Redes de Distribuição - Aula 04: Sistema de Transmissão de Energia Elétrica

o Olá pessoal bem-vindos de volta nosso curso de redes de distribuição essa nossa senhora número 4 E hoje nós vamos falar um pouco a respeito do sistema de transmissão de energia elétrica bom pessoal então o sistema de transmissão é correspondente à parte do sistema elétrico responsável pela interligação entre as grandes usinas de geração e os centros de carga no caso do Brasil a distância entre as usinas de geração e os centros de carga é muito elevada né pode chegar a milhares de quilômetros então é necessário toda uma tecnologia de transmissão para garantir que seja feita

a transmissão de grandes blocos de energia de forma tá ciente de dentro dessas linhas de transmissão ok É então o sistema de transmissão ele vem a ser composto principalmente por linhas de transmissão e subestações em que as linhas de transmissão São justamente os circuitos que vão oferecer um caminho para transferência desse bloco de energia e quanto que é substações são instalações O que abrigam é uma quantidade de equipamentos necessários para a operação do sistema elétrico Então dentro do subestação você vai fazer operações como elevação o rebaixamento do nível de tensão elétrico você vai fazer o

controle do nível de tensão você vai fazer o controle do nível de reativos você vai operar manobras abrir ou fechar circuitos e assim por diante Ok então as linhas de transmissão elas são a principal parte componente do sistema de transmissão e as subestações elas são parte importante também que vai ter aí a função de realizar manobras e operações no sistema e com relação ao nível de tensão o sistema de transmissão ele é caracterizado por altos níveis de tensão são tensões muito elevadas né porque porque como ele possa um longo comprimento as linhas de transmissão posso

ir cumprimento muito elevado então é necessário que as tensões sejam muito elevadas para que para garantir uma corrente relativamente baixa nós já verificamos isso nas aulas anteriores né como o nível de tensão interfere no livro de corrente e consequentemente no nível de perdas daquele circuito portanto a é necessário trabalhar com níveis de tensão muito elevados para redução das perdas nesse processo de transmissão Aqui nós temos uma ilustração né dos níveis de tensão no sistema de transmissão brasileiro a gente observa que é a maior parte do das linhas de transmissão no Brasil operam sobretudo nos níveis

de tensão de 230 mil volts e 500 mil volts né Essas duas são as extensões mais comuns no sistema de transmissão porém existem ainda as tensões 345kv 440 kv 600kv 750 800 kv tá sendo que essas linhas de 600kv 800 cabeção linhas em corrente contínua essa de 800 kv é uma linha que escoar energia da produção da Região Norte para Região Sudeste é justamente tem que ter ligando lá o complexo de geração de Belo Monte com ao centro de carga do sudeste é uma das maiores linhas de transmissão do mundo bom então nós temos esses

níveis de tem e são muito elevados e isso é justamente o nível de tensão que vai trazer uma série de características ao sistema de transmissão por que opera no atenção tão elevada é necessário que haja muito cuidado com relação ao isolamento das partes vivas do sistema de transmissão então é por isso que os componentes da transmissão eles são sempre muito grandes muito elevado as torres de transmissão São muito elevados são muito grandes os as subestações elas são maiores porque porque é necessário que haja um espaçamento suficiente entre os condutores vivos para garantir o isolamento desse

nível de tensão aqui tão elevado ok e com relação às estruturas que compõem as torres das linhas de transmissão então é que a gente destaca a algumas das principais estruturas né a gente pode dividir aqui esse conjunto conhecido como estruturas autoportantes são estruturas Como o próprio nome já diz que a sua própria configuração Lhe garante estabilidade e existe também estruturas desse tipo que são estruturas do tipo Estaiada elas são amarradas através de cabos de aço ao solo que esse cabo ajustamento que vaga na pessoas sustentação e Aqui nós temos estruturas de circuito simples como essa

caso aqui você vai transmitir transmitir apenas um circuito E você tem estrutura de circuito duplo como esse caso aqui em que você pode utilizar a mesma estrutura para para a sustentação de dois circuitos diferentes Ok o tipo de estrutura que você vai selecionar ele vai depender basicamente dos esforços mecânicos que serão experimentados naquele local de instalação da torre né então se a torre fica no ponto mais elevado do solo no ponto menos elevado o comprimento entre os vãos né de uma torre até a próxima torre Esse é um ponto que tá se fazendo uma curva

