Baixe 74858 - UNID DIDATICA I 1 - Sistema de Potencia - FEV2010 e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity! 1 SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA UHE LUÍZ GONZAGA BARRAGEM DE ITAPARICA CHESF-BRASIL COMPORTA DE VERTEDOURO ABERTA DURANTE CHEIA DO RIO SÃO FRANCISCO EM ABRIL DE 2006. FEVEREIRO DE 2010 Prof. GÊNOVA 2 SUMÁRIO ITEM ASSUNTO PÁGINA 1. A IMPORTÂNCIA DO SISTEMA ELÉTRICO............................................. 3 a) TENSÃO DE SUPRIMENTO ADEQUADA................................................ 3 b) CONTINUIDADE DO SERVIÇO................................................................. 4 DEC, FEC, DIC, FIC................................................................................... 4 c) DISTORÇÕES HARMÔNICAS................................................................... 4 2. COMPONENTES DE UM SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA.............. 6 2.1. PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA..................................................... 7 2.2. TRANSFORMADORES ELEVADORES DE USINAS................................ 7 2.3. LINHAS DE TRANSMISÃO........................................................................ 8 2.4. SUBESTAÇÃO DISTRIBUIDORA ABAIXADORA...................................... 9 2.5. SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO.................................................................... 9 2.6. UNIDADES CONSUMIDORAS................................................................... 10 ANEXO 1 – SISTEMA DE TRANSMISSÃO BRASIL HOR. 2007-2009 11 ANEXO 2 – MAPA ELETROGRÁFICO DO ESTADO DO CEARÁ 12 ANEXO 3 –MAPA ELETROGRÁFICO DE FORTALEZA 13 ANEXO 4 – COMO É PRODUZIDA ENERGIA ELÉTRICA 14 5 A forma de onda dada por esta expressão é denominada de forma de onda fundamental ou primeiro harmônico. O problema de harmônicos em sistemas de potência não é de hoje, no entanto devido ao crescente aumento das cargas não lineares conectadas ao sistema elétrico, os níveis de harmônicos vêm aumentando consideravelmente. Quando a forma de onda senoidal se apresenta deformada, dizemos que esta forma de onda contém harmônicos. Os harmônicos são senoídes com freqüências múltiplas da fundamental (60Hz), que são obtidas matematicamente através da Série de Fourier. Veja exemplo a seguir: Fig. 01 – Onda senoidal fundamental (60Hz) e de 5ª ordem (5x60Hz=300Hz) Fig. 02 – Forma de onda resultante com o conteúdo harmônico de 5ª ordem Os efeitos das harmônicas na rede elétrica podem ser resumidos nos seguintes itens:  Sobrecarga em banco de capacitores;  Interferência em sistemas de controle e comunicação;  Perdas adicionais e aquecimento em motores e transformadores (perdas no ferro e no cobre);  Sobretensões e correntes excessivas devido ao efeito da ressonância;  Operação indevida de relés de proteção;  Medições errôneas e possibilidade de manores ou maiores contas;  Outros. As distorções harmônicas podem ser atenuadas ou mesmo eliminadas através do emprego de filtros de harmônicas apropriados, uma vez que se torna praticamente impossível a proibição da utilização de aparelhos que possuam fontes chaveadas, lâmpadas fluorescentes compactas, inversores de freqüência, variadores de velocidade, acionamentos tiristorizados, acionamentos em corrente contínua ou alternada, retificadores, drives, conversores eletrônicos de potência, fornos de indução e a arco, no-breaks, máquina de solda a arco e demais aparelhos oriundos da eletrônica de potência que surgem no mercado e que são os grandes vilões das distorções na forma de onda da senoíde fundamental. Time 0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms 70ms V(Vf:+,0) -150V -100V -50V -0V 50V 100V 150V Time 0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms 70ms V(Vf:+,Vf:-) V(Vh1:+,Vh1:-) -150V -100V -50V -0V 50V 100V 150V 6 Um filtro de harmônicas é constituído essencialmente por capacitores para correção do fator de potência combinado em série com reatores (indutores) Um sistema de potência bem elaborado corresponde a um número significativo de estações geradoras, e interligadas entre si através de linhas de transmissão em circuitos duplos ou triplos, de forma que a energia total produzida possa ser utilizada em toda a região coberta pelo sistema interligado, daí a vantagem da concepção de um sistema de potência forte, seguro, bem consolidado e bem estruturado. Para que a premissa de se obter uma alta continuidade do serviço possa se tornar realidade, é imprescindível a adoção de uma política de manutenção preventiva e preditiva bem consolidada, e passar a considerar a condição de suprimento “n -1”, o que significa dizer, se ocorrer a falência de um sistema, o outro terá condições de suprir a deficiência de suprimento das cargas adequadamente, sem perda da qualidade do produto. A nível de Brasil a tendência atual é ampliar e fortalecer as interligações regionais, entre os sistemas SUL-SULDESTE, NORTE-SUDESTE, NORTE-NORDESTE, além da modificação da matriz energética, passando a aumentar o percentual da participação da geração térmica a gás natural, e outras formas de geração não convencional, como a energia eólica, energia solar e a biomassa. A nível mundial e principalmente nos países de dimensões continentais onde o sistema fluvial é bem desenvolvido, podemos ainda afirmar que um sistema elétrico de potência é particularmente vantajoso quando a fonte primária é hidráulica, todavia não deixando relaxar a pesquisa e a ampliação de utilização nas fontes alternativas. Num sistema de potência é imprescindível a manipulação dos níveis de tensão, quer por motivos econômicos, quer por motivos de qualidade do produto ou por motivos de segurança. 