Linhas de transmissão

Linhas de transmissão

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1. SIMBOLOGIA

As linhas de transmissão, diferentemente da maioria dos equipamentos elétricos, não possui uma simbologia detalhada, pois, como veremos a seguir, ela é apenas uma ligação entre outros equipamentos. A simbologia que diz respeito às linhas de transmissão é a simbologia representada na figura 1.1.

Figura 1.1 – Simbologia da entrada e saída de energia de subestações.

Um exemplo da utilização dessa simbologia esta na representação do diagrama unifilar da figura 1.2, que representa, ainda, um gerador e um transformador.

Figura 1.2 – Diagrama unifilar simplificado dos sistemas de geração e transmissão.

2. DEFINIÇÃO.

Linha de transmissão é um circuito elétrico que interliga diferentes tipos de subestações (elevadora, abaixadora, de transmissão), cujo objetivo é o transporte da energia elétrica.

Para se caracterizar esse transporte de energia elétrica como linha de transmissão, a tensão da linha deve ser superior a 138kV. Abaixo desses valores, temos linhas de subtransmissão e distribuição.

3. FUNÇÃO

As bases do sistema elétrico são as geradoras e os consumidores da energia. Na maioria dos casos, a geração ocorre a uma distancia grande do centro consumidor. Para interligar a geração com o centro consumido, são utilizadas as linhas de transmissão, e, para evitar perdas dessa energia durante o trajeto, ela deve ser transportada em tensões elevadas.

Portanto, a linha de transmissão tem a função de transportar a energia elétrica gerada nas usinas geradoras até o centro consumidor, em uma tensão elevada, de modo a evitar maiores perdas.

4. APLICAÇÕES

Como foi visto anteriormente, a linha de transmissão transporta a energia elétrica das usinas geradoras até o centro consumidor, mas com uma tensão elevada. Para obtermos essa tensão elevada, são utilizadas subestações elevadoras, que, próximas às usinas, elevam a tensão gerada, e subestações abaixadoras, que, próximas aos centros consumidores, abaixam a tensão transportada para ela ser utilizada. Além dessas existem outros tipos de subestações no caminho da linha de transmissão.

As linhas de transmissão são utilizadas, basicamente, entre as subestações elevadora e abaixadora. A figura 4.1 é uma representação desse local onde a linha é utilizada. Já nas figuras 4.2 e 4.3, temos imagens da entrada das linhas de transmissão em subestações.

Figura 4.1 – Representação do sistema elétrico, com a linha de transmissão destacada.

Figura 4.2 – Entrada da linha de transmissão em uma subestação.

Figura 4.3 – Entrada da linha de transmissão em uma subestação.

Alguns autores consideram uma aplicação da linha de transmissão o transporte de energia elétrica em tensões de 69kV e 138kV para consumidores especiais, mas nesse trabalho, esse nível de tensão, como será visto posteriormente, é considerado subtransmissão.

5. TERMINOLOGIA

5.1 – SISTEMA ELÉTRICO

O sistema elétrico engloba todas as partes por onde a energia elétrica passa. Ele compreende, no geral, a geração, a transmissão e o consumo da energia elétrica. A figura 5.1.1 é um esquema simplificado do sistema elétrico.

Figura 5.1.1 – Sistema elétrico simplificado.

5.2 – OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA ELÉTRICO (ONS).

Responsável pela coordenação e controle da operação da geração e transmissão de energia elétrica no Sistema Interligado Nacional. Regulador das concessionárias.

5.3 – SISTEMA INTERLIGADO NACIONAL (SIN).

Sistema formado por concessionárias de todas as regiões do Brasil, que interliga grande parte das usinas e das linhas de transmissão do país. O sistema é operado pela ONS. Apenas 3,4% da capacidade de produção de eletricidade do país encontra-se fora do SIN. A figura 5.3.2 representa as linhas e usinas desse sistema.

Figura 5.3.1 – Sistema Interligado Nacional.

5.4 – CONCESSIONÁRIA

Empresa proprietária ou responsável pela linha de transmissão, que deve manter o seu funcionamento e realizar manutenção para isso. Algumas concessionárias são responsáveis pela construção da linha de transmissão.

5.5 – AMPACIDADE

Corrente máxima que a linha é capaz de transmitir sem que haja um aquecimento elevado dos condutores que provocam sua dilatação, aumentando a flecha da linha e diminuindo a distancia do cabo ao chão, tornando perigoso o local da instalação.

5.6 – EFEITO CORONA.

