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GERAO, TRANSMISSO E DISTRIBUIO DE ENERGIA ELTRICA

ORGANIZAO: PRISON PAVEI UGGIONI

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SUMRIO

1 SISTEMA ELTRICO BRASILEIRO......................................................................03 1.1 Introduo.............................................................................................................03 1.2 Estrutura de um Sistema Eltrico de Potncia (SEP)..........................................06 1.3 Sistema Interligado Nacional (SIN)......................................................................08 1.4 Agentes do setor eltrico......................................................................................11 2 GERAO DE ENERGIA ELTRICA....................................................................14 2.1 Introduo.............................................................................................................14 2.2 Usinas de gerao de energia eltrica.................................................................18 2.2.1 Gerao hidreltrica..........................................................................................18 2.2.2 Gerao termeltrica.........................................................................................23 2.2.2.1Usinas Nucleares............................................................................................26 2.2.3 Fontes alternativas para gerao de energia eltrica.......................................29 2.2.3.1 Gerao elica...............................................................................................30 2.2.3.2 Gerao solar e fotovoltaica...........................................................................33 2.2.3.3 Gerao de energia por meio da biomassa...................................................36 2.2.3.4 Gerao marmotriz.......................................................................................38 2.2.3.5 Gerao geotrmica.......................................................................................39 3 TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICA............................................................40 3.1 Introduo.............................................................................................................40 3.2 Linhas areas de transmisso de energia eltrica...............................................42 3.2.1 Linhas areas com corrente alternada..............................................................42 3.2.2 Linhas areas com corrente contnua...............................................................46 3.2.3 Componentes bsicos de uma linha de transmisso area..............................48 3.2.3.1 Cabos condutores..........................................................................................48 3.2.3.2 Cabos para-raios............................................................................................51 3.2.3.3 Isoladores.......................................................................................................52 3.2.3.3.1 Tipos de isoladores.....................................................................................53

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3.2.3.4 Estruturas das linhas de transmisso.............................................................54 3.3 Linhas subterrneas e martimas para transmisso de energia eltrica..............58 3.4 Caractersticas eltricas de linhas e cabos..........................................................60 4 DISTRIBUIO DE ENERGIA ELTRICA............................................................61 4.1 Introduo.............................................................................................................61 4.2 Principais conceitos associados aos sistemas de distribuio.............................64 4.3 Tenses padronizadas para sistemas de distribuio..........................................70 4.4 Equipamentos e dispositivos utilizados em redes de distribuio........................71 4.4.1 Transformador...................................................................................................71 4.4.1.1 Transformadores de distribuio....................................................................73 4.4.1.2 Operao em paralelo de transformadores....................................................79 4.4.1.3 Potncia dos transformadores........................................................................82 4.4.2 Chaves fusveis.................................................................................................82 4.4.2.1 Dimensionamento de elos fusveis.................................................................88 4.4.3 Para-raios..........................................................................................................91 4.4.4 Chaves seccionadoras......................................................................................93 REFERNCIAS..........................................................................................................95

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1 SISTEMA ELTRICO BRASILEIRO 1.1 Introduo

Na histria da sociedade, a energia eltrica, desde a sua descoberta, sempre ocupou lugar de destaque, tendo em vista que ela est diretamente relacionada com a qualidade de vida e o progresso econmico.

Figura 1 - Importncia da eletricidade para a sociedade Fonte: Apostila de GTD Gerao, Transmisso e Distribuio de Energia Eltrica

A energia eltrica proporciona sociedade trabalho, produtividade e desenvolvimento e aos seus cidados conforto, comodidade, bem-estar e praticidade, o que torna a sociedade moderna cada vez mais dependente de seu fornecimento e mais suscetvel s falhas do sistema eltrico. Em contrapartida esta dependncia dos usurios vem se traduzindo em exigncias por melhor qualidade de servio e do produto. A energia eltrica uma das mais nobres formas de energia secundria. A sua facilidade de gerao, transporte, distribuio e utilizao, com as consequentes transformaes em outras formas de energia, atribuem eletricidade uma caracterstica de universalizao, disseminando o seu uso pela humanidade. No mundo de hoje, eletricidade, assim como alimentao e moradia, devem ser consideradas direitos humanos bsicos.

