Transmissão de Energia Elétrica

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA Transmissão de Energia Elétrica Aula: 02 Considerações sobre SEP P r o f. F l á v i o V a 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 u f j f. e d u. b r E N E P e r í o d o

2 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 2

3 625 a.c Visão Histórica Thales de Mileto: eletricidade estática. 3

4 William Gilbert ( ) fenômenos magnéticos, bussola. Visão Histórica 4

5 Visão Histórica CHARLES DÜ FAY ( ) fenômenos de atração e repulsão. 5

6 Visão Histórica BENJAMIN FRANKLIN ( ) Pára-raios. 6

7 Visão Histórica CHARLES A. DE COULOMB ( ) Módulo da força elétrica. 7

8 Visão Histórica ALESSANDRO G. A. VOLTA ( ) Pilha de Volta 8 Luigi Galvani Alessandro Volta

9 Visão Histórica 1801: Lâmpada a filamento de platina, Sir Humphry Davy 1811: Lâmpada a arco voltaico, Sir Humphry Davy 9

10 Michael Faraday: Visão Histórica 1821: Princípio do motor homopolar. 1831: Princípio da indução por acoplamento entre circuitos (base do transformador) 10

11 1801 a 1881 Werner von Siemens: Visão Histórica 1866: demonstra o princípio dinamo-elétrico : conversão eletromecânica sem necessidade de imãs permanentes : dínamos e motores dc diversos. Alternadores Siemens. 11 Ernst Werner von Siemens

12 Visão Histórica THOMAS ALVA EDISON (11/02/ /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.

13 1882 a : Visão Histórica 13 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. Gaulard

14 1882 a : Visão Histórica 14 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. Stanley

15 Visão Histórica 15

16 1882 a : Visão Histórica 16 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. Westinghouse

17 1882 a /90: Visão Histórica Nikola Tesla passa a trabalhar para Westinghouse instalando sistemas CA. Vende direitos de patentes (sistemas polifásicos, motor de indução) a Westinghouse. 17 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).

18 1882 a /1900: Visão Histórica 18 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.

19 Visão Histórica 19

20 Visão Histórica 20 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: kw ( kw hidroelétricas e 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

21 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) : LTs de 735 kv no Canadá 1970: tensões superiores a 750 kv 21

22 Características do Sistema Elétrico Brasileiro Sistema hidrotérmico com predominância de geração hidrelétrica 22 Normalmente Afastados dos centros de consumo Sistema Elétrico Brasileiro (SEB) Próximos dos centros de consumo

23 Sistema Elétrico de Potência 23

24 Sistemas Elétricos de Potência Esquema simplificado de um sistema de potência 24

25 Sistemas Elétricos de Potência 25 Esquema simplificado de um sistema de potência

26 Sistemas Elétricos de Potência Conceitos básicos 26

27 Características do Sistema Elétrico Brasileiro Cap. Instalada = MW Hidroelétrica = MW 69.5 % Térmica = MW 27.1 % Nuclear = MW 1.6 % Outros = MW 1.7 % 27 Fonte: ANEEL (Novembro/2012)

28 Matriz Energética Brasileira 28

29 Matriz Energética Brasileira 29

30 SIN 30 Tensão kv , , , ,4 600 CC 3.224, ,0 Sist. Interligado ,7

31 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; 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.

32 Características do SEB 32 Comparação com a Europa

33 Planejamento de LTs Os investimentos no sistema de transmissão são bastante representativos 33

34 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 34 Qualidade de fornecimento Freqüência e tensões em faixas aceitáveis

35 Informação 35

36 A Estrutura Institucional do SEB 36

37 Sistema de Informações Georreferenciadas 37

38 Informações Adicionais 38

39 Informações 39 Informações, Avisos e Material Didático no Website Oficial: Dúvidas: flavio.gomes@ufjf.edu.br 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.