2. COMPONENTES DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA Um SEP consiste basicamente em três componentes principais: Usinas geradoras, linhas de transmissão e sistemas de distribuição. Mais detalhadamente podemos desmembrar nos seguintes segmentos:        .....................    G  As estações geradoras.  Os transformadores elevadores das usinas.  As Linhas de transmissão.  As subestações distribuidoras abaixadoras.  Os sistemas de distribuição (Alimentador, RDP, RDS).  As unidades de consumo (UCs). 7 2.1. PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Corresponde toda a forma de geração de energia elétrica, dentre as quais destacamos:  Geração hidroelétrica – que aproveita o potencial hidráulico  Geração térmica a óleo diesel  Geração térmica a gás natural  Geração térmica a carvão vegetal ou mineral  Geração por energia eólica  Geração por energia solar  Geração por energia atômica  Geração das usinas maremotrizes.  Geração por energia da biomassa Pelo menos em nível de Brasil, a energia de origem hidroelétrica continua vantajosa frente as demais formas, pelos seguintes aspectos:  Fonte renovável  Não poluente  Existência da quantidade, diversidade e disponibilidade das bacias hidrográficas (norte, nordeste e sul)  Energia firme  O Brasil domina a tecnologia Quanto as demais formas de geração de energia, consideramos perfeitamente viáveis a sua expansão a curto, médio e longo prazo, se destacando a curto prazo a utilização da energia eólica que já é uma realidade com o surgimento de inúmeras usinas eólicas no litoral brasileiro, que interligadas aos sistemas de distribuição e transmissão, podem contribuir como um economizador de energia de fonte hidráulica, além de aplicação, no sentido de aliviar o horário de pico do sistema, a energia solar como alternativa isolada de aplicação de sistemas de aquecimento, a energia da biomassa em unidades rurais. A geração térmica a gás natural é uma excelente alternativa de geração de energia ou mesmo a geração térmica a óleo diesel ou a óleo bruto, principalmente como forma de garantir o suprimento de energia quando os reservatórios das usinas hidroelétricas sofrerem baixas significativas dos seus níveis a ponto de levar a redução ou mesmo a parada da usina hidroelétrica, durante as grandes estiagens, como foi o caso em 2001, e que poderão contribuir para o nível de suprimento requerido pelo consumo, evitando-se o colapso total de suprimento, além da necessidade de construção de um maior aporte de linhas de transmissão para reforço da interligação dos sistemas norte-nordeste e sudeste, integrando as diversas regiões do país. De qualquer forma podemos afirmar que uma boa lição foi aprendida pelo brasileiro de um modo geral, a de saber economizar energia elétrica nos lares, nos escritórios, nas indústrias e de fato, o que se viu foi o quanto somos relapsos com os nossos gastos, e como é possível viver de forma sadia e adequada, sem a perda relativa do conforto, consumindo menos energia elétrica, com a utilização de aparelhos e equipamentos mais eficientes, mudança de velhos hábitos, e ampliando a educação setorial nas escolas (programas de eficiência energética), uma vez que a energia elétrica com certeza é um dos insumos mais importantes para o desenvolvimento de um povo e uma nação. 2.2. TRANSFORMADORES ELEVADORES DAS USINAS Estes transformadores podem ser concebidos em unidades monofásicas ou trifásicas e estão localizados próximos as unidades geradoras. São responsáveis pela transferência da energia recebida do gerador pelos enrolamentos primários, sendo transferida por ação transformadora, aos enrolamentos secundários. Os níveis de tensão são transformados através de transformadores elevadores. A geração de origem hidroelétrica, por exemplo, 10 ramais de serviços, que levam a energia até o ponto de entrega na unidade consumidora e o sistema de Iluminação pública, que se encontra alimentado através da rede de BT. Como no sistema de transmissão os sistemas de distribuição também podem ser concebidos em diversas formas, ou seja: sistema radial simples, radial com recurso, sistema em anel aberto, sistema em anel fechado. A COELCE utiliza nos grandes centros consumidores, o sistema radial aberto, ou seja, com recurso de encontro entre alimentadores da mesma SE ou de SEs diferentes, em algumas situações pode verificar o anel aberto e no interior, principalmente nas sedes municipais mais importantes, existe o sistema radial com recurso, mas predominando o radial simples. Na zona rural basicamente o sistema adotado é o radial simples, e em alguns casos o sistema de recurso com outros alimentadores da mesma SE ou de SEs diferentes. 2.6. UNIDADES CONSUMIDORAS São todas as cargas residenciais, comerciais, industriais ou de órgãos públicos, que são interligadas e supridas pelos sistemas de distribuição ou de transmissão de energia elétrica da Concessionária. A nível de regulamentação oficial do poder concedente, existem os consumidores com prioridade de atendimento no suprimento de energia elétrica, tais como hospitais, centros de abastecimento e tratamento de água, indústrias de grande porte com regime contínuo ou intermitente, indústria com atividade especial, torres de comunicação, transmissão de TV e rádio, centrais telefônicas dentre outros. Fortaleza, 16 de fevereiro de 2010. Prof. GÊNOVA ANEXO 01 – SISTEMA DE TRANSMISSÃO DO BRASIL ANEXO 02 - ELETROGRÁFICO DO ESTADO DO CEARÁ ANEXO 03 – ELETROGRÁFICO DE FORTALEZA ANEXO 04 – COMO É PODUZIDA A ENERGIA NAS UHEs 11 MAPA DO SIN – SISTEMA DE TRANSMISSÃO BRASIL FIG. 01 12