UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO FACULDADE DE ENGENHARIA ÊNFASE EM SISTEMAS DE POTÊNCIA Disciplina: Transmissão de Corrente Contínua

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO FACULDADE DE ENGENHARIA ÊNFASE EM SISTEMAS DE POTÊNCIA Disciplina: Transmissão de Corrente Contínua Sistema Thury Alunos: Marisol Barros ( ) Marlon Felipe ( ) Nayara Villela ( ) Rodrigo Belford ( ) Silas Mendes ( ) Theo Fabi ( ) Tiago Cavour ( ) Vinicius Marques ( ) Vinicius Teixeira ( ) Professor: Pós-DSc. José Eduardo Telles Villas

2 Índice René Thury Sistema Aplicações Pós René Thury HVDC

3 Renê Thury ( ) Nascido em 7 de agosto de 1860 em Genebra Pioneiro Suíço em engenharia elétrica. ele concebeu a idéia de fazer um gerador fornecer sua própria corrente de excitação, uma descoberta que antecipou por 2 anos a primeira máquina de enrolamento de Edison Conhecido pelo trabalho com transmissão de eletricidade DC de alta tensão.

4 Renê Thury ( ) No mundo profissional, era conhecido como KING of DC Aprendiz da Sociedade de Construção de Instrumentos de física em Genebra, conhecendo os princípios do eletromagnetismo Construiu um triciclo a vapor que chegava a 50 km/h.

5 Renê Thury ( ) Thury visitou durante seis meses os laboratórios Menlo park de Thomas Edison. Thury chega a conclusão que os dínamos de Edison poderiam ser melhorados Thury construiu um dínamo de seis pólos mais compacto Dínamo Multipolar.

6 Renê Thury ( ) Sistema DC para abastecer o município Bözingen com tensão de 500 KV e potência de 30 kw Sistema Thury

7 Sistema Thury O que é o Sistema Thury? Este sistema consiste na interligação em série de geradores para elevação de tensão.

8 Sistema Thury A conexão em série de geradores e motores eliminou a necessidade de projetar essas máquinas para suportar a alta tensão de transmissão.

9 Sistema Thury As principais limitações do sistema Thury foram que a distribuição em série significou maior oportunidade para falhas de energia. A colocação de cargas em série significa que, uma vez que a corrente deve fluir através de cada dispositivo para chegar ao próximo, se o circuito estiver aberto em qualquer um dos dispositivos, a corrente pára em todas as outras cargas. Essa distribuição em série foi possível com mecanismos de curto-circuito automáticos.

10 Sistema Thury

11 Sistema Thury Sistema proposto por Thury foi posto em prática em 1889 na Europa (Itália) pela empresa Acquedotto, usado até A empresa havia construído um abastecimento de água para Gênova do rio Gorzente e estava interessada se as turbinas para geração elétrica pudessem resolver seu problema de longo prazo de reduzir o excesso de pressão. A linha operava a corrente constante, com cerca de 5 kv em cada máquina.

12 Sistema Thury Entre os anos 1888 e 1912, os sistemas de transmissão da Thury foram instalados na Itália, Suíça, Espanha, Hungria, Rússia e França. Em 1913 cerca de quinze destes sistemas encontravamse em funcionamento.

13 Sistema Thury O sistema Thury também foi aplicado em uma mina de carvão na Escócia. Esse sistema foi escolhido, devido ser mais fácil de controlar a velocidade dos motores utilizados nessa mina. E por conter apenas dois condutores, facilitaria o trabalho no subsolo.

14 Sistema Thury

15 Sistema Thury Primeiro sistema NetWork Em Vcc Início: sistema de Vdc de 4,3 MW entre Lyon e Moutier (usina hidrelétrica). 75 A e a tensão até 57,6 kv (16 Geradores em Moutier). 1ª atualização em A 2ª usina hidrelétrica em La Bridoire (6 MW). A corrente dobrou para 150 A. Finalmente, uma terceira usina hidrelétrica, avaliado em 9 MW, foi adicionado em Bozel.