etc tudo isso vai interferir na decisão de qual tipo de estrutura vai ser escolhido para compor ali a transmissão é nós não vamos nos aprofundar nesse detalhe aqui na aula uma última observação com relação às estruturas aqui vocês observem que sempre há também a nas estruturas um ponto aqui na parte de cima Onde é colocado o cabo de proteção contra descargas atmosféricas ou cabo para-raios né porque nós temos Estruturas Metálicas muito elevadas então elas estão suscetíveis a receber descargas atmosféricas e essa descarga poderia incidir diretamente nos Condutores né E aí além da perturbação eletromagnética que

a ver aí no circuito também a uma uma solicitação Mecânica do cabo no momento em que ele recebe é uma descarga atmosférica portanto é colocado um cabo pára-raio sempre no topo da torre de transmissão para que ele possa receber essa discar e protegendo assim os condutores referentes aos circuitos né E aí a descarga recebida pelo cabo de proteção e e esse cabo proteção e até até errado assim como toda a estrutura da Torre E ela é esquadra para Terra aqui e outra coisa que é importante observar é o que se chama de faixa de Servidão

né corresponde a um espaço é que deve haver ali entre a torre de transmissão né na largura aos lados da torre de transmissão de forma que não haja Nenhum obstáculo e que não seja feito nenhum tipo de construção ali naquela faixa isso para garantir a segurança da operação da linha de transmissão né porque você tem níveis de tensão muito elevado que irradiam Campos eletromagnéticos que podem afetar os seres humanos então é necessário que haja o respeito essas faixas de Servidão e o segundo. Também é com relação à questão da manutenção para que você faça a

manutenção dessas linhas você precisa acessá-las né através de veículos e de estruturas que precisam haverá livros precisa haver um espaço ali livre para que você possa a ver toda essa estrutura da Torre sem Nenhum obstáculo lá então existe aqui uma forma para se determinar a faixa de Servidão das linhas de transmissão que aí vai depender basicamente da do nível de tensão é da distância entre as estruturas do da bitola do a seção transversal dos condutores etc e aí você tem aqui ó por exemplo para linhas de transmissão de 500 kv uma largura típica para a

faixa de Servidão de 60 metros para linhas de transmissão de 230 kv com a largura típica de 40m e assim sucessivamente ok e com relação aos cabos que são utilizados nas linhas de transmissão então predomina a utilização de cabos de alumínio encordado com alma de aço que esse tipo aqui né você tem alguns fios de alumínio que são recordados aqui e no centro você tem uma alma de Aço tá a função do Alumínio é É claro é a condução da corrente elétrica e o aço Apesar de que também é um condutor mas ele não é

um condutor tão bom quanto alumínio então a principal função dele aqui é da Resistência mecânica ao cabo porque você vai ter com característica das linhas de transmissão aqui os vãos entre duas torres diferentes são muito elevados Então você tem aí um esforço mecânico significativo né nesses cabos e aí pra garantir a resistência a esse esforço é feito as estratégias de se colocar uma alma de Aço né um centro do condutor como sendo de aço que possui uma resistência mecânica bem maior do que o alumínio e essa onde acha que fica responsável por suportar esse esforço

mecânico tá também existe os cabos Sem Alma de aço que aí eles vão ter uma resistência mecânica menor do que aqueles cabos com alma de Aço a escolha óbvia vai depender do tipo de esforço a qual estará submetido o cabo naquela estrutura em questão tá mas podemos dizer que predomina a utilização dos condutores com alma de aço por combinarem essas características que estão postas aqui né a resistência mecânica garantida pela alma de Aço uma boa condutividade que é oferecida pelo alumínio flexibilidade também a descida pelo alumínio e um custo razoável seria mais interessante o alumínio

por exemplo do que o cobre pois o cobre além de ser mais caro ele é mais pesado né O que aumentaria ainda mais o esforço na no cabo né nas linhas de transmissão e além de que o cobre também possui uma flexibilidade menor em relação ao alumínio então por isso predomina o cabo de alumínio no sistema de transmissão ok e com a gente falou o nível de tensão do sistema de transmissão é muito elevado não é acima de 230 mil volts e esse nível de Detenção ele acaba acarretando problemas que são comuns no sistema de

