Introdução Ao Estudo de Sistemas Elétricos

I - 1

Captulo 11Introduo aos Sistemas Eltricos

1. CONCEITOS BSICOS

Aps a revoluo industrial , a energia eltrica assumiu um papel deci-

sivo no mundo moderno e a cada dia o consumo de energia vem sendo incre-

mentado. Esta importncia da energia eltrica est associada a trs fatores:

a) Facilidade de se converter qualquer forma de energia em energia

eltrica.

b) Facilidade de se transmitir esta energia atravs de grandes dis-

tncias com custo relativamente baixo.

c) Facilidade de se converter energia eltrica em outras formas de

energia utilizadas na vida moderna como eletrodomsticos, bom-

bas, lmpadas, elevadores.

Com este consumo de energia sendo incrementado dia aps dia, a pro-

duo de energia obrigatoriamente teve que acompanhar este ritmo. Nos sis-

temas eltricos a energia produzida pelo processo de converso de energia,

isto :

a) Pela utilizao de energia trmica em energia mecnica atravs de tur-

binas vapor, turbinas gs e motores diesel.

b) Pela utilizao da fora das quedas de gua para acionar turbinas hi-

drulicas.

c) Pela converso da energia solar em energia eltrica.

d) Pela converso de energia elica em energia mecnica e desta em el-

trica...

Captulo 1 - Introduo aos Sistemas Eltricos

I - 2

Esta energia eltrica gerada em centrais de gerao atravs de m-

quinas sncronas que operam normalmente com tenses nominais abaixo de

25 kV. No Brasil, estas centrais so predominantemente hidreltricas e na sua

quase totalidade esto situadas longe dos grandes centros de carga.

O transporte de energia das centrais de gerao at os centros de car-

ga so realizadas pelas linhas de transmisso, elas so as artrias dos sis-

temas eltricos. O crescimento econmico e populacional, as restries ambi-

entais e o uso corrente de energia eltrica levaram progressivamente a ne-

cessidade de mais linhas de transmisso ocupando o menor espao possvel.

A soluo natural foi o emprego de nveis de tenso cada vez maiores

para a transmisso de energia eltrica, praticamente dobrando a cada 20

anos. Apareceram assim linhas em 69 kV, 138 kV, 345 kV, 500 kV e 750 kV. O

primeiro sistema eltrico em 765 KV entrou em operao em 1965 no Canad (

735 KV da Hydro Quebec). No Brasil, atualmente, o maior nvel de tenso o

de 765 KV do sistema de Itaipu.

Para ilustrar este fato apresentamos a figura 1 que procura dar uma

idia do aumento da capacidade de transmisso a medida que se eleva o nvel

de tenso. O tamanho das estruturas e a ocupao de espao fsico esto em

uma mesma escala. Para valores tpicos de transporte apresentados na Figura

1, conclumos que uma linha de 765 kV carrega o equivalente a 30 linhas de

138 kV, com uma estrutura de transmisso de mais ou menos o dobro do ta-

manho daquela de 138 kV.

Figura 1 Anlise comparativa de estruturas de diferentes tipos de tenso


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O controle do fluxo de energia eltrica realizado nas subestaes ao

longo do sistema eltrico. Nas subestaes a energia transformada para n-

veis de tenso mais adequados, permitindo o transporte de energia de forma

mais segura e econmica.

Define-se uma subestao como um conjunto de componentes e equi-

pamentos eltricos usados para controlar e direcionar o fluxo de energia eltri-

ca em um sistema eltrico de potncia.

2. ESTRUTURA GERAL DE UM SISTEMA ELTRICO

A estrutura geral de um sistema de potncia pode ser visualizada atra-

vs da Figura 2. Nesta figura esto mostrados as diferentes partes constituintes

de um sistema eltrico caracterizados por diferentes nveis de tenso separa-

dos por transformadores.

A produo de energia formada por centrais de gerao constituda

por um conjunto de geradores sncronos. Estes geradores por limitaes fsi-

cas no so fabricados em tenses acima de 25 KV e so movidos por mqui-

nas primrias ou turbinas.

As usinas hidreltricas e termeltricas so os dois tipos mais comuns de

centrais de gerao. A Figura 3 mostra o perfil tpico de uma usina hidreltrica,

onde a energia potencial da gua armazenada no reservatrio transformada

em energia cintica e energia de presso dinmica pela passagem da gua

pelos condutos forados. Ao fazer o acionamento da turbina hidrulica, essa

energia convertida em mecnica que por sua vez transmite pelo eixo ao ge-

rador, onde finalmente a energia mecnica convertida em energia eltrica.

A transmisso num sistema eltrico constitui um conjunto de linhas de

transmisso e subestaes que operam em nveis de ultra alta tenso ( ten-

ses acima de 500 KV ) e extra alta tenso ( tenses acima de 138 KV e 500

KV ) como funo transportar grandes blocos de potncia dos centros de gera-

o at as subestaes de maior carga do sistema eltrico, geralmente em

volta de grandes centros urbanos ou industriais.


I - 4

Figura 2 - Esquema geral de uma sistema eltrico de potncia

Figura 3 - Perfil tpico de uma usina hidreltrica


I - 5

Dentro dos sistemas de transmisso destacamos as linhas de interliga-

o ( tie lines ) que interligam sistemas eltricos permitindo: um aumento da

confiabilidade de ambos os sistemas, uma possibilidade de um intercmbio de

energia entre os diversos sistemas de acordo com as disponibilidades e ne-

cessidades diferenciadas, uma reduo nos custos da construo, na opera-

o e manuteno de unidades de reserva.

