Aula 1 Proteção - UNIBH

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Fabrício Silveira Chaves
Introdução aos
Sistemas Elétricos de Potência
Unidade Curricular – Análise e Modelagem de SEP em Alta Tensão
http://unibh.br/vestibular
http://unibh.br/vestibular
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
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Introdução
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Objetivo da Aula
Apresentar a estrutura geral dos Sistemas Elétricos de
Potência (SEP).
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
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O que é SEP?
Segundo a Norma Regulamentadora NR 10, é o conjunto das
instalações e equipamentos destinados à geração, transmissão
e distribuição de energia elétrica até a medição, inclusive.
Introdução
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
4(14) Gomes, 2012 |
Quais são os requisitos de um SEP?
 Continuidade
Energia elétrica sempre disponível para o consumidor.
 Conformidade
Fornecimento de energia deve obedecer padrões.
 Flexibilidade
Adaptação as mudanças contínuas de topologia.
 Segurança
Não deve causar riscos aos consumidores.
 Manutenção
Deve ser devolvido à operação o mais rápido possível.
Introdução
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
5(14) Gomes, 2012 |
Qual é a função básica do SEP?
Fornecer energia elétrica aos consumidores com qualidade
adequada, no instante que for solicitada.
Introdução
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O que é preciso para o bom funcionamento do SEP?
 Equipamentos (para cumprir sua função básica)
Geradores, transformadores, linhas de transmissão, subestações ...
 Planejamento e Supervisão do SEP
Órgãos responsáveis: ONS, ANEEL, CCEE, EPE etc.
Equipamentos de medição e monitoramento.
 Operação, Controle e Proteção
Equipamentos essenciais: TP, TC, disjuntores, relés, capacitores, reatores, LTCs ... 
Automação
Ferramentas de Análise: Fluxo de Potência, Cálculo de Curto, Otimização etc.
 Manutenção
Preditiva, Preventiva e Corretiva
Introdução
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
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O que é preciso para o bom funcionamento do SEP?
 Equipamentos (para cumprir sua função básica)
Geradores, transformadores, linhas de transmissão, subestações ...
 Planejamento e Supervisão do SEP
Órgãos responsáveis: ONS, ANEEL, CCEE, EPE etc.
Equipamentos de medição e monitoramento.
 Operação, Controle e Proteção
Equipamentos essenciais: TP, TC, disjuntores, relés, capacitores, reatores, LTCs ... 
Automação
Ferramentas de Análise: Fluxo de Potência, Cálculo de Curto, Otimização etc.
 Manutenção
Preditiva, Preventiva e Corretiva
Introdução
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Geração, Transmissão e Distribuição
http://automacao162.blogspot.com/2016/08/geracao-transmissao-e-distribuicao-de_34.html |
http://automacao162.blogspot.com/2016/08/geracao-transmissao-e-distribuicao-de_34.html
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Geração, Transmissão e Distribuição
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Geração, Transmissão e Distribuição
(14) Gomes, 2012 |
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Balanço Energético Nacional (BEN 2016) 
(2) BEN, 2016
BEN, 2018
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Geração, Transmissão e Distribuição
(14) Gomes, 2012 |
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Geração, Transmissão e Distribuição
(14) Gomes, 2012 |
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Geração, Transmissão e Distribuição
(14) Gomes, 2012 |
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O que é preciso para o bom funcionamento do SEP?
 Equipamentos (para cumprir sua função básica)
Geradores, transformadores, linhas de transmissão, subestações ...
 Planejamento e Supervisão do SEP
Órgãos responsáveis: ONS, ANEEL, CCEE, EPE etc.
Equipamentos de medição e monitoramento.
 Operação, Controle e Proteção
Equipamentos essenciais: TP, TC, disjuntores, relés, capacitores, reatores, LTCs ... 
Automação
Ferramentas de Análise: Fluxo de Potência, Cálculo de Curto, Otimização etc.
 Manutenção
Preditiva, Preventiva e Corretiva
Introdução
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Órgãos Responsáveis
(1) ONS, 2016 |
O novo modelo do setor elétrico visa atingir três objetivos principais:
• Garantir a segurança do suprimento de energia elétrica;
• Promover a modicidade tarifária;
• Promover a inserção social no Setor Elétrico Brasileiro, em 
particular pelos programas de universalização de atendimento.
