PARTE I : Sistemas Elétrico de Potência (SEP)
1. Sistema Elétrico de Potência (SEP)
1.1. Conceito
O Sistema Elétrico de Potência (SEP) é o conjunto de equipamentos e instalações
responsáveis por gerar, transportar, distribuir e fornecer energia elétrica aos
consumidores, desde as centrais de geração até às cargas.
1.2. Composição
SEP é constituído principalmente por:
a) Geração
•
Centrais hidroelétricas;
•
Centrais termoelétricas;
•
Centrais solares;
•
Centrais eólicas;
•
Outras fontes de produção de energia.
b) Transmissão
•
Linhas de alta e extra-alta tensão;
•
Subestações elevadoras e redutoras;
•
Transformadores de potência;
•
Equipamentos de proteção e manobra.
c) Distribuição
•
Redes de média e baixa tensão;
•
Postos de transformação;
•
Cabos e linhas aéreas;
•
Equipamentos de proteção e seccionamento.
d) Cargas/consumidores
•
Residências;
•
Indústrias;
•
Comércio;
•
Hospitais, escolas e outros serviços.
1.3. Características
As principais características de um SEP são:
•
Elevados níveis de tensão, principalmente na transmissão, para reduzir as perdas
de energia.
•
Grandes distâncias entre a geração e os consumidores.
•
Operação predominantemente em corrente alternada (CA).
•
Sistema trifásico nas redes de transmissão e distribuição.
•
Necessidade de elevada confiabilidade e continuidade do fornecimento.
•
Utilização de sistemas de proteção e controle para detectar e isolar falhas.
•
Necessidade de manter o equilíbrio entre geração e consumo.
•
Presença de diferentes níveis de tensão, obtidos através de transformadores.
1.4. Função
A principal função do SEP é fornecer energia elétrica de forma segura, confiável, contínua
e económica aos consumidores.
O processo pode ser resumido assim:
Geração → Elevação da tensão → Transmissão → Redução da tensão → Distribuição →
Consumidor
Por exemplo, a energia produzida numa central pode ter a sua tensão elevada por um
transformador para ser transportada por longas distâncias. Próximo dos centros de
consumo, a tensão é reduzida nas subestações e posteriormente distribuída aos
consumidores.
Em resumo: o SEP permite que a energia elétrica seja produzida, transportada e entregue
ao consumidor com qualidade, segurança, confiabilidade e menores perdas possíveis.
PARTE II: Aula 2 _ SEE_ Introducao a SEE_2026
1. Importância da Energia Elétrica
A energia elétrica é uma das mais utilizadas devido a:
•
Geração com alta eficiência;
•
Viabilidade de transporte em longas distâncias (baixas perdas e custo aceitável);
•
Processo de conversão flexível.
Impactos sociais e econômicos:
•
Melhoria da qualidade de vida;
•
Desenvolvimento econômico;
•
Dependência crescente da sociedade moderna;
•
Exigência por melhor qualidade de serviço e produto;
•
Eletricidade como direito humano básico.
2. Sistema de Energia Elétrica (SEE)
2.1. Conceito
Conjunto de equipamentos que operam de forma coordenada para gerar, transmitir e
fornecer energia elétrica aos consumidores, mantendo o melhor padrão de qualidade
possível.
2.2. Principais objetivos
•
Gerar energia em quantidade suficiente e nos locais apropriados;
•
Transmitir grandes quantidades aos centros de carga;
•
Distribuir aos consumidores com qualidade (frequência, tensão, forma de onda);
•
Obter o menor custo econômico e ecológico.
2.3. Estrutura típica:
•
Geração: Usinas hidrelétricas, termelétricas, nucleares, eólicas, solares;
•
Transmissão: Altas tensões (750/500/345/230 kV);
•
Subtransmissão: Grandes consumidores (138/69 kV);
•
Distribuição: Médios e pequenos consumidores (13,8 kV, 380/220 V).
2.4. Principais Características
•
Dificuldade de armazenamento econômico;
•
Variações em tempo real na demanda e produção;
•
Falhas randômicas;
•
Restrições físicas para operação confiável;
•
Tempo elevado de construção (2 a 7 anos);
•
Estudos de planejamento em curto, médio e longo prazo.
