Sistemas Elétricos De Potência

Sistemas Elétricos de Potência

Um Sistema Elétrico de Potência, SEP, pode ser definido como o conjunto de equipamentos e instalações para a geração e transmissão de grandes blocos de energia. Entre a geração de energia elétrica e o seu consumo, um SEP é, normalmente, dividido em três subsistemas:

Geração;

Transmissão;

Distribuição.

A representação esquemática de um SEP pode ser feita utilizando diagramas trifilares (representando as 3 fases), bifilares (bifásico ou monofásico) e unifilares (representando apenas as linhas de transmissão/distribuição, independente do número de fases). Este último é o mais comum, por ter representação e visualização mais simples.

A seguir é mostrada uma figura com a representação de um SEP genérico englobando os três subsistemas, bem como as faixas de tensão nos sistemas de transmissão e distribuição de energia elétrica.

No Brasil, dentre as fontes primárias e secundárias de energia a fonte hidráulica é a que mais contribui para produção de energia elétrica (73,1%) estando os locais produtores em regiões quase sempre distantes dos centros consumidores (Figura1.4). Com isso são

necessárias grandes extensões de linhas de transmissão e instalações para repartir e distribuir a energia nos centros de consumo.

(*) Inclui lenha, bagaço de cana, lixívia e outras recuperações.

Fonte: Balanço Energético Nacional 2009 – Resultados Preliminares.

Figura 1.4 Estrutura da oferta de energia elétrica no Brasil em 2008.

A eletricidade apresenta uma combinação de atributos que a torna

distinta de outros produtos, como:

− dificuldade de armazenamento em termos econômicos;

− variações em tempo real na demanda, e na produção em caso de

fontes renováveis;

− falhas randômicas em tempo real na geração, transmissão e

distribuição; e

− necessidade de atender as restrições físicas para operação

confiável e segura da rede elétrica.

As condições de não armazenamento e de não violação das restrições operativas impõem à eletricidade sua produção no momento exato em que é requerida ou consumida fazendo com que o dimensionamento do sistema elétrico seja determinado pelo nível máximo de energia demandada, resultando em ociosidade dessas instalações durante o período de menor demanda.

O atendimento dos aspectos de simultaneidade de produção e consumo, exigindo instalações dimensionadas para a ponta de carga, e a longa distância entre os locais de geração e os centros consumidores pode ser traduzido pela necessária existência de um sistema de transmissão e de distribuição longos e complexos, apoiados por uma estrutura de instalações e equipamentos que, além de representar importantes investimentos, exigem ações permanentes de planejamento, operação e manutenção, e estão como qualquer produto tecnológico sujeito à falhas.

Os sistemas elétricos são tipicamente divididos em segmentos como:

geração, transmissão, distribuição, utilização e comercialização.

A oferta da energia elétrica aos seus usuários é realizada através da prestação de serviço público concedido para exploração à entidade privada ou governamental. As empresas que prestam serviço público de energia elétrica o fazem por meio da concessão ou permissão concedidos pelo poder público.

Estrutura de um Sistema Elétrico de Potência

O objetivo de um sistema elétrico de potência (SEP) é gerar, transmitir e distribuir energia elétrica atendendo a determinados padrões de confiabilidade, disponibilidade, qualidade, segurança e custos, com o mínimo impacto ambiental e o máximo de segurança pessoal.

– Confiabilidade e disponibilidade são duas importantes e distintas

características que os SEPs devem apresentar.

Ambos são expressos em %. Confiabilidade representa a probabilidade de

componentes, partes e sistemas realizarem suas funções requeridas por um dado período de tempo sem falhar.

Confiabilidade representa o tempo que o componente, parte ou sistema levará para falhar. A confiabilidade não reflete o tempo necessário para a unidade em reparo retornar à condição de trabalho.

Disponibilidade é definida como a probabilidade que o sistema esteja operando adequadamente quando requisitado para uso. Em outras palavras, é a probabilidade de um sistema não estar com falha ou em reparo quando requisitado para uso. A expressão

abaixo quantifica a disponibilidade:

A= MTBF

MTBF+ MTTR

A – availability (disponibilidade)

MTBF – tempo médio entre falhas ou MTTF

MTTR – tempo médio para reparo - inclui desde a

detecção até a retificação da falha. A disponibilidade é função da confiabilidade e da manutenabilidade – exercício da manutenção. Se um sistema tem uma alta disponibilidade não necessariamente terá uma alta confiabilidade.

Mesmo um sistema com uma baixa confiabilidade poderia ter uma alta disponibilidade se o tempo para reparo é curto.

– Qualidade da energia é a condição de compatibilidade entre

sistema supridor e carga atendendo critérios de conformidade

senoidal.

– Segurança está relacionado com a habilidade do sistema de responder a distúrbios que possam ocorrer no sistema. Em geral os sistemas elétricos são construídos para continuar operando após ser submetido a uma contingência.

A estrutura do sistema elétrico de potência compreende os sistemas de geração, transmissão, distribuição e subestações de energia elétrica, em geral cobrindo