UNIVERSIDADE CEUMA COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA CIVIL CAMPUS ANIL. Professor Leonardo Gonsioroski

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1 UNIVERSIDADE CEUMA COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA CIVIL CAMPUS ANIL Professor Leonardo Gonsioroski

2 Sistemas Elétricos de Potência Um Sistema Elétrico de Potência, pode ser definido como o conjunto de equipamentos e instalações para a geração e transmissão de grandes blocos de energia. Entre a geração de energia elétrica e o seu consumo, um sistema elétrico é, normalmente, dividido em três subsistemas: Geração Transmissão Distribuição A Energia Elétrica gerada é transportada a altas tensões e posteriormente reduzida aos valores de consumo, com o uso de transformadores apropriados.

3 Sistemas Elétricos de Potência

4 A Energia da Geração ao Consumo Desde a geração, passando pela transmissão, chegando até as nossas casas através da distribuição, a energia elétrica alcança diferentes níveis de tensão ao longo deste caminho. Variando de dezenas de milhares de volts (6,9kV, por exemplo) até centenas de milhares de volts (750 kv), a energia elétrica chega nos níveis de 127/220 V até as residências e indústrias.

5 Sistemas Elétricos

6 Geração de Energia Elétrica Tipos de usinas geradoras de energia no Brasil: Hidroelétricas (cerca de 74,7%); Termoelétricas(carvão ou óleo); Nuclear (urânio enriquecido); Outros tipos de combustíveis alternativos como biomassas (bagaço de cana, casca de amêndoa do caju, óleo de mamona), turbinas movidas a gás, centrais solares e aproveitamento dos ventos (eólicas) e das marés, etc.

7 Princípio comum a todas as usinas Os geradores de eletricidade necessitam de energia mecânica(energia cinética) para fazerem girar rotores das turbinas, nos quais estão acoplados, no mesmo eixo, os rotores dos geradores de eletricidade. Uma turbina hidráulica ou térmica é montado no mesmo eixo de um gerador síncrono. A tensão de saída dos geradores é ampliada a níveis mais altos por meio de transformadores elevadores de usina. Finalidade: viabilizar as transmissões a longa distâncias, pois diminui-se a corrente elétrica e assim os níveis de perdas joules e queda de tensão ao longo das linhas de transmissão.

8 Hidroelétrica Água proveniente de um reservatório (admissão), segue por um duto e alcança a turbina, provocando o seu giro. Ao girar, a turbina provoca o giro solidário (conjunto) do gerador. Ao girar o gerador, obtém se a Diferença de Potencial (DDP) nos seus terminais, isto é, a energia elétrica. Antes de disponibilizar a energia elétrica na rede (linhas de energia) esta deve ser tratada, ou seja, colocada em níveis adequados de transmissão em termos de tensão e corrente. Isto é feito pelo transformador.

9 Hidroelétrica USINA DE ITAIPU: MW USINA DE TUCURUÍ: MW USINA DE ILHA SOLTEIRA: MW USINA DE P. AFONSO I-II-III-IV: MW USINA DE JUPIÁ: MW USINA DE SERRA DA MESA: MW USINA DE FURNAS: MW

10 Hidroelétricas

11 Usina de Itaipu

12 Usina de Itaipu

13 Hidroelétricas

14 Usina de Tucuruí

15 Usina de Tucuruí

16 Termoelétrica A geração de energia elétrica de uma usina termelétrica ocorre através de um processo que consiste em três etapas: A primeira etapa consiste na queima de um combustível fóssil, como carvão, óleo ou gás, transformando a água em vapor com o calor gerado na caldeira. O vapor, em alta pressão gira a turbina, a energia mecânica é transformada em energia elétrica. Na terceira etapa, o vapor é condensado, transferindo o resíduo de sua energia térmica para um circuito independente de refrigeração, retornando a água à caldeira, completando o ciclo.

17 Termelétrica no Maranhão Miranda do Norte A empresa Gera Maranhão é uma geradora de energia termoelétrica localizada em Miranda do Norte, no Maranhão. A planta possui uma capacidade de geração de 330 MW. Por fazer parte do plano de contingência da matriz energética brasileira, a usina fica parada pela maior parte do tempo tendo que estar preparada para gerar energia na eventualidade de qualquer escassez.

18 Termelétrica no Maranhão - Itaqui A Usina Termelétrica Itaqui é movida a carvão mineral, tem capacidade para gerar 360 MW de energia. A usina representa um investimento de R$ 2,2 bilhões, dos quais cerca de 30% são aplicados em tecnologias de controle ambiental, que promovem a queima limpa do carvão, reduzindo em até 95% as emissões de material particulado, enxofre e óxido de nitrogênio na atmosfera. Ao longo das obras de implantação do empreendimento, foram gerados em torno de empregos diretos. Além disso, em seus programas de qualificação profissional, a UTE Itaqui gerou oportunidades a mais de 600 pessoas.

