O documento discute o planejamento da expansão de sistemas de energia elétrica no Brasil, abordando os aspectos da geração, transmissão e distribuição de energia. O planejamento é dividido em estudos de longo, médio e curto prazo para garantir o atendimento da demanda por eletricidade de forma confiável e com baixo custo.

1. Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica
Professor Jim Naturesa
Planejamento da Expansão de Sistemas de Energia Elétrica
Índice
1) Introdução;
2) Planejamento da Expansão de Sistemas de Geração;
3) Planejamento Integrado de Recursos – PIR;
4) Novo Mercado de Energia Elétrica.
1) Introdução
• O sistema brasileiro de produção de energia é um sistema hidrotérmico, com
predominância da geração de origem hidráulica.
• No ano de 1970, a participação hidrelétrica na produção de energia correspondia a 91%
da capacidade instalada; em 1988, atinge 96%.
• O planejamento de um sistema de energia elétrica tem como objetivos o estabelecimento
de um nível de confiabilidade para o atendimento da demanda máxima futura e baixo
custo.
• Os acréscimos na capacidade instalada são dimensionados a atender a demanda máxima
prevista e aos requisitos de reserva de potência.
• A reserva de potência representa uma folga de capacidade de geração com a finalidade
de manter a estabilidade e a qualidade de suprimento em situações de falhas em
unidades geradoras, erros de previsão de carga, manutenções etc.
Segundo Reis (2002), o planejamento apresenta os seguintes aspectos:
• As previsões da demanda futura de eletricidade;
• A escolha de técnicas e tecnologias de geração e de transmissão de energia elétrica;
• A definição e a determinação da estrutura geral do sistema e
• A seleção de cenários de investimentos mais próximos do ótimo considerando a locação
e o cronograma de entrada em operação dos novos equipamentos e componentes do
sistema.
• Os acréscimos de geração são dimensionados em função da capacidade de geração de
novas usinas.
• As disponibilidades dessas usinas dependem das afluências futuras, a sua avaliação
envolve hipóteses sobre cenários hidrológicos futuros.
• Esse problema pode ser resolvido de forma determinística, supondo-se a repetição das
afluências do passado, ou de forma probabilística, levando-se em consideração a
distribuição de probabilidades das afluências.
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2. 2) Planejamento da Expansão de Sistemas de Geração
No Brasil, os estudos de planejamento da expansão da geração (Convencional) são divididos em
três etapas:
• Estudos de longo prazo. Analisam um horizonte de aproximadamente trinta anos e
permitem identificar as linhas mestras de desenvolvimento dos sistemas;
• Estudos de médio prazo. Analisam o atendimento ao mercado nos próximos quinze
anos e estabelecem o programa de expansão do sistema elétrico;
• Estudos de curto prazo. Apresentam o ajuste do programa de expansão do sistema em
relação a mudanças das previsões de mercado, atrasos nos cronogramas de obras e
restrições nos recursos financeiros.
Estudos de longo prazo
Fonte: Reis, 2002.
Estudos de médio prazo
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3. Fonte: Reis, 2002.
Estudos de Curto Prazo
Fonte: Reis, 2002.
• O Plano Decenal de Geração era definitivo; apenas não executado no caso de restrições
econômicas.
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4. • No planejamento indicativo, o plano é visto como uma orientação (ou sinalização) de
possíveis projetos assim como sua melhor localização.
• Dessa forma, o planejamento serve como uma orientação para os investidores e deve
cobrir um período de tempo suficiente para permitir uma avaliação econômico-
finânceira.
3) Planejamento Integrado de Recursos
• O Planejamento Integrado de Recursos consiste na seleção da expansão da oferta de
energia elétrica que inclui o aumento da capacidade de instalada, assim como a
conservação, a eficiência energética, autoprodução e fontes renováveis.
• Destacam-se os projetos de conservação de energia, pois apresentam custos unitários
menores que os de geração; sendo mais interessantes para o sistema e para os
consumidores.
Fonte: Reis, 2002.
4) Novo Mercado de Energia Elétrica
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5. • A crise financeira na década de 90 levou o governo brasileiro a acelerar o processo de
privatização das empresas de serviços públicos.
• O investimento no setor elétrico nos anos 80 passou para apenas 0,8% do PIB (Produto
Interno Bruto); enquanto nos anos 60 e 70, esse valor era de 2%.
• No começo da década de 90, o Brasil tinha 62 empresas operando no setor, sendo que o
governo federal possuía 59% da capacidade de geração.
• Havia 23 empresas privadas de distribuição, quase todas interligadas a rede nacional de
transmissão de energia elétrica.
Investimentos no Setor Elétrico
14
12
10
US$ Bilhões
8
6
4
2
0
Década de 80 Collor (90-92) Itamar (93-94) FHC 1 (95-98) FHC 2 (99-
(80-89) 2000)
Governos
Fonte: Rousseff, 1996.
Referências
Elgerd, O. Introdução à teoria de sistemas de energia elétrica. Editora McGraw-Hill do
Brasil. 1976.
Fortunato, L.; Neto, T.; Albuquerque, J. e Pereira, M. Introdução ao Planejamento da
Expansão e Operação de Sistemas de Produção de Energia Elétrica. Editora Universitária –
Universidade Federal Fluminense e Eletrobras. 1990.
Monticelli, A. & Garcia, A. Introdução a Sistemas de Energia Elétrica. Editora da Unicamp.
1999.
Reis, L. & Silveira, S (Organizadores). Energia para o Desenvolvimento Sustentável. Edusp.
2002.
Souza, Z. Centrais Hidrelétricas. Dimensionamento de Componentes. Editora Edgard
Blucher Ltda. 1992.
Proteção e confiabilidade dos sistemas elétricos de potência
Introdução
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6. • Por exemplo, para um sistema de 132/275 kV, foram registradas as seguintes faltas em
um ano:
• Linhas áreas: 33%;
• Cabos: 9%;
• Equipamentos de manobra: 10%;
• Transformadores: 12%;
• Geradores: 7%;
• Equipamentos secundários (transformadores de potêncial – TP e de corrente – TC):
29%.
A operação de um sistema elétrico, pressupõe:
1) Operação normal;
2) Prevenção contra falhas elétricas;
3) Limitação dos efeitos devido às falhas.
A operação normal presume:
• Inexistência de falhas do equipamentos ;
• Inexistência de erros do pessoal de operação.
Algumas providências na prevenção contra as falhas são:
• Previsão de isolamento adequado;
• Coordenação do isolamento;
• Uso de cabos pára-raios;
• Procedimentos de operação e manutenção.
A limitação dos efeitos das falhas inclui:
• Limitação da magnitude da corrente de curto-circuito;
• Projeto capaz de suportar os efeitos mecânicos e térmicos das correntes de defeito;
• Existência de circuitos múltiplos e geradores de reserva;
• Existência de releamento (relés) e disjuntores;
• Monitoramento das medidas acima.
O uso de relés na proteção minimiza:
• O custo de reparação dos estragos;
• A probabilidade do defeito se propagar e atingir outro equipamento;
• Tempo que o equipamento fica inativo;
• A perda de renda.
• O custo do relé é da ordem de 2 a 5% do custo do equipamento proteg ido.
Os princípios fundamentais do releamento são:
• Releamento primário ou de primeira linha;
• Releamento de retaguarda ou de socorro;
• Releamento auxiliar.
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7. Confiabilidade
Dilema do sistema de potência: aumentar a qualidade dos equipamentos empregados com o
objetivo de minimizar os impactos devido a falhas e, ao mesmo tempo, diminuir os
investimentos de modo a manter as tarifas num nível aceitável.
Solução: aplicação de métodos probabilísticos.
Podemos dividir a solução em partes:
1) Que tipo de equipamento deve ser cuidadosamente selecionado;
2) Quantos equipamentos devem ser adquiridos;
3) Como deverá ser a interligação desses dispositivos (configuração da subestação, níveis de
tensão, etc).
Os principais itens a ser analisados são:
A) Solicitação das torres de transmissão a surtos de manobra;
B) Estudos de confiabilidade de subestações;
C) Alocação de reserva de geração e
D) Estimativa do custo de falha de um transformador.
Exemplos
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8. 8

