CURSO - SIST CURSO SISTEMA EMA DE POTÊ POTÊNCIA NCIA TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇ DISTRIBUIÇÃO ÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Professor: João Luiz Rodrigues
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Sistema de potência
Geração, Geração, Transmissão Transmissão,, Subdistribuiç Subdistribuição ão e Distribuição Distribuição de Energia Elétrica; TRANSPORTE
REDE DE TRANSMISSÃO EM AT
SUBTRANSMISSÃO
REDE DE DISTRIBUIÇÃO
Transformação
de uma fonte de energia primária em energia elétrica; Fontes Renováveis X Fontes Não-Renováveis Energia Solar
Energia Hidráulica
Energia Térmica do Biomassa
Energia Eólica
Energia das Marés
Energia Térmica
Energia Nuclear
Principais
formas de Geração de Energia
Elétrica:
Geração Hidrelétrica: Água; Geração Térmica: Queima – carvão, gás, óleo diesel,etc; Geração Eólica: Ventos; Geração Fotovoltaica: Raios solares.
Próxima
a Usina/ Geração;
Dependendo
das características técnicas da Turbina ela pode ter capacidade de participar do processo de Geração de vários, ou melhor, milhares de MVA.
Pode
gerar diversos valores de tensões. Ex: 2,3kV, 13,8 kV, etc.
Componentes principais:
Transformador de Potencia Elevador: Eleva o valor da tensão gerada. Ex:13,8 kV para 230 kV ao nível de transmissão.
Disjuntor, Chave Seccionadora, TC, TP, Para-raios, Sistema de Proteção/Reles, Comando, Comunicação, Banco de capacitores, etc.
A
transmissão em longas distâncias é feita em alta tensão e baixa corrente;
Os
condutores são dimensionados em função da potência gerada e da distância a ser percorrida;
O
transformador é considerado uma máquina ideal, haja vista que resulta em baixas perdas elétricas em relação a potência nominal.
As
torres, isoladores e acessórios são definidos em função da carga, trajeto, distancia e levantamento topográfico;
Desconsiderando as perdas no Pfe + Pcu;
Elevando o valor da tensão no lado S2 teremos o valor da corrente reduzida nesse lado;
S1 = S2
Transporte
de energia elétrica:
O local da Geração é na maioria das vezes distante do ponto de utilização exigindo o transporte desta energia;
A maneira de transportar energia sob a forma de eletricidade é utilizandose linhas elétricas, ou melhor, linhas de transmissão;
A linha de transmissão, oriunda da usina de Itaipu a São Paulo, utiliza Corrente-Continua. No Brasil predomina a corrente alternada;
Transporte
de energia elétrica:
Linha Elétrica: conjunto de condutores, isoladores e acessórios montados em estruturas, metálicas, concreto ou de madeira, destinados para transportar energia elétrica entre dois pontos de um sistema elétrico.
Condutores: Com exceção da DR, utiliza o condutor de alumínio com alma de aço.
Transporte
de energia elétrica:
Torres – utiliza estruturas metálicas(Galvanizadas a fogo), Concreto armado ou de Madeira Tratada;
Isoladores de vidro, porcelana ou polimérico;
Acessórios de Sustentação: aço carbono galvanizado a fogo. Ex: Substação de Sauípe/Ba - altos índices de agressividades.
Transporte
de energia elétrica:
1. Sistemas de Transmissão; 2. Sistemas de Subtransmissão; 3. Sistemas de Distribuição.
(ABNT
NBR 5460/1992)
Transporte de energia elétrica caracterizado pelo valor nominal de tensão: a) Entre a subestação elevadora de uma usina elétrica e a subestação abaixadora em que se inicia a subtransmissão, ou que alimenta um sistema de distribuição, ou que fornece energia elétrica a um grande consumidor; b) Entre as subestações que fazem a interligação dos sistemas elétricos de dois concessionários, ou áreas diferentes do sistema de um mesmo concessionário.
