ultra alta tensão - felipe

7/21/2019 Ultra Alta Tenso - Felipe

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FAG - FACULDADE ASSIS GURGACZ

FELIPE FREITAS

ULTA ALTA TENSO

CASCAVEL2014


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FAG - FACULDADE ASSIS GURGACZ

FELIPE FREITAS

ULTRA-ALTA TENSO: ESTUDO E IMPLEMENTAO

Trabalho apresentado na disciplina de Transmissode Energia Eltrica, do curso de Bacharelado emEngenharia Eltrica, da FAG, como requisito parcial deconcluso da disciplina.

Professor Orientador: Edson

CASCAVEL

2014


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1. A ULTRA-ALTA TENSO

Alta Tenso um termo utilizado pela engenharia eltrica para identificar as

consideraes de segurana de um sistema de gerao, transmisso e distribuio de energia

eltrica. Existem divergncias quanto ao valor numrico que representa uma barreia entre alta

tenso e baixa tenso, ou at mesmo, mdia tenso e alta tenso, mas por definio dos rgos

internacionais IEEE, IET, VDE, ABNT, alta tenso uma tenso com valores superiores a

1000V em corrente alternada e pelo menos 1500V em corrente contnua. Como o objeto de

estudo deste trabalho se refere a Ultra-Alta Tenso (UAT), adotaremos valores de tenso

acima de 750 kV. Outras fontes ainda classificam a UAT como sendo caracterizada portenses entre 800kV e 1500kV.

2. ESTUDOS E IMPLEMENTAO DA ULTRA-ALTA TENSO NO BRASIL

Por meio do Centro de Pesquisa de Energia Eltrica (Cepel), ligado ao sistemaEletrobrs, o governo brasileiro vem se preparando para, a partir de 2016, comear a adotar

um nvel de tenso da energia mais elevado em novos ramais de transmisso. Com isso, ser

possvel acelerar o fluxo de energia pelo sistema, conter perdas no seu transporte e,

possivelmente, at reduzir o preo das tarifas por esses ganhos de eficincia. O Cepel trabalha

tambm para fazer circular mais energia pelos fios j existentes, mediante ajustes

tecnolgicos. So esses ganhos que, por elevar a eficincia e reduzir as perdas, poderiam

representar, em termos de energia assegurada no Sistema Interligado Nacional (SIN), oequivalente a uma nova usina de Belo Monte, segundo Albert Geber de Melo, diretor-geral do

Cepel.

Segundo o relatrio O Setor Eltrico Brasileiro e a Sustentabilidade, divulgado por

ONGs e polticos em novembro, o Brasil perde mais de 20% da energia gerada ao longo do

sistema de transmisso. Sem essas perdas, o risco de racionamento hoje seria menor. Tambm

para reduzir essa ineficincia, o Cepel procura elevar o limite mximo atual de 765 kV de

tenso nas linhas existentes para at 1.200 kV em corrente alternada dentro de at quatro anos,

o que aumentaria a confiabilidade da transmisso. A elevao da tenso, combinada com uma

geometria mais eficiente dos condutores, pode ter sua estreia na inaugurao da linha de


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transmisso que escoar energia da prpria hidreltrica de Belo Monte, conforme deseja o

governo (Fariello, Danilo - O Globo).

Todos os futuros aproveitamentos hidroeltricos da Amaznia devero ser

beneficiados, sendo os mais prximos os do Madeira, Belo Monte, Complexo de Tapajs e

Teles Pires. Devido s enormes distncias e quantidade de energia a ser transmitida, novas

tecnologias devem ser consideradas em nveis de Ultra-Alta Tenso (UAT) em corrente

alternada (CA) e corrente contnua (CC).

O Brasil possui caractersticas singulares de clima, relevos, reas de

proteo ambiental, entre outras, que impem desafios tecnolgicos para gerar e

transmitir energia eltrica com confiabilidade, baixo impacto ambiental e baixos custos,

visando atender o aumento de demanda associado ao desenvolvimento do pas e

modicidade tarifria, destaca o assistente-tcnico Orsino Filho, da Diretoria de

Pesquisa, Desenvolvimento e Inovao do Cepel.