transmissão relacionados ao isolamento das partes vivas né então é que a gente vai ver um vídeo agora relativo a um efeito conhecido como efeito Corona que é o efeito da ionização do ar devido ao nível de tensão elevado nos circuitos de transmissão vamos observar que o vídeo aqui uma internet vejo graça não é o nome ultravioleta isso a 13 Peu a olho long então esses essas essas partes de bolinhas brancas que estão sendo geradas aqui na verdade é radiação ultra-violeta ilustrado ficar visualização do Alcorão um desses você consegue ouvir pela galera é essa essa essa

radiação ultra-violeta esse efeito Corona se você chegar próximo além de transmissão você vai ouvir um zumbido Apesar de que você não vai ver como você tá vendo aqui que a nossa visão não consegue captar a radiação ultra-violeta Mas você vai ouvir um zumbido referente a Justamente a ionização do ar o efeito Corona ele é uma indicação de que pode vir a ocorrer uma falha brevemente ali naquele isolador porque ele é como eu falei a ionização do ar quer dizer que nesses pontos aí que tá vendo efeito Corona o ar deixa de ser um isolante e

passa a ser um condutor Esse é o fenômeno da ionização né E se você tem ali ao redor da parte viva um atmosfera quando tiva isso pode levar né se isso aí continuar se propagando pode levar a roupa é de todo a cadeia de isoladores né Isso é um problema comum que ocorre nas linhas de transmissão né e problema com isolação e aqui nesse outro vídeo A gente vai ver justamente um problema desse que a falha na isolação de uma linha de transmissão né o efeito Corona ele é um indicativo de que essas falhas podem

ocorrer e ajustamentos quando você tem o isolador é perde a sua capacidade de isolação é você tem ali agora e o caminho para um curto-circuito entre o condutor que é a fase e a torre que está errada portanto aqui você tem um curto-circuito fase-terra né Isso é um problema que pode ocorrer no sistema de transmissão e e não é como Asa na não é incomum na verdade a falha diz o lamento elas principais problemas que o e veja o tamanho do arco elétrico que formou-se nas três fases esse para a esquerda da frente né Isso

aqui é justamente a ionização do ar o ator nos condutor e automação dos seus permitiu a circulação de corrente entre o cabo EA pago e a torre que está ferrado Então você tem aquele por perturbo sempre faz o ferro que é é bom no Brasil o sistema de transmissão ele é das diferentes regiões que compõem o país Ele é interligado no que se conhece como sim ou Sistema interligado Nacional tá então o Sistema interligado Nacional ele consiste na interconexão dos sistemas elétricos de todo o país por meio da malha de transmissão de forma propicia a

transferência de energia entre o subsistema tá então nós temos do Brasil quatro subsistema as principais é o subsistema nordeste subsistema norte o subsistema centro-oeste Sudeste e o subsistema sul existe ainda que nas regiões norte né nos estados do Amazonas Amapá e Roraima alguns Alguns em alguns pontos que estão isolados que não estão conectados ao Sistema interligado Nacional Ok mas nesses demais nessas demais localidades o que a gente tem é toda a malha de transmissão ela está interligada entre si isso traz uma série de vantagens ao a operação do sistema do ponto de vista nacional é

oque é E aí dentre as funções que o Sistema interligado Nacional possui a gente pode destacar as seguintes né primeiro é a transmissão da energia gerada pelas usinas para os grandes centros de carga porque no caso do Brasil em razão da localização dos potenciais hídricos as principais usinas de geração elas não estão localizadas no centro de carga Então você tem por exemplo um grande potencial de geração na região norte mas a região norte é uma região que possui pouca carga a maior carga do Brasil ela está concentrada na região sudeste Então você consegue de operando

com o sistema interligado você consegue aproveitar esse potencial de geração hídrica da Região Norte para suprir as cargas da região sudeste por exemplo né então é impossível não fosse o Sistema interligado Nacional você pode fazer a interligação entre os diversos elementos do sistema elétrico para garantir estabilidade e confiabilidade da rede Então você tem é toda a rede interligada formando um circuito gigantesco né de forma que existe uma certa inércia nesse circuito por ele ser muito grande e possui um alto patamar de carne em outro patamar de geração pequenas perturbações não vão conseguir afetar facilmente esse