.
(ABNT
NBR 5460/1992)
Sistema de transmissão: parte de um sistema elétrico que compreende as linhas de transmissão e os equipamentos a elas associados;
Subestação de transmissão: subestação transformadora que é parte de um sistema de transmissão;
Linha de transmissão: linha elétrica transmissão(transporte) de energia elétrica.
destinada
à
Sistema
de Transmissão Brasileiro:
Extensão por Nível de Tensão: 765 kV - 2.698,00 km - 600 kV - 4.044,00 km 525 kV - 5.225,65 km - 500 kV - 29.643,97 km
- 440 kV - 6.829,93 km 345 kV - 9.360,32 km 230 kV - 44.056,21 km
Quantidade de Linhas (Módulo LT) por nível de tensão : 765 kV (9) 600 kV (5) 525 kV (44) 500 kV (200)
440 kV (54) 345 kV (131) 230 kV (747)
Sistema Interligado Vantagens da interconexão dos sistemas elétricos: • Interligação grandes blocos de potência;
• Maior confiabilidade; • Aproveitamento de fontes de energia mais econômicas;
• Operação mais econômica de um sistema de potência.
Sistema Interligado Desvantagens: • Corrente durante
um curto circuito é aumentada (necessidade de equipamentos de maior capacidade); • Perturbações em um sistema (curto circuito) são estendidas aos
demais sistemas conectados (necessidade de instalação de relés apropriados); • As máquinas síncronas dos sistemas devem estar em fase; • O sistema pode cair em cascata, na retirada de uma fonte -
Black out.
(ABNT
NBR 5460/1992)
Transmissão de energia elétrica entre uma subestação abaixadora de um sistema de transmissão e uma ou mais subestações de distribuição.
Sistema de subtransmissão: parte de um sistema elétrico que compreende as linhas de subtransmissão e os equipamentos a elas associados;
Linha de subtransmissão: linha elétrica destinada a subtransmissão de energia elétrica.
Uma
SE é um conjunto de equipamentos de manobra e/ou transformação.
Usada
para dirigir o fluxo de energia em sistema de potência e possibilitar a sua diversificação através de rotas alternativas.
Possui
dispositivos de proteção capazes de detectar os diferentes tipos de faltas e isolar o trecho onde elas ocorrem.
SE MÓVEL • SE completamente montada sobre um semi-reboque.
Tipos de Subestações SE MÓVEL Utilização – prazo definido • Atendimentos emergenciais e eventos. • Paradas para Manutenção Programada e/ou corretivas
Não devem ser utilizadas com a finalidade – prazo indefinido: • Fornecimento de Energia durante a fase de planejamento ou
construção de SE´s convencionais. • Aumento de carga de SE´s já existentes. • Cargas Sazonais ou Temporárias. Nota: Nessas condições ela pode se transformar em fixa.
Tipos de Subestações SE de Distribuição – Externa - Tradicional
Tipos de Subestações SE Blin Blindad dada a - GIS
Tipos de Subestações SE Blindada Blindada - Abrigada Abrigada Uma das razões para a utilização da SE blindada a SF6 se deve à compactação do arranjo.
Tipos de Subestações SE Convencional Aqui se enquadram as subestações mais utilizadas pelos maiores consumidores, inclusive indústrias. Por isso uma maior atenção será dada ao longo deste curso.
Transformador de Potencia
Transformador de Potência
Transformador de Potencia
Transformador de Potência – Placa de Identificação
Transformador de Potência
DISJUNTOR 245kV – 01 CÂMARA DE INTERRUPÇÃO POR PÓLO
DISJUNTOR 550kV – 02 CÂMARAS DE INTERRUPÇÃO POR PÓLO
DISJUNTOR 800kV – 04 CÂMARAS DE INTERRUPÇÃO POR PÓLO
Transformador de Corrente de AT ≥ 69 kV
Isolação – Papel/Óleo
Alta Tensão
Cabeça em Resina ou liga de Alumínio
Especialmente projetados para atender os requerimentos das normas nacionais e internacionais
Leves e Dimensões Compactas
Normas aplicadas – TC e TP ABNT-Associação Brasileira de Normas Técnicas • NBR-6856/2014 - Especificação de TC. • NBR-6855/09 - Especificação e Método de ensaio em TP.
