DT-EE006 - Laboratório de Sistemas de Energia Elétrica -
Geração, Transmissão, Distribuição e Uso de Energia Elétrica



Objetivos do Laboratório


Estudo de instalações típicas para produção de energia (usinas de energia), desempenho e testes de gerador síncrono com/sem carga, paralelo de gerador com a rede pública, paralelo de dois geradores não conectados à rede, dispositivos de proteção a geradores e suas aplicações (relés e disjuntores).

Estudo de linhas de transmissão (linhas HV), uso de relés programáveis para proteção das linhas contra sobrecorrente e falha de terra (relé de distância), desempenho e testes de transformadores de elevação com/sem carga.

Estudo de linhas de distribuição (linhas MV), uso de relés programáveis para proteção das linhas contra sobrecarga – curto-circuito - falha de terra direcional – procedimento de religamento de chaves. Linhas com neutro isolado ou compensado (bobina de Peterson), desempenho e testes de transformadores de redução com/sem carga.

Medidas elétricas com instrumentos digitais. Alta precisão  (± 0,5%), instrumentos TRMS microprocessados, incluindo uma porta de comunicação para rede RS485 e conexão a PC (rede SCADA).

Estudo de linhas de distribuição de energia com parâmetros variáveis (modelo T), conexão em série ou paralelo de linhas, comutação manual/automática entre uma linha principal e uma linha auxiliar, desempenho e testes com/sem carga (conexões Y – D – Z) de transformadores trifásicos. Análise de phase shift (index temporal) das duas tríades de entrada/saída através da interface de desacoplamento e osciloscópio.

Estudo e aplicação de sistemas de distribuição LV (sistema TT, T, IT) e coordenação dos dispositivos de proteção contra sobrecorrente e falha de terra (disjuntores e chaves diferenciais), teste e verificação de sistemas LV.

Análise de consumo de energia por meio de cargas elétricas variáveis mono e trifásicas, resistivas e indutivas, e cargas dinâmicas trifásicas (motor trifásico com freio ajustável), compensação de potência reativa (correção de fator de potência) com inserção manual ou automática dos bancos de capacitores.


DT-EE006.01 - Geração


DT-EE006.03 - Linhas de Distribuição

DT-EE006.02 - Linhas de Transmissão HV


DT-EE006.04 - Linhas de Distribuição de Baixa Tensão


Principais características do laboratório:


A) Integração de todas as fases elétricas

  • Geração de energia elétrica.
  • Distribuição via simuladores de linha HV.
  • Uso e demanda de energia.
  • Correção de fator de potência (banco de capacitores) de instalações HV e LV.
  • Estudo e uso da nova geração de instrumentos de medida e dispositivos de proteção, específicos para cada fase.

B) Abrangente, integrado e modular

A montagem consiste em diferentes painéis com diagramas elétricos serigrafados. Os painéis incluem todos os dispositivos de instrumentação e controle, e são unidos mecanicamente para formar um ramo único. Cada painel permite seu uso independente; é possível organizar cursos/seminários específicos, por exemplo, em geração, posta em paralelo com a rede, as linhas de transmissão etc.

Os grupos de motor-gerador (alternadores síncronos) são acionados por motores AC com acionamento eletrônico. Todos os equipamentos, instrumentações e dispositivos de proteção são do tipo industrial. Todo os sistema é representado graficamente em um monitor de PC. Os nodos principais da rede mostram os parâmetros elétricos típicos (tensão, corrente, potência, etc.).

C) Máxima flexibilidade de uso

O projeto do laboratório permite o uso independente de cada painel, bem como de toda a montagem. É possível alterar os parâmetros de modo a analisar o efeito do sistema e tomar as medidas corretivas.

O sistema permite diferentes configurações para expandir o horizonte educacional. Em qualquer ponto do circuito, podem-se adicionar ferramentas do usuário, ou excluir as ferramentas fornecidas. Para facilitar os testes, há chaves para variar os parâmetros elétricos. O uso de analisadores digitais com interface a PC proporciona supervisão completa dos parâmetros elétricos.

Não são necessárias ferramentas para os testes, e as conexões são feitas com jumpers e cabos com terminais de segurança. Isso reduz o tempo dos testes, além de preservar um alto grau de segurança para os usuários do equipamento. Todos os dispositivos de proteção e segurança de máquinas e linhas elétricas são exatamente os mesmos que são instalados em usinas industriais e redes HV – MV – BV. As sequências de procedimentos operacionais são exatamente iguais àquelas dos ambientes reais. 

Programa didático

Sistemas para produção de eletricidade (sistemas de estação central)

  • Máquina primária: motor elétrico acoplado a gerador síncrono trifásico:
    •  Ajuste de rpm do motor AC com acionamento eletrônico.
    • Estudo e características de máquina síncrona usada como um gerador.
    • Operações de paralelo entre os geradores e a rede.
    • Dispositivos de proteção, medida e controle.

Sistemas para transmissão e distribuição de eletricidade

  • Transformadores trifásicos e linhas de energia:
    •  Estudo e características de transformador trifásico (testes com/sem carga).
    • Transformadores de elevação e redução com phase shift entre o primário e o secundário (conexões D, Y, zig-zag).
    • Transformadores em paralelo com rede pública.
    • Dispositivos de proteção e controle usados em transformadores.
    • Estudo de linhas em conexões HV, em série e em paralelo.

Estudo dos relés de proteção

  •  Parâmetros e aplicações típicas de relés de proteção.
  • Estudo das características operacionais de relés de proteção.
  • Códigos de proteção (ANSI/IEEE C37.2).
  • Combinação de relés para proteções específicas.

Compensação de potência reativa (correção de cos fi)

  • Medida de potência ativa e reativa.
  • Correção de fator de potência com inserção manual ou  automática de banco de capacitores.

Estudo de sistemas de distribuição de baixa tensão

  •  Sistemas TT –TN IT.
  •  Sistemas de aterramento de cabine e usuário, terras extras.
  •  Dispositivos de proteção contra sobrecorrente e outras falhas (fusíveis, disjuntores e chaves diferenciais).
  • Coordenação de dispositivos de proteção (configuração de corrente e tempo).