circuito devido à inércia natural que haverá por conta desse grande volume de tanto de carne quanto de geração então isso garante mais estabilidade e confiabilidade ao sistema tá Outro ponto é a interligação entre as bacias hidrográficas e regiões com características hidrológicas heterogêneas na de modo a otimizar a geração hidrelétrica é o seguinte que quando você em terrível o sistema em todo o Brasil você vai ter algumas regiões em que dá no momento do ano elas estão no período úmido ou seja tem uma alta disponibilidade para geração nas hidrelétricas enquanto naquele mesmo período do ano você

tem outra região que tá no período seco e ela tem uma baixa disponibilidade para geração hidrelétrica Então essa região que tá no período úmido ela pode naquele momento suprir a necessidade da região que tá no período seco num momento posterior no segundo período do ano essa situação elas inverte aí aquela região que tava no período seco ela agora estará no período úmido e ela quem vai suprir agora necessidade de geração do sistema Então você consegue complementar as necessidades né de os potenciais de geração de regiões distintas do Brasil E aí e por fim existe também

a interligação energética com países vizinhos na Então a gente tem por exemplo a interligação com a Venezuela uma interligação com o Uruguai em que a gente fornece o recebe energia desses países vizinhos que e com relação a complementariedade entre os sub-sistemas que nós comentamos né isso aqui a geração hídrica média anual em cada subsistema na região sudeste centro-oeste na região Sul região Nordeste região norte Então você percebe que a região sul ela tem período justamente inverso ao período da região norte enquanto na região norte o início do ano primeiro semestre é mais úmido na região

sul é o final do ano que é mais úmido Então você consegue ter aqui uma complementariedade do potencial de geração dessas duas regiões enquanto uma tá no período seco A outra tá no período úmido enquanto planta no período úmido A outra tá no período ser de forma que elas conseguem se complementar tá essa complementariedade gera um grande 22 por cento de energia disponível em relação ao sistema não interligados quer dizer que a interligar o nosso sistema a gente ganha um potencial uma disponibilidade de capacidade de geração de 22 por cento a mais um sistema nós

sem precisar fazer nenhuma obra ou criar nenhuma nova usina só o fato de o sistema está interligado você consegue ter essa aumento na disponibilidade para geração de energia devido a essa complementaridade que nós comentamos ok Tá bom então como nós falamos alguns sub-sistemas eles conseguem é fornecer energia para outro sub-sistemas através do Sistema interligado Nacional então a gente tem aqui a o intercâmbio energético entre os diferentes sub-sistemas que ocorrem de maneira média ao longo de um ano né claro que em alguns momentos esse fluxo se inverte mas na média do ano o que nós temos

é a região norte fornecendo energia para a região Nordeste e para região Sudeste centro-oeste tá na Região Norte na região exportadora de energia a região Nordeste ela tá recebendo energia tanto do Norte quanto do sudeste Portanto o Nordeste ele não é autossuficiente na questão da geração ele precisa ser complementado com e a geração principalmente do Norte né a região centro-oeste e Sudeste Ela tanto recebe energia do Norte como ela também exporta energia né para o Nordeste e para o sul enquanto que a região sul ela importa energia do Sudeste e esporte energia lá na conexão

que tem como Uruguai que essa área e vermelha são sistemas que são isolados eles funcionam portanto de forma independente do Sistema interligado Nacional eles têm as suas próprias gerações que alimentam a ler as suas cargas localmente existe um característica de forte dependência de usinas termelétricas aqui nas regiões do sistema isolado que é bom E aqui É um cenário é que demonstra todas as linhas de transmissão do Brasil né todas as linhas que compõem o Sistema interligado Nacional a gente tem aqui ainda esse essas linhas que estão é em tracejados São linhas que não estão prontas

não estão concluídas mas que estão previstas para serem concluídas até o ano de 2024 as linhas que estão com traçados continuam são lindos que já estão em operação Então você observa por exemplo que você tem aqui ó essa linha que se destaca no mapa é conhecido como linhão de Belo Monte é é uma linha que interconecta o sistema de geração aqui da região norte da região da usina de Belo Monte de Tucuruí com os centros de carga do Sudeste de Minas Gerais e São Paulo é uma linha que opera em 8 a ver e em