A subtransmisso consiste de um conjunto de linhas e subestaes que

operam em nveis de E.A.T. e A.T. ( alta tenso, tenses entre 69 KV e 138

KV) com a funo de distribuir a energia entre s subestaes situadas em

torno de grandes centros urbanos e industriais.

importante salientar que no existe uma separao clara entre os cir-

cuitos de transmisso e subtransmisso. O aumento de demanda na carga

torna geralmente necessrio superpor uma nova rede numa tenso mais alta a

uma j existente, fazendo com que uma rede que era de transmisso passe a

ser de subtransmisso.

O nvel de distribuio constitui a malha mais refinada do sistema eltri-

co; nele, so alimentados a partir de subestaes de distribuio, pequenos e

mdios consumidores. Usualmente dois nveis de tenso de distribuio so

utilizados: o de distribuio primria com tenses da ordem de 15 KV (13.8

KV) e outra de distribuio secundria com tenses abaixo de 500V

(380V/220V/110V). O nvel de subtransmisso o responsvel pela interliga-

o das diversas subestaes de distribuio de uma dada rea geogrfica e

tem tenses entre 13.8 KV e 138 kV.

Hoje, toda a estrutura de um sistema eltrico gerenciada e monitorada

continuamente em sistemas de controle computadorizados. O aumento do ta-

manho e da complexidade dos sistemas eltricos, acarretou a necessidade de

ferramentas eficientes para garantir a confiabilidade e a qualidade do forneci-

mento de energia eltrica a um baixo custo. Cada importante n ou barra de

um sistema eltrico tem suas aes de comando e superviso locais realiza-

das por uma U.T.R. (unidade terminal remota). As unidades terminais remotas


I - 6

de uma dado conjunto de subestaes comando e controlado por centros de

controle regionais.

Centros de controle regionais centralizam todas as informaes, aes

e dados regionais a partir de aes definidas pelo Centro de Controle Principal

ou Geral.

O Centro de Controle Principal modernamente constitudo por um

conjunto de computadores que operam o sistema eltrico tomando decises a

partir de dados e informaes geradas por estudos on-line e off-line.

As funes de sistemas de controle deste tipo vo desde de funes

SCADA ( Supervisory Control And Data Acquisition - controle supervisrio e

aquisio de dados) at operao econmica, verificando o desempenho e a

segurana na rede, de modo a manter adequados os padres de qualidade e

quantidade de energia suprida ao longo do tempo.

A Figura 4 mostra um esquema de um sistema de controle supervisrio

deste tipo.

Figura 4 Sistema de Controle Supervisrio


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3. HISTRICO DO CRESCIMENTO DOS SISTEMAS ELTRICOS

O primeiro sistema eltrico de potncia a entrar em funcionamento foi

nos anos de 1880, construdo por Edson, em Nova York, incluindo a usina de

Pearl Street. Este sistema fornecia energia para iluminao pblica de parte da

cidade e alimentao de pequenos motores. Vale salientar que, sem a inven-

o da lmpada da incandescente por Thomas Alva Edson e dos trabalhos da

Siemens, Grammee Pacinotti na rea da produo de energia eltrica a partir

da energia mecnica, este primeiro sistema eltrico no teria sido construdo.

Com a entrada em funcionamento deste primeiro sistema eltrico em

corrente contnua, ficou evidenciado as limitaes do uso de corrente contnua

para transporte de energia. As perdas por efeito Joule no transporte de ener-

gia eltrica em corrente contnua, se tornavam to elevadas a medida que se

afastava das usinas que quando se queria transportar energia a distncias

maiores, era obrigatrio a construo de novas usinas.

O desenvolvimento dos sistemas em corrente alternada teve incio em

1885, quando Jorge Westinghouse comprou as patentes do sistema de trans-

misso em corrente alternada desenvolvidas por L. Goulad e J. D. Gibbs.

William Stanley, antigo scio de Westinghouse, em Greet Barrington e

Massachusetts nos anos de 1885/1886, instalou nesta cidade o primeiro sis-

tema experimental de distribuio em corrente alternada que alimentava 150

lmpadas. Porm, o grande impulso dos sistemas de corrente alternada s

aconteceu por volta de 1886/1887, quando foi inventado o transformador que

permitia elevar e diminuir a tenso, com grande rendimento, desde que a

energia fosse em corrente alternada.

As primeiras linhas de transmisso eram monofsicas, e a energia con-

sumida em geral era para a iluminao. Duas realizaes se destacaram neste

perodo:

a) Em 1886 foi construda uma linha monofsica com 29,5 km na Itlia,

conduzindo 2700 HP para Roma

b) Em 1888, foi construda uma linha de 11KV trifsica, com um compri-

mento de 180 Km na Alemanha


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A inveno entre 1885 e 1888 dos motores de induo, por Ferraris e

Tesla, deu novo impulso aos sistemas de corrente alternada. A partir deste fato

os sistemas de corrente continua ficaram restritos a pequenas aplicaes con-

de os motores em corrente continua ainda apresentavam algumas vantagens.

No Brasil, a indstria de eletricidade teve seu incio em 1889, com a

construo da primeira hidroeltrica da Amrica do Sul, pela Cia. Mineira de

Eletricidade, em Juiz de Fora - MG, oriunda da viso empresarial e da capaci-

dade empreendedora de Bernardo Mascarenhas.

Durante esta poca com a economia brasileira ainda bastante incipien-

te, surgiram as primeiras companhias de eletricidade. Neste perodo a entrada

do capital estrangeiro nas companhias de eletricidade teve bastante importn-

cia na evoluo do setor eltrico, no apenas pelo capital investido mais tam-

bm pela tecnologia transferida.

