t r ico de Potênc ia UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA P r o f . F l á v i o Va n d e r s o n G o m e s E - m a i l : f l a v i o . g o m e s @ u f j f . e d u . b r E N E 0 0 5 - P e r í o d o 2 0 1 2 - 3 1. Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência; 2. Representação dos Sistemas Elétricos de Potência; 3. Revisão de Circuitos Trifásicos Equilibrados e Desequilibrados; 4. Revisão de Representação “por unidade” (PU); 5. Componentes Simétricas; 6. Representação Matricial da Topologia de Redes (Ybarra, Zbarra); 7. Cálculo de Curto-circuito Simétrico e Assimétrico; 8. Cálculo Matricial do Curto-circuito; 9. Introdução ao Cálculo de Fluxo de Potência. Ementa Base Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência 2 Aspectos Gerais dos Sistemas Elétricos de Potência Função Básica dos Sistemas Elétricos de Potência: fornecer energia elétrica aos consumidores (grandes ou pequenos) com qualidade adequada, no instante em que for solicitada. 3 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Aspectos Gerais dos Sistemas Elétricos de Potência Requisitos de um Sistemas Elétricos de Potência: Continuidade: Energia elétrica sempre disponível ao consumidor Conformidade: Fornecimento de energia deve obedecer a padrões Flexibilidade: Adaptação as mudanças contínuas de topologia Segurança: Fornecimento de energia elétrica não deve causar riscos aos consumidores Manutenção: Propriedade de ser devolvido à operação o mais rápido possível em caso de panes no sistema. 4 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Aspectos Gerais dos Sistemas Elétricos de Potência Para que isso seja possível: Operação, Controle, Investimentos, Planejamento, etc. Ferramentas de Análise: Fluxo de Potência, Cálculo de Curto, Otimização, etc. 5 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Aspectos Gerais dos Sistemas Elétricos de Potência Os Sistemas Elétricos de Potência (SEPs) têm as funções de Gerador, Transportador e Distribuidor do produto energia elétrica. OBS: Note que a energia não é criada e sim transformada (convertida) de uma fonte energética (queda d’água, calor, sol, nuclear, vento, etc) para energia elétrica. 6 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Introdução à Sistemas Elétricos de Potência Os Sistemas Elétricos de Potência (SEP) são subdivididos em 3 grandes blocos: Geração Responsável pela produção da energia elétrica. Formado por Centrais Elétricas que convertem alguma forma de energia (cinética, calor, etc) em energia elétrica. Transmissão Responsável pelo transporte da energia elétrica dos centros de Geração aos de Consumo. Formado por Linhas de Transmissão, Transformadores, etc. Distribuição Realiza a distribuição da energia elétrica recebida do sistema de transmissão aos consumidores finais 7 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Sistemas Elétricos de Potência (SEP) 8 6,9kV – 30kV 230kV – 750kV 13,8 kV-23,1kV 127/220V 220/380 Rede Básica 69kV – 138kV Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Linhas Aéreas de Transmissão (LTs) Tensões usuais de transmissão Em CC → Valor entre o pólo (+) e pólo (-) Em CA → Valor Eficaz = (entre fase-fase) Geração de grandes blocos de energia → Aumento do nível de tensão Padronização Brasileira Distribuição (média tensão): 13,8 kV e 34,5 kV Sub-Transmissão e Transmissão (AT): 69 kV, 138 kV e 230 kV Transmissão (EAT): 345 kV, 500 kV e 765 kV Ultra Alta Tensão: 1000 kV e 1200 kV (em estudos) 9 2 maxV Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Nível de Tensão 10 Níveis de Tensão (Brasil-MME): Transmissão: Padronizadas: 138; 230; 345 e 500 kV Existentes: 440 e 750 kV Sub-Transmissão: Padronizadas: 34,5; 69 e 138 kV Existentes: 88 kV Distribuição Primária: Padronizadas: 13,8 e 34,5 kV Existentes: 11,9 e 22,5 kV Distribuição Secundária: Padronizadas: 127/220 V e 220/380 V Existentes: 110 V e 115/230 V Níveis de Tensão nos terminais dos Geradores: Usual: 13,8kV Existentes: 2,2 a 22 kV Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Tensão na Distribuição Secundária 11 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Sistemas Elétricos de Potência (SEP) 12 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Sistemas Elétricos de Potência (SEP) 13 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Informação 14 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Sistemas Elétricos de Potência (SEP) 15 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Principais Elementos de um SEP Geradores 16 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Principais Elementos de um SEP Transformadores Elevadores e Abaixadores Subestações 17 Fonte: WEG Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Principais Elementos de um SEP Linhas de Transmissão CA CC (elo CC) 18 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Principais Elementos de um SEP Alimentadores de Distribuição 19 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Principais Elementos de um SEP Cargas Consumidores Industriais, Comerciais e Residenciais. 