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Considerações Iniciais
(1) ONS, 2016 |
O novo modelo do setor elétrico visa atingir três objetivos principais:
• Garantir a segurança do suprimento de energia elétrica;
• Promover a modicidade tarifária;
• Promover a inserção social no Setor Elétrico Brasileiro, em particular pelos 
programas de universalização de atendimento.
 Planejamento do setor elétrico a longo prazo
 Comercialização de energia elétrica no Sistema Interligado, continuidade 
às atividades do Mercado Atacadista de Energia (MAE)
 Avaliação da segurança do suprimento de energia elétrica (CMSE) 
Ministério de Minas 
e Energia
CMSE - Comitê de Monitoramento do Setor Elétrico
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Estrutura Institucional do Setor Elétrico Brasileiro
Fonte: ONS e http://www.tractebelenergia.com.br/wps/portal/internet/negocios/conheca-o-mercado-de-energia/estrutura-institucional-do-setor-eletrico
http://www.tractebelenergia.com.br/wps/portal/internet/negocios/conheca-o-mercado-de-energia/estrutura-institucional-do-setor-eletrico
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Instituições do Setor Elétrico Brasileiro
(1) ONS, 2016
ONS – Operador Nacional do Sistema (1998)
Possui a responsabilidade de operar, supervisionar e controlar a geração de energia elétrica
no SIN, e administrar a rede básica de transmissão de energia elétrica no Brasil.
Objetivo principal:
Atender os requisitos de carga, otimizar custos e garantir a confiabilidade do sistema,
definindo ainda, as condições de acesso à malha de transmissão em alta tensão do país.
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
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Instituições do Setor Elétrico Brasileiro
https://epocanegocios.globo.com/Brasil/noticia/2016/04/epoca-negocios-relatorio-expoe-farra-de-gastos-do-ons.html
https://epocanegocios.globo.com/Brasil/noticia/2016/04/epoca-negocios-relatorio-expoe-farra-de-gastos-do-ons.html
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
21(1) ONS, 2018
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
22(1) ONS, 2018
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
23(1) ONS, 2018
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
24(1) ONS, 2018
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
25(1) ONS, 2018
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
26(1) ONS, 2016
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
27(1) ONS, 2016
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
28(1) ONS, 2018
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
29(1) ONS, 2018
Nordeste
30/08/2018
Sudeste
30/08/2018
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
30(1) ONS, 2018
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
31(1) ONS, 2018
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
32(1) ONS, 2016
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
33(1) ONS, 2016
http://apps05.ons.org.br/procedimentorede/mpo/mpo.aspx
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34(1) ONS, 2016
Instruções Operativas
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Expansão
Estudo e viabilização de investimentos a serem feitos no SEP, promovendo 
novos recursos, para que este atenda ao mercado futuro de energia elétrica.
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Atividades dos Sistemas Elétricos de Potência
(1) ONS, 2016 
Tratam de aspectos elétricos e energéticos.
Operação
Gerenciamento dos recursos já existentes, já disponíveis no SEP.
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O que é preciso para o bom funcionamento do SEP?
 Equipamentos (para cumprir sua função básica)
Geradores, transformadores, linhas de transmissão, subestações ...
 Planejamento e Supervisãodo SEP
Órgãos responsáveis: ONS, ANEEL, CCEE, EPE etc.
Equipamentos de medição e monitoramento.
 Operação, Controle e Proteção
Equipamentos essenciais: TP, TC, disjuntores, relés, capacitores, reatores, LTCs
Automação
Ferramentas de Análise: Fluxo de Potência, Cálculo de Curto, Otimização etc.
 Manutenção
Preditiva, Preventiva e Corretiva
Introdução
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
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Equipamentos Essenciais – Diagrama Unifilar
(1) ONS, 2016 
EMBORCAÇÃO
ITUMBIARA
SÃO SIMÃO
ÁGUA
VERMELHA 
JAGUARA
TRÊS MARIAS
NOVA
PONTE
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Determinação da Carga 
e Geração
(14) Gomes, 2012 
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Integração 
Eletroenergética
do Brasil
(4) Mapas ONS, 2016 |
Belo Monte (11 GW)
Tucuruí (8 GW) 
Jiral (3,5 GW)
Santo Antônio (3 GW)
Ilha Solteira (3,5 GW) 
Itumbiara (2 GW)
São Simão (1,7 GW)
Itaipu (14 GW) 
S. L. Tapajós (8,4 GW)
Jatobá (2,3 GW)
Xingó (3 GW)
Paulo Afonso (2,5 GW)
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40(1) Vale, 2006; (7) Softwares Cepel, 2016
Softwares de Análise Diagnóstico
• Carregamento nos Trafos e linhas;
• Tensão nos barramentos;
• Fatores de potência;
• Perdas no sistema.
