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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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 220/380Rede 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)
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2maxV
Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência
Nível de Tensão10
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 Secundária11
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
Informação14
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
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Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência
Principais Elementos de um SEP
Transformadores Elevadores e Abaixadores
Subestações
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Fonte: WEG
Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência
Principais Elementos de um SEP
Linhas de Transmissão CA
CC (elo CC)
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Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência
Principais Elementos de um SEP
Alimentadores de Distribuição
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Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência
Principais Elementos de um SEP
Cargas Consumidores Industriais, Comerciais e Residenciais.
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Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência
SIN - Sistema Interligado Nacional21
SIN Rede de Transmissão
Rede Básica;
• Fonte: ONS
Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência
Sistema Brasileiro22
Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência
Características do SEB
Comparação com a Europa
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Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência
Características do Sistema Elétrico Brasileiro24
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 Brasileira25
Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência
SIN26
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
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Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência
Sistema de Informações Georreferenciadas28
Informações Adicionais
http://www.ons.org.br
http://www.aneel.gov.br/
http://www.ccee.org.br
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Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência
Geração Distribuída30
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
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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, from generation source to end-user.”
Source: NERC Smart Grid Task Force report entitled “Reliability Considerations from the Integration of Smart Grid.”
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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
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Smart Grid: O novo conceito…
Residencial
Industrias
Edifícios
Data Centers
Smart Grid: Transformando as Redes Tradicionais...
GeraçãoCentralizada Residências
Fluxo Bi-direcionalde energia e…dados!
Usuários Ativos(desejando “visualizar” e
controlar o consumo. Sendo fornecedores de energia,
utilizando EV…)
Plantas de Energia Renovável> 1MW
Geração DistribuídaDescentralizada<1MW
Geração intermitente e distribuída em todos
os níveis
Transmissão Comercial & industrialDistribuição
...em Redes Inteligentes35
Transmissão Distribuição
Comercial & Industrial
ResidencialCasas 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
+
+
+
+
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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…
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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.
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