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Graduação em Engenharia Elétrica FUNDAMENTOS DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA CÓDIGO DA DISCIPLINA: ENE087 PROF . JOÃO ALBERTO P ASSOS FILHO Aula Número: 02 UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA 2015/02

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Graduação em Engenharia Elétrica

FUNDAMENTOS DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA

CÓDIGO DA DISCIPLINA: ENE087

PROF. JOÃO ALBERTO PASSOS FILHO

Aula Número: 02

UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA

2015/02

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Curso de “Fundamentos de SEP – ENE087” – Aula Número: 02 – PROF. JOÃO A. PASSOS FILHO – Período: 2016/01

Ementa do Curso

1) Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência

2) Relações entre Tensões e Correntes em Linhas de Transmissão

3) Introdução aos Parâmetros de Linhas de Transmissão

4) Análise de Curto-Circuito

5) Tratamento Matricial de Redes

6) Cálculo Matricial de Curto-Circuito

7) Introdução a Análise de Redes

8) Métodos de Solução de Fluxo de Potência

9) Fluxo de Potência Linearizado 2

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Sistema Elétrico de Potência

• Esquema simplificado de um sistema de potência

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Sistemas Elétricos de Potência

• Conceitos básicos

Por modelo entende-se uma representação através de circuitos

equivalentes e/ou equações matemáticas

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Sistema Real

Modelos

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Sistema Elétrico de Potência

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Características do Sistema Elétrico Brasileiro

Sistema Interligado

Nacional (SIN)

Próximos dos centros de consumo

• Sistema hidrotérmico com predominância de geração hidrelétrica

Normalmente Afastados dos

centros de consumo

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Características do Sistema Elétrico Brasileiro

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Jacui

Porto Alegre

Florianópolis

Curitiba

São Paulo

Rio de Janeiro

Paraíba do Sul

Uruguai

Vitória

Belo Horizonte

Itaipu

Grande

Paranaíba

Paraná/Tietê

Campo Grande

Iguaçu

Tocantins

Belém

São Francisco

Parnaíba

São Luís

Teresina

Fortaleza

Natal

Recife

Maceió

Aracajú

Salvador Cuiabá

Goiânia

Brasília

Paranapanema

Argentina

Cap. Instalada = 88 533 MW

• Hidroelétrica = 68 896 MW – 77.8 %

• Térmica = 17 630 MW – 19.9 %

• Nuclear = 2 007 MW – 2.3 %

Unid. consum. = 54.9 milhões

Produção = 398.3 TWh/ano

Demanda máx. = 60 918 MW

LT – Rede básica = 84 129 km

Fonte: MME/ANEEL (Maio/2005)

Geração 85% Setor público

15% Setor privado

Transmissão 26 conces. (15 privadas)

Distribuição 64 concessões

80% setor privado

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Sistema Interligado Nacional - SIN

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Características do Sistema Elétrico Brasileiro

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Características do Sistema Elétrico Brasileiro

• O Sistema Interligado Nacional (SIN) é um dos maiores

sistemas do mundo com características únicas

• Vantagens dos sistemas interligados

Socorro mútuo entre áreas

Otimização dos recursos energéticos

Menor custo de operação do sistema

• Desvantagens dos sistemas interligados

Operação é mais complexa

Necessidade de um sistema de transmissão robusto e de grande porte

Risco de propagação de defeitos pela rede 10

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Sistema Interligado Nacional - SIN

• Evolução da capacidade instalada hidrotérmica do SIN

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Características do Sistema Elétrico Brasileiro

• Evolução da carga de energia elétrica no SIN

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Características do Sistema Elétrico Brasileiro

• Capacidade instalada por tipo de fonte

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Sistema Interligado Nacional - SIN

• Participação regional na capacidade instalada do SIN

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Sistema Interligado Nacional - SIN

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Receita Anual Permitida

• A Receita Anual Permitida (RAP) é a remuneração que as

transmissoras recebem para disponibilizar o sistema ao

Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) e prestar o

serviço público de transmissão aos usuários

• Seu valor, para as transmissoras decorrentes de licitação, é

aquele obtido como resultado do leilão de transmissão e é

pago às transmissoras a partir da entrada em operação

comercial de suas instalações, com revisão a cada cinco

anos, nos termos do contrato de concessão

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gustavo
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Receita Anual Permitida

• O reajuste anual da RAP das transmissoras é realizado da

seguinte forma:

Para as transmissoras que celebraram contrato de concessão até

2006, a RAP é atualizada com base no Índice Geral de Preços do

Mercado (IGP-M) da Fundação Getúlio Vargas (FGV);

Para as transmissoras que celebraram contrato de concessão

assinados a partir de 2006, a RAP é atualizada com base no Índice de

Preços ao Consumidor Amplo (IPCA) do Instituto Brasileiro de

Geografia e Estatística (IBGE).