2.5. Histórico do Desenvolvimento dos SEE
No Mundo:
•
1876: Início da concorrência para Niagara Falls;
•
1880: Edison apresenta lâmpada incandescente (CC);
•
1882: Primeiro sistema CC em Nova York (Pearl St. Station);
•
1884: Criação do AIEE (futuro IEEE);
•
1886: Primeira central CA (Westinghouse) em Massachusetts;
•
1888: Tesla publica artigo sobre motor CA; Westinghouse compra patente;
•
1890: Primeira linha de transmissão CA (20 km, 4 kV, monofásica);
•
1892: Primeiro motor de indução de Tesla; Niagara Falls decide por CA;
•
1893: Westinghouse ganha concorrência de Niagara Falls;
•
1896: Transmissão de 10 MW até Buffalo (20 milhas) – fim da discussão CC vs
CA;
•
1920: Primeiras interconexões regionais;
•
1954: Primeira linha HVDC moderna (Suécia, 100 kV, 100 km);
•
1957: Primeira usina nuclear nos EUA;
•
1965: Grande blecaute do Nordeste dos EUA;
•
1970: Primeira linha HVDC nos EUA (400 kV, 1360 km);
•
Década de 70: Crise do petróleo impulsiona fontes alternativas.
2.6. De Onde Vem a Energia Elétrica? (Visão Panorâmica)
Quando uma carga adicional é conectada, a resposta depende do tempo considerado:
Vantagens e desvantagens dos sistemas interligados:
Vantagem: Diluição do problema (globalização dos problemas locais);
Desvantagem: Propagação de perturbações.
2.7. Expectativas e Desafios
Problemas a serem enfrentados:
•
Operação em tempo real;
•
Análise de segurança em tempo real;
•
Estratégias de controle preventivo/corretivo;
•
Operação econômica (despacho econômico);
•
Proteção de sistemas;
•
Planejamento da expansão.
Solução: Uso de computadores para:
•
Modelagem precisa dos componentes;
•
Simulação de cenários;
•
Métodos eficientes de resolução.
PARTE III: Aula 3_LT_SEE_2026
3. Introdução às Redes Elétricas
3.1. Conceito e Importância das Redes Eléctricas
As redes elétricas são estruturas utilizadas no transporte, distribuição e utilização da
energia elétrica. Elas manuseiam praticamente toda a energia produzida nas centrais
(exceto os serviços auxiliares). A energia elétrica pode ser transportada a grandes
distâncias através de sucessivas manipulações de suas características, nomeadamente
corrente e tensão.
Ou
As redes eléctricas destinam-se principalmente ao transporte de energia eléctrica entre os
centros de distribuição e centros de consumo, em percursos longos ou curtos, assim como
cumprem a função de interligação de centros de produção ou de sistemas regionais ou
internacionais.
Devido a esta limitada função exige que as redes eléctricas se caracterizem por garantir:
•
Fiabilidade de funcionamento de todos os elementos
•
Qualidade de energia transmitida
•
Fiabilidade económica
Função Principal
•
Transmissão de energia dos locais de produção aos centros de
•
consumo.
Interligação
•
Agrupa centros de produção e consumidores num sistema único,
•
facilitando normalização
Elementos básicos das redes elétricas:
•
Linhas (transmissão e distribuição);
•
Subestações – onde os transformadores modificam parâmetros de transporte
(corrente e tensão) e onde se localiza aparelhagem de manobra e proteção
(disjuntores, seccionadores, relés, etc.).
Sistema de transmissão típico:
Central Elétrica → Transformador Elevador → Linha de Alta Tensão → Transformador
Abaixador → Consumidores.
3.2. Classificação das Redes Eléctricas
a) Tipo de Corrente:
Corrente Contínua (DC) para grandes distâncias (>800km) e Corrente Alternada (AC)
para a maioria das aplicações.
b) Tensão Nominal:
Baixa Tensão (<1kV), Média Tensão (até 66kV), Alta Tensão (66-300kV), Muito Alta
Tensão (>300kV).
c) Finalidade:
Redes de transporte (≥66kV) e redes de distribuição (<66kV).
d) Construção:
Linhas aéreas (mais económicas), cabos subterrâneos e cabos submarinos.
e) Topologia:
Radiais (simples), em anel (segurança média) e em malha (máxima segurança).
3.3. Componentes Principais de uma Linha Eléctrica
a) Cabos Condutores
Elementos activos da transmissão. Maioria em alumínio com reforço de aço (ACSR).
b) Cabos de Guarda
Protecção contra descargas atmosféricas e interligação das terras dos apoios
c) Apoios
Suportam condutores, isoladores e acessórios. Podem ser de betão ou metálicos
d) Isoladores
Isolamento eléctrico entre condutores e apoios. Fabricados em vidro, porcelana ou
polímero.
3.3.1. Tipos de Apoios
Apoios são os postes ou torres que sustentam os cabos e equipamentos, garantindo
estabilidade e segurança do sistema.
