Baixe Transmisão e geração de energia e outras Notas de estudo em PDF para Energia, somente na Docsity! Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica Jim S. Naturesa FAAP - Faculdade de Engenharia Linhas de transmissão • São tensões típicas de transmissão no Brasil os níveis em alta tensão (AT) de 138 kV e 230 kV, e, em extra-alta tensão (EAT), de 345 kV, 440 kV, 500 kV e 765 kV. • São tensões típicas de subtransmissão no Brasil os níveis de 34,5 kV, 69 kV, 88 kV e 138 kV e, em alguns grandes centros urbanos, o nível de 230 kV. • Antes de ser consumida, a energia elétrica passa por mais um estágio, isto é, a distribuição. Subestações de distribuição reduzem a tensão do nível de repartição para que a energia possa chegar próximo às nossas casas e permitir o seu uso. As tensões de distribuição são de 3 a 25 kV na rede primária e de 110 a 380 V na rede secundária. FAAP - Faculdade de Engenharia Linhas • O ideal é obter um valor mínimo para a potência reativa de modo a maximizar a potência ativa transferida para um mesmo nível de tensão. • A potência reativa está relacionada às "trocas de energia" existentes entre elementos ativos do sistema tais como: capacitores, reatores, linhas de transmissão, geradores etc. • Essas trocas de energia são devidas à natureza dos componentes e não podem ser completamente eliminadas em sistemas de corrente alternada. • Observa-se que apesar de não gerar trabalho, a existência da potência reativa, cos (φ) é o fator de potência, ligado ao ) < 1, implica um aumento da corrente (e conseqüentemente das perdas) para o transporte de uma mesma quantidade de potência. FAAP - Faculdade de Engenharia Linhas - perdas • O processo de transporte de energia elétrica apresenta perdas de diversas naturezas: por efeito Joule (calor) nos condutores e nos enrolamentos dos equipamentos, perdas devido à histerese dos transformadores e reatores e perdas por corrente de fuga nos isoladores. • A redução das perdas nos transformadores está ligada à qualidade das chapas de aço- silício dos núcleos desses equipamentos e do nível de saturação usado no projeto. FAAP - Faculdade de Engenharia Linhas - perdas • As perdas Joule, que constituem a maior quantidade da energia perdida nos sistemas de transporte de energia elétrica, podem ser calculadas por: • Perdastrifásicas = 3 * (ρ * l / S) * I2 • Onde: • ρ é a resistividade do material, em geral o alumínio, cobre ou ligas de alumínio; • l é o comprimento do trecho em análise; • S é a seção condutora do condutor e • I é a a corrente de linha do sistema. FAAP - Faculdade de Engenharia Caracterização dos sistemas de transmissão de energia elétrica. • Os sistemas de distribuição, por sua vez, apresentam: • Baixos níveis de tensão (abaixo de 34,5kV). • Manejo de menores blocos de energia. • Menores distâncias de transporte. • Sistema predominantemente radial em condições normais, podendo haver malhas para atendimento em emergência em que cada ramal alimenta um grande número de cargas. FAAP - Faculdade de Engenharia Sistemas CA e CC • As vantagens da rede CA são: a facilidade de interconexão através de subestações de interligação ou chaveamento ou de subestações de transformação e a simplicidade dessas subestações. • Entretanto, linhas de transmissão de corrente contínua são mais baratas que as de corrente alternada para o mesmo nível de potência. Por essa razão, sistemas em CC podem ser competitivos para transporte a longas distâncias, por exemplo acima de 700 ou 800 km. • Para cada nível de potência, há uma distância em que redes de CC transportam energia de modo mais econômico do que redes CA. • São desvantagens dos sistemas em CC a sua menor flexibilidade de interligação e a maior complexidade e custo das subestações conversoras. Sistemas CA e CC Custo À Corrente alternada Corrente contínua Comprimento *” dalinha (km) Linha em CA Linha em CC mais econômica mais econômica Comparação do custo econômico entre CC e CA, FAAP - Faculdade de Engenharia Novas tecnologias • Para permitir uma maior flexibilidade de adaptação e viabilizar um maior aproveitamento dos sistemas existentes, diversos equipamentos e tecnologias têm sido desenvolvidos: • Uso de Linhas de Potência Natural Elevada - LPNE; e • Uso de equipamentos que permitem a flexibilização dos sistemas existentes — FACTS (Flexible AC Transmission-Systems). FAAP - Faculdade de Engenharia Transmissão em CA • O surgimento dos transformadores de potência em CA tornou possível a transmissão de energia em tensões bem mais elevadas do que as de geração, possibilitando o transporte a distâncias cada vez maiores e com menores custos de transmissão. • Os principais equipamentos existentes nas subestações em corrente alternada além das estruturas e dos barramentos são os transformadores, os reatores, os bancos capacitores, os disjuntores, as chaves seccionadoras, os pára-raios e os transformadores de potencial e de corrente. FAAP - Faculdade de Engenharia Transmissão em CA • A grande vantagem dos sistemas em corrente alternada em relação aos de corrente contínua é no que se refere à facilidade de interconexões, pois as subestações de CA são bem mais simples do que as subestações inversoras do sistema em CC. • As máquinas em CA, tanto geradoras como motoras, são equipamentos bem mais simples do que as correspondentes em CC, especialmente as trifásicas de grande porte. FAAP - Faculdade de Engenharia Transmissão em CC • As desvantagens mais marcantes da transmissão em CC são: • Os custos dos conversores; • Alto consumo de potência reativa no processo de retificação ou inversão; • Geração de distorções harmônicas e, portanto, necessidade de filtros; • Necessidade de disjuntores de CC bem como de equipamentos mais complexos do que os correspondentes em CA para a transmissão entre mais de dois terminais; e • Alimentação de cargas mais complexa ao longo das rotas de transmissão em CC. Transmissão em Gerador Sincrono (CA) Linha de transmissão (CC) Cj» + Retificador (CA para CC) Conversor (CC para CA) Cargas trifásicas Cargas trifásicas Nova carga (nova região) FAAP - Faculdade de Engenharia Transmissão em CC • Os aspectos anteriores, positivos ou negativos, de ambos os tipos de transmissão, direcionam as aplicações da corrente contínua principalmente para: • A) Interconectar sistemas que têm freqüências diferentes entre si ou interligar redes com mesma freqüência para as quais se deseje ou necessite de operação assíncrona. • B) Transmissão de potência a distâncias longas ou muito longas por meio de linhas aéreas. • C) Transmissão por cabos subterrâneos ou subaquáticos. • D) Controle do fluxo de potência (intercâmbio) em interligações regionais (entre sistemas distintos, entre concessionárias etc.), com o conseqüente controle das freqüências correspondentes. • E) Combinações das aplicações anteriores num mesmo projeto.