Norma Aplicada – Trafo de Força ABNT-Associação Brasileira de Normas Técnicas • NBR-5356/2007 - Especificação de TF. • Especificação e Método de ensaio em TF.
Módulos Híbridos Disjuntor
Módulos Híbridos Disjuntor TP TC Secionadora Chave de terra
Evolução e aplicação dos equipamentos de alta tensão Taxas de Falha e de Manutenção
Grande volume de óleo Ar comprimido ~cada 1 ano Mínimo óleo ~cada 5 anos Gas SF6 ~cada 15 anos
Seccionadoras convencionais isoladas a ar ~cada 3-5 anos
Resumo Economia nos custos diretos • •
• – • – • • •
Custo do terreno Preparação do terreno Aplicando esquemas simples Menos engenharia de projeto Esquema de proteção simplificado Rapidez na Execução do projeto Menor tempo de construcção (obras civis) Menor tempo de montagem Menor tempo de ensaios e comissionamento
Menos barras e estruturas suporte
Sem seccionadoras
Menos equipamentos de AT
Menos fundações
Menos malhas de aterramento
Menos cabos primários
Menos cabos secundários
Menos cerca do perímetro
Menos iluminação
Menos obras civis
1. Polo 2. Mecanismo com função de intertravamento 3. Suporte 4. Eixo dos polos 5. Chave de aterramento 6. Mecanismo de operação para chave de aterramento
1. Polo 2. Mecanismo com função de intertravamento 3. Suporte 4. Eixo dos polos 5. Chave de aterramento 6. Mecanismo de operação para chave de aterramento Lâmina de terra motorizada fechada remotamente…
…e com
cadeado
Fechar as Seccionadoras com Chaves de Aterramento
Distribuição Transferência de energia elétrica para os consumidores, a partir dos pontos onde se considera terminada transmissão (ou subtransmissão), até a medição de energia, inclusive.
–
Distribuição
Distribuição – Transferência de energia elétrica para os
consumidores, a partir dos pontos onde se considera terminada a transmissão (ou subtransmissão), até a medição de energia, inclusive (NBR 5460/1992).
• Sistema de Distribuição: – Distribui a energia elétrica para o consumidor final. – Parte de um sistema elétrico destinada à distribuição de
energia elétrica, numa determinada localidade, ou numa parte determinada desta. – Conjunto de instalações e equipamentos elétricos existentes na área de atuação de uma distribuidora. (Cartilha de Acesso ao Sistema de Distribui ção – PRODIST)
– Tem importância fundamental no sistema elétrico.
• Sistema Físico de Distribuição: – Conecta fisicamente o sistema de transmissão, ou
unidades geradoras de médio e pequeno porte, aos consumidores finais. – É composto por condutores, transformadores,
equipamentos de medição, controle e proteção das redes elétricas, etc. – Tem importância fundamental no sistema elétrico.
• Representação do Sistema de Distribuição – Para o entendimento de um sistema de distribuição é
fundamental a elaboração do diagrama unifilar.
Transmissão • Representação de sistemas elétricos - Diagrama Unifilar – O Diagrama unifilar é a representação gráfica de um sistema elétrico
em que se utilizam linhas e símbolos associados aos equipamentos e instalações da rede elétrica; – Representa sistemas monofásicos ou trifásicos; – Representa apenas uma fase do sistema; – Pode-se suprimir o neutro, indicando-se as partes componentes por
símbolos padronizados ( única linha e símbolos apropriados).