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Figura 2 - Fontes primrias para gerao de eletricidade no Brasil e no mundo Fonte: Balano energtico nacional 2009

Figura 3 - Matriz de oferta de energia eltrica no Brasil Fonte: Balano energtico nacional 2009

Conforme as figuras 2 e 3, no Brasil, entre as fontes primrias e secundrias de energia a fonte hidrulica a que mais contribui para produo de energia eltrica, estando os locais produtores em regies quase sempre distantes dos centros consumidores. Com isso so necessrias grandes extenses de linhas

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de transmisso e instalaes para repartir e distribuir a energia nos centros de consumo. As condies de no armazenamento e de no violao das restries operativas impem eletricidade sua produo no momento exato em que requerida ou consumida, fazendo com que o dimensionamento do sistema eltrico seja determinado pelo nvel mximo de energia demandada, resultando em ociosidade dessas instalaes durante o perodo de menor demanda.

Figura 4 - Consumo final de eletricidade por setor Fonte: Balano energtico nacional 2009

O atendimento dos aspectos de simultaneidade de produo e consumo, exigindo instalaes dimensionadas para a ponta de carga e a longa distncia entre os locais de gerao e os centros consumidores pode ser traduzido pela necessria existncia de um sistema de transmisso e de distribuio longos e complexos, apoiados por uma estrutura de instalaes e equipamentos que, alm de representar importantes investimentos, exigem aes permanentes de planejamento, operao e manuteno e esto, como qualquer produto tecnolgico, sujeitos falhas.

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1.2 Estrutura de um Sistema Eltrico de Potncia (SEP)

Os sistemas eltricos so tipicamente divididos em segmentos como: gerao, transmisso, distribuio, utilizao e comercializao. A oferta da energia eltrica aos seus usurios realizada por intermdio da prestao de servio pblico concedido para explorao entidade privada ou governamental. As empresas que prestam servio pblico de energia eltrica o fazem por meio da concesso ou permisso concedidos pelo poder pblico.

Figura 5 - Etapas de gerao, transmisso e distribuio de energia eltrica Fonte: Google imagens

Na etapa de gerao de energia eltrica uma tenso alternada produzida, a qual expressa por uma onda senoidal com frequncia fixa e amplitude que varia conforme a modalidade do atendimento em Baixa (BT), Mdia (MT) ou Alta Tenso (AT). Essa onda senoidal propaga-se pelo sistema eltrico mantendo a frequncia constante e modificando a amplitude medida que trafegue por transformadores. Os consumidores conectam-se ao sistema eltrico e recebem o produto e o servio de energia eltrica. A rede de transmisso liga as grandes usinas de gerao s reas de grande consumo. Em geral apenas poucos consumidores com um alto consumo de energia eltrica so conectados s redes de transmisso em que predomina a estrutura de linhas areas. A segurana um aspecto fundamental para as redes de

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transmisso. Qualquer falta neste nvel pode levar a descontinuidade de suprimento para um grande nmero de consumidores. A energia eltrica permanentemente monitorada e gerenciada por um centro de controle. O nvel de tenso depende do pas, mas normalmente est estabelecido entre 220 kV e 765 kV. A rede de subtransmisso recebe energia da rede de transmisso com objetivo de transportar energia eltrica a pequenas cidades ou importantes consumidores industriais. O nvel de tenso est entre 35 kV e 160 kV. Em geral, o arranjo das redes de subtransmisso em anel para aumentar a segurana do sistema. A estrutura dessas redes feita em geral por meio de linhas areas, por vezes cabos subterrneos prximos a centros urbanos fazem parte da rede. As redes de distribuio alimentam consumidores industriais de mdio e pequeno porte, consumidores comerciais e de servios