De forma mais resumida:
Com mais detalhes:
a) Apoios de alinhamento
Legenda 1: Apoios de alinhamento - servem somente para suportar os condutores e empregam- -se em traçados
retos. Embora estejam sujeitos a esforços verticais, o seu dimensionamento é desnecessário para postes de betão.
Deverão ser considerados os esforços transversais devido ao vento.
b) Apoios de ângulo
Legenda 2: Apoios de ângulo - empregam-se para suportar os condutores nos vértices de ângulos que formam dois
alinhamentos diferentes. Devem ser dimensionados para suportar esforços transversais devidos ao vento e os
esforços transversais devido a tração dos condutores.
c) Apoios de derivação
Legenda 3: Apoios de derivação - São apoios nos quais são estabelecidas uma ou mais derivações para outras
linhas. Estes apoios podem ser de alinhamento ou ângulo, tal como representado na figura
d) Apoios fim de linha
Legenda 4: Apoios fim de linha: São apoios capazes de suportar a totalidade dos esforços que os condutores lhes
transmitem de um só lado da linha, localizando-se no início e no fim da linha.
3.4.Subestações de energia
3.4.1. Conceito
Conjunto de instalações elétricas em média ou alta tensão que agrupa os equipamentos,
condutores e acessórios, destinados à proteção, medição, manobra e transformação de
grandezas elétricas.
Função:
Subestação é uma das partes mais importante do sistema elétrico de potência (SEP), pois
toda energia elétrica a ser consumida passa por ela. A sua paralisação implica na
paralisação da economia.
As suas principais funções são:
•
Monitorar as grandezas elétricas, visando o controle, proteção, supervisão e
automação do SEP;
•
Proporcionar recursos operacionais ao SEP;
•
Efetuar a regulação de tensão;
•
Modificar o nível de tensão;
•
Realizar a conversão da energia.
3.4.2. Classificação das SEs
As subestações são classificadas quanto à sua função, instalação e seu nível de tensão.
Elevadora: São construídas na saída das usinas; eleva tensão para reduzir corrente e
perdas.
Abaixadora: Localizada próximo às cargas elas diminuem os níveis de tensão evitando
inconvenientes para a população.
De Distribuição: Diminuem a tensão para o nível de distribuição primária (6,6kV 33kV), a potência é levada diretamente ao consumidor.
De Manobra: Interliga circuitos de mesmo nível de tensão.
Conversoras: : Associadas a sistemas de transmissão em CC (SE retificadora e SE
Inversora).
3.4.3. Equipamentos em Subestações
Para-raios
•
São equipamentos que protegem contra sobretensões transitórias (manobra ou
descargas atmosféricas);
•
Em subestações os para-raios são instalados nas entradas de linhas, alimentadores,
barramentos e junto aos transformadores.
Seccionadores
•
São equipamentos de manobra sem carga;
•
Garantem distância segura de isolamento após abertura do disjuntor;
•
Funções: by-pass de equipamentos, transferência de barras, isolar equipamentos.
Disjuntores
•
Equipamentos de manobra com carga (interrompem corrente de falta).
3.5. Construção e Manutenção de Linhas
Fases:
1a Construção: Estaleiros, acessos, desmatação, faixa de proteção, trabalhos
topográficos, caboucos, montagem de apoios, colocação de cabos e acessórios.
2a Exploração: Inspeção periódica (1–5 anos), observação da faixa de proteção,
substituição de componentes, manutenção da vegetação.
3a Desativação: Desmontagem de cabos, isoladores, apoios e fundações.
Impactos Ambientais:
•
Ocupação do solo (faixas de servidão);
•
Efeitos elétricos e magnéticos (efeito coroa, ruído, interferência eletromagnética);
•
Transferência de potencial (risco de choques);
•
Impacto visual;
•
Estudos de Impacto Ambiental (EIA) obrigatório para linhas acima de 230 kV.
3.6. Características Mecânicas das LTs
O correto desempenho de uma linha de transmissão será fruto de uma escolha adequada
dos elementos constituintes que são:
•
Condutores
•
Isoladores
•
Ferragens
•
Estruturas
3.7.Ferragens e Jumpers
Alguns tipos de ferragens utilizados em LTs:
Espaçadores para linhas com múltiplos cabos
Grampo de suspensão para sustentação de cabos
3.8. Vibrações em Linhas Aéreas
3.9. Estruturas das Linhas Aéreas de Transmissão
As estruturas devem suportar os seguintes esforços:
•
Cargas Verticais
•
Cargas horizontais transversais
•
Cargas horizontais longitudinais
Em função dos esforços suportados as estruturas podem ser:
Autoportantes: suportam todos os esforços sem estais;
Estaiadas: utilizam cabos de estai para estabilidade.