9. 9

10. Obras Públicas
Uma obra pública está dividida em quatro etapas:
Primeira etapa: Elaborar projeto;
Segunda etapa: Obter licenciamento ambiental;
Terceira etapa: Escolher quem faça a obra;
Quarta etapa: Assinar o contrato.
Primeira etapa: projeto
Projeto básico: o ministério reserva dinheiro para elaborar o projeto. Isso se chama Projeto
Básico, posteriormente detalhado no Projeto Executivo.
Licitação: o ministério faz uma licitação para contratar um empresa que faça os projetos.
Análise: o ministério recebe os projetos e pede ajustes. Se a obra for uma concessão, é
preciso fazer estudos de viabilidade econômica.
O que pode dar errado: o projeto pode ter problemas, podem faltar técnicos para analisar
o projeto etc.
Segunda etapa: licença ambiental
Licença: o ministério emite um Termo de Referência para iniciar o processo de
licenciamento ambiental.
Impacto: o ministério ou a empresa responsável pela obra fazem um Estudo de Impacto
Ambiental (EIA-Rima) que é aprovado pelo órgão ambiental.
Audiências: é preciso realizar audiências públicas para discutir o projeto com a população
local e outros interessados.
Ajustes: o órgão ambiental emite licença prévia.
O que pode dar errado: o Ministério Público pode parar a obra, os órgãos ambientais
podem pedir informações complementares.
Terceira etapa: quem vai fazer a obra
Edital: o ministério ou a agência reguladora (se for concessão) faz um edital. O edital é
submetido a uma audiência pública.
Licitação: a obra vai a licitação.
O que pode dar errado: o processo pode ser paralisado na justiça por várias razões – uma
empresa que saia derrotada da licitação e não concorde com o resultado; o Ministério
Público, desconfiado de alguma falha no processo; o governo pode desistir da obra.
Quarta etapa: assinar o contrato
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11. Contrato: o ministério assina o contrato com o vencedor.
Licença: é preciso obter a licença ambiental da instalação.
O que pode dar errado: podem ser feitas novas exigências para a proteção do meio
ambiente, o Ministério Público pode novamente paralisar a obra, TCU pode parar a obra,
pode faltar dinheiro no Orçamento, a empreiteira pode falir etc.
Referências
Camargo, C. Confiabilidade Aplicada a Sistemas de Potência Elétrica. LTC / Eletrobrás /
FEESC. 1981.
Caminha, A. Introdução à Proteção dos Sistemas Elétricos. Editora Edgard Blucher Ltda.
1978.
Otta, L. “Excesso de burocracia atrasa execução de obras públicas”. O Estado de S. Paulo,
12 de agosto de 2007.
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