So classificados como sistemas da classe UAT os de tenso superiores a 800 kV CA

e superiores ou iguais a 800 kV CC. Pioneira no continente americano, a nova infraestrutura

do Cepel se destina a realizar pesquisa experimental em arranjos de linhas de transmisso

(LT), bem como de outros equipamentos e dispositivos necessrios para a transmisso de

energia eltrica a grandes distncias, em nveis de at 1.200 kV em CA e 800 kV em CC.

A infraestrutura laboratorial tambm ser importante para auxiliar naelaborao de normas tcnicas e especificaes que serviro de referncia para os

futuros projetos de linhas de transmisso e seus principais componentes, ressalta

Orsino.

As atividades de pesquisa, desenvolvimento e anlise de viabilidade tcnica e

avaliao terica de ganhos em capacidade de transporte de energia de novos arranjos de LT

em UAT requerem, por um lado, estudos, modelagens e simulaes computacionais. Por

outro, as simulaes no so suficientes para possibilitar a utilizao de novas tecnologias.

So necessrios estudos complementares com base em pesquisa experimental, utilizando-seprottipos construdos a partir das solues mais promissoras indicadas pelas simulaes.

Portanto, h de se dispor de uma infraestrutura laboratorial que possibilite a

realizao de experimentos que comprovem o adequado desempenho das configuraes

de linhas de transmisso projetadas. As avaliaes experimentais devem ser realizadas

ao tempo e em ambiente abrigado, sob condies atmosfricas controladas (umidade,

temperatura e presso) e sob condies de chuva artificial, detalha o tcnico.

So dois grandes espaos planejados para a infraestrutura de UAT no Cepel: um

laboratrio ao tempo (externo) e um abrigado (interno). O projeto do laboratrio externoapresenta uma caracterstica inovadora em mbito mundial: a mesma rea do laboratrio


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permite a realizao de montagens e de ensaios de configuraes de linhas de transmisso em

CA ou CC, alternadamente, por meio do reposicionamento das fontes e outros componentes

do circuito. A mobilidade e a versatilidade possibilitam uma maior taxa de ocupao das

instalaes fsicas do laboratrio, alm de flexibilidade com relao aos arranjos de

montagem para ensaios, otimizando custos de investimento.

H pesquisas experimentais, no entanto, cujos resultados no so tecnicamente

aceitveis quando realizadas ao tempo, por dependerem de condies ambientais controladas

em termos de vento, chuvas, temperatura, umidade, presso e compatibilidade

eletromagntica. Exemplos desses casos so: ensaios dieltricos, quer sejam a seco ou sob

chuva artificial, ensaios de corona e de tenso de radiointerferncia (TRI) e ensaios de

descargas parciais, entre outros. Para tornar possvel a pesquisa experimental plena, serconstrudo um laboratrio abrigado, com blindagem eletromagntica adequada e que

possibilite experimentos em condies atmosfricas controladas, bem como sob condies de

chuva artificial, para a realizao de ensaios tanto em CA quanto em CC.

O investimento para o Laboratrio de UAT ao tempo (externo) da ordem de R$ 100

milhes. Nesse caso, o Cepel conta com recursos do Ministrio de Minas e Energia, da

Eletrobrs, do Ministrio de Cincia e Tecnologia, da Financiadora de Estudos e Projetos -

FINEP e do Banco Mundial. No caso do Laboratrio de UAT abrigado (interno), a previsode investimento de R$ 200 milhes e os recursos esto sendo obtidos junto s empresas

fundadoras do Cepel: Furnas, Chesf, Eletronorte e Eletrosul.

