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Transmissão de Energia Elétrica

UNIVERSIDADE FEDERAL

DE JUIZ DE FORA

Aula: 02 Considerações sobre SEPP 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 5 4 - P e r í o d o 2 0 1 2 - 3

Ementa do Curso

1. Introdução e considerações gerais

2. Linhas aéreas de transmissão (LTs) Efeito corona

3. Relação entre tensão, corrente e potência em uma LT Circuitos monofásicos

Circuitos trifásicos

Grandezas em p.u.

4. Indutância, reatância indutiva das LTs Redução de KRON

5. Resistência e efeito pelicular

6. Impedâncias das LTs Correção de Carson

Impedância de seqüência zero (Seq.(0))

7. Capacitância, susceptância capacitiva das LTs

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Aula 02 – Considerações iniciais sobre Sistemas Elétricos de Potência

Visão Histórica

625 a.C Thales de Mileto: eletricidade estática.

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Visão Histórica

1500 -1600 William Gilbert (1544-1603)

fenômenos magnéticos, bussola.

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Visão Histórica

1600 -1750 CHARLES DÜ FAY (1698-1739)

fenômenos de atração e repulsão.

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Visão Histórica

1750 - 1800 BENJAMIN FRANKLIN (1706 - 1790)

Pára-raios.

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Visão Histórica

1750 - 1800 CHARLES A. DE COULOMB (1736 - 1806)

Módulo da força elétrica.

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Visão Histórica

1750 - 1800 ALESSANDRO G. A. VOLTA (1745 - 1827)

Pilha de Volta

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Luigi Galvani

Alessandro Volta

Visão Histórica

1801 - 1881 1801: Lâmpada a filamento de platina, Sir Humphry Davy

1811: Lâmpada a arco voltaico, Sir Humphry Davy

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Visão Histórica

1801 - 1881 Michael Faraday:

1821: Princípio do motor homopolar.

1831: Princípio da indução por acoplamento entre circuitos (base do transformador)

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1801 a 1881 Werner von Siemens:

1866: demonstra o princípio “dinamo-elétrico”: conversão eletromecânica sem necessidade de imãs permanentes.

1870-79: dínamos e motores dc diversos. Alternadores Siemens.

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Visão Histórica

Ernst Werner von Siemens

Visão Histórica

1801 - 1881 THOMAS ALVA EDISON (11/02/1847 – 18/10/1931)

Iluminação a arco voltaico se difunde. Lâmpadas a filamento aperfeiçoadas (Swan, Warren & Evans, Edison).

1880: Edison obtém patente para sistema de distribuição de energia em corrente contínua.

Funda a “Edison Electric Iluminating Company”.

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1882 a 1900 1882:

Pearl Street Station, 4 de setembro, 1ª comercialização de energia elétrica no mundo, em 110 volts dc, para 59 clientes de Manhattan.

Lucien Gaulard (França) e John Dixon Gibbs obtém patente, na Inglaterra, para seu “secondary generator”, embrião do transformador moderno. Demonstrações na Inglaterra (1883) e Itália (1884) chamam a atenção de Ganz & Company em Budapest, assim como de George Westinghouse.

William Stanley Jr. associa-se a Westinghouse.

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Aula 02 – Considerações iniciais sobre Sistemas Elétricos de PotênciaGaulard

Visão Histórica

Visão Histórica

1882 a 1900 1885:

George Westinghouse Jr. compra alternador Siemens que Stanley usa em instalação experimental (Great Barrington, Massachusetts, operando em 133,33 Hz, alternador de 16 pólos acionado a 1000 rpm).

Stanley (USA) aperfeiçoa o alternador Siemens. 125 e 140 Hz também foram usados por outros, mas por alguns anos predominou o padrão 133Hz.

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Stanley

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Visão Histórica

Visão Histórica

1882 a 1900 1886:

É criada, em janeiro, a “Westinghouse Electric Company”, que obtém patentes para construção de transformadores baseados em projetos de William Stanley e cuja concepção básica se utiliza ainda hoje.

Primeiro sistema de distribuição de energia elétrica em CA, na América, na cidade de Buffalo, NY, operando em 133Hz.

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Westinghouse

Visão Histórica

1882 a 1900 1887/90:

Nikola Tesla passa a trabalhar para Westinghouse instalando sistemas CA. Vende direitos de patentes (sistemas polifásicos, motor de indução) a Westinghouse.

