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Módulo 1 - SEP - NR-10, Notas de aula de Engenharia Elétrica

SEP é definido como o conjunto de todas as instalações e equipamentos destinados à geração, transmissão e distribuição de energia elétrica até a medição, inclusive. Afim de uniformizar o entendimento é importante informar que o SEP trabalha com vários níveis de tensão, classificados em alta e baixa tensão e normalmente com corrente elétrica alternada (60 Hz). Sabe-se que o setor elétrico mundial passa por amplo processo de reestruturação organizacional.

Tipologia: Notas de aula

2020

Compartilhado em 23/07/2020

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CAPÍTULO 1
Organização do Sistema Elétrico de
Potência - SEP
- Sistema Elétrico Brasileiro
- Estrutura de um SEP
CAPÍTULO 1
Organizão do SEP
É vedada a distribuição ou reprodução desta apostila sem autorização, conforme Lei 9.610/98.
Copyright 2015 - 2018
CONTEÚDO
CONFORME
Portaria 598/04
NR-10 SEP RECICLAGEM
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CAPÍTULO 1

Organização do Sistema Elétrico de

Potência - SEP

  • Sistema Elétrico Brasileiro
  • Estrutura de um SEP

CAPÍTULO 1

Organização do SEP

É vedada a distribuição ou reprodução desta apostila sem autorização, conforme Lei 9.610/98. Copyright 2015 - 2018

CONTEÚDO
CONFORME

Portaria 598/

N R -1 0 S E P R E C I C L A G E M

Alexandre Mettegang Eng. Eletricista Eng. de Segurança do Trabalho CREA PR-87195/D

Apresentação

Este curso tem como objetivo capacitar o trabalhador que interage direta ou indiretamente com o sistema elétrico de Potência e que já tenha realizado o treinamento Básico de NR10 40h, atendendo as exigências da Norma Regulamentadora 10, publicada conforme portaria GM nº 598 de 07 de dezembro de 2004. Esta NR estabelece requisitos mínimos de medidas de controle e prevenção de acidentes relacionados à eletricidade.

O treinamento do trabalhador sobre Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade SEP é obrigatório conforme determina a NR-10. Esta NR abrange desde instalações de geração de energia até instalações residenciais, devendo o trabalhador estar capacitado com relação aos riscos inerentes ao trabalho com eletricidade.

O curso NR-10 da TOP Elétrica capacitará seus alunos sobre os riscos da eletricidade, medidas de controle e sistemas preventivos, de forma a garantir sua segurança e saúde durante a interação direta ou indireta com instalações elétricas SEP.

Vamos ajudá-lo a se tornar um profissional ainda mais capacitado e preparado para o mercado de trabalho. Bons estudos!

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AW Strom

Treinamentos e Serviços

Sistema Elétrico

Brasileiro

O SEP e o sistema elétrico brasileiro

Conforme definição dada pela NR-10, considera-se “baixa tensão”, a tensão superior a 50 volts em corrente alternada ou 120 volts em corrente contínua e igual ou inferior a 1000 volts em corrente alternada ou 1500 volts em corrente contínua, entre fases ou entre fase e terra.

Da mesma forma, considera-se “alta tensão”, a tensão superior a 1000 volts em corrente alternada ou 1500 volts em corrente contínua, entre fases ou entre fase e terra.

Alta e Baixa Tensão

Quando falamos de setor elétrico, normalmente nos referimos ao Sistema Elétrico de Potência - SEP, mas o que é o SEP?

O que é o SEP???

SEP é definido como o conjunto de todas as instalações e equipamentos destinados à geração, transmissão e distribuição de energia elétrica até a medição, inclusive.

Afim de uniformizar o entendimento é importante informar que o SEP trabalha com vários níveis de tensão, classificados em alta e baixa tensão e normalmente com corrente elétrica alternada (60 Hz).

Sabe-se que o setor elétrico mundial passa por amplo processo de reestruturação organizacional.