16 Sistema Thury O sistema Thury (Moutier-Lyon-Bridoire-Bozel) operando em quatro terminais, pode ser considerado o primeira rede Vdc Multi-terminal do mundo. O mesmo foi desmantelado em 1937, devido ao grande custo de manutenção e o avanço de outras tecnologias.

17 Sistema Thury Curiosidades sobre o primeiro sistema Network em Vcc. No apogeu dos sistemas Thury HVDC entrou em 1906 quando a maior linha de transmissão do HVDC até aquele momento foi instalada. Foi colocado entre a usina de Moutiers e a cidade de Lyon para fornecer energia elétrica ao terminal ferroviário da cidade. A maior parte da rota foi coberta usando linhas aéreas, mas em Lyon, um par de cabos subterrâneos foram colocados sobre uma rota de 4 km. O cabo chegou suportar uma tensão de 125 kv DC. Os cabos tinham um isolamento de papel de 18 mm, impregnado com óleo de resina e contido dentro de uma bainha de chumbo duplo. O condutor de alumínio 75 mm2 permitiu a transmissão de até 30 MW em ambos os cabos. A espessura de isolamento de 18 mm merece alguns comentários. Embora hoje possamos manipular tensões de 300 a 350 kv DC com essa mesma espessura de isolamento, devemos ter em mente que os fabricantes provavelmente tiveram que manipular o cabo várias vezes através da linha de lapidação (presumivelmente curta) para construir 18 Mm de isolamento. Tudo isso sem o auxílio de sensores, computadores e processos automáticos

18 Sistema Thury Cabos utilizados na linha em HVDC Lyon - Moutiers

19 Sistema de Válvula de mercúrio Inventada em 1902 por Peter CooperHewitt. Uso nas redes elétricas entre as décadas de 1920 e A corrente se estabelece por um arco, de um catodo incandescente para um anodo frio. Condução unidirecional.

20 Sistema de Válvula de mercúrio A corrente se estabelece através de um arco elétrico de um catodo incandescente para um anodo frio. É constituído por uma ampola de vidro com um dome grande que serve para condensar o vapor de mercúrio e vários braços (quantidade varia com a ordem do sistema polifásico a ser retificado) onde estão colocados os eletrodos do anodo. Para seu funcionamento é necessário excitar um pequeno arco auxiliar entre o catodo e um eletrodo de inflamação, surgindo assim vapor de mercúrio que se condensar nas paredes e escorrer de volta para o catodo. Devido a diferença entre a tensão no catodo e no anodo, dá-se um movimento das partículas (elétrons vão para o anodo) fazendo a corrente elétrica circular. Os ions e elétrons se recombinam liberando calor e o mercúrio escorre como liquido para a zona catódica. Quando o anodo está a um potencial inferior ao catodo (polarização inversa) o fenômeno de condução não ocorre.

21 Sistema de Válvula de mercúrio 1º sistema : 1930 (USA). Da planta hidrelétrica em Mechanicville para Schenectady (NY). 37 km / 12 kv / 5 MW. Fato interessante: 40 Hz na planta e 60 Hz em NY : sistema de transmissão experimental HVdc usando válvula de arco de mercúrio construídos na Suíça, Alemanha, Suécia e Rússia. Fotografia da sala de válvulas de arco mercúrio, obtida na década de º Sistema comercial: 1954, Gotland 1 (Suécia - ASEA). Conectou o continente Sueco, em Vstervikm para Ygne, na ilha de Gotland. 98 km / 20 MW / 100 kv

22 Sistema de Válvula de mercúrio Linha CCAT Moscou - Kashira (1951) Linha CCAT Gotlândia - Suécia (1954) Início da tecnologia de transmissão em corrente continua em alta tensão CCAT

