UNIVERSIDADE F J F Análise de Sistemas Elétricos de · PDF fileRepresentação dos Sistemas Elétricos de Potência; 3. Revisão de Circuitos Trifásicos Equilibrados e ... Adaptação

Análise de Sistemas Elétricos de Potência 1

Aula 02 : Visão Gera l do S is tema E lé t r ico de Potênc ia

UNIVERSIDADE FEDERAL

DE JUIZ DE FORA

P r o f . F l á v i o Va n d e r s o n G o m e s

E - m a i l : f l a v i o . g o m e s @ u f j f . e d u . b r

E N E 0 0 5 - P e r í o d o 2 0 1 2 - 3

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

Aula 02 – Visão Geral do Sistema Elétrico de Potência

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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.

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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.

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Para que isso seja possível: Operação, Controle, Investimentos, Planejamento, etc.

Ferramentas de Análise:

Fluxo de Potência, Cálculo de Curto, Otimização, etc.

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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.

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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

Realiza a distribuição da energia elétrica recebida do sistema de transmissão aos consumidores finais

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Sistemas Elétricos de Potência (SEP)8

6,9kV – 30kV 230kV – 750kV 13,8 kV-23,1kV

127/220V 220/380Rede 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)

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2maxV


Nível de Tensão10

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

Existentes: 2,2 a 22 kV


Tensão na Distribuição Secundária11






Informação14




Principais Elementos de um SEP

Geradores

16



Transformadores Elevadores e Abaixadores

Subestações

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Fonte: WEG



Linhas de Transmissão CA

CC (elo CC)

18



Alimentadores de Distribuição

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Cargas Consumidores Industriais, Comerciais e Residenciais.

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SIN - Sistema Interligado Nacional21

SIN Rede de Transmissão

Rede Básica;

• Fonte: ONS


Sistema Brasileiro22


Características do SEB

Comparação com a Europa

23


Características do Sistema Elétrico Brasileiro24

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 %

Fonte: ANEEL (Novembro/2012)

Aula 02 – Considerações iniciais sobre Sistemas Elétricos de Potência

Matriz Energética Brasileira25


SIN26

Tensão kV 2011

230 45.708,7

345 10.061,9

440 6.680,7

500 35.003,4

600 CC 3.224,0

750 2.683,0

Sist. Interligado 103.361,7


A Estrutura Institucional do SEB

27


Sistema de Informações Georreferenciadas28

Informações Adicionais

http://www.ons.org.br

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

http://www.ccee.org.br

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Geração Distribuída30


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

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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.”

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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 and is able to provide real time feedback.

Source: IEC site

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Smart Grid: O novo conceito…

Residencial

Industrias

Edifícios

Data Centers

Smart Grid: Transformando as Redes Tradicionais...

GeraçãoCentralizada Residências

Fluxo Bi-direcionalde energia e…dados!

Usuários Ativos(desejando “visualizar” e

controlar o consumo. Sendo fornecedores de energia,

utilizando EV…)

Plantas de Energia Renovável> 1MW

Geração DistribuídaDescentralizada<1MW

Geração intermitente e distribuída em todos

os níveis

Transmissão Comercial & industrialDistribuição

...em Redes Inteligentes35

Transmissão Distribuição

Comercial & Industrial

ResidencialCasas Eficientes

Empresas Eficientes

Geração Centralizada

Rede Concessionária Consumidores

Plantas de Energia Renovável Geração Distribuida

Industria

Edifícios

Data Centers

Residencial

Infra-estrutura

Distribuição Flexível Eficiência EnergéticaGeração Inteligente

Principais domínios do Smart Grid

Resposta a Demanda

Fornecimento e Demanda Otimizados

+

+

+

+

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Transmissão Distribuição

Geração Centralizada

Utility network Consumers

Industria

Edifícios

Data Centers

Infra-estrutura

Geração Distribuída

1

Plantas de Energias Renováveis

1

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

4

Consumidores

Consumidores

Eficiência Energética Ativa: Gerenciamento Otimizado da

Energia

2

Ativos

Ativos

Residencial

3

Veículo Elétrico& Arm. de Energia

3

Assim a rede fica “mais inteligente” em todos os lugares…

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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.

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