Apostila de sistema eletrico de potencia

1. Sistema Elétrico de
Potencia

2. Considerações Básicas:
• Deve-se, pois, dispor de sistemas de controle da produção de
modo que a cada instante seja produzida a energia necessária
a atender à demanda e às perdas na produção e no
transporte.
• No Brasil, devido ao grande potencial hídrico existente,
predomina a produção de energia elétrica pela transformação
de energia hidráulica em elétrica, usinas hidroelétricas.
• Centros de geração estão afastados dos centros de carga, logo
é necessário um sistema de transmissão robusto e o mais
eficiente possível.

4. Sistema Elétrico de Potencia:

5. Geração
• A tensão é gerada tipicamente em 13,8kV, mas pode ser
desde 2kV até 22kV.
• Gerador síncrono é a maquina mais utilizada.
• Turbina hidráulica ou vapor.
• Geração distribuída( solar, eólica).
• Usinas Térmicas: Tempo de construção e investimento baixos,
e elevado custo operacional.
• Usinas Hidrelétricas: Tempo de construção e investimento
altos , e baixo custo operacional.

6. Transmissão
• O valor da tensão é estabelecido em função da distância a ser
percorrida e do montante de energia a ser transportado.
• Opera interligado
• Vantagens: Confiabilidade do sistema, possibilidade de
intercambio entre areas( quando uma região esta no período de
chuvas, exporta energia para regiões no período de seca)
• Desvantagens: Complexidade do sistema aumenta.
• O Brasil possui uma linha de corrente continua em itaipu.

7. Subtransmissão
• Este elo tem a função de captar a energia das subestações de
subtransmissão e transferi-la às SEs de distribuição e aos
consumidores, em tensão de subtransmissão, através de
linhas trifásicas.
• usualmente, a tensão é de 138 kV ou 69 kV ou, mais
raramente, em 34,5 kV.
• Os consumidores em tensão de subtransmissão são
representados, usualmente, por grandes instalações
industriais, estações de tratamento e bombeamento de água.

8. Casos Típicos
• A baixo 4 situações de linhas de subtransmissão alimentando
transformadores da SE de distribuição:

9. • Na ocorrência de defeito ou manutenção em um dos
transformadores, abrem-se as chaves a montante e jusante
do trafo para isolá-lo e fecha-se a chave entre as barras dos
trafos. Um trafo deve ser capaz de suprir a carga do outro na
situação de contingencia.

10. • Distribuindo os circuitos de saída em vários barramentos,
temos maior flexibilidade na transferência de blocos de carga
entre os transformadores.

11. Distribuição Primária
• Opera radialmente com possibilidade de transferencia de carga
entre circuitos, em situações de manutenção.(chaves de manobra
automaticas).
• Opera em geralmente 13,8 ou 34kV.
• Dentre os consumidores primários destacam-se indústrias de porte
médio, conjuntos comerciais (shoppingcenters), instalações de
iluminação pública etc.
• Podem ser aéreas ou subterrâneas, as primeiras de uso mais
difundido, pelo seu menor custo, e, as segundas, encontrando
grande aplicação em áreas de maior densidade de carga, por
exemplo zona central de uma metrópole, ou onde há restrições
paisagísticas.

12. Rede area primaria radial

13. • Supondo um defeito entra as chaves 1 e 2 do circuito 1
• 1: abrir o disjuntor na saida da SE OBS: o circuito 2 poderia ser de outra SE
• 2: Isolar o defeito e deve possuir capacidade termica
• 3: religar o disjuntor da SE para absorver a carga extra.
• 4: ligar a chave 03

14. Rede primaria seletiva
• Cada bloco de carga pode ser transferido de um circuito para
o outro se necessario
• Assim em condições normais de carga cada circuito deve
operar com 50% do limite termico do alimentador.

15. Rede Primária Subterrânea em malha
aberta:
• Na ocorrencia de qualquer defeito, isola-se o trecho em
defeito, e depois fecha-se a chave NA para alimentar o
restante do sistema.

16. Rede Secundaria e Transformador de
Distribuição
• Normalmente tem primário em triangulo e secundário em estrela
com neutro
• Valores de potencia padronizados: 10,0 – 15,0 – 30,0 – 45,0 – 75,0–
112,5 e 150 kVA.
• Tensão padrão: 127/220V ou 220/380V
• Primário é protegido por elos fusíveis.
• A rede de distribuição secundária usualmente não conta com
recurso para o atendimento de contingências.

18. Fluxo de Potência

19. Fluxo de Potencia
• Importante no planejamento e na operação no SEP.

20. • Na analise estática da rede, apenas o estado de regime
permanente da rede é obtido.

21. Linhas de Transmissão:
• Em sistemas de ultra alta tensão X = (20 a 30). R
• Em sistemas de baixa tensão ( distribuição) X = r
• Os fluxos de P e Q numa linha não estão necessariamente no
mesmo sentido.

22. Linha de transmissão:

23. Barras
• São nós do sistema elétrico.
• Podem ser subestações ou qualquer outro ponto de interesse
da rede.

24. Cargas
• Podem ser do tipo impedância, corrente ou potencia
constante( ZIP).

25. Tipos de Elementos
• Ligados entre um nó e a referencia( terra):
• Geradores, cargas, capacitor ou reator shunt
• Ligados entre dois nós:
• Linhas e transformadores

26. Formulação Básica do Problema de Fluxo
de Potência
• Temos as barras PQ, PV, Vo

27. Barra Referencia (slack)

29. Fluxo de potencia na barra
• Os fluxos de P e Q são positivos quando saem da barra e
entram na linha
• A potencia liquida( que segue adiante) da barra é a gerada
menos a consumida pela barra.

30. Formação da matriz Admitância

40. • Sistema de 2 barras, portanto matriz admitancia é 2X2.