20 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência SIN - Sistema Interligado Nacional 21 SIN Rede de Transmissão Rede Básica; • Fonte: ONS Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Sistema Brasileiro 22 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Características do SEB Comparação com a Europa 23 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Características do Sistema Elétrico Brasileiro 24 Cap. Instalada = 119 702 MW • Hidroelétrica = 83 193 MW – 69.5 % • Térmica = 32 439 MW – 27.1 % • Nuclear = 2 007 MW – 1.6 % • Outros = 2 063 MW – 1.7 % Fonte: ANEEL (Novembro/2012) Aula 02 – Considerações iniciais sobre Sistemas Elétricos de Potência Matriz Energética Brasileira 25 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência SIN 26 Tensão kV 2011 230 45.708,7 345 10.061,9 440 6.680,7 500 35.003,4 600 CC 3.224,0 750 2.683,0 Sist. Interligado 103.361,7 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência A Estrutura Institucional do SEB 27 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Sistema de Informações Georreferenciadas 28 Informações Adicionais http://www.ons.org.br http://www.aneel.gov.br/ http://www.ccee.org.br 29 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Geração Distribuída 30 Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência Smart Grid: Definição - Wikipedia “Smart grid is a type of electrical grid which attempts to predict and intelligently respond to the behaviour and actions of all electric power users connected to it - suppliers, consumers and those that do both – in order to efficiently deliver reliable, economic, and sustainable electricity services.” Source: Wikipedia - Internet 31 Smart Grid: Definição - NERC “smart grid - The integration and application of real-time monitoring, advanced sensing, communications, analytics, and control, enabling the dynamic flow of both energy and information to accommodate existing and new forms of supply, delivery, and use in a secure, reliable, and efficient electric power system, fromgeneration source to end-user.” Source: NERC Smart Grid Task Force report entitled “Reliability Considerations from the Integration of Smart Grid.” 32 Smart Grid: Definição - IEC "Smart Grid" is today used as a marketing term, rather than a technical definition. For this reason there is no well defined and commonly accepted scope of what "smart" is and what it is not. The general understanding is that the Smart Grid is the concept of modernizing the electric grid. The Smart Grid comprises everything related to the electric system in between any point of generation and any point of consumption. Through the addition of Smart Grid technologies the grid becomes more flexible, interactive and is able to provide real time feedback. Source: IEC site 33 Smart Grid: O novo conceito… Residencial Industrias Edifícios Data Centers Smart Grid: Transformando as Redes Tradicionais... Geração Centralizada Residências Fluxo Bi-direcional de energia e…dados! Usuários Ativos (desejando “visualizar” e controlar o consumo. Sendo fornecedores de energia, utilizando EV…) Plantas de Energia Renovável > 1MW Geração Distribuída Descentralizada <1MW Geração intermitente e distribuída em todos os níveis Transmissão Comercial & industrialDistribuição ...em Redes Inteligentes 35 Transmissão Distribuição Comercial & Industrial Residencial Casas Eficientes Empresas Eficientes Geração Centralizada Rede Concessionária Consumidores Plantas de Energia Renovável Geração Distribuida Industria Edifícios Data Centers Residencial Infra-estrutura Distribuição Flexível Eficiência EnergéticaGeração Inteligente Principais domínios do Smart Grid Resposta a Demanda Fornecimento e Demanda Otimizados + + + + 36 Transmissão Distribuição Geração Centralizada Utility network Consumers Industria Edifícios Data Centers Infra-estrutura Geração Distribuída 1 Plantas de Energias Renováveis 1 Comunicação e software em todos os níveis do “Smart Grid” 4 Consumidores Consumidores Eficiência Energética Ativa: Gerenciamento Otimizado da Energia 2 Ativos Ativos Residencial 3 Veículo Elétrico & Arm. de Energia 3 Assim a rede fica “mais inteligente” em todos os lugares… 37 Informações Informações, Avisos e Material Didático no Website Oficial: http://www.ufjf.br/flavio_gomes/ene005/ Dúvidas: E-mail: flavio.gomes@ufjf.edu.br Atendimento pessoal: Galpão do PPEE, 2º Andar, sala 203. Segundas de 16:00 até as 19:00 Quartas de 16:00 até as 19:00 Horários sujeitos a alterações. Horários adicionais poderão ser disponibilizados. • Favor consultar o website oficial. 38
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