PARTE IV: Aula 4_Tipos de Isoladores_SEE1
4. Objetivo dos Isoladores
Os isoladores têm como objetivo suspender os condutores, isolando-os da estrutura.
Estão sujeitos a solicitações mecânicas e elétricas.
Solicitações mecânicas transmitidas pelos condutores:
•
Forças verticais;
•
Forças horizontais axiais;
•
Forças horizontais transversais.
Solicitações elétricas:
•
Tensão normal e sobretensões em frequência industrial;
•
Surtos de sobretensões de manobra;
•
Sobretensões de origem atmosférica.
Tipos de falhas:
•
Internas: perfuração;
•
Externas: contornamento pelo ar.
4.1. Características Desejáveis
•
Extrema robustez;
•
Durabilidade em serviço;
•
Boa resistência a choques térmicos;
•
Perfeito acabamento que permita:
•
Minimizar o efeito corona e suas consequências (ruídos audíveis, interferência,
oxidações precoces);
•
Suportar ambientes de poluição agressiva.
4.2. Tipos de Materiais Isolantes
Distribuição típica em função do nível de tensão:
Observa-se que o vidro é o material predominante, seguido da porcelana, enquanto os
poliméricos têm participação reduzida (mas crescente em aplicações modernas).
4.3. Tipos de Isoladores
Isolador de Pino (Pin): até 69 Kv
•
Fixado diretamente ao poste através de um pino metálico;
•
Aplicação: linhas de AT de tensão relativamente baixa/média.
Isolador de Disco (Suspensão)
•
Constituído por uma ou várias unidades de discos montadas em cadeia;
•
Formam as cadeias de isoladores (suspensão e ancoragem);
•
Aplicação: linhas de transmissão de AT e MAT.
Componentes de um isolador de disco:
•
Concha (parte superior);
•
Campânula (parte metálica externa);
•
Corpo do isolador (vidro ou porcelana);
•
Pino (haste metálica);
•
Argamassa (cimento) – fixa o pino ao corpo.
Tabela de resumo dos tipos de isoladores
Tabela de Vantagens e Desvantagens dos Tipos de Isoladores
4.4. Fenómenos nos Isoladores
a) Contornamento (Flashover)
Ocorre quando o arco elétrico passa pela superfície externa do isolador, ligando
eletricamente o condutor à estrutura metálica ligada à terra. O interior do isolador
permanece isolante, mas o arco percorre a sua superfície ou o ar à volta dela.
Principais causas:
•
Sobretensões atmosféricas (raios);
•
Sobretensões de manobra;
•
Poluição e humidade na superfície;
•
Chuva intensa;
•
Redução da distância de isolamento;
•
Campo elétrico excessivo.
NB: O contornamento normalmente não destrói imediatamente o isolador. Após a
sobretensão, o isolador pode voltar a desempenhar a sua função.
b) Perfuração (Puncture)
Ocorre quando o campo elétrico dentro do próprio material isolante se torna
suficientemente elevado para provocar uma ruptura dieléctrica interna. A descarga
atravessa o corpo do isolador.
Principais causas:
•
Campo elétrico interno muito elevado;
•
Sobretensão elevada;
•
Defeitos ou inclusões no material;
•
Envelhecimento do isolador;
•
Espessura inadequada do material;
•
Defeitos de fabrico.
NB: A perfuração é geralmente mais grave porque pode danificar permanentemente o
isolador.
4.4.1. Diferença entre Contornamento e Perfuração
4.4.2. Ensaios/Testes em Isoladores
Os isoladores devem ser submetidos aos seguintes testes:
1. Teste de descarga a seco;
2. Teste de descarga sob chuva;
3. Teste de descarga sob poluição;
4. Teste de Perfuração;
5. Teste de Impulso;
6. Teste Mecânico;
7. Teste de Temperatura;
8. Teste de Porosidade.
4.4.3. Tensões os Isoladores
A figura abaixo apresenta um isolador de disco, componente de uma cadeia de suspensão
e suas partes constituintes.
A distribuição de tensões ao longo de uma cadeia de isoladores não é uniforme, o isolador
mais próximo do condutor suporta maior tensão.
Circuito equivalente de uma Cadeia de Isoladores
capacitâncias série (C): entre isoladores adjacentes
capacitâncias em derivação (C₀), com C₀ = αC: entre cada isolador e a terra/estrutura.
Exemplo
Uma cadeia de isoladores para 69kV consiste de 5 isoladores. A razão da capacitância de
cada unidade para a capacitância à terra é 5/1. Qual a tensão aplicada por meio de cada
isolador?
