SISTEMAS ELÉTRICOS. Introdução. Jáder de Alencar Vasconcelos

Transcrição

1 SISTEMAS ELÉTRICOS Introdução Jáder de Alencar Vasconcelos

2 Sistemas Elétricos de Potência Introdução Aula 2

3 Transmissão em corrente alternada Fig. 1 Para sistemas de transmissão, o fluxo de potência ativa da barra i para a barra j pode ser expresso aproximadamente por:

4 Transmissão em corrente alternada Assim sendo, a única maneira pela qual o valor da potência transmitida é afetado, é mudando o ângulo de defasagem: quando um aumento de carga força a necessidade de transmissão de maior potência, isso ocorre justamente por meio de um aumento do ângulo entre V i e V j.

5 Transmissão em corrente alternada

6 Transmissão em corrente alternada Nos sistemas de transmissão uma baixa reatância em série da linha é também uma característica desejada. Como se consegue isso? Aliás, do que depende a reatância indutiva X da linha?

7 Transmissão em corrente alternada A reatância da linha de transmissão cresce com o aumento do comprimento da linha. Isto resulta numa Variação da Capacidade de Transmissão em Função da Distância Uma maneira de compensar o efeito da distância é utilizar tensões mais elevadas.

8 Transmissão em corrente alternada Os custos de transmissão podem ser divididos em: custos fixos: devidos aos investimentos em equipamentos; custos variáveis: correspondem às perdas previstas por aquecimento dos condutores.

9 Transmissão em corrente alternada As linhas são também limitadas quanto a sua capacidade de transmissão de potência devido ao aquecimento por efeito Joule dos condutores, produzido pela corrente que flui no decorrer do tempo. Como a temperatura do condutor é um fator limitante, isso restringe o carregamento máximo da linha. Em uma situação extrema, por exemplo, um curto-circuito não eliminado a tempo, os condutores podem fundir. Como a corrente é chave da questão, geralmente utiliza-se como índice a ampacidade ou capacidade de corrente em ampères.

10 Transmissão em corrente alternada Tem-se pelo menos três boas razões para se trabalhar com altas tensões de transmissão: aumento da capacidade transmissão; altas tensões correspondem, proporcionalmente, a baixas correntes, de forma que as perdas Joule ficarão fortemente reduzidas e menor aquecimento dos condutores

11 Exemplo Considere a Fig. 1 novamente. Sendo a tensão fasefase das barras i e j aproximadamente iguais a 138 kv, X L = 0,9876 ohm/km e comprimento de 100 km, determine o valor do ângulo delta para que a potência ativa (total trifásica) transferida seja 75 MW. Determine também a potência reativa trifásica transferida entre as barras i e j.

12 Transmissão em corrente contínua

13 Transmissão em corrente contínua Nos primórdios da indústria elétrica houve considerável controvérsia sobre os méritos de sistemas c.c. versus c.a. Com o desenvolvimento do transformador, foi possível elevar as tensões c.a. a tais valores que quantidades relativamente grandes de energia puderam ser transmitidas à distâncias consideráveis. Atualmente, o desenvolvimento da eletrônica tem possibilitado o uso de retificadores e inversores de considerável potência e com grande eficiência.

14 Transmissão em corrente contínua As linhas de transmissão em c.c. são usadas para o transporte de grandes blocos de energia de uma localidade para outra em um sistema, ou realizam a conexão entre dois sistemas c.a., que podem inclusive operar em freqüências diferentes.

15 Transmissão em corrente contínua A maioria dos sistemas de transmissão c.c. em AT operam aterrados. Neste arranjo, um dos condutores opera a um potencial positivo igual à metade da tensão entre linhas e o outro condutor opera a um potencial de mesma magnitude, porém negativo em relação ao terra.

16 Transmissão em corrente contínua Como exemplo, a figura abaixo mostra o sistema de transmissão de Itaipu em forma simplificada O sistema c.c. opera com dois bipólos nas tensões +600 kv e -600 kv em relação ao terra, que corresponde a tensão de 1200 kv entre linhas. Vai desde Itaipu até Ibiúna-SP, cobrindo uma distância de 810 km e transportando uma potência de 6000 MW

17 Transmissão em corrente contínua Vantagens Requerimento de menor nível de isolamento; Não há efeitos de reatâncias capacitivas e indutivas; Menor perda de energia, por efeito Joule, para mesma potência c.a. transmitida; quantidade de cabos é reduzida em relação à transmissão.

18 Transmissão em corrente contínua

19 Transmissão em corrente contínua Desvantagens Custo do equipamento retificador-inversor: maior custo inicial do que transformadores, maior complexidade tecnológica do retificador e inversor, geração acentuada de harmônicos: como conseqüência, tornase oneroso instalar subestações intermediárias em uma linha c.c. (que inclusive devem ser dotadas de filtros de harmônicos), enquanto que em c.a., é mais barato instalar transformadores em SEs ao longo da transmissão, permitindo alterações em níveis de tensão e o atendimento de cargas em trechos distintos da rede. Operação de disjuntores: o processo de abertura em c.c. é mais difícil. Em c.a. a corrente passa por zero duas vezes a cada ciclo o que facilita a extinção do arco elétrico que se forma ao se abrir os contatos.

20 FIM!!