Curso de Manutenção de Curso de Manutenção de Curso de Manutenção de Curso de Manutenção de ferrovias ferrovias ferrovias ferrovias –––– Eletrotécnica IIEletrotécnica IIEletrotécnica IIEletrotécnica II

Sistemas de força e energiaSistemas de força e energiaSistemas de força e energiaSistemas de força e energia

Aula 02Aula 02Aula 02Aula 02

Consumo pro região

Usina Hidrelétrica

Usina Nuclear

Estrutura do setor elétrico

Distribuição

- A conexão e atendimento ao consumidor é realizadopelas distribuidoras de energia elétrica.- As cooperativas de eletrificação rural, entidades depequeno porte, transmitem e distribuem energia elétricaexclusivamente para os associados.- Em 2008, 53 dessas cooperativas atendem a

pequenas comunidades.- Mercado de distribuição de energia elétrica- 63 concessionárias- mais de 61 milhões de unidades consumidoras.- O controle estatal ou privado

Quantidade de usinas

- O Brasil contava, em novembro de 2008,- 1.768 usinas em operação, que correspondem a uma

capacidade instalada de 104.816 MW – número queexclui a participação paraguaia na usina de Itaipu.Do total de usinas, 159 são hidrelétricas,

- 1.042 térmicas abastecidas por fontes diversas (gásnatural, biomassa, óleo diesel e óleo combustível)

- 320 Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCHs), duasnucleares,

- 227 centrais geradoras hidrelétricas (pequenasusinas hidrelétricas) e uma solar.

Redes de Transmissão

- Redes de transmissão, após deixar a usina, aenergia elétrica trafega em tensão que varia de 88 kV a750 kV.- Nas subestações das distribuidoras, a tensão érebaixada e, por meio de um sistema composto porpostes e transformadores, chega à unidade final em 127volts ou 220 volts.- Algumas unidades industriais que operam com tensõesmais elevadas (de 2,3 kV a 88 kV) em suas linhas deprodução e recebem energia elétrica diretamente dasubestação da distribuidora (pela chamada rede desubtransmissão)

Qualidade no fornecimento da energia

- Faixa de frequência nula;regulação nula igual a nominal – 60Hz.

- Distorção harmônica nula;Senoide perfeita.

- Continuidade igual a 1;Consumidor suprido todo o tempo;

- Faixa de tensão nula;regulação nula e iguala nominal- 220V.

Transmissão e distribuição da energia

- A rede de transmissão liga as grandes usinas degeração às áreas de grande consumo.

- poucos consumidores com um alto consumo deenergia elétrica são conectados às redes

- predomina a estrutura de linhas aéreas.

- A segurança é um aspecto fundamental para asredes de transmissão.

Transmissão e distribuição da energia

- Qualquer falta neste nível pode levar adescontinuidade de suprimento para um grande númerode consumidores.- A energia elétrica é permanentemente monitorada egerenciada por um centro de controle.- O nível de tensão depende do país, mas normalmenteo nível de tensão estabelecido está entre 220 kV e 765kV.

Rede de sub-transmissão

- A rede de sub-transmissão recebe energia da rede detransmissão com objetivo de transportar energia elétricaa pequenas cidades ou importantes consumidoresindustriais.- O nível de tensão está entre 35 kV e 160 kV.- Em geral, o arranjo das redes de sub-transmissão éem anel para aumentar a segurança do sistema.

Rede de sub-transmissão

- A estrutura dessas redes é em geral em linhas aéreas,por vezes cabos subterrâneos próximos a centrosurbanos fazem parte da rede.

- A permissão para novas linhas aéreas está cada vezmais demorada devido ao grande número de estudosde impacto ambiental e oposição social.

- Os sistemas de proteção são do mesmo tipo daquelesusados para as redes de transmissão e o controle éregional .

Linhas de transmissão

- As linhas de transmissão no Brasil costumam serextensas, porque as grandes usinas hidrelétricasgeralmente estão situadas a distâncias consideráveis doscentros consumidores de energia.- Hoje o país está quase que totalmente interligado, de

norte a sul.- O segmento de transmissão no Brasil em 2008 por

era composto de mais de 90 mil quilômetros de linhase operado por 64 concessionárias.

Rede SIN

- Abrange as regiões Sul, Sudeste, Centro-Oeste,Nordeste e parte do Norte;- Concentra aproximadamente 900 linhas detransmissão que somam 89,2 mil quilômetros nastensões de 230, 345, 440, 500 e 750 kV (rede básicaque grandes linhas entre uma região e outra, ativos deconexão das usinas, necessários às interligaçõesinternacionais);- Abriga 96,6% de toda a capacidade de produção deenergia elétrica do país;- Oriunda de fontes internas ou de importações.

