geração, transmissão e distribuição de energia elétrica

DISCIPLINA: ELG - ELETROTÉCNICA GERAL
SEM: 2008/2 TURMAS A/B
1)
2)
3)
4)
GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
PRINCÍPIOS DE CORRENTE E TENSÃO ALTERNADA
CIRCUITOS TRIFÁSICOS
INSTRUMENTOS DE MEDIDAS ELÉTRICAS
1ª AVALIAÇÃO-PROVA TEÓRICA
1º TRABALHO EM GRUPO
DISCIPLINA: ELG - ELETROTÉCNICA GERAL
SEM: 2008/2 TURMAS A/B
1)
2)
3)
4)
GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
PRINCÍPIOS DE CORRENTE E TENSÃO ALTERNADA
CIRCUITOS TRIFÁSICOS
INSTRUMENTOS DE MEDIDAS ELÉTRICAS
1ª AVALIAÇÃO-PROVA TEÓRICA
1º TRABALHO EM GRUPO
5) LUMINOTÉCNICA (UNIDADES FOTOMÉTRICAS, LÂMPADAS, LUMINÁRIAS)
6) INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
2ª AVALIAÇÃO-PROVA TEÓRICA
2º TRABALHO EM GRUPO
DISCIPLINA: ELG - ELETROTÉCNICA GERAL
SEM: 2008/2 TURMAS A/B
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
PRINCÍPIOS DE CORRENTE E TENSÃO ALTERNADA
CIRCUITOS TRIFÁSICOS
INSTRUMENTOS DE MEDIDAS ELÉTRICAS
1ª AVALIAÇÃO-PROVA TEÓRICA
1º TRABALHO EM GRUPO
LUMINOTÉCNICA (UNIDADES FOTOMÉTRICAS, LÂMPADAS, LUMINÁRIAS)
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
2ª AVALIAÇÃO-PROVA TEÓRICA
2º TRABALHO EM GRUPO
MAGNESTISMO E ELETROMAGNETISMO
MÁQUINAS ELÉTRICAS (COMANDO E PROTEÇÃO DE MAQ. E EQUIPAMENTOS)
TRASFORMADORES (AUTO-TRANSFORMADORES)
MOTORES
3ª AVALIAÇÃO-PROVA TEÓRICA
3º TRABALHO INDIVIDUAL
DISCIPLINA: ELG - ELETROTÉCNICA GERAL
SEM: 2008/2 TURMAS A/B
1ª.
AVALIAÇÃO
2ª.
AVALIAÇÃO
3ª.
AVALIAÇÃO
4ª.
AVALIAÇÃO
5ª.
AVALIAÇÃO
6ª.
AVALIAÇÃO
T1 – GRUPO
P1 - PROVA
TEÓRICA
T2 – GRUPO
P2 - PROVA
TEÓRICA
T3 –
GRUPO+
DEFESA
INDIVIDUAL
P3 - PROVA
TEÓRICA
10%
20%
15%
20%
15%
20%
DISCIPLINA: ELG - ELETROTÉCNICA GERAL
SEM: 2008/2 TURMAS A/B
GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E
DISTRIBUIÇÃO
DE ENERGIA ELÉTRICA
GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO
DE ENERGIA ELÉTRICA
• Ao conjunto de equipamentos e das
instalações para a geração e transmissão de
grandes blocos de energia dá-se o nome de
Sistema Elétrico de Potência.
• Há 3 fases entre a geração da energia elétrica
e o consumo de energia:



Produção
Transmissão
Distribuição
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
•




Tipos de usinas brasileiras:
Hidroelétricas (cerca de 74,7%);
Termoelétricas(carvão ou óleo);
Nuclear (urânio enriquecido);
Outros tipos de combustíveis alternativos
como biomassas (bagaço de cana, casca de
amêndoa do caju, óleo de mamona), turbinas
movidas a gás, centrais solares e
aproveitamento dos ventos (eólicas) e das
marés, etc.
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
• Os geradores de eletricidade necessitam de
energia mecânica(energia cinética) para
fazerem girar rotores das turbinas, nos quais
estão acoplados, no mesmo eixo, os rotores
dos geradores de eletricidade.
• Uma turbina hidráulica ou térmica é montado
no mesmo eixo de um gerador síncrono.
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
•