Geração

Transmissão

Distribuição Medição inclusive

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Treinamentos e Serviços

O Setor Elétrico Brasileiro - SEB opera sob concessão, autorização ou permissão do Estado, provendo serviços públicos de eletricidade à população.

Atualmente, é o serviço público na área de infraestrutura com maior extensão de atendimento, superior a 98% da população, portanto, próximo à universalização.

O marco regulatório do SEB, que passou por processo de revisão a partir de meados da década de 90, foi consolidado pela Lei nº 10.848/2004, na qual estão estabelecidas as regras que definem o seu funcionamento, nas atividades típicas de geração, transmissão, distribuição e comercialização de energia elétrica.

Na condição de serviço público exercido sob concessão, autorização ou permissão do Estado, o funcionamento do SEB é altamente regulamentado, definindo extensivamente as atribuições, direitos e deveres do Poder Concedente, Agência Reguladora, Entidades Setoriais e Agentes, tudo com o objetivo fundamental de assegurar a gestão do compromisso da segurança do suprimento e modicidade tarifária no curto, médio e longo prazo.

No Brasil, este processo de reestruturação foi desencadeado com a criação de um novo marco regulatório, a desestatização das empresas do setor elétrico, e a abertura do mercado de energia elétrica.

Para gerenciar este novo modelo do setor elétrico, o Governo Federal criou a estrutura organizacional apresentada na figura a seguir.

Organização do Setor Elétrico Brasileiro Fonte: ANEEL

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Treinamentos e Serviços

  • Regular e fiscalizar a geração, transmissão, distribuição e comercialização da energia elétrica, atendendo reclamações de agentes e consumidores, proporcionando equilíbrio entre as partes;
  • Mediar conflitos de interesses dos agentes do setor (entre si ou com os consumidores);
  • Conceder, permitir e autorizar instalações e serviços de energia;
  • Garantir tarifas justas, zelar pela qualidade do serviço e exigir investimentos; e
  • Estimular a competição entre operadores e assegurar a universalização dos serviços.

OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA - ONS

O ONS foi criado em 26.08.1998, com caráter privado, teve seu funcionamento autorizado pela Resolução n° 351, de 11 de novembro de 1998, da Aneel. O Órgão é responsável pela coordenação e controle da operação das instalações de geração e transmissão de energia elétrica nos sistemas interligados brasileiros, promovendo a otimização da operação do sistema eletroenergético garantindo a todos os agentes o acesso à rede de transmissão, de forma não discriminatória, e contribuindo para que a expansão do sistema eletroenergético se faça ao menor custo e vise às melhores condições operacionais futuras.

Usina de Itaipu - AW Strom

A Usina de Itaipu

Itaipú é uma usina hidrelétrica binacional localizada no Rio Paraná, na fronteira entre o Brasil e o Paraguai. A barragem foi construída pelos dois países entre 1975 e 1982, período em que ambos eram governados por ditaduras militares. O seu lago possui uma área de 1.350 km2, indo de Foz do Iguaçu, no Brasil e Ciudad del Este, no Paraguai, até Guaíra e Salto del Guairá, 150 km ao norte. Possuindo 20 unidades geradoras de 700 MW cada e projeto hidráulico de 118 m, Itaipu tem uma potência de geração (capacidade) de 14.000 MW. É um empreendimento binacional administrado por Brasil e Paraguai no rio Paraná na seção de fronteira entre os dois países, a 15 km ao norte da Ponte da Amizade.

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Treinamentos e Serviços

Características do Sistema Elétrico Brasileiro

De todos os segmentos da infra-estrutura, energia elétrica é o serviço mais universalizado. A incidência e as dimensões dos nichos não atendidos estão diretamente relacionadas a sua localização – e às dificuldades físicas ou econômicas para extensão da rede elétrica. Afinal, cada uma das cinco regiões geográficas em que se divide o Brasil – Sul, Sudeste, Centro-Oeste, Nordeste e Norte – tem características bastante peculiares e diferenciadas das demais.