23 Pós sistema Thury Facilidade provida pelos transformadores: Elevação de redução de tensão Cargas e paralelo

24 Pós sistema Thury - Tiristor Tiristor com o avanço da eletrônica de potência (1960): Controle de grande quantidade de energia Grandes distâncias

25 Pós sistema Thury - Tiristor Tiristor (or SCR): Possibilita atingir tensões mais altas Melhoria nas válvulas de tiristor 1º sistema comercial: 1972 Eel River link no Canadá (GE). B2B / 320 MW / 160 kv

26 Pós sistema Thury Desde 1976, o novo sistema HVdc usou apenas dispositivos de estado solido, na maioria das vezes válvulas a tiristor Tiristores exigem um circuito externo para desligá-los Em 15 de marco de 1979, uma conexao de corrente continua tiristorizada entre cahora bassa e johannesburg (1410km, kv, 1920 MW) foi ativada

27 HVDC Clássico Um link em corrente contínua HVDC clássico conecta dois sistemas CA em alta tensão distintos, através de linhas aéreas ou cabos submarinos, bem como dois sistemas independentes vizinhos,que apresentam parâmetros elétricos incompatíveis.

28 Sistema de Transmissão Ultra HVDC Sistema de transmissão em corrente contínua em ultra alta tensão nova dimensão de eficiência de transmissão HVDC em tensões no nível de 800 kv, fornecendo capacidade de transmissão de até 7 GW.

29 VSC HVDC O VSC HVDC ou HVDC Plus é uma solução avançada e flexível para a transmissão de energia em áreas com limitação de espaço. Um inovador conceito de conversor permite a transmissão de energia de remotas plataformas marítimas e parques eólicos offshore para a costa.

30 Evolução do HVDC pelo mundo 1950 Operação experimental (URSS) linha aérea 113 Km, 30 MW, 200 kv, vapor de mercúrio Primeiro sistema HVDC operando comercialmente, interligando a ilha de Gotland ao continente Tiristores de potência disponibilizados comercialmente Nova Zelândia 600 MW, 250 kv, 1354km, vapor de mercúrio USA Pacific Intertie 1440 MW, 400 kv, 1354, vapor de mercúrio 1975 Inglaterra Kingsnorth 640 MW, 266 kv, 82 Km, subterrâneo, vapor de mercúrio 1975 Cabora, África do Sul 960 MW, 266 kv, 1410 Km, tiristores 1977 Noruega/Dinamarca 500 MW, 250 kv, 130 Km, tiristores 1983 Brasil, sistema Itaípu 6300 MW, 600 kv, 800 Km, tiristores

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32 Mapas com linhas HVDC pelo mundo

33 Mapa de transmissão no Brasil

34 Vantagens do Sistema - Maior Potência por Condutor - Construção mais Simples da LT - Não possui Efeito Pelicular - A Terra pode ser usada como Retorno - Menor Corona e Rádio-Interferência especialmente em Tempo Adverso - Operação Síncrona não é necessária - Limite de Estabilidade em Regime Permanente não é Afetado pela Distância - Facilidade e Rapidez de Controle do Fluxo de Potência

35 Desvantagens do Sistema - Custo dos equipamentos conversores; - Conversores geram harmônicos; - Pouca Capacidade de Sobrecargas dos Conversores; - Problemas de Interferência em Sistemas de Comunicação em Circuitos Vizinhos; - Problemas de Corrosão, Saturação de Núcleo de Transformadores e Risco de Potencial Transferido via Sistemas de Transmissão e Distribuição durante Operação Monopolar.

36 Gráfico de viabilidade do HVDC Entre 1000 e 1500 km e acima de 7 GW a transmissão CC é mais indicada

37 Torres e cabos com HVDC Exemplo da diferença entre a estrutura das torres de transmissão de energia e a ocupação dos cabos pela Corrente Contínua.

38 Referências 1. R.D. Rangel - Modelagem de Equipamentos FACTS Baseados em Inversores de Tensão para Análise de Fluxo de Potência e Fenômenos Eletromecânicos, Tese de D.Sc., COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil,