SEP

SISTEMA
ELÉTRICO DE
POTÊNCIA

Energia
Energia significa “trabalho”. Pode ser encontrada na natureza de
muitas formas, entre elas a energia potencial, cinética, química,
radiante, nuclear, térmica, elétrica e mecânica. A energia é um insumo
essencial a vida do ser humano e vem se tornando cada vez mais
importante visto que a humanidade depende de um alto consumo de
energia para a sua subsistência. Tal dependência fez com que o
homem, ao longo da história, desenvolvesse inúmeros processos para
a sua produção, transporte e armazenamento.

Energia
O uso da energia elétrica se disseminou de forma rápida pelo planeta,
sendo a principal razão, a relativa facilidade de transportá-la,
converte-la em outras formas de energia e produzi-la a partir de
fontes primárias de energia, seja de origem fóssil, hidráulica, nuclear
ou alternativa.

Energia
O produto interno bruto (PIB) representa a soma (em valores
monetários) de todos os bens e serviços finais produzidos numa
determinada região (quer sejam países, estados ou cidades ), durante
um período determinado (mês, trimestre, ano, e etc).

Sistema Elétrico de Potência
Os sistemas elétricos de potência (SEP) são atualmente extensos
sistemas destinados à geração, transmissão e distribuição da energia
elétrica, conduzindo essa energia desde as usinas produtoras até as
unidades consumidores (Residencial, comercial ou industrial). Isto é, o
sistema tem as funções de produtor, transformando a energia de
alguma natureza, por exemplo, hidráulica, mecânica, térmica ou outra,
em energia elétrica, e de distribuidor, fornecendo aos consumidores a
quantidade de energia demandada, instante a instante.

OBJETIVOS
O objetivo de um sistema elétrico de potência (SEP) é gerar, transmitir
e distribuir energia elétrica atendendo a determinados padrões de
confiabilidade, disponibilidade, qualidade, segurança e custos, com o
mínimo impacto ambiental e o máximo de segurança pessoal.
• Confiabilidade: representa a probabilidade de componentes, partes
e sistemas realizarem suas funções requeridas por um dado
período de tempo sem falhar (tempo que o componente, parte ou
sistema levará para falhar).

OBJETIVOS
• Disponibilidade: é a probabilidade de um sistema não estar com
falha ou em reparo quando requisitado para uso. A expressão
abaixo quantifica a disponibilidade:
𝐴 =
𝑀𝑇𝐵𝐹
𝑀𝑇𝐵𝐹 + 𝑀𝑇𝑇𝑅
Sendo:
A = availability (Disponibilidade)
MTBF = tempo médio entre falhas ou MTTF
MTTR = tempo médio para reparo (tempo desde a detecção até a
retificação da falha).

OBJETIVOS
• Qualidade da energia: é a condição de compatibilidade entre
sistema supridor e carga atendendo critérios de conformidade
senoidal.
• Segurança está relacionado com a habilidade do sistema de
responder a distúrbios que possam ocorrer no sistema. Em geral os
sistemas elétricos são construídos para continuar operando após
ser submetido a uma contingência.

ONS

Os sistemas elétricos de potência podem ser divididos em três grandes
blocos:
• Geração
• Transmissão
• Distribuição

GERAÇÃO
• Tem a função de converter alguma forma de energia em energia
elétrica. Em se tratando de termelétricas e hidrelétricas, a geração
de energia é feita através de máquinas síncronas, gerando energia
elétrica na forma de tensões e correntes senoidais trifásicas.
• Atualmente, as unidades geradoras síncronas possuem tensões
nominais que vão de 2kV até 20 kV.
• Um sistema de potência bem projetado compreende um grande
número de estações geradoras interligadas de modo que a energia
total produzida possa ser utilizada em toda região coberta pelo
sistema.

GERAÇÃO
• No Brasil, devido ao grande potencial hídrico existente, predomina
a produção de energia elétrica pela transformação da energia
hidráulica em elétrica, estando os centros de produção, de modo
geral, afastados dos centros de consumo.
• A localização das centrais hidroelétricas é fixada pela presença de
quedas d’água, porém, a localização das centrais termoelétricas,
utilizando combustível fóssil ou nuclear é mais flexível.

GERAÇÃO
FONTE: ANEEL - Atualizado em: 28/08/2014

GERAÇÃO – HIDRELÉTRICAS
As hidrelétricas são classificadas de acordo com a potencia instalada:
• Centrais Geradoras Hidrelétricas (CGH) - com até 1 MW de potência
instalada.
• Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH) - entre 1,1 MW e 30 MW de
potência instalada.
• Usina Hidrelétrica de Energia (UHE) com mais de 30 MW de potência
instalada).
O porte da usina também determina as dimensões da rede de
transmissão que será necessária para levar a energia até o centro de
consumo. Por exemplo, as UHE’s que geralmente estão distantes dos
centros consumidores, exigem a construção de grandes linhas de
transmissão em tensões alta e extra-alta (de 230 kV a 750 kV) que, muitas
vezes, atravessam o território de vários Estados.

GERAÇÃO – HIDRELÉTRICAS
Fonte: BIG/ANEEL em 10/05/2012

GERAÇÃO – CARVÃO
• O carvão, a exemplo do que ocorre com os demais combustíveis
fósseis, é uma complexa e variada mistura de componentes orgânicos
sólidos, fossilizados ao longo de milhões de anos.
• Sua qualidade, determinada pelo conteúdo de carbono, varia de
acordo com o tipo e o estágio dos componentes orgânicos.
GERAÇÃO – NUCLEAR
• A energia nuclear ou nucleoelétrica é proveniente da fissão do urânio
em reator nuclear. Apesar da complexidade de uma usina nuclear, seu
princípio de funcionamento é similar ao de uma termelétrica
convencional, na qual o calor gerado pela queima de um combustível
produz vapor, que aciona uma turbina, acoplada a um gerador de
corrente elétrica.

NUCLEAR
GERAÇÃO – CARVÃO

GERAÇÃO – COMPARATIVO HIDROELÉTRICA E TERMOELÉTRICA
• As centrais termoelétricas são, em geral, distribuídas pelo sistema
de tal maneira que haja pelo menos uma próxima de cada grande
centro de carga.
• As hidroelétricas exigem, em geral, a transmissão de grandes
quantidades de energia a grandes distâncias; por sua vez, as
termoelétricas, usualmente, requerem a transmissão de energia a
menores distâncias.

GERAÇÃO – EÓLICAS
• Energia eólica é a energia cinética contida nas massas de ar em
movimento (vento). Seu aproveitamento ocorre por meio da
conversão da energia cinética de translação em energia cinética de
rotação, com o emprego de turbinas eólicas – também denominadas
aero geradores – para a geração de eletricidade, ou de cata-ventos (e
moinhos), para trabalhos mecânicos como bombeamento d’água.
• As estimativas constantes do Atlas do Potencial Eólico Brasileiro de
2010, elaborado pela Eletrobrás, apontam para um potencial de
geração de energia eólica de 143,5 mil MW no Brasil, volume superior
à potência instalada total no país nesse mesmo ano. As regiões com
maior potencial medido são Nordeste, Sudeste e Sul.

GERAÇÃO – SOLAR
• A energia solar é aquela energia obtida pela luz do Sol que pode ser
captada com painéis solares. É uma fonte de vida e de origem da
maioria das outras formas de energia na Terra. A energia solar chega
ao planeta nas formas térmica e luminosa.
• Tradicionalmente, o mais generalizado é o uso da energia solar para a
obtenção de energia térmica. Esta aplicação destina-se a atender
setores

GERAÇÃO – MATRIZ ENERGÉTICA
Fonte: BIG/ANEEL - Atualizado em: 28/08/2014

GERAÇÃO – POTÊNCIA INSTALADA – MINAS GERAIS

GERAÇÃO – GERAÇÃO DISTRIBUÍDA
Geração Distribuída (GD) é uma expressão usada para designar a geração
elétrica realizada junto ou próxima do(s) consumidor(es)independente da
potência, tecnologia e fonte de energia. As tecnologias de GD têm
evoluído para incluir potências cada vez menores. A GD inclui:
• Co-geradores
• Geradores que usam como fonte de energia resíduos combustíveis de
processo;
• Geradores de emergência;
• Geradores para operação no horário de ponta;
• Painéis foto-voltáicos;
• Pequenas Centrais Hidrelétricas - PCH's.

• O conceito envolve, ainda, equipamentos de medida, controle e
comando que articulam a operação dos geradores e o eventual
controle de cargas (ligamento/desligamento) para que estas se
adaptem à oferta de energia.
• A GD tem vantagem sobre a geração central pois economiza
investimentos em transmissão e reduz as perdas nestes sistemas,
melhorando a estabilidade do serviço de energia elétrica.

TRANSMISSÃO
• É responsável pelo transporte de energia elétrica dos centros de
produção aos de consumo.
• O sistema de transmissão é composto principalmente por linhas de
transmissão, aéreas e subterrâneas, e outros equipamentos tais
como transformadores, auto transformadores, banco de reatores e
de capacitores, disjuntores, barramentos e outros.
• Em cada extremo da linha de transmissão existem as subestações
de energia onde os demais equipamentos estão reunidos.

TRANSMISSÃO
• Em um sistema de transmissão, além dos grandes blocos de energia
transportados, há a interligação de várias estações geradoras entre
todos os pontos de maior carga do sistema.
• A energia pode ser conduzida em qualquer direção desejada nas
várias malhas do sistema de transmissão, de modo a corresponder
às condições de funcionamento mais econômicas ou a melhor os
objetivos técnicos e econômicos.
• Por meio de interconexões, a energia pode ser transportada de um
ponto a outro do sistema de potência.