O Laboratrio de UAT externo est em construo e entrar em operao em duas

etapas. A etapa 1, prevista para o fim de 2012, capacitar o Cepel a realizar ensaios dieltricos

em equipamentos utilizados em linhas de transmisso e subestaes classe UAT, tanto em CA

quando em CC. Na etapa 2, que colocar o laboratrio em operao plena, at maro de 2013,

o Cepel estar apto a realizar pesquisa para desenvolvimento de novas tecnologias LT emUAT. J o laboratrio de UAT abrigado est em fase de projeto, com previso de operao a

partir de 2015.

Laboratrios de Alta Tenso utilizam tecnologias consagradas, mas, no caso

de Ultra-Alta Tenso, as grandes dimenses envolvidas nas estruturas e nos

equipamentos laboratoriais se tornam um desafio, comenta Orsino.

H dcadas o Cepel realiza pesquisa terica por meio de estudos, modelagens e

simulaes para desenvolvimentos em UAT utilizando programas computacionais

desenvolvidos por pesquisadores. Realiza tambm pesquisa experimental na infraestruturalaboratorial de Alta Tenso existente na Unidade de Adrianpolis, em operao desde 1979,


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que serve ainda para desenvolvimentos preliminares de modelos e componentes para sistemas

de transmisso em UAT. A infraestrutura atual foi projetada para atender as necessidades de

sistemas at classe 800 kV CA e 600 kV CC.

O Cepel possui infraestrutura laboratorial com grande variedade de servios

de ensaios, medio e calibrao e vem formando, h mais de 35 anos, equipes de

tcnicos e especialistas com amplo conhecimento em tcnicas de alta tenso. A

formao garante, num curto espao de tempo, a operao satisfatria das novas

instalaes laboratoriais em Ultra Alta Tenso, tanto por parte remanejada de seu corpo

tcnico atual, como por contrataes adicionais previstas para atender a nova

infraestrutura, conclui Orsino Filho.

As pesquisas em UAT foram estimuladas recentemente para trazer para o sistema

interligado nacional (SIN), com baixo risco e alta eficincia, a energia gerada em regies maisdistantes, como da Amaznia, Belo Monte e Tapajs, regies estas que se situam a grandes

distancias dos centros de consumo e que em pocas de pouca chuva na regio sul e sudeste do

Brasil, poderiam suprir a demanda exigida, de maneira segura. Para lidar com um sistema em

UAT, porm, o Brasil precisa no apenas desenvolver pesquisas cientficas para reduzir os

riscos desse campo magntico, como estimular a fabricao desses equipamentos

desenvolvidos no Cepel pela indstria nacional, a fim de evitar uma dependncia da China,

que j est frente nesse setor e possui a tecnologia necessria (Fariello, Danilo - O Globo).O sistema de transmisso que vai escoar a energia gerada pela hidreltrica de Belo

Monte usar uma tecnologia at ento indita no Pas e com poucos precedentes no mundo. A

Empresa de Pesquisa Energtica (EPE), rgo ligado ao Ministrio de Minas e Energia

responsvel pelos estudos preliminares do linho, vai propor a construo de uma estrutura de

800kV em corrente contnua para levar a produo da megausina do Xingu, no Par, at o

Sudeste do Pas.

"A linha de transmisso que est sendo trabalhada pela EPE de corrente

contnua em 800kV. Hoje, s existe no mundo uma dessas na China e tem uma que est

em vias de entrar em operao na ndia. Ento seramos o terceiro pas no mundo a

adotar essa tecnologia, que bastante nova e pioneira", comentou o presidente da EPE,

Maurcio Tolmasquim.

O sistema de transmisso de Belo Monte deve ser licitado pela Agncia Nacional de

Energia Eltrica (Aneel) em 2013. Neste ano, o rgo regulador deve leiloar estruturas

chamadas de "pr-Belo Monte", uma vez que prepararo o sistema para receber a grande

quantidade de energia da planta.


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"A potncia no justificava. Agora, Belo Monte, a potncia maior, ento

justifica. E na poca no tinha nenhuma em operao no mundo. Agora tem na China, a

ndia deve colocar...ento estamos mais seguros", explicou o dirigente da EPE.

