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ELETRICIDADE APLICADA – PROF. SÉRGIO QUEIROZ
CAPÍTULO II – SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO
2.2 Linhas de Transmissão
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CAPÍTULO II – SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO
2.2 Linhas de Transmissão
Estrutura Básica de um SEE
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CAPÍTULO II – SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO
2.2 Linhas de Transmissão
Estrutura Básica de um Sistema Elétrico
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2.2 Linhas de Transmissão
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2.2 Linhas de Transmissão
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2.2 Linhas de Transmissão
O uso de corrente alternada para transmissão de
energia tornou-se evidente pela capacidade dos
transformadores elevarem a tensão e reduzir
a corrente elétrica, reduzindo ao quadrado as perdas
na linha pelo Efeito Joule:
Sendo P a perda de potência, R a resistência
equivalente da linha e I a corrente elétrica
transmitida.
2IRP
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2.2 Linhas de Transmissão - Estruturas
O projeto das torres deve ser otimizado para tornar o
custo viável, não deixando de suportar os cabos em
qualquer condição de vento, temperatura, e quando
aplicável, na formação de gelo.
As torres são usualmente construídas em aço, com
algumas alternativas em madeira e concreto para
tensões de até 13,8 kV, e com estudos na utilização
de alumínio e outras ligas.
Um problema de difícil solução no projeto de torres
são os casos de vandalismo e furto.
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2.2 Linhas de Transmissão - Ampacidade
Trata-se da capacidade máxima de corrente elétrica
nos condutores. Conforme a corrente aumenta, a
temperatura eleva-se e os condutores se dilatam,
aumentando a flecha e diminuindo a distância do
centro do vão para o solo. Esta distância deve ser tal
para evitar contatos com o solo ou outros elementos,
como animais e pessoas.
Eventualmente a linha pode operar em regime de
emergência, com sobrecarga, o que é previsto em
projeto mas não deve ser utilizado com frequência. Os
limites de operação normal e de emergência variam
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2.2 Linhas de Transmissão – Ampacidade
Eventualmente a linha pode operar em regime de
emergência, com sobrecarga, o que é previsto em
projeto mas não deve ser utilizado com frequência. Os
limites de operação normal e de emergência variam
para cada país.
O aumento da temperatura nos condutores eleva a
resistência, no qual altera a própria corrente. O vento
em contacto com o condutor é um elemento relevante
no resfriamento, além da convecção. A radiação
solar também influencia na elevação da temperatura
do condutor.
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2.2 Linhas de Transmissão
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Cabos mais usados em uma LT
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Potência natural
Para linhas longas, usualmente de extra-alta tensão, o
limite de transmissão, sem o uso de equipamentos
adicionais, tende para a potência natural, ou potência
característica da linha. Este valor equivale a uma
absorção total da energia por uma carga com fator de
potência unitário que esteja demandando esta
potência. Neste regime toda a energia reativa gerada
pela linha é consumida pela própria. É determinado
pela equação:
C
LZc
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Sendo L e C a indutância e a
capacitância equivalente, respectivamente, por
unidade de comprimento. A forma intuitiva de
aumentar a capacidade de transmissão é elevar a
tensão nominal da linha. Obviamente isto implica
limites operacionais dos equipamentos.
Outra maneira tradicional de aumentar a capacidade
de transmissão é compensando a linha, anulando
desta forma, parcialmente, os valores de capacitância
e indutância da linha.
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Os valores de indutância e capacitância são
basicamente determinados pela posição dos cabos de
fase. Quanto maior a capacitância, ou menor a
indutância, menor a impedância de surto e maior a
potência característica. Uma linha pode ter sua
potência natural elevada, optimizando desta forma
sua capacidade de transmissão para longas
distâncias.
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Efeito corona
Para linhas de extra-alta tensão (acima de 345 kV), o
principal limitante é o efeito corona. O campo
elétrico na superfície dos condutores atinge um limiar
no qual o dielétrico do ar rompe-se, criando assim
pequenas descargas em torno do condutor, similar a
uma coroa.