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Qualidade da Transmissão

• As concessionárias de transmissão de energia elétrica têm a

qualidade do serviço aferida por meio de indicadores

associados à disponibilidade do sistema de transmissão

• A Resolução Normativa ANEEL nº 270/2007 define os

seguintes indicadores que permitem aferir o desempenho das

concessionárias de transmissão:

Parcela Variável – PV: é a parcela a ser deduzida da receita da

transmissora em função da não prestação adequada do serviço público

de transmissão;

Adicional à RAP: é o valor a ser adicionado à receita anual da

transmissora que apresenta desempenho excelente, com recursos

provenientes exclusivamente da Parcela Variável, deduzida das

transmissoras.

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Sistema Interligado Nacional - SIN

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Sistema Interligado Nacional - SIN

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Sistema Interligado Nacional - SIN

• Evolução da capacidade de armazenamento do SIN

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Sistema Interligado Nacional - SIN

• Comparação entre demanda máxima coincidente e não

coincidente

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Características do SEB

• Comparação com a Europa

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A Estrutura Institucional do SEB

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Análise de Redes – Visão Geral

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Análise de Redes – Visão Geral

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Análise de Redes – Visão Geral

• De onde vem a energia elétrica?

• Depende do instante de tempo considerado

• Serão considerados intervalos típicos com fenômenos

distintos em cada intervalo. É claro que na prática estes

eventos ocorrem de maneira contínua, havendo em geral um

certo grau de superposição entre as várias fases

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Análise de Redes – Visão Geral

• Transitório Eletromagnético (10-3 s)

Nesta faixa de tempo, a energia elétrica suprida à carga adicional vem do

próprio circuito elétrico próximo à carga

Este efeito pode ser perceptível ou não, dependendo do tamanho da carga

Nesta faixa de tempo, pode-se dizer que a nova carga toma parte da energia

armazenada no circuito adjacente

• Transitório Eletromecânico (10-1 s)

Após o impacto inicial, há uma resposta mecânica do sistema. A energia

adicional passa a ser provida pelos rotores dos geradores (e turbinas) que

funcionam como volantes armazenadores de energia cinética

A resposta é vista pela variação da frequência

Sentida por toda a rede interligada

A vantagem, e a desvantagem, de sistemas interligados reside na globalização

dos problemas locais, isto é a transformação de um problema local em um

problema geral; a vantagem está na diluição do problema, que é transformado

em um grande número de problemas menores; a desvantagem está no fato de

todos serem perturbados

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Análise de Redes – Visão Geral

• Atuação do Regulador de Velocidade (1 s)

• Controle de Carga-Frequência-Intercâmbio (101 s a 102 s)

Além do erro de frequência, pelo fato do sistema ser interligado, os

intercâmbios entre as várias áreas nas quais a rede é dividida também

podem ser afetados pelo acréscimo de carga em uma das áreas

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Análise de Redes – Visão Geral

• Redespacho Econômico/Seguro (104 s)

A atuação do controle de carga-frequência nem sempre leva o sistema a um

ponto de operação ótimo do ponto de vista econômico ou em relação a

segurança da operação

Diferença entre sistemas térmicos e hidráulicos

• Planejamento da Operação do Sistema (1 semana ou 1 mês)

Além da definição dos níveis mais econômicos de geração, é necessário

definir quais geradores estarão em operação e quando

• Planejamento da Expansão do Sistema ( 5 a 20 anos)

Acréscimos sucessivos dos níveis de carga acabam levando a necessidade de

se adicionarem novas unidades geradores e novas linhas de transmissão

Deve-se levar em consideração o tempo de construção dos empreendimentos

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