CUSTO DE ENERGIA COMPREENDE:
Custo da usina;
Custo de operação;
Custo de manutenção;
Custo de transmissão;
Custo de perdas de potência.
MENOR CUSTO
FINAL DE ENERGIA
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
•
•
•
•
•
•
•
Análise de um programa de geração otimizado:
Tipos de fontes disponíveis e sua localização;
Inventários de bacias hídricas e definição da
capacidade de geração das fontes disponíveis;
Dados de produção de combustíveis (carvão, óleo
diesel, gás natural);
Custos de fontes de geração (operacionais e
combustíveis);
Restrições (prazo de construção, capacidade de
produção industrial de equipamentos, de ordem
ambiental e de segurança)
Custos de operação e manutenção;
Custos globais.
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
2 tipos principais de fontes de energia elétrica:
 USINAS HIDRÁULICAS
• Alto custo inicial;
• Baixo custo operação e
manutenção;
• Produção de energia
condicionada à
hidrologia.
 USINAS TÉRMICAS
(óleo, carvão, nucleares
ou gás).
• Menor custo inicial;
• Maior custo operação e
manutenção;
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
• A tensão de saída dos geradores é ampliada a
níveis mais altos por meio de transformadores
elevadores de usina.
• Finalidade: viabilizar as transmissões a longa
distâncias, pois diminui-se a corrente elétrica
e assim os níveis de perdas joules e queda de
tensão ao longo das linhas de transmissão.
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Potência de algumas usinas hidrelétricas brasileiras
•
•
•
•
•
•
•
USINA DE ITAIPU:......................12600MW
USINA DE TUCURUÍ:....................8000MW
USINA DE ILHA SOLTEIRA:............3444MW
USINA DE P. AFONSO I-II-III-IV:.....2462MW
USINA DE JUPIÁ:...........................1551MW
USINA DE SERRA DA MESA:...........1275MW
USINA DE FURNAS:........................1216MW
TRANSPORTE DE ENERGIA ELÉTRICA
Definidos com base na função que exercem:
 TRANSMISSÃO: redes que interligam a
geração ao centros de carga;
 INTERCONEXÃO: interligação entre sistemas
independentes;
 SUBTRANSMISSÃO: rede onde a distribuição
não se conecta a transmissão. Há estágio
intermediário de repartição da energia entre
várias regiões.
 DISTRIBUIÇÃO: rede que interliga a
transmissão (ou subtransmissão) aos pontos
de consumo.
TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
 Tensões usuais de transmissão adotados no
Brasil em corrente alternada:
 138kV (AT – Alta tensão)
 230kV (AT – Alta tensão)
 345kV (EAT – Extra alta tensão)
 440kV (EAT – Extra alta tensão)
 500kV (EAT – Extra alta tensão)
 765kV (UAT – Ultra alta tensão, acima de 750kV)
TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
CC ou CA
 CA
 Constituído
por
geradores, estações de
elevação de tensão, LTs,
estações seccionadoras e
estações
transformadoras
abaixadoras.
• CC
• Na transmissão CC difere
na presença das estações
conversoras CA/CC junto
a subestação elevadora
(para
retificação
da
corrente) e junto à
subestação
abaixadora
(inversão da corrente) e
ausência de subestações
intermediárias
abaixadoras
ou
de
seccionamento.
TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
CC ou CA
 CA
 440kV CA (Ilha Solteira)
 500kV CA (Paulo Afonso
IV e Tucuruí)
 750kV CA 60Hz (metade
da Itaipu)
• CC
 Linhas de transmissão
em CC é mais barata;
 Estações conversoras
possuem custo elevado;
 Vantagem em sistemas
com freqüências
diferentes ou grandes
distâncias.
 +-100 a +-600kV CC
(Itaipu)
 +- 750kV (Rússia)
INTERCONEXÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
 A interligação de sistemas é economicamente
vantajosa permitindo caminhos alternativos
para o seu suprimento, necessitando de menos
unidades geradoras de reserva para o
atendimento de picos de cargas;
 Fornece melhor aproveitamento das
disponibilidades energéticas de determinadas
regiões;
SUBTRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
 Tensões usuais de subtransmissão adotados
no Brasil em corrente alternada:
 34,5kV
 69kV
 88kV
 138kV
DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
 É subdividida em distribuição primária (MT) e
distribuição secundária (nível de uso residencial);
 A distribuição primária é entregue à indústria,
centros comerciais, hospitais, etc.;
 Níveis de tensões primárias:





3,8kV
6,6kV
11,9kV
13,8kV
34,5kV
DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
 Níveis de tensões secundárias:




127/220V
115/230V
120/208V
220V
TENSÕES PARA GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E
DISTRIBUIÇÃO
TENSÕES PARA GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E
DISTRIBUIÇÃO
REGULAMENTAÇÃO/FISCALIZAÇÃO GERAÇÃO E
DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL
 Órgão federal DNAEE – Departamento Nacional
de Águas e Energia Elétrica:
 Portaria 222/87 – Condições Gerais de
Fornecimento: pedido, limites de fornecimento
em termos de demandas requeridas, ponto de
entrega, classificação e cadastro dos
consumidores, leitura, faturamento, etc;
 Portaria 043/73 – Níveis de tensão;
 Portaria 046/78 – Níveis de Confiabilidade de
Atendimento.
REGULAMENTAÇÃO/FISCALIZAÇÃO GERAÇÃO E
DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL
 www.celesc.com.br/portal/atendimento/
-> Normas Técnicas: E-321.0001 (nov.2007)
substitui e cancela a DPSC/NT-01-BT
 INSTALAÇÕES DE BAIXA TENSÃO SÃO
REGULAMENTADAS PELA NORMA NBR-5410 DA
ABNT => 1000V em CA
=> 1500V em CC
=> freqüência máxima é de 400Hz (decreto
governamental no BR é 60 ciclos/s.
CATEGORIAS DE FORNECIMENTO
• CATEGORIA I – exclusivamente residencial
para Iluminação e uso doméstico;
• CATEGORIA II – Comercial e Industrial;
• CATEGORIA III – Tensão Primária (Potência
instalada ultrapassa 50/75kW);
• CATEGORIA IV – Tensão de subtransmissão e
transmissão (Demanda não inferior a
2500/5000kW por mais de 15 min.)
Entre 2500 a 5000kW a Concessionária irá definir o melhor nível
de tensão.
FATORES DE PROJETO: FATOR DE DEMANDA
• FATORES DE PROJETO (FATOR DE DEMANDA, FATOR DE
CARGA, FATOR DE PERDA, FATOR DE UTILIZAÇÃO,...) => VISA
ECONOMICIDADE DO EMPREENDIMENTO.
FATOR DE DEMANDA = DEMANDA MÁXIMA
POTÊNCIA INSTALADA
Exemplo de Aplicação do Cálculo de Demanda
• Uma residência de 180 m² de construção;
• Possui 12 cômodos;
• Possui os seguintes aparelhos:
 2 aparelhos de ar condicionado de 14000 Btu (British Thermal unit)
equivale a 1900W cada um;
 4 chuveiros elétricos de 3500W cada um;
 1 ferro elétrico de 1000W;
 2 motores elétricos de 1,5CV cada um.
Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do
estado de São Paulo
• CÁLCULO DA CARGA TOTAL INSTALADA: TOMADAS PARA 180m²
Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do
estado de São Paulo
• CÁLCULO DA CARGA TOTAL INSTALADA: ILUMINAÇÃO
RESIDENCIAL: 1 PONTO DE LUZ POR CÔMODO DE 100W.
PORTANTO, SE NA RESIDÊNCIA TEM 12 CÔMODOS=>
12 X 100 = 1200W
Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do
estado de São Paulo
• CÁLCULO DA CARGA TOTAL INSTALADA: APARELHOS FIXOS:
2 APARELHOS DE AR CONDIC. = 14000 Btu => 2 x 1900W = 3800W
4 CHUVEIROS ELÉTRICOS = 4 x 3500W = 14000W
1 FERRO ELÉTRICO = 1 x 1000W = 1000W
Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do
estado de São Paulo
• CÁLCULO DA CARGA TOTAL INSTALADA: APARELHOS FIXOS:
2 MOTORES ELÉTRICOS DE 1,5CV = 1540W => 2 x 1540 = 3080W
Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do
estado de São Paulo
• CÁLCULO DA CARGA TOTAL INSTALADA: APARELHOS FIXOS:
SOMATÓRIA TOTAL = TOMADAS E LUZ = 4200W ou
AR CONDIC.
4,2kVA
= 3800W ou
3,8kVA
= 14000W ou
14kVA
FERRO ELÉTRICO = 1000W ou
1kVA
CHUVEIROS
MOTORES
= 3080W ou
2,17kVA
_____________________
26080W
ou
25,17kVA
Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do
estado de São Paulo
• CÁLCULO DE DEMANDA
•CALCULA-SE A DEMANDA REFERENTE A CADA ITEM ESPECÍFICO,
UTILIZANDO TABELAS DE FATORES DE DEMANDA QUE FORNECEM
ESTIMATIVA ENTRE RELAÇÃO ENTRE DEMANDA DO CONJUNTO E A
POTÊNCIA INSTALADA.
Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do
estado de São Paulo
• CÁLCULO DE DEMANDA: TOMADA E ILUMINAÇÃO
POT DEMANDA = 0,52 x 4200W = 2184W = 2,18kVA
Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do
estado de São Paulo
• CÁLCULO DE DEMANDA: CHUVEIROS, TORNEIRAS, FERROS ELÉTRICOS
POT DEMANDA = 0,7 x 15000W = 10500W ou 10,5kVA
Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do
estado de São Paulo
• CÁLCULO DE DEMANDA: CONDICIONADOR DE AR
POT DEMANDA = 1900W OU 2,1KVA x 2 x 1 = 4,2kVA
Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do
estado de São Paulo
• CÁLCULO DE DEMANDA: MOTORES
FD = 1 para o maior motor e FD = 0,5 para os restantes.
1 X 2,17kVA + 0,5 x 2,17kVA = 3,26kVA
Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do
estado de São Paulo
• CÁLCULO DE DEMANDA TOTAL :
POTÊNCIA DE DEMANDA TOTAL =
2,18kVA (tomadas e ilumin.)
10,50kVA (chuveiros e ferro)
4,2kVA (Ar condicionado)
3,26kVA (motores)
____________________
20,14 kVA (total)
FD = 20,14kVA / 25,17kVA = 0,8
T1 - TRABALHO EM GRUPO DE 4 ALUNOS
• Geração de Energia Elétrica através de combustíveis
alternativos (diesel, gás natural, biomassa, eólicas, marés,etc):
 Vantagens/desvantagens
 Aspecto ambiental
 Princípio de Funcionamento de máquinas primárias