19 Transmissão de Energia Elétrica O segmento de transmissão no Brasil é composto em 2008 por mais de 90 mil quilômetros de linhas; A grande extensão da rede de transmissão no Brasil é explicada pela configuração do segmento de geração, constituído na maior parte, de usinas hidrelétricas instaladas em localidades distantes dos centros consumidores;

20 Transmissão de Energia Elétrica Há a necessidade de encaminhar a energia gerada nas usinas, sejam elas térmicas, hidráulicas, termo-nucleares, eólicas, solares, etc., até os centros urbanos - onde, em sua maioria, a energia elétrica será consumida. Redes de transmissão de energia elétrica. São formadas por linhas de transmissão que transportam a energia gerada nas usinas através de cabos aéreos fixados em grandes torres de metal. As linhas de transmissão se estendem por longas distâncias, conectando também, além de usinas geradoras aos grandes consumidores, aqueles que adquirem energia em alta tensão, como fábricas e mineradoras, ou às empresas distribuidoras de energia, as quais vão se encarregar de transportar a energia aos consumidores de menor porte.

21 Transmissão de Energia Elétrica Tensões usuais de transmissão adotados no Brasil em corrente alternada: 138kV (AT Alta tensão) 230kV (AT Alta tensão) 345kV (EAT Extra alta tensão) 440kV (EAT Extra alta tensão) 500kV (EAT Extra alta tensão) 765kV (UAT Ultra alta tensão, acima de 750kV)

22 Subestações As subestações de transmissão são aquelas localizadas nas pontos de conexão com geradores, consumidores e empresas distribuidoras. Nos pontos de conexão com geradores, a função das subestações é elevar o nível de tensão da energia elétrica gerada para centenas de milhares de Volts. Já nos pontos de conexão com consumidores ou distribuidoras, a função das subestações de transmissão é rebaixar os níveis de tensão para dezenas de milhares de Volts.

23 Subestações A elevação da tensão reduz a corrente elétrica que circula nas linhas de transmissão, reduzindo assim, consideravelmente, as perdas elétricas inerentes ao transporte da energia. Dentro da subestação de transmissão, o equipamento responsável tanto pela elevação como pela redução da tensão elétrica é chamado de transformador. Além do transformador, a subestação de transmissão conta com equipamentos de seccionamento (chaves) para manobras de manutenção e de situações de contingência, além de disjuntores e equipamentos de medição e proteção do sistema, como medidores de tensão, corrente e para-raios.

24 Subestações

25 Distribuição O sistema de distribuição típico é definido como parte do sistema de potência que vai da subestação abaixadora de distribuição até pontos de consumo e pode ser dividido em duas partes: Rede primária que compreende a subestação de distribuição e os alimentadores primários; Rede secundária que é formada pelos transformadores de distribuição, alimentadores secundários e ramais de serviço ou de ligação; Tensão usual para Rede Primária 13,8 kv em CA Tensões usuais para Rede Secundária 220 e 127 V em CA

26 Distribuição em áreas Rurais

27 Distribuição em áreas residenciais e industriais

28 Distribuição

29 Custos de operação desde a Geração até o consumidor O Valor da tarifa da conta de luz reflete os custos referentes a: Compra da energia (remuneração do gerador), A transmissão da energia até o consumidor final (os custos da empresa transmissora) A distribuição (serviço prestado pela distribuidora) Encargos e tributos determinados por lei.

30 Níveis de Tensão Segundo as normas brasileiras, as tensões são classificadas em 4 níveis: Baixa tensão: até V Média tensão: de V até V Alta tensão: de V até V Extra-alta tensão: acima de V

31 Esquema Unifilar

32 Transformadores Transformadores são equipamentos utilizados na transformação de valores de tensão e corrente, além de serem usados na modificação de impedâncias em circuitos elétricos. O principio de funcionamento de um transformador é baseado nas leis de Faraday e Lenz, as leis do eletromagnetismo e da indução eletromagnética, respectivamente.

33 Transformadores

34 Transformadores Faraday: Será que magnetismo cria eletricidade (d.d.p.)? Lenz: Será que magnetismo cria eletricidade (corrente)?

35 Transformadores

36 Transformadores

37 Transformadores

38 Transformadores

39 Transformadores

40 Transformadores

41 Transformadores

42 Transformadores

43 Transformadores

44 Transformadores

45 Transformadores

46 Transformadores

47 Transformadores

48 O que é uma Instalação Elétrica? Conjunto de aparelhos ou peças que compõem uma determinada unidade de fornecimento ou consumo de energia elétrica. Na engenharia, a instalação elétrica é a matéria que lida com a transferência da energia elétrica proveniente de uma fonte geradora de energia (como um gerador ou uma usina hidrelétrica), sua transformação e seus pontos de utilização (como as tomadas, interruptores, lâmpadas fluorescentes, etc.) Um projeto de instalação elétrica envolve muitas etapas, desde a etapa de definição das cargas mínimas até a implementação física das ligações elétricas de fato, que garantirão o fornecimento de energia elétrica em um determinado local Nesta disciplina estaremos focado em projetos de instalações elétricas residenciais