corrente contínua é uma das minhas é a linha de maior comprimento do Brasil e uma das vezes maior comprimento do mundo a você tem também aqui Que opera em em corrente contínua que a linha que interliga a usina hidrelétrica de Itaipu a São Paulo nessa linha que tá aqui embaixo ela também tem liga uma parte aqui da região de Porto Velho em Rondônia a São Paulo também que é o centro de carga tá você vê que no nordeste na região Nordeste predominam que as linhas de 500 kv que são essas vermelhas e as leis de

230 kv que são as vezes é no nordeste nós temos basicamente esses dois níveis de tensão aqui na região sudeste você tem outros níveis de tensão né você tem aí 200 e 345 kv e azul Você tem o quê a 40 kv aqui esse Rosa tá aqui por exemplo a interligação que existe com a Venezuela por causa de Roraima você tem aqui uma interligação com a Venezuela em 230 kv Roraima é o estado atendido pela Venezuela atualmente mas existe o projeto né de interligação do estado com o sistema interligado nacional com essa linha aqui de

500 kv E aí você vai diminuir a dependência da Venezuela Ok bom então é só a visão geral né do sistema de transmissão brasileiro é um sistema bastante robusto é praticamente todo interligado com exceção dessas regiões aqui norte né mas o sistema bastante interligado bom e é um dos sistemas mais complexos nem mais robustos do mundo né o sistema de transmissão brasileiro ok e agora a gente deu um zoom aqui na região do estado da Paraíba para gente averiguar Quais são as linhas do sistema de transmissão que cortam o estado da Paraíba você percebe que

ali o estado da Paraíba ela possui basicamente 3 pontos de atendimento pelo sistema interligado Nacional você tem um ponto aqui em João Pessoa né com algumas linhas no nível de 230 kv aqui você tenha de destaque a subestação da chesf Santa Rita dois aqui em Campina Grande você tem várias linhas de transmissão é Campina Grande é um ponto importante de conexão do Sistema interligado Nacional você tem as subestações Campina Grande um e Campina Grande desculpa Campina Grande dois e Campina Grande três são substações importantes aqui possuem linhas tanto em 230 kv como em 500 kv

e no sertão do estado a subestação de Coremas que posso ver aqui algumas linhas que se conectam a subestação de Milagres no Ceará então basicamente você tem esses três pontos de atendimento da rede básica no estado da Paraíba né no no leste do estado você tem aqui a subestação de Santa Rita no centro do estado você tem a subestação duas subestações em Campina Grande e no Oeste do estado você tem subestação em Coremas tá Esses são os pontos em que a distribuidora de energia no caso a Energisa vai se conectar né para a atender as

cargas de todo o estado nem são os pontos que seriam aqui as fontes de energia principais para o atendimento do Estado ok E aí é bom pra gente finalizar aula vamos falar que agora sobre o air aqui que é o esquema Regional de alívio de carga que o esquema implementado no Sistema interligado Nacional é o sistema de proteção que por meio do desligamento automático escalonado de blocos de carga minimiza os efeitos de subir frequência da ocorrência de perda de grandes blocos de geração então como a gente como comentou o Sistema interligado Nacional ele traz uma

série de vantagens Mas ele também traz algumas desvantagens é uma das desvantagens é que você tem por ele ser um sistema interligado você tem a propagação de defeito quando você tem por exemplo um defeito que ocorre numa determinada região esse defeito pode ser uma saída e um grande bloco de cargas ou uma saída de um grande bloco de geração por exemplo né Por Um curto-circuito numa linha de transmissão uma falha na atuação de uma proteção etc então quando o prefeito desse se o sistema fosse isolado o defeito só ir e se refletir lá naquela região

mas como o sistema interligado Então as demais regiões tendem a propagar esse defeito né E se você não tiver nenhum sistema de contenção esse defeito vai se propagar de modo que você poderia ter um blackout nacional é Um Apagão Nacional por conta da propagação desses defeitos então uma das formas que não foi encontrada para proteção do sistema é justamente a implementação doer aqui né o esquema Regional de alívio de carga que é um sistema de proteção para garantir a estabilidade do sistema elétrico então por exemplo quando você tem uma perda de carga ou de geração