Tesla aperfeiçoa o motor de indução. Sistemas trifásicos são adotados para melhor aproveitamento dos condutores. Padrão 133 Hz abandonado em favor de 60 Hz (compromisso entre necessidades de iluminação e força motriz).

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Visão Histórica

1882 a 1900 1890/1900:

A chamada “Batalha das Correntes”, instigada por Edison desde 85, termina com adoção generalizada de sistemas CA trifásicos em novos sistemas.

Empresas de Edison se consolidam em 1990 formando a Edison General Electric Company. Em 1892 funde-se com a Thomson-Houston Electric e surge a General Electric Company.

Na Europa a industria se consolida em moldes semelhantes, sob influência de Edison, Westinghouse e Siemens, principalmente.

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Visão Histórica19


Visão Histórica

Evolução Histórica no Brasil

1879: Imperador D. Pedro II inaugurou a iluminação elétrica no Brasil (RJ)

1883: 1ª LT na cidade de Diamantina (MG), 1ª usina elétrica na cidade de Campos (RJ)

1889: 1ª usina hidroelétrica da América do Sul, construída pela Cia. Mineira de Eletricidade na cidade de Juiz de Fora (MG)

1901: LT 40 kV

1914: LT 88 kV

1920: cerca de 300 empresas serviam 431 localidades: 354980 kW (276100 kW hidroelétricas e 78880 termoelétricas)

1934: criação do código de águas

1939: 1176 empresas com 738 hidro e 637 termoelétricas

1952 (CEMIG); 1954 (CHESF); 1957 (FURNAS); 1960 (MME); 1962 (ELETROBRAS); 1966 (CESP); 1968 (ELETROSUL); 1973 (ELETRONORTE); 1974 (CEPEL)

1995: Início da reestruturação do setor elétrico brasileiro

1996: Criação da ANEEL

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Visão Histórica

Evolução do nível de tensão nas LTs: 1903: 60 kV

1910: 110 kV

1913: 150 kV

1922: 230 kV

1936: 287 kV

1952: 400 kV (LT de 1000 km comprimento na Suécia)

1955: 345 kV

1959: 500 kV (antiga URSS)

1964-1967: LTs de 735 kV no Canadá

1970: tensões superiores a 750 kV

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Características do Sistema Elétrico Brasileiro22

Sistema Elétrico Brasileiro (SEB)

Próximos dos centros de consumo

• Sistema hidrotérmico com predominância de geração hidrelétrica

Normalmente Afastados dos

centros de consumo


Sistema Elétrico de Potência23


Sistemas Elétricos de Potência

Esquema simplificado de um sistema de potência

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Esquema simplificado de um sistema de potência25



Conceitos básicos

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Características do Sistema Elétrico Brasileiro27

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)


Matriz Energética Brasileira28

Matriz Energética Brasileira29

SIN30

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

Transmissão de Energia Elétrica

A integração dos sistemas regionais e mesmo nacionais, pela interligação dos sistemas isolados, é considerada hoje indispensável, apontando-se principalmente:

1. A possibilidade de intercâmbio de energia entre os diversos sistemas de acordo com as disponibilidades e necessidades diferenciadas;

2. Aumento da capacidade de reserva global das instalações de geração para casos de acidentes em alguma central dos sistemas componentes;

3. Aumento da confiabilidade de abastecimento em situações anormais ou de emergência;

4. Possibilidade de despacho de carga único e mais eficiente, com alto grau de automatização e otimização;

5. Possibilidade de manutenção de um órgão de planejamento de alta categoria, em conjunto com rateio das despesas e, conseqüentemente, menor incidência sobre os custos de cada sistema.

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Características do SEB

Comparação com a Europa32


Planejamento de LTs

Os investimentos no sistema de transmissão são bastante representativos

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Planejamento de LTs

Aspectos considerados no planejamento de LTs Econômico

A fim de garantir que o investimento foi o mais eficiente e eficaz, assegurando ao investidor a necessária rentabilidade e, ao consumidor, tarifas baixas

Técnico

Oferecer aos consumidores a segurança de um fornecimento de alta qualidade

Confiabilidade

Qualidade de fornecimento

• Freqüência e tensões em faixas aceitáveis

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Informação35


A Estrutura Institucional do SEB

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Sistema de Informações Georreferenciadas37

Informações Adicionais

http://www.ons.org.br

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

http://www.ccee.org.br

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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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