TRANSMISSÃO
• No brasil as tensões nominais de operação das linhas vão de 230kV
até 765 kV em corrente alternada senoidal.
• Existem também duas linhas de transmissão, da classe de 1200 kV
em corrente contínua, que opera com dois bipolos de tensões de
+600 kV e -600kV em relação a terra. Tais linhas vão de Itaipu até
Ibiúna, SP, cobrindo mas distância de 810 Km.
• Dois bipolos de corrente contínua (2x3150 MW em tensão de 600
kVCC), entre as SE Coletora Porto Velho (RO) e Araraquara (SP), com
uma extensão aproximada de 2.375 km;

TRANSMISSÃO

TRANSMISSÃO – SISTEMA INTERLIGADO NACIONAL (SIN)
• O Sistema Interligado Nacional é formado pelas empresas das
regiões Sul, Sudeste, Centro-Oeste, Nordeste e parte da região
Norte.
• Apenas 1,7% da capacidade de produção de eletricidade do país
encontra-se fora do SIN, em pequenos sistemas isolados localizados
principalmente na região amazônica.
• O SIN faz parte da rede básica ( tensões de 230, 345, 440, 500 e
750 kV) que é de responsabilidade do ONS (Operador Nacional do
sistema)

• Um dos benefícios do SIN é a troca de energia elétrica entre
regiões. A integração do sistema permite que uma localidade em
que os seus reservatórios estão mais cheios envie energia elétrica
para outra.
• Outra possibilidade aberta pela integração é a operação de usinas
hidrelétricas e termelétricas em regime de complementaridade.

TRANSMISSÃO
Tensões usuais de transmissão adotados no Brasil em corrente
alternada:
• 138kV (AT – Alta tensão)
• 230kV (AT – Alta tensão)
• 345kV (EAT – Extra alta tensão)
• 765kV (UAT – Ultra alta tensão, acima de 750kV)

SUBTRANSMISSÃO
• A rede de subtransmissão recebe energia da rede de transmissão
com objetivo de transportar energia elétrica a pequenas cidades
ou importantes consumidores industriais. O nível de tensão está
entre 34,5 kV e 160 kV.
Tensões usuais de subtransmissão adotados no Brasil em corrente
alternada:
• 34,5kV
• 69kV
• 88kV
• 138kV

DISTRIBUIÇÃO
• Distribui a energia elétrica recebida do sistema de transmissão aos
grandes, médios e pequenos consumidores. Em outras palavras, O
sistema de distribuição representa o estágio final envolvendo a
transferência de energia para os consumidores individuais.
• A distribuição de energia elétrica para os consumidores finais é
feita através de um sistema primário de distribuição, cuja tensão de
operação vai 13,8 kV até 138 kV passando por níveis intermediários,
entre eles 24 kV, 34,5 kV, 69kV e outros.
• Para o sistema secundário de distribuição, no qual a energia
elétrica é entregue ao consumidor final com níveis de tensão abaixo
de 600 V, normalmente 220 V e 380 V, sendo o nível de 127V (fase
neutro) comumente utilizado no Brasil.

TOPOLOGIA DE REDE
A diferença fundamental nos objetivos de um sistema de transmissão
comparado com os de subtransmissão e distribuição é evidenciada na
estrutura ou topologia da rede:
• Os sistemas de subtransmissão e distribuição são
preferencialmente radiais.
• Os sistemas de transmissão são estruturados preferencialmente em
anel.

TOPOLOGIA DE REDE
As redes do tipo Radiais são a
solução mais adequada nos casos
em que a energia flui numa
direção predominante.

TOPOLOGIA DE REDE
A estrutura em Anel permite uma
maior combinação de percursos e
portanto, atende melhor aos
propósitos do nível de
transmissão.

Sistema
Elétrico de
Potência

CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA
Os Sistemas Elétricos de Potência apresentam as seguintes
características:
• Normalmente são trifásicos;
• Apresentam um grande número de componentes;
• Possuem transformadores que particionam o sistema em seções de
diferentes níveis de tensão;
REPRESENTAÇÃO DO SISTEMA
Os sistemas elétricos podem ser representados graficamente através
de:
• Diagramas Unifilares
• Diagramas Multifilares
• Diagrama Equivalente por Fase

DIAGRAMA UNIFILAR
• Indica somente o arranjo funcional elétrico e a disposição dos
principais equipamentos do sistema.
• Representa os principais componentes por símbolos e suas
interconexões com a máxima simplificação e omissão do condutor
neutro.
• Representa apenas uma fase do sistema.
• Representam sistemas monofásicos ou trifásicos.

DIAGRAMA MULTIFILAR
• Os diagramas multifilares podem ser bifásicos ou trifásicos.
• Destinam-se a detalhar principalmente as conexões das fases entre
si e permitem uma visualização da sequência de fases
(faseamento).

DIAGRAMA EQUIVALENTE POR FASE
Representa as grandezas normalizadas.
• Usado para mostrar os dados de impedância de geradores, linhas,
transformadores, capacitores, cabos, etc.

FONTES
• CCEE – Câmara de comercialização de energia elétrica
• ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
• BIG – Banco de informações de Geração
• MME – Ministério de Minas e Energia
• GTD – Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica -
Universidade Federal do Ceará Centro de Tecnologia Departamento de
Engenharia Elétrica. Prof: Ruth Leão
• Atlas de Energia Elétrica do Brasil – ANEEL
• Notas de aula – Prof. Luís Fernando Pagotti
• INEE – Instituto Nacional de Eficiência Energética

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