Solução: Tensão fase-terra é:
𝑉 = 𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3 + 𝑉4 + 𝑉5=69/√3
𝑎=
Fator de Eficiência da Cadeia
O fator de eficiência é dado por:
𝐶
=5
𝐶𝑜
𝐸𝑓𝑐 =
𝑇𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 à 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑎
∙ 100%
𝑛 ∙ 𝑡𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑎𝑡𝑟𝑎𝑣é𝑠 𝑑𝑜 𝑖𝑠𝑜𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟 𝑎𝑑𝑗𝑎𝑐𝑒𝑛𝑡𝑒 à 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎
Para o exemplo temos:
69
𝐸𝑓𝑐 = √3 ∙ 100% = 54,46%
𝑛 ∙ 𝑉5
4.5. Ferragens
Utilizadas para o engastamento de condutores, isoladores e estruturas. São fabricadas de
aço forjado, zincado a quente.
Tipos:
•
Amortecedores: Amortecem as vibrações dos equipamentos; usados em circuitos
anéis múltiplos, a cada 50 m;
•
Espaçadores: Usados para separar estruturas; geralmente utilizados em conjunto
com amortecedores;
•
Contrapeso: Diminui a resistência de aterramento das estruturas, melhorando o
desempenho sob surtos atmosféricos; são de aço ou Copperweld, enterrados no
solo e conectados às estruturas.
PARTE V: Aula 5_ Tipos de Torres_SEE
5. Tipos de Linhas de Transmissão e Tipos de Torres
5.1. Tipos de Linhas de Transmissão
a) Classificação quanto ao Tipo de Corrente
•
CA (Corrente Alternada): Padrão para a maioria das aplicações;
•
CC (Corrente Contínua): Utilizada para transmissão em longas distâncias (>800
km) e interligações assíncronas.
b) Classificação quanto ao Local de Instalação
•
Linhas Aéreas: Mais económicas e comuns;
•
Cabos Subterrâneos: Utilizados em áreas urbanas densamente povoadas;
•
Cabos Submarinos: Para travessias de rios, lagos ou oceanos.
5.2. Tipos de Torres
a) Classificação quanto ao Número de Circuitos
•
Circuito Simples: Uma terna de condutores por fase;
•
Circuito Duplo: Duas ternas independentes na mesma torre.
b) Classificação quanto à Estrutura
•
Autoportante: Suporta todos os esforços sem necessidade de estais;
•
Estaiada: Utiliza cabos de estai para garantir estabilidade.
c) Classificação quanto à Função na Linha
•
Ângulo: Nos vértices de mudança de direção;
•
Suspensão: Em troços retos, suporta os condutores;
•
Ancoragem (Amarração): Suporta elevados esforços de tração (fim de linha,
ângulos acentuados);
•
Derivação: Onde são estabelecidas derivações para outras linhas;
•
Transposição: Para transposição de fases ao longo da linha;
•
Travessia: Para cruzamentos especiais (rios, rodovias, outras linhas)
5.3. Principais Componentes de uma Torre de Transmissão
5.3.1. Componentes Visíveis
•
Contraventamentos: Cabos de estai que garantem estabilidade à torre;
•
Espaçadores: Mantêm a separação entre os cabos;
•
Amortecedores: Reduzem vibrações dos condutores (efeito corona, vento);
•
Cadeias de Isoladores: Isolam os condutores da estrutura;
•
Cabos Condutores: Elementos ativos da transmissão;
•
Cabos Para-raios (Cabo de Guarda): Protegem contra descargas atmosféricas.
5.3.2. Componentes Não Visíveis
•
Grelha e Hastes: Sistema de aterramento da torre;
•
Faixa de Servidão: Área de proteção ao redor da linha;
•
Cabos Contra-peso: Melhoram a resistência de aterramento.
5.4. Fenomeno Backflashover
Fenómeno em que uma descarga atmosférica atinge o cabo de guarda ou a torre,
elevando o potencial da estrutura e provocando uma descarga inversa (da torre para o
condutor), podendo causar falhas na linha.
Cabo de Guarda (Cabo Para-raios)
Função:
Proteger a linha contra descargas atmosféricas diretas;
Interligar as terras de todos os apoios;
Reduzir a probabilidade de backflashover (descarga inversa).
5.5. Configurações Típicas de Torres
5.6. TPC
1. Tipos de Torres que conhece?
R: Autoportantes, estaiadas, de suspensão, de ângulo, de ancoragem, de derivação, de
transposição, de travessia.
2. Análise crítica dos tipos de Torres?
R: Considerar aspetos como:
•
Custo: Torres autoportantes são mais caras que estaiadas;
•
Estabilidade: Estaiadas requerem mais espaço e fundações;
•
Manutenção: Torres estaiadas exigem inspeção dos estais;
•
Impacto visual: Estaiadas têm menor impacto visual, mas ocupam mais área;
•
Aplicação: Autoportantes são preferidas em áreas urbanas ou de difícil acesso.
