ESTUDO DE COLAPSO DE TENSÃO EM LINHAS DE TRANSMISSÃO

[pic 1]Curso de Engenharia Elétrica

 ESTUDO DE COLAPSO DE TENSÃO EM LINHAS DE TRANSMISSÃO

Murilo Peixoto Franco

Belo Horizonte

2015

Murilo Peixoto Franco

ESTUDO DE COLAPSO DE TENSÃO

EM LINHAS DE TRANSMISSÃO

Texto apresentado na disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso II, do Curso de Engenharia Elétrica da PUC Minas, como requisito parcial para a obtenção do título de Graduação em Engenharia Elétrica.

Orientador: Prof. Gustavo Guimarães Parma

Belo Horizonte

1º Semestre – 2015

RESUMO

Cada dia mais sobrecarregada com a crescente demanda por energia, as linhas de transmissão operam hoje quase em sua capacidade máxima. Situação esta propicia para a ocorrência do colapso de tensão. Este trabalho propõe-se a avaliar a capacidade de transmissão de energia elétrica em linhas aéreas, com ênfase no colapso de tensão. O trabalho consiste no equacionamento, solução e representação gráfica do problema, para sistemas radiais em regime permanente. Considera-se o sistema de potência como sendo constituído de duas barras, sendo a linha de transmissão representada pelas equações generalizadas, constantes A, B, C e D; que estabelecem as relações entre tensões e correntes através do quadripolo. Através de transformações dessas equações obtém-se uma função que pode ser associada a uma hipérbole. Utilizando-se das propriedades da hipérbole são deduzidas algumas relações para a linha de transmissão, dentre elas e o limite de transmissão de potência e ponto de colapso de tensão. A partir das equações gerais de uma linha de transmissão, determinam-se as expressões que caracterizam o comportamento da linha. Dentre elas a situação de máxima capacidade de transmissão que corresponde ao ponto onde pode ocorrer o fenômeno de colapso de tensão. Além disso determina-se as condições de operação estável e instável.

Palavras-chave: Colapso de tensão, capacidade de transmissão, estabilidade.

ABSTRACT

Every day more overloaded with the growing demand for energy, transmission lines operate now almost at full capacity. A situation favorable for the occurrence of voltage collapse. This paper proposes to assess the electricity transmission capacity by airlines, with emphasis on the breakdown voltage. The work consists of the equation, and graphic solution of the problem representation for radial systems in continuous operation. Estimates of the power system as consisting of two bars, the transmission line being represented by the generalized equations, constants A, B, C and D; establishing the relationship between voltage and current through the quadrupole. Through transformation of these equations yields a function that can be associated with a hyperbola. Using the hyperbola properties are deducted some relations to the transmission line, and among them the transmit power and threshold voltage collapse point. From the general equation of a transmission line, to determine the keywords that characterize the behavior of the line. Among them the situation of maximum transmission capacity that corresponds to the point where it could cause the voltage collapse phenomenon. Furthermore it determines whether the stable and unstable operating conditions.

Keywords: Voltage colapse, transmission capacity, stability.

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ÍNDICE

1 INTRODUÇÃO...................................................................................................... 5

1.1 Histórico............................................................................................................ 5

1.2 Objetivo............................................................................................................ 15

1.3 Metodologia..................................................................................................... 17

2 BASE TEORICA.................................................................................................. 18

2.1 Colapso de Tensão......................................................................................... 18

3. EXEMPLO DEMONSTRATIVO.......................................................................... 25

3.1 Formulação do Problema............................................................................... 25

3.2 Resolução do Problema.................................................................................. 26

3.3 Resultados........................................................................................................ 27

4. CONCLUSÕES.................................................................................................... 28

5. ANEXOS.............................................................................................................. 29

5.1 Tabela A.1 – Características Elétricas de condutores ASCR....................... 29

5.2 Tabela A.2 – Fator de espaçamento da reatância Indutiva........................... 29

5.3 Tabela A.3 – Fator de espaçamento da reatância Capacitiva....................... 30

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................... 31

1. INTRODUÇÃO

1. Histórico

Estabilidade em sistemas de potência é um assunto complexo que vem desafiando engenheiros de sistemas elétricos de potência por muitos anos. Uma revisão histórica sobre o assunto é muito útil para um melhor entendimento dos problemas de estabilidade nos dias atuais.

A perspectiva histórica abaixo apresentada foi retirada e adaptada do artigo de D. A. A. Garcia e F. E. Duzzi Jr., publicado na Revista O Setor Elétrico, de abril de 2012.

Na virada do século XIX ao século XX as redes de energia elétrica evoluíram a partir das primeiras redes de corrente alternada. Até então as redes existentes eram descentralizadas; um único sistema de geração transmissão e distribuição.

Por razões econômicas e de confiabilidade do sistema no século XX as redes elétricas cresceram, se espalharam e se interligaram.

Na década de 1960 as redes elétricas de países desenvolvidos já apresentavam centenas de usinas de geração interligadas por linhas de transmissão de alta capacidade. Apenas pequenas partes da população eram atendidas por sistemas isolados (off-grid).