O Laboratrio de Ultra Alta Tenso, cujas caractersticas so nicas no mundo,permitir ainda o desenvolvimento de tecnologia de transmisso e de equipamentos de

subestao eltricas que podero ser empregados em regies semelhantes s existentes no

Brasil, como pases sul americanos, africanos e demais regies tropicais.

Alm disso, os resultados obtidos com as pesquisas a serem desenvolvidas no

Laboratrio de UAT sero utilizados no aperfeioamento dos modelos computacionais e dos

programas de clculo, desenvolvidos no Cepel, para otimizao de arranjos de configuraes

de linhas de transmisso com o conceito de Linhas de Potncia Natural Elevada (LPNE).

Esses programas tero grande importncia nos projetos de desenvolvimento sustentvel da

hidroeletricidade do Amazonas e na expanso das linhas de transmisso das Empresas

Eletrobrs, como Chesf, Furnas e Eletronorte.

2.1. ULTRA-ALTA TENSO NO MUNDO

Em 2010 foi inaugurada a linha de transmisso de energia em ultra-alta tenso mais

extensa e potente do mundo, na China. O projeto Xiangjiaba-Xangai de 800kV tem

aproximadamente 2.000 quilmetros e uma nova referncia em capacidade de transmisso,

ocupa menos espao e as perdas ficam abaixo de 7%. A economia equivalente demanda de

energia de aproximadamente um milho de pessoas na China. A nova tecnologia dispe de

um sistema de controle avanado com maior capacidade e eficincia e adequado para pases

com dimenses continentais onde os centros de consumo esto localizados longe dasgeradoras de energia (ECOA, 2011).

A transmisso UHVDC (do ingls Ultra-Alta Tenso em Corrente Contnua) um

desenvolvimento de HVDC, uma tecnologia usada pela primeira vez pela ABB h mais de 50

anos. A ABB um lder mundial na tecnologia de transmisso HVDC, com muitas conquistas

pioneiras e mais de 70 projetos desse tipo ao redor do mundo, com uma capacidade de

transmisso combinada de cerca de 60.000 MW. Para desenvolver redes UHVDC os

equipamentos devem ser capazes de resistir alta tenso e devem manter um alto grau deisolamento eltrico. Por exemplo, todos os componentes de ultra-alta tenso descritos acima


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foram projetados e testados para um impulso de comutao resistindo ao nvel de >2,1

megavolts (MV) ou 2,1 milhes de volts, e para um impulso de raio resistindo ao nvel de

>2,5 MV, o mais alto de todos para os produtos desta categoria. Os nveis de proteo dos

descarregadores foram otimizados para dar uma margem operacional suficiente com relao a

esses nveis. Isso foi possvel atravs do projeto cuidadoso dos equipamentos para garantir um

excelente desempenho trmico e o uso de varistores ZnO de alta qualidade.

Ao aumentar o espao do solo para a terra entre as peas vivas, as propriedades de

isolamento do ar podem ser utilizadas para aprimorar o desempenho de isolamento dos

produtos 1.1100 kV UHVDC. Isso significa que grande parte desses equipamentos fica acima

do cho, com os filtros capacitadores a 26 metros (m), os comutadores de derivao entre 14 e

16 m, os descarregadores de sobretenso a 16 m e os capacitadores de acoplamento a 18 m.Estas restries fsicas colocaram mais exigncias no projeto de produtos UHVDC, que

devem ser capazes de resistir atividades ssmicas e s combinaes de carga mecnica

associadas.

Assim como no Brasil, tambm na China os potenciais de gerao ainda a serem

explorados esto distribudos de forma desequilibrada pelo territrio. Na China, as grandes

reservas de carvo mineral situam-se ao norte do pas, na regio prxima Monglia. J o

grande potencial hidreltrico a ser explorado encontra-se na regio sudoeste, onde esto ascadeias de montanhas da cordilheira do Himalaia. Os rios que ali nascem fazem da China o

pas de maior potencial hidreltrico do mundo.