Estas particularidades determinaram os contornos que os sistemas de geração, transmissão e distribuição adquiriram ao longo do tempo e ainda determinam a maior ou menor facilidade de acesso da população local à rede elétrica. Para geração e transmissão de energia elétrica, por exemplo, o país conta com um sistema (conjunto composto por usinas, linhas de transmissão e ativos de distribuição) principal: o Sistema Interligado Nacional (SIN). Essa imensa “rodovia elétrica” abrange a maior parte do território brasileiro e é constituída pelas conexões realizadas ao longo do tempo, de instalações inicialmente restritas ao atendimento exclusivo das regiões de origem: Sul, Sudeste, Centro-Oeste, Nordeste e parte da região Norte.

O SIN possui uma interdependência de operação, ou seja, uma usina depende das vazões liberadas a montante por outras, ao mesmo tempo em que sua operação afeta as usinas a jusante. A figura abaixo mostra as interligações das bacias e as suas respectivas usinas que fazem parte do SIN.

SIN - Sistema Interligado Nacional Fonte: ONS

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Treinamentos e Serviços

Organização e Hierarquia da Operação do SEB

A continuidade do fornecimento da energia elétrica está intimamente relacionada com os processos de recomposição do SIN, que é uma atividade contínua no ONS. Diante dessa atribuição o ONS tem como missão otimizar a utilização dos recursos de geração e transmissão do SIN, administrar a rede básica de transmissão, bem como assegurar a continuidade, a qualidade e a economicidade do suprimento de energia elétrica aos usuários.

As principais atribuições do ONS:

  • Contratar e administrar serviços de transmissão de energia elétrica;
  • Controlar e supervisionar a operação dos sistemas eletroenergéticos nacionais interligados e das interligações internacionais;
  • Definir as regras para operação de transmissão da rede básica a serem aprovadas pela Aneel;
  • Planejar, programar a operação e executar o despacho centralizado da geração;
  • Propor à Aneel ampliações/reforços das instalações da rede básica; e
  • Supervisionar e coordenar os centros de operação de sistemas elétricos.

Para assegurar a continuidade, a qualidade e a economicidade do suprimento de energia elétrica aos usuários a operação do SIN possui uma organização que visa fixar os contornos das redes elétricas de atuação dos Centros de Operação do ONS, dos Centros dos Agentes e das instalações e a hierarquização das responsabilidades destes na operação da rede e de suas instalações.

SIN Fonte: ONS

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Treinamentos e Serviços

A organização da operação foi desenvolvida de acordo com as seguintes orientações estratégicas:

Cabe ao CNOS

Centro Nacional de Operação do Sistema a coordenação, a supervisão e o controle da operação da Rede de Operação e de bacias hidrográficas;

Cabe aos COSR

Centros Regionais próprios do ONS e COS (Centros de Operação de Sistema contratados pelo ONS) a supervisão e controle da Rede de Operação sistêmica, e a coordenação, supervisão e controle da operação da Rede de Operação Regional/Local e de Sistemas de Reservatórios;

Cabe aos COL

Centro de Operação Local, a supervisão e controle da Rede de Operação Regional/Local, nas instalações e serviços para as quais foram contratados;

Cabe aos Agentes de Geração, Transmissão e Distribuição

Supervisão, o comando e a execução da operação das instalações que fazem parte da Rede de Operação, bem como a coordenação, supervisão, controle, comando e execução da operação das instalações que não fazem parte da Rede de Operação. Hierarquia de operação do SIN.

SIN Fonte: ONS

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Treinamentos e Serviços

Etapas

A eletricidade passa por várias etapas até que possamos consumI-la em nossas residências. De maneira simplificada o caminho da eletricidade é:

  • Geração
  • Transmissão
  • Distribuição
  • Redes de Distribuição
  • Consumidores Finais

A geração de energia elétrica pode ocorrer mediante a utilização de diversas tecnologias. As principais aproveitam um movimento mecânico de rotação para gerar corrente elétrica em um alternador. Este movimento pode vir de uma fonte de energia mecânica direta, como uma queda d‘água ou vento.