Efeito decorrente do rompimento do dielétrico do ar ao redor dos condutores, que cria pequenas descargas ao redor do condutor, com forma similar de uma coroa. Ele provoca perdas eléctricas no sistema e interferência em rádio e TV em localidades próximas. Já na ocorrência de sobretensões na linha, o efeito corona é um meio importante de amortecer tais falhas, agindo como um "escape" desta energia excedente. As linhas de EAT sao projetadas de forma a terem seu campo elétrico proximo desse valor limite. Utiliza-se multiplos condutores por fase para evitar esse efeito.

5.7 – 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.

5.8 – FAIXA DE LINHA DE TRANSMISSÃO

Caracterizam-se como locais com restrições ou com limitações no tocante à implementação de uso e ocupação que configurem violação dos padrões de segurança estabelecidos nas normas técnicas e procedimentos das concessionárias de energia.

5.9 – NÍVEL DE TENSÃO

A tensão das linhas de transmissão varia de acordo com a potência a ser transportada. Mas a tensão da linha não pode ser escolhida ao acaso. Normas estabelecem os níveis de tensão a serem transmitidos. No Brasil, por exemplo, alguns níveis de tensão praticados, para linhas de transmissão, são 765 kV, 500 kV, 440 kV, 345 kV e 230 kV e 600kVcc. Para subtransmissão temos 138kV e 69kV.

5.10 – TORRE DE TRANSMISSÃO

Estruturas metálicas, normalmente de aço galvanizado, que sustentam os cabos condutores nas linhas de transmissão. São classificadas em autoportante, que são sustentadas pela própria estrutura, e estaiadas, que são sustentadas por cabos tensionados no solo. As figuras 5.10.1 e 5.10.2 são representações de estruturas autoportante e estaiada, respectivamente.

Figura 5.10.1 – Estrutura autoportante Figura 5.10.2 – Estrutura estaiada .

5.11 – RISCO DE FALHA DO ESPAÇAMENTO

Probabilidade de falha da linha de transmissão por ocorrência de rompimento do isolamento do espaçamento do condutor ao solo ou aos obstáculos atravessados pela linha ou que dela se aproximem.

5.12 - FERRAGENS

As ferragens, também chamadas ferragens eletrotécnicas, são dispositivos para fins de fixação, sustentação, emenda, proteção elétrica ou mecânica, reparação, separação, amortecimento de vibrações de cabos.

5.13 – CONDUTORES MÚLTIPLOS

Para evitar a ocorrência do efeito corona, em linhas de EAT são normalmente utilizados mais de um condutor por fase, para reduzir as linhas de fluxo do campo elétrico. A figura 5.13.1 é uma foto de uma linha com múltiplos condutores.

Figura 5.13.1 – Linha de transmissão com múltiplos condutores.

5.14 – ARCO-ELÉTRICO.

Fluxo de corrente entre dois eletrodos condutivos, em meio normalmente isolante, como o ar, por exemplo. O resultado dele é temperatura bastante elevada, capaz de fundir alguns materiais. Causa grandes danos na instalação.

5.15 – FREQUÊNCIA DO SISTEMA.

O sistema elétrico é, em geral, trifásico com corrente alternada (senoidal). A freqüência do sistema é a quantidade de revoluções feitas pela senoide em um segundo. A freqüência do sistema é normalmente 50/60 Hz. O sistema elétrico brasileiro tem freqüência nominal de 60 Hz.

6. CLASSIFICAÇÃO

Existem diferentes tipos de linha de transmissão. Por isso, elas seguem alguns critérios de classificação. Esses critérios estão listados a seguir.

6.1 – NÍVEL DE TENSÃO

As linhas de transmissão são classificadas, em primeiro lugar, de acordo com seu nível de tensão. Algumas variáveis influenciam no nível de tensão a ser transportada por uma linha. Essas variáveis são a potência a transportar, o comprimento dessa linha e o custo para sua instalação. O nível de tensão deve ser alto para reduzir as perdas, pois a seção do condutor é menor. Abaixo temos um exemplo da diferença da seção do condutor para diferentes níveis de tensão.

Para transmitir a potência de 50 MW com fator de potência de 0,85, por meio de uma linha de transmissão trifásica com condutores de alumínio, desde a usina hidroelétrica, cuja tensão nominal do gerador é 13,8 kV, até o centro consumidor situado a 100 km, admitindo-se uma perda por efeito Joule de 2,5% na linha, o diâmetro do cabo é determinado segundo as seguintes formulas: considerar a resistividade do alumínio (0,02688 )

, e

Para a transmissão em 13.8kV, a seção do condutor deve ser 130mm², enquanto para 138kV, essa seção deve ser de 13mm².

É possível perceber a economia que é feita ao utilizar uma tensão elevada nas linhas de transmissão. As linhas de transmissão são classificadas de acordo com os seguintes níveis de tensão:

6.1.1 – Subtransmissão

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