Em 9 de outubro de 1899, o grupo Light comea a atuar na cidade de

So Paulo, sob o nome de The So Paulo Railway, Light and Power Co. Ltd.,

assumindo os direitos e obrigaes do contrato de concesso para explorao

de servios pblicos de energia eltrica. Posteriormente em 16 de outubro de

1905, o mesmo grupo assume os mesmos servios na cidade do Rio de Janei-

ro. Com a denominao de The Rio de Janeiro Tramways, Light and Power

Co. Ltd.

Em 1924, com o grupo Light j bem instalado no Brasil, instala-se no

pas a AMFORP (American Foreign Power Company), do grupo Bond and

Share Co. no interior de So Paulo na regio de produo do caf. A partir de

1927, o grupo passa a adquirir o controle de diversos concessionrios j exis-

tente entre eles a Pernambuco Tramways and Power Co. Ltd com sede em

Recife.

Dentre os muitos eventos de interesse na dcada de 30, importante

destacar a criao do cdigo de guas, institudo por Decreto no dia 10 de ju-

lho de 1934. Este cdigo dotou finalmente o pas de uma legislao especfica

em relao aos aproveitamentos hidroeltricos. Dentre as modificaes intro-

duzidas destaca-se:


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a) Incorporaes das terras em que se encontram as quedas dgua ao

patrimnio

b) A unio passou a ser responsvel pela outorga de autorizao e con-

cesso para aproveitamento de energia eltrica de origem hidrulica

para uso privativo ou servio pblico.

c) Instituir o princpio do custo histrico e do servio pelo custo, de lucro

limitado e assegurado.

Outros marcos notveis da histria da energia eltrica no Brasil so os

seguintes:

Constituio da CEMIG, em Minas Gerais, objetivando realizar

um plano global de eletrificao do estado mineiro, em 1952. Ini-

ciou-se a construo de Trs Marias.

Criao da CHESF, em 1954, com o intuito de promover o apro-

veitamento do Rio So Francisco, garantindo o esforo de indus-

trializao do Nordeste, Iniciou-se o complexo de Paulo Afonso.

Criao de FURNAS , empresa destinada inicialmente a construir

uma grande usina no Rio Grande, na diviso entre os estados de

Minas Gerais e So Paulo, em 1957.

Em 1960, foi criado o Ministrio das Minas e Energia, respons-

vel pela poltica energtica do pas e pela definio da orientao

bsica na rea de sua competncia.

Criao em 1966, da CESP, em So Paulo, reunindo diversas

empresas do Estado.

Cabe ainda mencionar a promulgao da lei da ELETROBRS, em

1961, tendo sido a empresa constitu da no dia 11 de junho de 1962.

O perodo inicial de funcionamento da ELETROBRS caracterizou-se

pela implantao da realidade tarifria e tambm pelas aquisies de direitos e

aes das concessionrias estrangeiras controladas pelos grupos AMFORP

(American Foreign Power Co.) e BEPCO( Brazilian Electric Power Co.).


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A Eletrobrs assumiu desde o incio as caractersticas de holding, n-

cleo de um conjunto de concessionrias com grande autonomia administrativa.

A gesto dos recursos do Fundo Federal de Eletrificao transformou-a rapi-

damente na principal agncia financeira setorial. Em 1964, foram ultimadas as

negociaes para a compra pelo governo brasileiro das concessionrias atu-

antes no Brasil do grupo Amforp. O negcio foi realizado em 14 de outubro e

essas empresas passaram condio de subsidirias da Eletrobrs.

Em 1968, foi criada outra subsidiria de mbito regional, a Centrais El-

tricas do Sul do Brasil (Eletrosul) e em 1973, a ltima subsidiria regional da

Eletrobrs foi instituda: a Centrais Eltricas do Norte do Brasil (Eletronorte).

Neste ltimo ano, a Eletrobrs estabeleceu, juntamente com a Administracin

Nacional de Electricidad, empresa estatal paraguaia, a Itaipu Binacional, vi-

sando construo da hidreltrica de Itaipu, no rio Paran, na fronteira dos

dois pases.

Neste perodo a ELETROBRS controlava as quatro grandes empresas

regionais ( ELETRONORTE, FURNAS, CHESF e ELETROSUL), coordenava o

planejamento e o atendimento ao mercado de energia eltrica, definindo crit-

rios e procedimentos para a operao do sistema eltrico nacional, deixando

as tarefas executivas ao cargo das empresas controladas. A figura 5 mostra a

rea de concesso de cada uma das empresas controladas que eram respon-

sveis pela produo e transmisso de energia em grosso e ainda em promo-

verem as necessrias interligaes regionais. As concessionrias locais ou

estaduais, interligadas as empresas regionais, se encarregavam da subtrans-

misso e distribuio de energia. Durante este perodo algumas concession-

rias locais ou estaduais na regio Sul e Sudeste construram centrais de gera-

o de energia como a COPEL no Paran, a CEMIG em Minas Gerais e a

CESP em So Paulo, enquanto nas demais regies do pas as concessionri-

as locais se encarregam apenas da subtransmisso e distribuio de energia.

Ao final da dcada de 1970, todas as concessionrias do setor de ener-

gia eltrica tinham capital nacional, com a compra pelo governo brasileiro das

aes da Light multinacional Brascan Limited, em janeiro de 1979.


I - 11

Figura 5 reas de atuao das empresas controladas pela Eletrobrs

No incio da dcada seguinte, o desempenho da Eletrobrs passou a se

ressentir das dificuldades que vinham sendo enfrentadas pela economia

brasileira. A recesso e a crise da dvida externa criaram um quadro de grave

estrangulamento financeiro no setor. Essa situao agravou-se em 1988, com

a extino do Imposto nico sobre Energia Eltrica e a transferncia para os

estados da arrecadao tributria equivalente.