Interligação do sistema elétrico

Linhas de transmissão

- As torres para linha de transmissão podem ser:- circuito simples (com três condutores por fase)

- circuito duplo (com dois condutores por fase).

- Os cabos para linha de transmissão aérea éconstituído por fios colocados em coroas superpostas,encordeadas em sentidos opostos.

Linha de transmissão

- Parâmetros que influem decisivamente no transportede energia elétrica que são:- resistência,

- indutância,

- capacitância,

- condutância,

- As linhas aéreas podem ser:- curtas (menor que 80km),

- médias (entre 80km e 240km)

- longa (acima de 240km).

Subestação elevadora

- Como os geradores são potências elevadas (MW) e atensão comercial gerada é razoavelmente baixa (kV), acorrente elétrica no gerador é de grande intensidade.- Por fatores econômicos, a subestação elevadora éconstruída o mais próximo possível da geração.- Dentro de uma estação elevadora transformadores

elevam, as tensões de 6,9kV, 13,8kV ou 18kV para69kV, 138kV, 230kV etc.

- O motivo- diminuição das perdas

- utilização de torres e de fios de bitolas maisfinas.

Subestação abaixadora

- A tensão que chega em uma subestação abaixadora, ébaixada para os valores de tensão de distribuição de34,5kV e 13,8kV.- Da subestação de distribuição os condutores saem eseguem para a distribuição urbana em 13,8kV.- Nas ruas os transformadores nos postes daconcessionária reduzem a tensão de 13,8kV para 127V e220V, para a utilização residência e industrial

Classificação das tensões segundo as normas brasileiras:

- Baixa tensão: até 1000V;

- Média tensão: acima de 1000V até 72500V;

- Alta tensão: acima de 72500V até 242000V;

- Extra-Alta tensão: Acima de 242000V.

Estrutura do sistema elétrico

- A estrutura do sistema elétrico de potência compreende- sistemas de geração,

- transmissão,

- distribuição,

- subestações de energia elétrica,

Estrutura do sistema elétrico

Estrutura do sistema elétrico

Sistemas monofásicos

- Os sistemas monofásicos funcionam em doiscondutores, fase e neutro.

Já o bifásico, recebe alimentação por três condutores,duas fases e um neutro.

Sistemas trifásicos

- O sistema trifásico é formado pela associação de trêssistemas monofásicos de tensões:- , , ,

- Defasados de 120 graus.

- Sistema trifásico equilibrado,- .

- estrela ou triângulo.

Animações e vídeo

- Animação 1- Animação 2- Animação 3- Corrente alternada- A arte de cortar 4 fios em 1

Sistemas unifilares

- Os sistemas unifilares representam os principaiscomponentes por símbolos e suas interconexões com amáxima simplificação e omissão do condutor neutro, ouseja, representa apenas uma fase do sistemamonofásico ou trifásico.

Sistemas multifilares

Proteção do sistema elétrico

- As linhas de transmissão e redes aéreas dedistribuição são extremamente vulneráveis às descargaselétricas atmosféricas, que em determinadas condições,podem provocar sobretensões elevadas no sistema,ocasionando a queima de equipamentos.- Para que se protejam os sistemas elétricos dos surtosde tensão, que também podem ter origem durante asmanobras de chaves seccionadoras e disjuntores, sãoinstalados para-raios, também são utilizados osdescarregadores chifres, cujo desempenho é inferior aodo para-raios.

Para raios

Chave fusível

TC e TP

Chave seccionadora

Relés de proteção

Disjuntor de alta tensão

Chave de aterramento rápido

Religadores

Exercício 3

1. Quais os parâmetros que caracterizam a qualidade no fornecimentoda energia?

2. Qual a função das redes de transmissão?3. Como são os cabos para linha de transmissão?4. Quais os parâmetros que influem no transporte de energia elétrica?5. Porque elevamos a tensão para transmitir energia em uma linha

para os grandes centros?6. Como as normas brasileiras classificação as tensões em relação aos

seus valores?7. Fale sobre o sistema trifásico?8. Cite alguns equipamentos de proteção para sistemas de energia.9. Sabendo que a tensão de fase em um sistema trifásico em estrela é

220V, calcule a tensão de linha nesse mesmo sistema.10. Considerando a corrente de linha em um sistema trifásico na

configuração triângulo 10A, calcule a corrente de fase para essecircuito.

Pesquisa para o feriado

1-Normas brasileiras relativas aos sistemas de força eenergia.

FIM