3. Função do cabo de guarda?
R: Proteção contra descargas atmosféricas, interligação de terras e redução de
backflashover.
PARTE VI: Aula 6_Paramentos e dimensionamento das LT__SEE
6. Introdução e Conceitos Gerais
6.1.Cadeia da Energia Elétrica
O sistema elétrico de potência (SEP) subdivide-se em:
•
Geração: converte alguma forma de energia em energia elétrica;
•
Transmissão: transporta energia dos centros de produção aos de consumo;
•
Distribuição: distribui a energia recebida do sistema de transmissão aos grandes,
médios e pequenos consumidores.
6.2. Definições Legais ( de acordo com o Decreto n.º 10/2020 – Moçambique)
•
Transporte de energia elétrica: transmissão de energia com tensão ≥ 66 kV;
•
Distribuição: transmissão de energia com tensão < 66 kV;
•
Instalação elétrica: equipamento e infraestruturas destinadas ao fornecimento de
energia até ao contador do consumidor.
6.3. Instalações de Transporte e Distribuição de Energia Eléctrica
São um conjunto de materiais e componentes eléctricos essências para funcionamento
dos circuitos eléctricos ou sistemas eléctricos envolvidos na arquitetura que transporta,
transforma e distribui energia eléctrica.
6.3.1. Classificação das Instalações Elétricas (Moçambique)
Baixa Tensão (BT): inferior a 1 kV;
Média Tensão (MT): ≥ 1 kV e < 66 kV;
Alta Tensão (AT): ≥ 66 kV.
6.3.2. Tipos de Instalações Elétricas
•
Residenciais/prediais: são mais básicas, já que seu uso fica basicamente restrito
aos interruptores e tomadas apenas.
•
Comerciais: semelhantes às residenciais, mas com mais componentes ((fios,
disjuntores).
•
Industriais: são mais complexas, com sistemas de medição e controle em todas
as fases da produção.
6.4. Instalações de Transporte e Distribuição de Energia Elétrica (ITDEE)
As Instalações de Transporte, Distribuição de energia elétrica é parte do sistema elétrico
situado entre o sistema de Produção e a entrada de energia dos consumidores.
6.4.1. Constituição das ITDEE
As ITDEE são constituídas por:
•
Linhas Aéreas;
•
Redes de Cabos;
•
Subestações;
•
Postos de Seccionamento;
•
Postos de Transformação.
6.4.1.1. Tipos de Postos de Transformação (PT)
•
PT de distribuição urbana: encerrado em construção de alvenaria ou caixa
metálica (compacto);
•
PT de distribuição rural: aéreo, suspenso em poste.
6.4.2. Rede de Transporte
As redes de transporte são feitas em alta tensão e muito alta tensão (150 kV, 220 kV, 400
kV), cobrindo uma vasta área geográfica, por exemplo, um país. Têm uma topologia
malhada e apresentam elevada fiabilidade.
6.4.3. Rede de Interligação
As redes de interligação têm como finalidade assegurar a ligação entre transporte e
distribuição, podendo pertencer a países/regiões vizinhas.
Exemplo de uma rede de energia eléctrica europeia: funciona em niveis de 220 kV ou
400 kV, 50 Hz.
6.4.4. Segmentos da Rede Elétrica
•
Transmissão: interliga geração aos centros de carga;
•
Interconexão: interligação entre sistemas independentes;
•
Subtransmissão: rede para casos onde a distribuição não se conecta a
transmissão, havendo estágio intermediário de repartição da energia entre várias
regiões;
•
Distribuição: rede que interliga a transmissão (ou subtransmissão) aos pontos de
consumo sendo subdividida em distribuição primária (nível de média tensão MT) ou distribuição secundária (nível de uso residencial).
6.5. Linhas de Transmissão
Linhas de Transmissão (LT) são condutores através dos quais energia elétrica é
transportada de um ponto transmissor a um terminal receptor
COMPARAÇÃO TRANSMISSÃO CC X CA
6.5.1. Componentes de uma LT
•
Cabos condutores;
•
Isoladores;
•
Estruturas de suporte (torres, postes);
•
Pára-raios.
6.5.2. Efeitos Especiais na Transmissão de Energia
a) Efeito Corona
Ocorre quando o campo elétrico na superfície do condutor supera a capacidade
disruptiva do ar (~30 kV/cm);
Consequências: geração de ondas eletromagnéticas (rádio ruído), ruídos audíveis,
perdas de energia, geração de ozônio, vibrações mecânicas.
b) Efeito Skin (ou efeito peculiar)
É o fenômeno em que, quando uma corrente alternada (CA) passa por um condutor, a
corrente tende a se concentrar mais na superfície do condutor do que no seu interior.
Em outras palavras, quanto maior a frequência, mais a corrente fica concentrada na
parte externa do fio, ou seja, maior será o efeito skin.
c) Radio Interferência (RI)
É a interferência eletromagnética produzida pela linha de transmissão que pode
perturbar sinais de rádio, televisão ou sistemas de comunicação.
Causa principal: Efeito corona nos condutores, principalmente em linhas de alta tensão.
Fatores que aumentam a RI: tensão elevada; chuva, humidade e condições atmosféricas;
diâmetro pequeno do condutor.
d) Ruído Audível (RA)
É o ruído sonoro produzido pela linha de transmissão, geralmente percebido como um
zumbido, estalido ou crepitação próximo dos condutores.
Causa principal: Também é principalmente o efeito corona, provocado pela ionização do
ar ao redor dos condutores.
O RA tende a ser mais perceptível em condições de chuva, nevoeiro ou elevada
humidade.
e) Efeitos dos campos eletrostáticos
São efeitos provocados pelo campo elétrico existente ao redor dos condutores de alta
tensão.
Causa principal: Elevada tensão elétrica entre os condutores e entre os condutores e a
terra.
Podem provocar:
•
indução de tensões em objetos próximos;
•
pequenas correntes em objetos condutores;
•
interferências e efeitos sobre pessoas/equipamentos próximos à linha.
Tabela de resumo dos efeitos
6.5.3. Condutores em Linhas de Transmissão
•
São os elementos ativos das linhas;
•
Determinam o desempenho e o custo da transmissão;
6.5.3.1. Características do Condutor Ideal
•
Alta condutividade elétrica;
•
Baixo custo;
•
Boa resistência mecânica;
•
Baixo peso específico;
•
Alta resistência à oxidação/corrosão
6.5.3.2. Materiais
•
Alumínio: domina o mercado (menor peso, custo mais baixo), exceto em zonas
litorâneas;
•
Cobre: domina instalações prediais, industriais e redes aéreas no litoral
6.5.3.3. Tipos de Condutores
6.5.3.4. Fórmulas para os condutores
Regra de Formação de Cabos
•
N: número total de fios;
•
n: número de camadas.
Exemplos:
•
1 camada: 7 fios;
•
2 camadas: 19 fios;
•
3 camadas: 37 fios;
•
4 camadas: 61 fios;
•
5 camadas: 91 fios.
Cálculo do Diâmetro Total
•
D: diâmetro total do cabo;
•
x: número de camadas;
•
d: diâmetro de cada fio.
6.5.3.5. Comparação de Condutores (503,6 kcmil)
6.5.3.6. Feixes de Condutores (Bundle)
•
Objetivo: aumentar a capacidade de corrente, reduzir o efeito corona e as perdas;
•
Configuração: 2, 3 ou 4 subcondutores por fase;
•
Espaçadores: mantêm a distância entre os subcondutores ao longo da linha.
Vantagens:
•
Aumento da capacidade de transmissão;
•
Redução da resistência AC total;
•
Redução da descarga do efeito corona;
PARTE VII: Aula Prática 2 – Modelagem de Linhas de Transmissão
7. Modelagem de Linhas de Transmissão
7.1. Transposição de Fases
O que é? Permutação das fases ao longo da linha de transmissão.
Objetivo: Equilibrar os parâmetros indutância e capacitância por fase.
Problema que resolve: Sem transposição, o acoplamento mútuo entre fases causa
desequilíbrio das tensões no terminal da LT.
7.2. Isolação entre Fases
Rigidez dielétrica do ar: ~30 kV/cm;
Distância de segurança entre cabos e entre cabo e solo:
•
125 kV → 3 m;
•
125–250 kV → 5 m;
•
250–550 kV → 8 m;
•
550 kV → 12 m.
Regra: Quanto maior a tensão, maior o espaçamento.
7.3. Faixa de Segurança (Faixa de Servidão)
•
500 kV: 60 m de faixa de servidão;
•
Segurança operacional e de manutenção;
•
Uso/ocupação limitada.
7.4. Descarga Atmosférica
•
Cabo de guarda: protege a LT contra descargas atmosféricas;
•
Para-raios: instalação nas torres para proteção;
•
Descarga eliminada pela terra: através de haste e cabo contrapeso.
7.5. Vibração pelos Ventos
•
Oscilações induzidas pelo vento;
•
Consequências: fadiga e rompimento dos cabos;
•
Soluções: amortecedores helicoidais, contrapeso.