No incio da dcada de 1990, o programa de obras de gerao foi prati-

camente paralisado e foi iniciada uma reorganizao institucional do setor,

com o fim de reduzir a presena do Estado na economia.

Em maro de 1993, diminuiu-se o controle da Unio sobre os preos

dos servios de energia eltrica. Em setembro do mesmo ano, foi criado o

Sistema Nacional de Transmisso de Energia Eltrica (Sintrel), pacto operativo

entre as empresas detentoras de instalaes de transmisso, baseado no

princpio do livre acesso rede de transporte de energia. Em 1995, foi sancio-

nada pelo Executivo uma nova legislao de servios pblicos, fixando regras

especficas para as concesses dos servios de eletricidade, reconhecendo a

figura do produtor independente de energia, liberando os grandes consumido-


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res do monoplio comercial das concessionrias e assegurando livre acesso

aos sistemas de transmisso e distribuio.

Com a dificuldade do governo brasileiro de conseguir recursos para

atender as crescentes demandas de energia, ele seguindo os passos de ou-

tros pases do mundo iniciou um processo de privatizao.

Iniciando o processo de privatizao a ELETROBRS, passou para o

setor privado a posse de duas concessionrias regionais que estavam sobre

seu controle acionrio a ESCELSA do estado do Esprito Santo e a LIGHT do

Rio de Janeiro. A ESCELSA foi privatizada em 21/05/96, tendo sido vendido a

um consorcio liderado pela IVEN S.A. e a LIGHT em 12/07/95 a um consorcio

liderado pela Eletricit de France.

Em 1998 dando continuidade ao reformulao do modelo do setor el-

trico nacional, a ELETROSUL foi cindida em duas empresas, uma de gerao,

incluindo todas as usinas, a GERASUL que foi recentemente privatizada e ou-

tra de transmisso que permaneceu com o nome ELETROSUL.

4. NOVO MODELO DO SETOR ELTRICO

De um modelo no qual os Governos, Estadual e Federal, construam e

operavam a gerao, a transmisso, a distribuio e a comercializao de

energia eltrica, passou-se para um sistema desverticalizado, onde estes se-

tores forma segregados com o objetivo de expandir a oferta a preos atrativos

para o consumidor, dentro de padres de qualidade e de segurana.

No novo modelo, o servio de energia eltrica ser dividido em seus

principais segmentos, gerao, transmisso, distribuio e comercializao,

seja contabilmente, seja pela criao de empresas separadas. No caso, a

transmisso ser constituda por instalaes de tenso maior ou igual a 230

KV que formam a Rede Bsica, e outras instalaes de transmisso que aten-

dam exclusivamente s necessidades de usurios especficos do sistema de

transmisso. A partir da publicao da Lei 8.987, de 13 de fevereiro de 1995,

que modificou o regime de concesso e permisso da prestao de servios


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pblicos, o setor eltrico nacional pode iniciar o seu processo de reestrutura-

o.

A primeira etapa da reestruturao do setor eltrico ocorreu atravs da

publicao da Lei 9.074 de 07 de julho de 1995, que estabeleceu o produtor

independente de energia eltrica e definiu que consumidores poderiam optar

por contratar com eles seu fornecimento. Esta lei foi regulamentada Decreto

2.003, de 10 de setembro de 1996, que estabeleceu as normas para produo

de energia eltrica por produtor independente e por autoprodutor, asseguran-

do-lhes o livre acesso aos sistemas de transmisso e distribuio.

Os principais pontos do novo modelo do setor eltrico so:

O sistema eltrico deve ser desverticalizado entre quatro segmentos: ge-

rao, transmisso, distribuio e comercializao. Dentro destas premis-

sas as empresas subsidirias do Sistema Eletrobrs esto sendo separa-

das em empresas de gerao, que sero privatizadas, e empresas de

transmisso que, num primeiro momento, permanecero como subsidirias

da Eletrobrs. A primeira subsidiria da ELETROBRS a passar por este

processo foi a Centrais Eltricas do Sul do Brasil S. A. ELETROSUL. A

GERASUL - Centrais Geradoras do Sul do Brasil S. A., sediada em Floria-

npolis (SC), originou-se desta ciso, tendo assumido as atividades de ge-

rao e comercializao que foram desmembradas da ELETROSUL que fi-

cou responsvel pelo segmento de transmisso. A GERASUL passou ini-

ciativa privada em 15.09.98. Cerca de 50,01% do controle acionrio, per-

tencente ao Governo Federal, foi adquirido, em leilo, pelo Grupo TRAC-

TEBEL, de origem belga especializado em energia eltrica, gs, engenha-

ria e gesto de resduos.

O papel do governo ser apenas o de definir as polticas e ter uma forte

ao reguladora, disciplinando os diversos segmentos envolvidos. Em 26

de dezembro de 1996, foi publicada a Lei 9.427, que instituiu a Agncia

Nacional de Energia Eltrica ANEEL para exercer o papel de agente re-

gulador.


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A concorrncia deve ser estabelecida de imediato nos segmentos de gera-

o e comercializao. Os segmentos de transmisso e distribuio sero

monoplio porm com a legislao garantindo o livre acesso a qualquer

consumidor, produtor independente ou unidade de gerao.

A operao do sistema eltrico interligado deve ser realizada por um

agente operador independente. Criao do Operador Nacional do Sistema,

entidade privada responsvel pela operao e planejamento operacional do

sistema eltrico interligado.

5. CRESCIMENTO DO SETOR ELTRICO DO NORDESTE

Quando a CHESF foi oficialmente inaugurada atendia apenas 2% da

energia total produzida no Brasil. Nos anos 60 o contnuo aumento do consu-

mo de energia na regio Nordeste, com taxas acima de 10% exigiu pesados

investimentos durante este perodo.