ANAREDE
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
41(1) Vale, 2006; (8) PSS®E, 2016 
Softwares de Análise Diagnóstico
• Carregamento nos Trafos e linhas;
• Tensão nos barramentos;
• Fatores de potência;
• Perdas no sistema.
PSS®E
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
42(1) Vale, 2006; (9) PowerWorld, 2016 
Softwares de Análise Diagnóstico
• Carregamento nos Trafos e linhas;
• Tensão nos barramentos;
• Fatores de potência;
• Perdas no sistema.
PowerWorld
Simulator
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
43(9) Vila, 2009 
Representação do SEP
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Conhecimentos Necessários
• Monitoramento e simulação: equipamentos modelados e grandezas 
monitoradas
• Impedância, Resistência, Reatância, admitância, condutância, susceptância.
• Tensão e Corrente: Regime transitório e regime permanente; Fasores;
• Potência Aparente: Potência ativa e reativa.
• Tipos de Análises: supervisão, controle e proteção.
• Supervisão: monitoramento das grandezas (fluxo de potência), limite de 
corrente/potência;
• Controle: Frequência (balanço carga-geração), Regulação da Tensão, Fator de 
Potência;
• Proteção: cálculos de correntes de curto-circuito, equipamentos (TC, TP, 
disjuntores, relés e suas funcionalidades).
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
Referências Bibliográficas
45|
(1) ONS – Operador Nacional do Sistema Elétrico, Site ONS, Disponível em: http://www.ons.org.br. Acesso
em: 30 de agosto 2019.
(2) MME – Ministério de Minas e Energia, Site MME, Disponível em: http://www.mme.gov.br. Acesso em:
09 de agosto de 2016.
(3) EPE – Empresa de Pesquisa Energética, Site EPE, Disponível em:
http://www.epe.gov.br/Paginas/default.aspx. Acesso em: 09 de agosto de 2016.
(4) ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica, Site ANEEL, Disponível em: http://www.aneel.gov.br.
Acesso em: 09 de agosto de 2016.
(5) CCEE – Câmara de Comercialização de Energia Elétrica, Site CCEE, Disponível em:
http://www.ccee.org.br/. Acesso em: 09 de agosto de 2016.
(6) ONS, Procedimentos de Rede – Submódulo 10.1 – Manual de Procedimentos da Operação:
Conceituação Geral, Setembro, 2010.
(7) VALE, M.H.M., Notas de Aula – Planejamento de Sistemas de Energia Elétrica, Curso de Engenharia
Elétrica – DEE/UFMG, 2006.
(8) ANDRADE, S.R.C., Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada – Aplicações para Melhoria da Operação
de Sistemas Elétricos de Potência, Dissertação de Mestrado, LRC/PPGEE/UFMG, 2008.
(9) Vila, C.U., Planejamento Integrado da Expansão de Sistemas Elétricos e Gás Natural com Critérios de
Desenvolvimento Energético Sustentável, Dissertação de Mestrado, UNIFEI, 2009.
http://www.ons.org.br/
http://www.mme.gov.br/
http://www.epe.gov.br/Paginas/default.aspx
http://www.aneel.gov.br/
http://www.ccee.org.br/
Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência
Referências Bibliográficas
46|
(10) MME / EPE, Plano Nacional de Energia 2030 – PNE 2030, Capítulo 2 - Projeções e Capítulo 3 – Geração
Hidrelétrica, 2007.
(11) MME / EPE, Plano Decenal de Expansão de Energia 2024 – PDE 2024, 467 p, 2015.
(12) ONS, Plano de Ampliações e Reforços nas Instalações de Transmissão do SIN – PAR 2015-2017
(apresentação), Outubro, 2014.
(13) GOMES, Prof. Flávio Vanderson, Aula 02: Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência, UFJF, 2012.