7.6. Poluição
•
Poeira, fuligem, fezes de pássaros acumulam-se nos isoladores;
•
Consequência: correntes de fuga e contornamento.
7.7. Efeito Ferranti
•
Elevação da tensão ao longo da LT em vazio pelas capacitâncias naturais;
•
Quanto maior o comprimento da LT, maior o efeito Ferranti;
•
Solução: reatores shunt.
Exemplo: Alteração da geometria pode aumentar a potência natural de 985 MW para
1390 MW.
7.8. Importância da Modelagem de uma LT
•
Análise do comportamento elétrico: tensão, corrente, potência ativa/reativa e
perdas;
•
Avaliação da estabilidade do sistema: estabilidade de tensão e comportamento
perante perturbações;
•
Dimensionamento e planeamento: seleção de condutores, níveis de tensão,
compensação reativa;
•
Estudos de operação e proteção: curto-circuitos, transitórios, fluxo de potência,
proteção e controle.
7.9. Modelagem Matemática
•
Parâmetros concentrados: linhas curtas e médias;
•
Parâmetros distribuídos: linhas longas.
7.10. Fórmulas para Linha Média/Longa (Modelo π)
Terminal de Carga
LT em Vazio (Efeito Ferranti)
IC = 0
7.11. Exercício Resolvido
Dados:
•
LT 230 kV, d = 200 km;
•
L = 0,80 mH/km;
•
C = 20 nF/km;
•
R' = 0,05 Ω/km.
Cálculos:
1. Resistência Total:
𝑅 = 𝑅 ′ ⋅ 𝑑 = 0,05 ⋅ 200 = 10𝛺
2. Reactância Indutiva Total:
𝑋𝐿 = 2𝜋𝑓𝐿 ⋅ 𝑑 = 2𝜋 ⋅ 60 ∙ 0,80 ∙ 10−3 ∙ 200 = 60,3𝛺
3. Impedância Série (Forma Polar):
𝑍 = 𝑅 + 𝑗𝑋𝐿 = 10 + 𝑗60,3 = 61∠81°𝛺
Como converter a forma rectangular para polar:
𝑍 = 𝑅 + 𝑗𝑋𝐿
𝑍 = √102 + 602 = 60,8 ≈ 61
𝜃 = tan−1
60
= 80,5 ≈ 81°
10
Logo: 𝑍 = 61∠81°𝛺
Como converter a forma polar para rectangular:
𝑍 = 61∠81°𝛺
𝑥 = 61 ∙ cos(81°) = 9,5 ≈ 10
𝑦 = 61 ∙ sin(81°) = 60,248 ≈ 60,3
Logo: 𝑍 = 10 + 𝑗60,3
4. Admitância Capacitiva (Forma Polar):
𝑌𝐶 = 2𝜋𝑓𝐶 ⋅ 𝑑 = 2𝜋 ⋅ 60 ∙ 20 ∙ 10−9 ∙ 200 = 0,0015∠90°𝑆
𝑌𝐶
= 0,00075∠90°𝑆
2
Circuito Equivalente
NB: houve um erro na impedância, o a correta devia ser 61∠81°𝛺.
5. Tensão no Terminal da LT em Vazio:
230⁄
𝑉𝐹
139,79
√3
𝑉𝑐 =
=
=
𝑍∙𝑌
61∠81° ∙ 0,0015∠90°
0,0915∠170°
( 2 + 1) (
+
1)
+1
2
2
139,79
139,79
139,79
=
=
=
0,04575∠170° + 1 (−0,4519 + 𝑗0,07157) + 1 0,553∠7,44°
= 252,78∠ − 7,44°
𝑉𝑣á𝑧𝑖𝑜 = 𝑉𝑐 ∙ √3 = 253 ∙ √3 = 438,2𝑘𝑉
r = 𝟎, 𝟎𝟒𝟓𝟕𝟓 ∙ (𝐜𝐨𝐬(𝟏𝟕𝟏) + 𝒋 𝐬𝐢𝐧(𝟏𝟕𝟏))
r = −𝟎, 𝟒𝟓𝟏𝟗 + 𝒋𝟎, 𝟎𝟕𝟏𝟓𝟕
r = (−𝟎, 𝟒𝟓𝟏𝟗 + 𝒋𝟎, 𝟎𝟕𝟏𝟓𝟕) + 𝟏 = 𝟎, 𝟓𝟒𝟖𝟏 + 𝒋𝟎, 𝟎𝟕𝟏𝟓𝟕 (converter para polar)
Nos ajude a te ajudar:
E – mola: 875409456 – Saide
O dinheiro será usado para a compra de megas (para a criação de novos resumos)