Este efeito é muito interessante visualmente, mas
provoca perdas elétrica no sistema e interferência em
rádio e TV em localidades próximas.
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Efeito corona
O efeito corona torna-se mais intenso na ocorrência
de chuva, no qual as gotas nos cabos provocam uma
concentração do campo elétrico, e elevando o nível
de perdas e interferência. Outro fator que favorece a
ocorrência desse efeito são as condições físicas da
superfície do cabo. Se este for arranhado, sujo ou
sofre algum processo que torne sua superfície mais
rugosa (isso pode ocorrer especialmente no
lançamento dos cabos se a equipe não tomar
cuidado.
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Efeito corona
Por exemplo, deixar acidentalmente o cabo arrastar
no solo) pode facilitar a ocorrência do efeito. Normas
específicas, como a NBR 5422 no Brasil, impõe um
limite de interferência provocado pelas linhas de
transmissão, geralmente especificado para clima
ameno. Na ocorrência de sobretensões na linha, o
efeito corona é um meio importante de amortecer tais
falhas, agindo como um "escape" desta energia
excedente. Uma linha de extra-alta tensão projetada
de forma otimizada possui os campos superficiais nos
condutores próximos do limite.
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Campos eletromagnéticos
A linha irradia campos eletromagnéticos na sua
vizinhança, podendo causar interferências e
problemas de saúde. Uma publicação
do INCIRP define como limites para frequência
industrial (50 ou 60 Hz) os valores de 10 e 8,33 kV/m,
respectivamente. Os limites para campo magnético,
em 50 e 60 Hz, são de 500 e 420 microteslas,
respectivamente.
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Compensação de linhas
Para linhas com grandes comprimentos, acima de 400
km, é necessário o uso de equipamentos de
compensação, tais como reatores em paralelo
e capacitores em série, para aumentar a capacidade
da linha.
Os reatores em paralelo (também chamados de
reatores shunt) anulam parcialmente o efeito
capacitivo da linha, minimizando o Efeito Ferranti, que
ocorre quando a linha opera em carga leve.
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Compensação de linhas
Estes reatores geralmente não são manobráveis, o
que pode ser indesejável quando a linha estiver em
sobrecarga. A manobra convencional de um reator
pode levar a sobretensões indesejáveis, e é evitada
na medida do possível. O uso de reatores controláveis
permite uma maior flexibilidade, mas acrescenta uma
maior complexidade e custo no sistema de
transmissão.
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Transmissão em corrente contínua
Nas últimas décadas mostrou-se a possibilidade de
uso de corrente contínua em alta tensão (CCAT, em
inglês HVDC), para a transmissão de grandes blocos
de energia. A conversão entre corrente alternada e
corrente continua é realizada através de retificadores
utilizando tiristores de alta tensão.
O uso do CCAT provem uma série de vantagens, tais
como o desacoplamento entre sistemas e a economia
de cabos, usando de estruturas mais leves.
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Transmissão em corrente contínua
A transmissão em corrente contínua pode ser
realizada de forma unipolar (um condutor, com
retorno pelo terra) ou bipolar (dois condutores, de
polaridades positiva e negativa).
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Proteção
Diversos problemas assolam a integridade de uma
rede de transmissão, tais como:
Sobretensões devido a descargas atmosféricas;
Sobretensões devido a manobras;
Ventania, furacões, geada e outras condições
climáticas extremas;
Poluição;
Vandalismo;
Eletrocorrosão.
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Proteção
Alguns destes problemas são transitórios,
desaparecendo após o desligamento da linha. Outros
acarretam danos permanentes, como queda de torres.
Defeitos de origem elétrica podem ser minimizados a
partir de sistemas de proteção:
Cabos para-raios,
Para-raios (supressores de surto),
Para-raios de linha,
Procedimentos coordenados de manobra,
Aterramento adequado e Proteção catódica.
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