No incio dos anos 60 apenas as capitais dos estados de Pernambuco,

Bahia e Sergipe eram atendidas pela CHESF, cuja rea de concesso at

1973, atingia apenas at o Nordeste do Cear. Neste ano a CHESF incorporou

a Companhia Hidreltrica de Boa Esperana (COHEBE), ampliando-se assim a

rea de atuao da CHESF a toda o Nordeste. De 1973 1980, a CHESF foi

responsvel por praticamente todo o atendimento do mercado de energia el-

trica do Nordeste, uma vez que a autoproduo e a gerao prpria de algu-

mas concessionrias locais, de base diesel, foram sendo progressivamente

desativadas.

Em 1981, foi colocada em operao a linha de transmisso Sobradinho

Presidente Dutra em 500KV, que interligando a regio Norte com a regio

Nordeste, propiciou substituir as termeltricas que atendiam o Par. Por fora

de decreto federal em 1983, motivado por forte presso poltica, o estado do

Maranho passou a integrar a rea de concesso da ELETRONORTE. Esta

situao foi mantida at os dias atuais conforme est apresentado na figura 5.


I - 15

Atualmente, a CHESF gera e transmite toda a energia eltrica produzida

no Nordeste e est interligado ao sistema eltrico da ELETRONORTE atravs

de uma linha de transmisso em 500KV.

A figura 6 apresenta o sistema de transmisso da CHESF, indicando

toda a malha primria, a interligao entre CHESF e ELETRONORTE e as

interligaes entre as principais usinas do sistema CHESF.

Figura 6 - Sistema de transmisso CHESF

A atual estrutura do setor eltrico na regio formada por uma conces-

sionria regional a CHESF, que era responsvel pela gerao e transmisso

de energia as concessionrias locais para distribuio de energia.

A implantao do novo modelo do setor eltrico no Nordeste implicar

na ciso da CHESF em uma empresa de transmisso e duas ou mais empre-

sas de gerao. As concessionrias estaduais do Nordeste que so respons-

veis pela distribuio de energia esto em processo de privatizao, embora


I - 16

ainda existam algumas empresas pertencentes aos governos estaduais, como

pode ser visto na tabela 1.

Tabela 1 - Empresas concessionrias de energia na regio Nordeste

Controle

Acionrio

rea de

atuaoEmpresa

Estadual Piau Companhia Energtica do Piau -CEPISA

Privada Cear Companhia Energtica do Cear -COELE

Privada Rio G. Norte Companhia Energtica do Rio G. do Norte -COSERN

Estadual Paraba Soc. Annima de Eletrificao da Paraba - SAELPA

Estadual Pernambuco Companhia Energtica de Pernambuco -CELPE

Privada Bahia Companhia Energtica da Bahia -COELBA

Estadual Alagoas Companhia Energtica de Alagoas -CEAL

Privada Sergipe Companhia Energtica da Sergipe - ENERGIPE

Municipal Paraba Companhia de Eletricidade da Borborema - CELB

Privada Sergipe SULGIPE

A primeira concessionria estadual privatizada foi a COELBA em

31/07/97 adquirida por um consorcio liderado pelo grupo espanhol Iberdrola. O

mesmo grupo adquiriu o controle acionrio da COSERN em 13/12/97. A

ENERGIPE foi privatizada em 03/12/97 pelo grupo Cataguazes-Leolpodina.

Durante o ano de 1999 devem ser privatizadas a COELCE, a CEPISA e

a CEAL e a CELPE.

A CHESF, alm das concessionrias de distribuio listadas na tabela

1, tem treze grandes consumidores industriais alimentados em 230KV localiza-

dos nos estados de Pernambuco, Cear, Bahia, Alagoas e Sergipe. So eles:

Dow Qumica, Alcan, Alunordeste, Sibra, Usiba, Ferbasa, Copene, Caraba

Metais, Minerao Caraba e a CQR na Bahia, Ao Norte em Pernambuco,

Salgema em Alagoas, Sibra no Cear e a Nitrofrtil em Sergipe.


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Examinando a Figura 7 que mostra como est distribudo o mercado de

energia da regio Nordeste, importante destacar que 75% da energia vendi-

da pela CHESF consumida pela concessionrias de distribuio.

Concessionrias de Distribuio

75%

Perdas7%

Consumo Prprio1%

Consumidores Industriais

17%

Figura 7 - Mercado de Energia Eltrica do Nordeste

Como pode ser visto na Figura 8, o consumidor Salgema o maior con-

sumidor industrial da CHESF, ele compra a CHESF 23.1% de toda a energia

vendida aos consumidores industriais.

CARABA METAIS

7,2%

SALGEMA23,1%

DOW QUMICA

16,6%

AO NORTE2,3%ALCAN

7,3%SIBRA9,7%

COPENE14,0%

NITROFRTIL

2,7%

FERBASA10,9%

USIBA4,5%

Figura 8 - Consumidores Industriais CHESF - 1996

A tabela 2 apresenta a capacidade instalada de cada central de gerao

localizada na regio Nordeste, apresentando nmero de unidades e potncia

de cada unidade.


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Tabela 2 - CAPACIDADE INSTALADA DE GERAO NO NORDESTE

Usinas Nmero deunidades

Potncia porunidade (MW)

PotnciaTotal (MW)

Hidreltrica de Paulo Afonso I 3 60 180Hidreltrica de Paulo Afonso II-A 3 75 225Hidreltrica de Paulo Afonso II-B 3 85 255Hidreltrica de Paulo Afonso III 4 216 864Hidreltrica de Paulo Afonso IV 6 410 2460Hidreltrica de Sobradinho 6 175 1050Hidreltrica de Itaparica 6 250 1500Hidreltrica de Moxot 4 110 440Hidreltrica de Xing 6 500 3000Hidreltrica de Boa Esperana A 2 54 108Hidreltrica de Boa Esperana B 2 63 126Hidreltrica de Funil 3 10 30Hidreltrica de Pedra 1 23 23Hidreltrica de Araras 2 2 4Hidreltrica de Coremas 2 1.76 3.52Termeltrica de Camaari 5 58 290Termeltrica de Bongi* 5 28.5 142

6. QUALIDADE DE ENERGIA

Um sistema eltrico de potncia um conjunto de componentes e equi-

pamentos eltricos que permitem gerar, transmitir, controlar e distribuir a

energia eltrica a todos os seus consumidores dentro de certos padres de

qualidade. Estes padres de qualidade so determinados pelos seguintes fa-

tores:

continuidade do fornecimento;

freqncia eltrica constante;

tenso constante;

oscilaes rpidos de tenso;

desequilbrio de tenso;

distores harmnicas de tenso;

nvel de interferncia em sistemas de comunicao.


I - 19

A continuidade de fornecimento est regulamentada pelo DNAEE (De-

partamento Nacional de guas e Energia Eltrica) atravs da Portaria 046/78,

de 17/04/78, que define os ndices de continuidade por conjunto de consumi-

dores e os valores de continuidade para um consumidor especifico. Os ndices

de continuidade por conjunto de consumidores so: DEC ( Durao Equiva-

lente de Interrupo por Consumidor de um Conjunto ) e o FEC ( Freqncia

Equivalente de Interrupo por Consumidor de um Conjunto).

O DEC exprime o espao de tempo em que, em mdia cada consumidor

do conjunto considerado ficou privado do fornecimento de energia eltrica e

pela seguinte equao:

Cs

itiCaCDE

n

i

== 1)().(

[1]

onde:

DEC - Durao Equivalente de Interrupo por Consumidor de

um conjunto

Ca(i) - nmero de consumidores, do conjunto considerado, atingi-

dos nas interrupes

t(i) - tempo de durao das interrupes em horas

Cs - nmero de consumidores total do conjunto.

O FEC pode ser calculado pela seguinte equao:

Cs

iCaCFE

n

i

== 1)( [2]

onde:

FEC - Freqncia Equivalente de Interrupo por Consumidor de

um Conjunto

Ca(i) - nmero de consumidores, do conjunto considerado, atingi-

dos nas interrupes

Cs - nmero de consumidores total do conjunto.


I - 20

A Portaria 046/78 do DNAEE, de 17/04/78, que define os valores mxi-

mos anuais de DEC e FEC apresentados na Tabela 3.

Tabela 3 - Valores mximos anuais de DEC e FEC

Conjunto de ConsumidoresDEC

(horas)

FEC

(nmero

de vezes)

Atendido por sistema subterrneo com secundrio reticula-do

15 20

Atendido por sistema subterrneo com secundrio radial 20 25

Atendido por sistema areo com mais de 50.000 consumi-dores

30 45

Atendido por sistema areo com nmero de consumidoresentre 15.000 e 50.000

40 50


50 60


70 70

Atendido por sistema areo com menos de 1000 consumi-dores

120 90

Exemplo 1 :

Uma concessionria de distribuio que alimenta 60.000 consumidores atravs

de sua rede area, apresentou o seguinte relatrio de interrupes de forneci-

mento de energia no ltimo trimestre:

5 interrupes de 140 minutos ( 2,33 horas) : 7800 consumidores;





5 interrupes de 120 minutos ( 2,00 horas) : 17500 consumidores.


I - 21

horas 15,2460000

5x2x1750008x2,5x19006x3x12700

6000003x0,66x98563x9850x0,662x6300x1,635x7800x2,3

DEC

=++

++++

=

[3]

dores/consumiinterrup 61,6F

600005x175008x190006x127003x98502x63005x7800

FEC

=

+++++=

EC

[4]

Estes nmeros exprimem que, em mdia, cada cliente desta concessio-

nria esteve 15,24 horas privado do fornecimento de energia eltrica no tri-

mestre e que em mdia cada consumidor teve 6,61 interrupes.

A Portaria 046/78 do DNAEE, estabelece que, na apurao dos ndices,

no devem ser computadas as interrupes por racionamento de energia, de

consumidor isolado e aquelas com durao inferior a trs minutos.

No que se refere a manuteno da tenso constante, o DNAEE emitiu a

Portaria 047/78 que estabelece as condies mnimas que a concessionria

deve atender quanto ao nvel de tenso de fornecimento prestado aos seus

consumidores. Sero relacionados a seguir os principais pontos constantes da

referida Portaria, ou seja:

- Atendimento em tenso de transmisso, subtransmisso ou primria de

distribuio:

A tenso de fornecimento no ponto de entrega de energia pode

ser fixada entre + 5% e - 5% com relao tenso nominal do

sistema.

Os limites de variao da tenso de fornecimento no ponto de

entrega de energia so + 5% e - 7,5%.

- Atendimento em tenso secundria de distribuio


I - 22

Os limites de variao de tenso de fornecimento no ponto de

entrega de energia constam da Tabela. As disposies cons-

tantes na portaria no se aplicam nos seguintes casos: Variaes

momentneas de tenso, ocasionadas por defeitos, manobras,

alteraes bruscas de carga ou perturbaes similares e venda

de energia em grosso. A mesma Portaria estabelece ainda as

condies de verificao das medies de tenso e as providn-

cias que devem ser tomadas para regularizar os limites de ten-

so.