A transmissão liga as grandes usinas de geração as regiões de grande consumo. Nesta fase a tensão é elevada e a energia é transmitida por longas linhas de transmissão, as quais interligam todo o país.

A distribuição é a fase onde a tensão é rebaixada e distribuída pelas cidades. A maioria das indústrias é ligada nesta fase.

Nas redes de distribuição a tensão é novamente reduzida para sua entrega ao consumidores finais, chegando as nossas casas.

1. Geração

A energia elétrica é gerada em hidrelétricas, termelétricas, usinas eólicas, etc.

2. Transmissão

Após o nível de tensão ser elevado através de transformadores, a energia é transmitida por linhas de alta tensão.

3. Distribuição

A energia tem sua tensão rebaixada para distribuição nas cidades. A maioria das indústrias é ligada nesta fase.

4. Redes de Distribuição

A energia tem sua tensão rebaixada novamente para atendimento dos consumidores finais, através de redes aéreas e subterrâneas.

5. Consumidores Finais

A energia chega à residências, comércio e zona rural.

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Treinamentos e Serviços

Geração

O consumo de energia é um dos principais indicadores do desenvolvimento econômico e do nível de qualidade de vida de qualquer sociedade. Ele reflete tanto o ritmo de atividade dos setores industrial, comercial e de serviços, quanto a capacidade da população para adquirir bens e serviços tecnologicamente mais avançados, como automóveis (que demandam combustíveis), eletrodomésticos e eletroeletrônicos (que exigem acesso à rede elétrica e pressionam o consumo de energia elétrica).

A geração de energia tem papel importante dentro do Sistema Elétrico Brasileiro - SEB, pois sem ela não teríamos energia para suportar a demanda de consumo e o crescimento do país.

Na geração de energia elétrica uma tensão alternada é produzida, expressa por uma onda senoidal, com frequência fixa e amplitude que varia conforme a modalidade do atendimento em baixa, média ou alta tensão.

A maior parte da energia elétrica gerada no Brasil é de origem hidráulica, que responde por quase 70% de toda a capacidade instalada do País.

A geração hidráulica está hoje em cerca de 123,1 mil megawatts (MW) – se somados os 8,1 mil MW que podem ser importados de países vizinhos, a capacidade de geração à disposição do consumidor brasileiro chega a 131,2 mil MW.

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Usina Localização Capacidade Total

Capacidade Atual

Suficiente para abastecer uma cidade de*:

Tucuruí Rio Tocantins 8.535 MW 8.535 MW 17 milhões

Itaipu (Parte Brasileira) Rio Paraná 7.000 MW 7.000 MW 14 milhões

Belo Monte Rio Xingu 11.233 MW 5.160 MW 10,3 milhões

Jirau Rio Madeira 3.750 MW 3.750 MW 7,5 milhões

Santo Antônio Rio Madeira 3.568 MW 3.568 MW 7,1 milhões

  • Cada megawatt produzido é energia suficiente para atender o consumo de duas mil pessoas.

Usina Localização Capacidade Total

Suficiente para abastecer uma cidade de*:

Porto de Sergipe I Barra dos Coqueiros

  • SE 1.515 3 milhões

Almirante Álvaro Alberto - Unidade III (Antiga Angra III)

Angra dos Reis - RJ 1.350 1,4 milhões

Sinop Cláudia - MT Itaúba

  • MT 400 400 mil

Baixo Iguaçu

Capanema - PR Capitão Leônidas Marques - PR

350 350 mil

Pampa Sul Candiota - RS 340 340 mil

  • Cada megawatt produzido é energia suficiente para atender o consumo de duas mil pessoas. Fontes: Abrage e Aneel

Maiores usinas hidrelétricas brasileiras, em operação:

Principais usinas em construção:

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Geração Térmica

Com relação às usinas termelétricas, apresentam em geral, como característica básica:

  • Menor custo de construção;
  • Maior custo de operação e de manutenção;
  • Possibilidade de serem alocadas mais próximas do mercado consumidor.

A usina térmica é aquela na qual a energia elétrica é obtida por conversão da energia térmica. Os tipos mais utilizados no Brasil são:

  • Unidade (termelétrica) a combustão interna – unidade termelétrica cujo motor primário é um motor de combustão interna;
  • Unidade (termelétrica) a gás – unidade termelétrica cujo motor primário é uma turbina a gás;
  • Unidade (termelétrica) a turbina – unidade termelétrica cujo motor primário é uma turbina a vapor;
  • Usina nuclear – usina termelétrica que utiliza a reação nuclear como fonte térmica.

Usina com GMG Diesel

Turbina à gás

Nuclear

Em Grandes usinas o nível de tensão na saída dos geradores é normalmente na faixa de 6 kV a 25 kV.

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Operação e Manutenção na Geração

Como em toda atividade na geração de energia existe a Operação e Manutenção do sistema, nestas atividades são realizadas intervenções nas unidades geradoras, para restabelecer ou manter suas condições adequadas de funcionamento.

Essas atividades são realizadas nas salas de comando, salas de máquinas, junto a painéis elétricos energizados, junto a barramentos elétricos, instalações de serviço auxiliar, tais como: de aterramento, transformadores de potencial e de corrente, banco de baterias, geradores de emergência, retificadores, etc.

As atividades com maiores riscos são:

  • Manutenção das instalações industriais após a geração;
  • Instalação e manutenção de equipamentos e maquinários (capacitores, chaves, sistemas de medição, turbinas, geradores, transformadores, disjuntores, etc.);
  • Transformação e elevação da energia elétrica;
  • Operação de painéis de controle elétrico;
  • Acompanhamento e supervisão dos processos;
  • Processos de medição da energia elétrica;
  • Processo de recomposição do sistema.

As atividades relacionadas da geração se encerram nos sistemas de medição de energia, usualmente em tensões de 138 a 500 kV, interface com a transmissão de energia elétrica

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Transmissão

A Transmissão de energia é o transporte de energia elétrica entre uma subestação a outra subestação. As subestações alimentam um sistema de distribuição, que fornece energia elétrica aos consumidores.

A segurança é um aspecto fundamental para as redes de transmissão. Qualquer falta neste nível pode levar a descontinuidade de suprimento para um grande número de consumidores.

A energia elétrica é permanentemente monitorada e gerenciada por um centro de controle. O nível de tensão depende do país, mas normalmente o nível de tensão estabelecido está entre 220 kV e 765 kV. As tensões usuais de transmissão adotadas no Brasil em corrente alternada podem variar de 230 kV até 765 kV, incluindo, neste intervalo, as tensões: 230 kV, 345 kV, 440 kV, 500 kV e 750 kV.

Atualmente, os subsistemas estão interligados, o que permite um contínuo e permanente intercâmbio de energia entre as regiões e uma operação mais econômica, flexível e segura das instalações componentes do Sistema Interligado Nacional.

Na transmissão em corrente contínua a estrutura é essencialmente a mesma, diferindo apenas pela presença das estações conversoras junto à subestação elevadora (para retificação da corrente) e junto à subestação abaixadora (para conversão da corrente) e ainda pela ausência de subestações intermediárias abaixadoras ou de seccionamento.

No Brasil, existe um sistema que opera em corrente contínua sendo pertencente ao Sistema de Itaipu, com nível de tensão de ± 600.000 VDC, e outro, em construção, que ligará a geração do rio Madeira ao sudeste do país.

Saiba Mais!

Subtransmissão

É a transmissão de energia elétrica entre uma subestação abaixadora de um sistema de transmissão e uma ou mais subestações de distribuição.

A rede de sub-transmissão recebe energia da rede de transmissão com objetivo de transportar energia elétrica a pequenas cidades ou importantes consumidores industriais.

O nível de tensão está entre 35 kV e160kV. Em geral, o arranjo das redes de sub-transmissão é em anel para aumentar a segurança do sistema. A estrutura dessas redes é em geral em linhas aéreas, por vezes cabos subterrâneos.