Cabe destacar que hoje em dia a base da gerao eltrica na China de termeltricas a

carvo, e ter que continuar assim pelo menos na prxima dcada, por mais que ocorra

crescimento da participao de fontes de energia renovveis, como hidreltricas e elicas, na

matriz eltrica chinesa. Quanto a fontes de gerao

elica, a China atualmente o pas que tem a maior capacidade de gerao instalada nomundo, e o que coloca em operao o maior nmero de novas plantas

elicas por ano. Por outro lado, os grandes centros de carga na China situam-se na

regio leste do pas, ao longo da costa do mar da China (Pequim, Xangai e Hong-Kong) e em

partes da regio central.

A ABB, grupo lder em tecnologias de potncia e de automao, testou e entregou,

com sucesso, trs autotransformadores, monofsicos de 750 MVA (765/500/13,8 kV),

projetados e construdos para a Allegheny Energy, uma concessionria de energia eltrica

com base nos EUA. Juntos, eles pesam mais de 750 toneladas, e cada um possui capacidade

suficiente para fornecer energia a 250 locomotivas eltricas. Os transformadores so


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exclusivos, devido combinao de seus valores de MVA e suas grandes dimenses, bem

como suas faixas de tenses alta, baixa e terciria. Os transformadores iro melhorar

significativamente a capacidade de transmisso de eletricidade na regio e facilitaro o fluxo

de energia entre os estados.

Os trs transformadores foram entregues e esto sendo instalados na subestao

Kammer da AEP (American Electric Power), que fica prxima a Moundsville, na Virgnia

Ocidental. Uma quarta unidade, que atuar como um transformador de reserva est previsto

para ser entregue no final do ano. A Allegheny est modernizando a subestao para melhorar

a confiabilidade, ao mesmo tempo em que reduz o congestionamento e as interrupes no

programadas, beneficiando assim os consumidores na regio do Atlntico meridional. Outras

empresas comeam a adentrar este mercado, e a exemplo tem-se o novo laboratrio de UltraAlta Tenso do Grupo Arteche, em sua fbrica de Mungia, com capacidade de ensaiar

transformadores de instrumentos at 1200kV.

3. CONSIDERAES FINAIS

A utilizao da UTA reflete em sustentabilidade, porque vamos maximizar o uso de

recursos existentes e evitar intervenes desnecessrias. Ao mudar a tenso do sistema

brasileiro de energia, teremos um parque gerador de energia eltrica de 120 mil MW de

potncia e uma malha de transmisso muito slida e interconectada.

Para lidar com um sistema em ultra-alta-tenso, porm, o Brasil precisa no apenas

desenvolver pesquisas cientficas para reduzir os riscos desse campo magntico, como

estimular a fabricao desses equipamentos desenvolvidos no Cepel pela indstria nacional, afim de evitar uma dependncia da China, que j est frente nesse setor e possui a tecnologia

necessria.

Com cada vez mais restries socioambientais para novas obras, tambm ser

necessrio, no futuro, aperfeioar as linhas de transmisso j existentes. Esse investimento

ser mais barato e confivel se a indstria brasileira estiver preparada para fornecer os

equipamentos necessrios para essas adaptaes, na avaliao do governo e segundo os

especialistas.


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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

GLOBO. Mudanas tecnolgicas no sistema eltrico. Disponvel

em:. Acesso em: 10 Agosto, 2014.

FRANCISCO, Blog. Linha de transmisso de belo monte usar ultra-alta tenso.

Disponvel em:. Acesso em: 10 Agosto, 2014.

GOVERNO FEDERAL. Noticias sistema eltrico brasileiro. Disponvel


ABB. Ultra Alta Tenso. Disponvel em:

. Acesso em:

10 Agosto, 2014.

CAMARA ESPANHOLA, Org. Arteche alcana marco no campo da UAT. Disponvel


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