Tabela 4 - Limites de Variao da Tenso de Alimentao

Limites Inferiores Limites SuperioresTenso

Nominal

( V )

Condies

Precrias

Condies

Adequadas

Condies

Precrias

Condies

Adequadas

127 109 116(110*) 135 132

220 189 201(190*) 233 229

380 327 348 403 396

* - Exclusivamente para ligaes fase-neutro

A tenso de fornecimento no sendo constante afeta significativamente

o desempenho dos diversos equipamentos conectados a rede. Cada equipa-

mento tem sua tenso nominal e oper-lo numa tenso diferente da nominal

provoca um mau desempenho operacional e at reduo de sua vida til. Para

ilustrar este fato, consideremos um motor de induo. Ele operando fornecen-

do uma dada potncia mecnica no seu eixo, quando sua tenso de alimenta-

o est abaixo da nominal ele solicita da rede mais corrente para continuar

fornecendo a mesma potncia e tem suas perdas e elevaes de temperatura

incrementadas, podendo assim comprometer a sua prpria vida til.


I - 23

As reclamaes dos consumidores quando ocorrerem variaes de ten-

so perceptveis. Essas variaes podem ser as normais que ocorrem entre os

horrios de pico e os horrios de carga leve, ou, ainda as oscilaes rpidas

de tenso. O primeiro tipo de variaes apresenta uma relativa facilidade de

medio e correo, uma vez que a variao de tenso lenta, acompanhan-

do a variao da carga. J o segundo tipo de difcil medio, devido s vari-

aes bruscas de tenso, que provocam o fenmeno denominado flicker.

As cargas que podem provocar oscilao; de tenso so os fornos

arco, aparelhos de raio X, mquinas de solda e motores acionando carga vari-

vel (compressores, britadores, laminadores, guindastes, elevadores, etc. ).

A freqncia eltrica um parmetro que tambm exerce influncia no

desempenho dos equipamentos dos consumidores de um sistema eltrico.

Como exemplo podemos citar a influncia nas perdas, na elevao de tempe-

ratura e nas velocidades mecnicas dos motores eltricos.

De acordo com o IBGE o Brasil ainda tem 47% da sua populao sem

energia eltrica, talvez este fato possa justificar a baixa exigncia dos consu-

midores brasileiros durante ao anos 70 e 80 com relao a qualidade do forne-

cimento de energia eltrica. Entretanto, no inicio dos anos 90, com a crescente

modernizao do parque industrial e com a invaso dos microcomputadores

nas mais diferentes atividades produtivas e recreativas, os clientes dos servi-

os de energia eltrica passaram a pleitear melhor qualidade de energia para

essas novas cargas.

A promulgao da Lei 8.078 de 11 de setembro de 1990, denominada

Cdigo de Defesa do Consumidor, despertou a sociedade brasileira no sentido

de requerer, em todos os nveis, a qualidade desejvel, tanto dos produtos ad-

quiridos, quanto dos servios recebidos das empresas pblicas e privadas.

Com a atual poltica de privatizao do setor eltrico nacional, sinaliza-

se uma competio de mercado entre as empresas responsveis pelo servio

pblico de energia eltrica. Dentro desse cenrio, em que o consumidor pode-

r escolher o seu fornecedor, abre-se um enorme campo para a discusso da

qualidade de energia eltrica no Brasil, estabelecendo, de forma mais ampla


I - 24

que o atual, novos limites de continuidade, nveis de tenso e outros parme-

tros, como distores harmnicas permitidas, nveis de flicker, etc., que orien-

tem tanto os clientes quanto as concessionrias de energia eltrica, alm de

definir penalidades quanto as transgresses aos limites impostos pela normali-

zao. Devem ser estabelecidas as responsabilidades dos clientes quanto

injeo de poluentes eltricos no sistema supridor, e quais as penalidades so-

fridas pelas concessionrias, se os nveis de qualidade de energia no forem

atendidos.

Como se pode perceber, com o advento de novas tecnologias incorpo-

radas carga do consumidor, os procedimentos normativos, anteriormente

expostos, no fazem mais sentido serem o instrumento balizador do nvel de

qualidade de energia nos tempos atuais.

O atual rgo regulador - ANEEL (Agncia Nacional de Energia Eltrica)

prepara uma nova proposta que dever ser exaustivamente discutida por usu-

rios do sistema eltrico e concessionrias de energia.

7. EVOLUO E PERSPECTIVAS FUTURAS DOS SISTEMASELTRICOS

Nos ltimos anos a evoluo dos sistemas eltricos ocorreu sempre

tendendo a:

reduzir o nvel de investimentos,

reduzir o impacto ambiental causado pelo nmero excessivo

de linhas de transmisso e subestaes;

incrementar a qualidade no fornecimento de energia eltrica;

descobrir novas tecnologias para gerao de energia eltrica

encarando uma provvel futura escassez de recursos naturais

como carvo e leo mineral.

Dentro destas linhas de ao foram:


I - 25

construdas linhas de transmisso em nveis de tenso cada

vez mais elevadas ocupando o menor espao possvel, surgin-

do assim linhas de transmisso em 69kV, 138kV, 345kV,

500kV e 750kV;

construdas linhas interligando sistemas isolados e ainda, am-

pliando as interligaes entre sistemas eltricos j interligados;

colocadas em operao pequenas centrais acionadas por fon-

tes primrias alternativas como a energia solar e a energia e-

lica;

construdas linhas de transmisso em corrente contnua para

transporte de grandes blocos de energia em grandes distnci-

as.

A interligao de sistemas eltricos aumenta a confiabilidade e reduz

novos investimentos, pois permite que:

unidades geradoras de alto custo sejam substitudas por outras

de custo menor;

ocorra ajuda mtua em casos de emergncia em um dos sis-

tema eltricos operando interligado;

sejam reduzidos novos investimentos em centrais eltricas

para ampliar e manter a reserva girante de um sistema eltrico,

sejam aproveitadas a diversidade de carga entre sistemas in-

terligados;

sejam aproveitadas a diversidade hidrolgica entre bacias hi-

drogrficas distintas.

importante destacar que interligaes entre sistemas eltricos no

trazem apenas vantagens, uma vez que distrbios de um sistema so transmi-

tidos para o outro e que interligar sistemas eltricos significa elevar o nvel de

curto circuito, aumentando o custo dos equipamentos e instalaes.

