Análise de Sistemas Elétricos de Potência 1

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA Análise de Sistemas Elétricos de Potência 1 A ula 0 2 : Vi s ã o Geral do S i s tema E l é trico de P otência 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 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; Ementa Base 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. 2

3 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. 3

4 Aspectos Gerais dos Sistemas Elétricos de Potência 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: 4 Propriedade de ser devolvido à operação o mais rápido possível em caso de panes no sistema.

5 Aspectos Gerais dos Sistemas Elétricos de Potência Para que isso seja possível: Operação, Controle, Investimentos, Planejamento, etc. Ferramentas de Análise: Fluxo de Potência, Cálculo de Curto, Otimização, etc. 5

6 Aspectos Gerais dos Sistemas Elétricos de Potência 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. 6

7 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 7 Realiza a distribuição da energia elétrica recebida do sistema de transmissão aos consumidores finais

8 Sistemas Elétricos de Potência (SEP) 8 6,9kV 30kV 230kV 750kV 69kV 138kV 13,8 kv-23,1kv Rede Básica 127/220V 220/380

9 Linhas Aéreas de Transmissão (LTs) Tensões usuais de transmissão Em CC Valor entre o pólo (+) e pólo (-) V Em CA Valor Eficaz = max (entre fase-fase) 2 9 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)

10 Nível de Tensão 10 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

11 Tensão na Distribuição Secundária 11

12 Sistemas Elétricos de Potência (SEP) 12

13 Sistemas Elétricos de Potência (SEP) 13

14 Informação 14

15 Sistemas Elétricos de Potência (SEP) 15

16 Geradores Principais Elementos de um SEP 16

17 Principais Elementos de um SEP Transformadores Elevadores e Abaixadores Subestações 17 Fonte: WEG

18 Principais Elementos de um SEP Linhas de Transmissão CA CC (elo CC) 18

19 Principais Elementos de um SEP Alimentadores de Distribuição 19

20 Cargas Principais Elementos de um SEP Consumidores Industriais, Comerciais e Residenciais. 20

21 SIN SIN - Sistema Interligado Nacional Rede de Transmissão Rede Básica; 21 Fonte: ONS

22 Sistema Brasileiro 22

23 Características do SEB Comparação com a Europa 23

24 Características do Sistema Elétrico Brasileiro Cap. Instalada = MW Hidroelétrica = MW 69.5 % Térmica = MW 27.1 % Nuclear = MW 1.6 % Outros = MW 1.7 % 24 Fonte: ANEEL (Novembro/2012) Aula 02 Considerações iniciais sobre Sistemas Elétricos de Potência

25 Matriz Energética Brasileira 25

26 SIN 26 Tensão kv , , , ,4 600 CC 3.224, ,0 Sist. Interligado ,7

27 A Estrutura Institucional do SEB 27

28 Sistema de Informações Georreferenciadas 28

29 Informações Adicionais 29

30 Geração Distribuída 30

31 Smart Grid: Definição - Wikipedia 31 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

32 Smart Grid: Definição - NERC 32 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.

33 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 33

34 Smart Grid: O novo conceito

35 Smart Grid: Transformando as Redes Tradicionais......em Redes Inteligentes 35 Fluxo Bi-direcional de energia e dados! Geração Centralizada Residências Residencial Industrias Edifícios Usuários Ativos (desejando visualizar e controlar o consumo. Sendo fornecedores de energia, utilizando EV ) Transmissão Plantas de Energia Renovável > 1MW Distribuição Geração intermitente e distribuída em todos os níveis Data Centers Comercial & industrial Geração Distribuída Descentralizada <1MW

36 Principais domínios do Smart Grid Rede Concessionária 36 Consumidores Geração Centralizada Transmissão Distribuição Residencial Casas Eficientes + Residencial + Fornecimento e Demanda Otimizados + Industria Comercial & Industrial Empresas Eficientes + Edifícios Data Centers Infra-estrutura Plantas de Energia Renovável Geração Distribuida Distribuição Flexível Geração Inteligente Eficiência Energética Resposta a Demanda

37 Assim a rede fica mais inteligente em todos os lugares 37 Comunicação e software em todos os níveis do Smart Grid Geração Centralizada 4 Utility network Consumers Transmissão Distribuição 3 Consumidores Ativos Residencial Consumidores Ativos Industria Edifícios Data Centers 3 Veículo Elétrico & Arm. de Energia 1 2 Infra-estrutura 1 Plantas de Energias Renováveis Eficiência Energética Ativa: Gerenciamento Otimizado da Energia Geração Distribuída

38 Informações 38 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.