#SISTEMA ELÉTRICO DE POTENCIA

Prévia do material em texto

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