Análise de Sistemas Elétricos de Potência 1

Análise de Sistemas

Elétricos de Potência 1

UNIVERSIDADEFEDERAL DEJUIZ DEFORA

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

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

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.

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.

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.

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

Sistemas Elétricos de Potência (SEP)

8

6,9kV – 30kV

230kV – 750kV

_{13,8 kV-23,1kV}

127/220V 220/380

Rede Básica

69kV – 138kV

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

max

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

Tensão na Distribuição Secundária

Sistemas Elétricos de Potência (SEP)

Sistemas Elétricos de Potência (SEP)

Informação

Sistemas Elétricos de Potência (SEP)

Principais Elementos de um SEP



Geradores

Principais Elementos de um SEP



Transformadores



Elevadores e Abaixadores



Subestações

17

Principais Elementos de um SEP



Linhas de Transmissão



CA



CC (elo CC)

Principais Elementos de um SEP



Alimentadores de Distribuição

Principais Elementos de um SEP



Cargas



Consumidores Industriais, Comerciais e Residenciais.

20

SIN - Sistema Interligado Nacional

21



SIN



Rede de Transmissão



Rede Básica;

Sistema Brasileiro

Características do SEB



Comparação com a Europa

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 %

Matriz Energética Brasileira

SIN

26

A Estrutura Institucional do SEB

Sistema de Informações Georreferenciadas

Informações Adicionais

http://www.ons.org.br

http://www.aneel.gov.br/

http://www.ccee.org.br

Geração Distribuída

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

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.”

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

33

Residencial

Industrias

Edifícios

Data Centers

Smart Grid: Transformando as Redes Tradicionais

...

Geração Centralizada Residências

Fluxo Bi-direcional

de energia e…dados!

Usuários Ativos

fornecedores de energia, utilizando EV…)

Transmissão

Distribuição

Comercial & industrial

...

em Redes Inteligentes

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

Principais domínios do Smart Grid

Fornecimento

e Demanda

Otimizados

+

+

+

+

36

Transmissão Distribuição

Geração Centralizada

Utility network Consumers

Industria

Edifícios

Data Centers

Comunicação e software em todos os níveis do “Smart Grid”

4 Consumidores Consumidores 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:

[email protected]



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.