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Sistema de Transmissão de Energia: Considerações e Restrições de Projeto

Written by Lucas Leão | fev 16, 2016
A demanda de transmissão de energia elétrica a partir de usinas de energia até as subestações está crescendo cada vez mais com o aumento do consumo atual. Como o sistema de transmissão expandiu ao longo das décadas, o excedente da capacidade disponível nas linhas de transmissão parece ser consumido com o crescimento do sistema ou conforme o desenvolvimento de planos mais econômicos para atender a demanda do sistema. A expansão leva a mais consumo, e compreender as considerações e restrições envolvidas na criação de sistemas de transmissão traz aos engenheiros uma visão sobre como isso afeta as operações e a confiabilidade do processo.

Restrições de Transmissão

            O crescimento em expansão leva os usuários ao consumo cada vez maior de energia, com base em sua demanda. O congestionamento no processo de transmissão gera grande incapacidade na acomodação de fluxos muito altos de energia. As razões para esse congestionamento na transmissão podem variar, mas os problemas de demanda comuns para fluxo de potência em uma rota específica não são possíveis sem arriscar sua confiabilidade. Algumas medidas permitem identificar as limitações comuns e suas consequências associadas.

Restrições Térmicas

            As linhas de transmissão possuem seu próprio limite térmico, que podem resultar em flacidez de linhas, caso seja excedido. Isso pode resultar numa falha de linha, onde a formação de um arco elétrico pode entrar em contato com a vegetação vizinha, estruturas, e claro, o solo. Quando isso acontece, os componentes de transmissão de proteção removem a linha de falha de modo a preservar o equipamento terminal de um dano mais grave.

            Quando uma linha é removida para a reparação de outras, as linhas de transmissão experimentam um aumento de carga para compensar essa perda. Uma sobrecarga pode acontecer podendo fazer com que limites térmicos excedam suas restrições operacionais. Se esta situação não for devidamente contida, rapidamente as outras linhas que compensam a perda podem experimentar exatamente o mesmo cenário.

            Entendendo que essa correção temporária é apenas para situação de emergência e que as linhas de transmissão de energia ainda podem exceder o seu limite térmico, as linhas de transmissão de energia muitas vezes têm uma classificação de emergência. Esta classificação dá uma quantidade específica de tempo que permite transferências de cargas mais elevadas, a fim de minimizar a chance de bater o limite térmico.

Restrições de Tensão

            Geralmente, a linha de reatância de transmissão de energia no término do receptor é muito menor do que a tensão aplicada na extremidade de partida. Desvios maiores de tensão mais elevados ou mais baixos do que o valor nominal da tensão podem causar danos ao equipamento, para o consumidor ou o fornecedor. O que serve de motivo para uma restrição de tensão de operação - para manter uma operação que atenda aos requisitos. Essa restrição é mais importante em áreas onde as linhas de transmissão de energia são dispersas e demoradas.

Restrições Operacionais

            Cargas mudam constantemente, estas mudanças podem ser pequenas ou grandes. Relativamente, pequenas alterações na carga geralmente ocorrem quando a energia mecânica no lado do gerador ajusta a demanda elétrica. Contanto que a variação seja pequena, a ligação entre os sistemas pode permanecer em sintonia. O sistema iria manter-se estável, enquanto as cargas não ganham em magnitude e oscilam em baixas frequências. Estas oscilações podem levar a tensões problemáticas e questões de frequências que podem levar à instabilidade e possivelmente interrupções.

            Grandes oscilações ocorrem devido à manutenção, falhas ou interrupções nas linhas de transmissão de energia. Faixas de frequência maiores podem causar situações incontroláveis ​​que podem resultar em um estado não estacionário de instabilidade. Algumas medidas preventivas são necessárias para minimizar a potencial instabilidade.

            A instabilidade de tensão acontece quando os sistemas estão expostos a maiores fluxos de potência reativa. É um resultado da diferença de tensão do ponto de partida até a extremidade de recepção da linha. O que resulta em quedas de tensão no final do recebimento. Voltagens mais baixas aumentam a corrente e podem contribuir para perdas. O colapso de tensão é a consequência final. Potencialmente podem causar danos ao equipamento e interrupções.

Definindo Projeto de Linhas de Transmissão de Energia

            Há uma série de considerações na definição do projeto de linhas de transmissão, com parâmetros específicos.
Esses parâmetros têm implicações sobre os efeitos ambientais - Os parâmetros básicos incluem:

- Tensão Nominal

- Comprimento da Linha

- Faixa de Altitude

- Projeto de Cargas

            A tensão nominal é uma aproximação ao que seria a linha de tensão real. A tensão real varia de acordo com a resistência, a distância, equipamentos de conexão e desempenho elétrico da linha. A faixa de altitude significa aproximadamente o tempo esperado e o terreno encontrado. A carga do projeto baseia-se também no fator tempo. Por exemplo, o projeto de carga que o vento e o gelo colocam nas linhas de transmissão de energia e torres. Isso afeta as dimensões de torre, comprimentos, projeto da torre, resistência mecânica, condução e amortecimento do vento.

Projeto de Parâmetros de Torre

            Torres de transmissão são projetadas para manter os condutores separados dos arredores locais e entre si. Quanto mais elevada for a tensão de transmissão de energia maior deve ser a distância de separação. Quando um arco pode saltar da linha de transmissão para o chão, isso provoca uma falha no chão, isto é, quando existe uma transferência de energia para o ambiente.  Também pode ocorrer entre os condutores. Isso é chamado de erro de fase a fase.

            A primeira consideração sobre concepção é a distância entre os condutores, a torre e outras estruturas de arco potenciais, fornecendo uma ideia geral para as dimensões físicas da torre. Incluímos a altura da torre, espaçamento entre os condutores e comprimento do isolador para a montagem.

            Próxima concepção a ser considerada é a resistência estrutural da armação da torre para manter os primeiros requisitos da concepção. Isso leva em conta o componente tempo e possíveis cargas de impacto.

            A consideração final do projeto é fornecer a base necessária para apoiar a torre e as cargas do projeto pré-determinadas.

Parâmetros de Espaço Livre do Projeto

            A função básica da torre é isolar os condutores das proximidades, outros condutores e estruturas de arco potenciais. Espaços baseados em fase-torre, fase-fase e fase-terra. Os espaços fase-torre normalmente são mantidos por cadeias de isoladores que devem levar em conta o eventual movimento condutor. A depuração da fase-terra é baseada na altura da torre, para minimizar a temperatura da linha, o potencial risco de afundamento e o controle da vegetação e estruturas de arco potenciais. A separação fase-fase é controlada através da geometria da torre, limitando o movimento da linha.

Projetando para Proteção Contra Descargas Atmosféricas

            Quanto mais alta a torre, maior a chance de um grande relâmpago atingi-la. Os relâmpagos podem causar danos consideráveis ​​para a transmissão de energia e equipamentos de consumo. Para minimizar os danos dos relâmpagos, um conjunto extra de cabos é instalado a partir do topo da torre até o chão, a serem seguidos pelo relâmpago. São geralmente referidos como os fios de blindagem e ajudam a assegurar que a falha do equipamento seja impedida.

Condutor de Supressão de Movimento

            Efeitos de intemperismo, causadores de movimento condutor, podem potencialmente causar danos a equipamentos de transmissão de energia. O tipo mais comum de amortecedor de transmissão de energia é o amortecedor da ponte, e são instalados abaixo dos condutores adjacentes, a partir do ponto de fixação sobre os condutores para a torre. Uma previsão adequada para efeitos de intemperismo podem ajudar a determinar o projeto amortecedor necessário para a torre de transmissão, que podem prevenir os efeitos vibracionais de intempéries que potencialmente podem causar danos ao equipamento utilitário.

Software E3.series 

            O E3.series permite uma mistura versátil entre CAD elétrico e mecânico, combinados em uma plataforma sofisticada. Fornece ferramentas e recursos que farão o projeto de linhas de transmissão de energia, subestações, interligações e torres de transmissões fáceis e simples. Fornece os recursos necessários para manter projetos de confronto e requisitos geométricos para construções mecânicas.

            Permite a criação de painéis de interligação do sistema e linhas de transmissão com fácil manejo de arrastar e soltar. Cria um projeto fácil e livre de erros, com base em parâmetros de entrada e com base na demanda do usuário.

- Cria representação física de painéis de controle

- Verificação de regras do projeto

- Detecção de choque

- Prevenção de erros

E3.3D Routing Bridge

            O módulo E3.3D Routing Bridge fornece transição fácil entre os softwares M-CAD mais utilizados no mercado de transmissão de energia, linha de roteamento e configuração. Facilmente é possível transferir arquivos M-CAD para determinar o comprimento da linha de transmissão de energia e diâmetros para parâmetros de projeto. Isso proporciona um passo intermediário entre a junção dos aspectos mecânicos e elétricos de engenharia em um fácil uso do software. O Routing Bridge fornece uma imagem mais clara das interligações entre os condutores, linhas de transmissão de energia e isoladores, necessários para alcançar parâmetros de engenharia operacionais.

- Componente de informação transferível para M-CAD

- Verificação para componentes de choque em M-CAD

- Contabilização de transmissão de arqueamento ou curvas

- Cálculo do comprimento de Linhas de Transmissão de Energia e segmentos em M-CAD

 Compreender as restrições e principais considerações do projeto é apenas o primeiro passo no sentido de desenvolver o melhor equipamento de transmissão de energia. Ter as melhores ferramentas disponíveis para produzir a melhor qualidade e confiabilidade, proporciona aos engenheiros uma grande amplitude de atuação e soluções. Dê o próximo passo na preparação de sua engenharia de projeto.