Linhas de Transmissão

Introdução.

Para a utilização dos recursos energéticos, é necessário o seu transporte para as regiões de consumo ou manipulação/transformação.

O caso da energia elétrica não é diferente, e devido às características de geração de energia em locais distantes dos centros de consumo, é necessário o emprego de meios para a transmissão de energia elétrica.

Em sinais eletromagnéticos, este transporte envolve distâncias que devem ser referenciadas ao comprimento de onda do sinal transmitido que variam de alguns milímetros a metros, em função das frequências. Analogamente, a distância entre o transmissor e o receptor da energia poder ser curta, como em um circuito impresso, ou de vários quilômetros como é visto nas linhas de transmissão de energia elétrica, as LTs.

As LTs são as linhas que interligam uma estação com outra (estação, subestação, abaixadoras ou elevadoras, etc). Normalmente as tensões aplicadas estão entre 69 e 750 KV dependendo da região por onde as linhas passarão. [1]

Na figura 1.1, identificada pela letra B, podemos ver as linhas de transmissão.

Figura 1.1 – Modelo de Sistema Elétrico de Potência [1]*.

* Os números que aparecem entre colchetes referem-se às fontes citadas no final do relatório.

Após a geração, a eletricidade é transportada através de cabos em tensão alternada ou contínua.

Conforme o tipo de transmissão, os cabos podem ser enterrados, submersos ou fixados às torres de rede de transmissão aérea com isoladores.

Os isoladores são fabricados em porcelana, vidro ou polímeros e dão sustentação os cabos, também têm como função impedir descargas elétricas (fugas de tensão/potência) durante o trajeto e mantêm as distâncias mínimas entre o solo e os cabos.

Também podem compor a rede de transmissão, cabos de aterramento, comando e medição, dispositivos para impedir o efeito corona (anéis anti-corona) e equipamentos de sinalização/identificação.

Figura x – Componentes de uma LT.

As formas mais comuns de linhas de transmissão são:

− Linhas aéreas em corrente alternada (CA) ou em corrente contínua (CC), com condutores separados por material dielétrico.

− Linhas subterrâneas ou submersas com cabo tipo coaxial com um fio central condutor, isolado de um condutor externo coaxial de retorno.

Para as LTs aéreas, que são o foco de nosso estudo, podemos enfatizar os seguintes cabos em uso:

CA - Condutores de alumínio puro.

AAAC – Condutores de liga de alumínio.

CAA ou ACSR – condutores de alumínio com alma de aço.

ACAR - condutores de alumínio com alma de liga de alumínio.

Os altos custos envolvidos na implementação de uma LT exigem a solução para os problemas de construção e de otimização do rendimento da linha.

A definição do nível de tensão, quantidade de circuitos, tipo de transmissão, características do cabo, da torre de transmissão etc, enfim, do projeto como um todo, estão associada à quantidade de energia a transmitir, o tipo de solo que envolve as distâncias, posicionamento sobre terrenos alagados ou com lençóis freáticos, condições climáticas, facilidade de acesso aos sítios de implantação, impactos e políticas ambientais e sociais, disponibilidade e custo do terreno, características climáticas, entre outros. [3]

O Sistema Elétrico Brasileiro.

O Sistema Elétrico Brasileiro possui uma complexa rede de instituições e agentes, que desempenham diferentes funções.

Do ponto de vista da distribuição da rede, o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) coordena e controla a operação de geração e transmissão, no âmbito do SIN.

Sistema Interligado Nacional

Sobre o Sistema Integrado Nacional (SIN), o ONS, cuja função é operá-lo sistemicamente, define que:

“O SIN, que compreende o sistema de produção e transmissão de energia elétrica do Brasil é um sistema hidrotérmico de grande porte, com forte predominância de usinas hidrelétricas e com múltiplos proprietários. O Sistema Interligado Nacional é formado pelas empresas das regiões Sul, Sudeste, Centro-Oeste, Nordeste e parte da região Norte. Apenas 1,7% da energia requerida pelo país encontra-se fora do SIN, em pequenos sistemas isolados localizados principalmente na região amazônica.” [2]

A figura 1.2 mostra o diagrama das linhas de transmissão do SIN, onde podemos ver na região do Rio Grande do Sul, uma linha de 230kV conectando Rivera a Melo.

Figura 1.2 - Sistema de Transmissão – Horizonte 2015 [2].

Os condutores de uma LT.

Com o objetivo de transmitir altas potências e redução de perdas, devido às suas grandes extensões, o sistema elétrico de potência exige o uso de correntes e tensões cada vez mais elevadas.

Há, porém, um conjunto de limitações para estes valores, uma vez que quanto mais elevadas forem as correntes maiores as perdas por efeito joule (P=R*I2), tendência à dilatação linear dos cabos e redução da distância entre o cabo e o solo (flecha). Tensões mais elevadas também facilitam o aumento das perdas por condutividade e o aumento do campo elétrico favorece o aparecimento do efeito corona (quando o ar se ioniza em função de sua exposição a um campo elétrico critico em função de condições de condutividade, principalmente ambientais, gerando pulsos luminosos, ruídos) que também causam perdas de potência.

Os condutores são produzidos em cobre, alumínio, ligas metálicas e condutores compostos.

Os condutores de cobre apresentam as vantagens de resistividade mais baixa que os outros, processo de soldagem mais simples que o do alumínio, fácil deformação