Com o aparecimento nos anos sessenta da tecnologia dos tiristores e

com a necessidade cada vez maior de transportar grandes blocos de energia


I - 26

por grandes distncias, a transmisso de energia em corrente contnua passou

a ser uma alternativa atraente. importante ressaltar que a idia no elimi-

nar os sistema em corrente alternada e sim superpor uma linha CC a uma CA

ou interligar dois sistema ca por um link ou elo CC.

A Figura 9 apresenta o diagrama unifilar de um elo CC com seus principais

componentes: filtros de harmnicos CA, conversores e reatores srie CC. Os

conversores podem operar como inversores ou como retificadores. Os filtros

CA so responsveis pela eliminao dos harmnicos do lado CA e os reato-

res srie impedem que os harmnicos circulem pelo lado CC do elo.

Os disjuntores so instalados apenas no lado CA dos conversores e no

so utilizados para eliminar faltas no lado CC ou nos conversores. Para falhas

no sistema CC, o sistema de controle de ignio dos tiristores atua bloqueando

o fluxo de potncia no elo.

SistemaCA

SistemaCA

Figura 9 Diagrama unifilar de um elo de corrente contnua

As principais aplicaes dos sistema de transmisso em corrente cont-

nua so:

para o caso de travessias martimas utilizando cabos de alta

tenso em trechos longos (maior que 40Km). Este fato no se

deve apenas ao menor custo do cabo mas tambm uma de-

corrncia do fato de no existir soluo econmica para com-

pensao da corrente de carga dos cabos;

para interconectar sistemas CA com freqncias diferentes ou

onde no h interesse em sincronizar os dois sistemas CA;

para limitar os nveis de curto circuito, pois com dois sistemas

CA interligados por um link CC, a ocorrncia de um curto num

sistema CA no implicaria em uma alimentao para falta por

parte do outro sistema.


I - 27

Do ponto de vista econmico, o uso de elos CC, geralmente, est rela-

cionada com a potncia a ser transmitida e a distncia. O custo por unidade de

comprimento de uma linha CC bastante inferior ao de uma linha CA para a

mesma potncia e comparvel confiabilidade, entretanto, o custo dos equipa-

mentos terminais so muito mais elevados que os de uma linha CA. Portanto

existe uma distncia crtica na faixa de 500Km 1500Km a partir da qual o

custo do elo CC menor que a interligao por linha de transmisso em cor-

rente alternada.

Para ilustrar a comparao entre as opes de corrente contnua e al-

ternada para interligar dois sistemas eltricos, vamos apresentar o resultado

de um dos estudos efetuados para a deciso da melhor alternativa para o sis-

tema eltrico Ekibestug-Centre na antiga URSS. A Figura 10 mostra as estruturas

e os principais dados das duas alternativas estudadas. A Figura 11 apresenta a

anlise preliminar de custos, justificando a deciso em corrente contnua para

o elo com uma extenso de 1350Km.

Figura 10 - Comparao entre estruturas CC x CA

Na Figura 11 os pontos onde as retas (representando os custos) intercep-

tam o eixo vertical definem os custos dos equipamentos terminais. A inclinao

de cada curva correspondente ao custo da linha por unidade de comprimento

e dos equipamentos acessrios que variam por comprimento de linha. Para

distncias inferiores quela determinada pelo ponto crtico, a transmisso CA

apresenta menor custo e o oposto ocorre para distncias superiores.


I - 28

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

020

040

060

080

010

0012

0014

00

Extenso (Km)

US$

x 1

00

0

Figura 11 Custos comparativos dos elos CC x CA

Com relao a perspectivas futuras, algumas possibilidades se apre-

sentam promissoras, merecendo comentrios:

1. Transmisso em Ultra Alta Tenso na faixa de 1000KV 1200KV - A

transmisso nestes nveis de tenso permitir transportar substanci-

ais blocos de energia por longas distncias, permitindo o aproveita-

mento econmico de fontes de gerao mais remotas e com reduzido

impacto ambiental. Os pases que atualmente mantm pesquisas

nesta rea so a Unio Sovitica, que tem um sistema de 1200KV em

operao comercial, o Japo com um sistema em 1000KV previsto

para operao comercial em 1997. O Brasil tem atuado como parceiro

de um projeto de pesquisa denominado Projeto 100KV com a em-

presa estatal italiana ENEL. O objetivo final deste projeto a constru-

o e operao de um projeto piloto de 1050KV possuindo todos os

componentes de um futuro sistema de U.A.T;

2. Transmisso em Alta Tenso em Corrente Contnua - Muitos projetos

em todo o mundo tem considerado a tecnologia C.C., destes, o pro-

jeto de Itaipu em operao desde 1985, o que utiliza o mais elevado

nvel de tenso +/- 600 kV. O mais extenso sistema eltrico j ope-

CC

CA


I - 29

rando em corrente contnua est localizado em Moambique, na fri-

ca em +/- 533KV com uma extenso de 1700Km. De forma geral

pode-se dizer que a tecnologia em corrente contnua caminha no

sentido de aumentar seus parmetros principais tenso e potncia;

3. Transmisso hexafsica e transmisso em meio comprimento de

onda so alternativas que sendo pesquisadas porm sem nenhuma

experincia significativa no mundo.

Documents

Introdução Ao Estudo de Sistemas Elétricos