numa determinada região aquela região vai ser desligada né pelo senhor de proteção e as demais regiões do sistema elas vão ficar com geração em excesso ou geração e em pé sem falta e isso vai fazer com que a frequência do sistema caia nessa característica se a frequência do sistema atingir um ponto crítico sistema ele perde a estabilidade EA proteção vai acabar por desligar esse sistema né E você vai ter um mercado nacional então o que que eu era que faz ele vai monitorar o nível de frequência do sistema e para as frequências que estejam abaixo

da nominal na que é 60 Hertz ele vai começar a cortar a carga de forma seletiva E escalonada então já está no ar criado em todo o Brasil né Qual é a carga que vai ser cortada nesses casos então por exemplo aqui na região Nordeste Se e a frequência do sistema atingir 57,9 Hair aí vai ser feito um corte de Seis por cento da carga da região Nordeste esse Seis por cento já estão apeados né já se sabe quais são as substâncias que serão desligadas o sistema já já tá mapeado com isso e mesmo assim

a frequência continuar caindo e atingir uma frequência de 57.18 Hair aí é feito um segundo corte de carne né que você quer chamado de segundo estágio que vai ser feito um corte de sete por cento da carga e assim sucessivamente né até cortar quinze por cento da carga na tentativa de restabelecer a frequência nominal do sistema nem garante estabilidade para que a gente não tenha um blackout nacional é assim que funciona o Iraque e aqui a gente tem um exemplo de um gráfico que mostra a atuação do Iraque real né que aconteceu no dia 23

de Março 2018 algumas pessoas vão lembrar houve um grande apagão que atingiu a região norte e Nordeste do Brasil em virtude da saída da linha de 800 kv de Belo Monte então a gente mostrou agora pouco o gráfico aqui do Sistema interligado Nacional e falamos essa linha aqui de 800 kv que interliga Belo Monte al centro de carga da região Sudeste então lá em março 2018 por um defeito na proteção e essa linha foi desligada as duas linhas Aqui foram desligadas é de forma indevida então que ocorre foi a saída né de um grande bloco

de geração aqui de Itaipu de Belo Monte toda a geração que estava sendo feito aqui no complexo de geração aqui da região norte ele ficou sem ter para onde escoar né então por não ter para onde escoar o que é que aconteceu todo esse sistema aqui da região norte nordeste ficou com excesso de geração o excesso de geração em geração causou uma sobre atenção o sistema e essa sobretensão fez com que a proteção do sistema atuar se desligando Praticamente todo o sistema da região norte nordeste no caso da Região Sul centro-oeste e Sudeste o que

aconteceu lá foi a falta de geração a falta de geração gera o que a redução da frequência do sistema Ah tá e o que ocorre com a redução da frequência do sistema elétrico ele ia ficar reduzindo até o ponto de perder a estabilidade e ser desligado completamente haveriam blackout Nacional só que como a gente observa aqui no gráfico a frequência Começou a cair e quando ela atingiu aqui o primeiro patamar do primeiro estágio do air aqui foi feito um corte de cargas né o air aqui atuou e foi feito um corte de cargas na região

sudeste corta e carga seletivo esse corte de carga permitiu com que a frequência Voltasse a crescer né E aí foi sendo feito novos cortes de carga até que a frequência voltou a sua ao seu patamar nominal informa que apenas uma parte pequena da região centro-oeste Sudeste foi afetada pelo apagão né que é justamente essa parte que foi desligada propositalmente pelo ar aqui de forma a preservar a o sistema nada mais carga na que a grande parte da carga então aqui é uma demonstração Clara de como o era que funciona para evitar que a gente tenha

um blackout nacional no sistema interligado de transmissão Ok bom pessoal então essa foi a nossa aula número 4 falamos aí das características gerais do sistema de transmissão apresentamos as informações a respeito do Sistema interligado Nacional o sim e Falamos também um pouco sobre o funcionamento do esquema Regional de alívio de carga o ar aqui espero vocês tenham gostado da aula nos vemos na aula seguinte a E aí [Música] E aí [Música]