Transmissão • Representação de sistemas elétricos - Diagrama Unifilar – O objetivo de um diagrama unifilar é fornecer de maneira concisa os
dados mais significativos e importantes de um sistema de potência; – A quantidade de informações contida num diagrama varia de acordo
com objetivo do estudo. – O objetivo de um diagrama unifilar é fornecer de maneira concisa os dados mais significativos e importantes de um sistema de potência; – A quantidade de informações contida num diagrama varia de acordo
com objetivo do estudo.
• Subestação de Distribuição – Subestação de distribuição: • As subestações de distribuição são supridas pela rede de
subtransmissão e são responsáveis pela transformação da tensão de subtransmissão para a distribuição primária.
• Os arranjos das subestações de distribuição variam de acordo com
a potencia instalada.
• Subestação de Distribuição – Regiões de baixa densidade de carga: • Transformadores com potencia da ordem de 10 MVA; • Barra simples; • Custo baixo; • Alimentação com uma única linha de suprimento ou duas linhas; • Confiabilidade baixa.
Subestação de Distribuição
Subestação de Distribuição
Substação de Distrbuição
Diagrama Monopolar - SE
• Subestação de Distribuição – Regiões de densidade de carga maior: • • • • • •
Alimentação com duas ou mais linhas de suprimento; Aumenta-se o número de transformadores; Barramentos de alta tensão independentes; Barramentos de média tensão seccionados; Maior flexibilidade operacional; Maior confiabilidade.
SE com dois transformadores e barra simples seccionada:
SE com dois transformadores e barras secundárias duplas seccionadas :
Subestação de Distribuição – Flexibilidade da Manutenção de disjuntores da saída dos alimentadores da SE. Utilização de barramentos principal e de transferência:
• Subestação de Distribuição – Potência instalada da SE: • Soma das potencias nominais de todos os transformadores existentes na SE. – Potência Firme da SE: • Aquela que se pode suprir quando da saída de serviço do maior transformador existente na SE; • Em contingência os transformadores podem operar com sobrecarga (f Sob); • Exemplo: SE com “n” transformadores, saindo o transformador de maior potência, a potência firme = f Sob x Σ Sn (i-1) • Quando a potência firme é maior que a instalada, fixa-se a firme
igual a instalada.
Subestação de Distribuição – Exemplo 1. Uma subestação com dois transformadores de
40 MVA e fator de sobrecarga de 1,2 pu. Qual a potência instalada e firme desta subestação?
Subestação de Distribuição
• Solução do Exemplo1: – Potência instalada: • S = 40 + 40 = 80 MVA
– Potência firme: Sfirme = 40 x 1,2 = 48 MVA
Substação de Distribuição
– Exemplo 2. Uma subestação com quatro transformadores
de 25 MVA e fator de sobrecarga de 1,4 pu. Qual a potência instalada e firme desta subestação?
Substação de Distribuição • Solução do exemplo 2. – Potência instalada: • S = 4 x 25 = 100 MVA – Potência firme: • Sfirme = 1,4 x 3 x 25 = 105 MVA • Como: Sfirme > Sinstalada então Sfirme = 100 MVA
Transmissão
Diagrama Unifilar
Transmissão
Transmissão
Transmissão
Transmissão
Transmissão
Conceitos & Observações 1- Cuidados no ato da definição técnica/aquisição técnica/aquisição do material: 1.1- observar a compatibilidade eletromagnética correspondente entre os equipamentos, com funções diferentes, porem utilizados no mesmo projeto e espaço físico; 1.2 – eventuais cuidados específicos que devem ser adotados antes da aplicação em campo; 1.3 – existências de especificações especificas do projeto, contendo dados do material, para os ensaios de recebimento, armazenagem, movimentação, start up, etc. 1.4 – Normas ABNT correspondentes, ou na falta f alta delas,recorrer as normas internacionais, que deverão ser adotadas para auxiliar a performance da instalação, etc.
