3.2.2– Alongamento do comprimento elétrico da linha

Utilizando as equações apresentadas na seção 3.1.2, e os resultados obtidos no cálculo de parâmetros para esta configurações na seção 2.5 do capítulo anterior, foi possível calcular alguns parâmetros de desempenho para a linha após o alongamento da mesma.

Para esta forma de compensação foi utilizado um processo diferente daquele utilizado para a obtenção dos fatores de compensação no caso do encurtamento da linha, onde o valor de η era estimado de acordo com os valores habitualmente utilizados e era obtido o referente valor de ξ. Para que fossem obtidos valores que mantivessem o Efeito Ferranti em níveis desejáveis, foi calculado η e depois disto, ξ . Fixado o Efeito Ferranti em um valor próximo à unidade, foram calculados os valores das compensações apenas para estes valores de η e ξ.

3.2.2.1- Configuração 1

O procedimento anteriormente descrito foi realizado e foi calculada a impedância característica e a potência característica da linha após ser compensada, pelas equações 3.12 e 3.13.

Tabela 3.10- parâmetros pós compensação (alongamento- Configuração1) η ξ ZCfinal

( )

(

)

5.764 1.006 96.0184 1837.15

Para os mesmos valores de η e ξ foram obtidos os seguintes valores para os elementos de compensação:

Tabela 3.11- Elementos de compensação (alongamento- Configuração1) η ξ CSHUNT

( )

( )

A partir dos resultados apresentados na tabela 3.11, foi possível calcular a o Efeito Ferranti resultante após a compensação.

Tabela 3.12- Parâmetros da linha pós compensação (alongamento- Configuração1)

η ξ EFERRANTI

5.764 1.006 1.05

Com base nesta configuração, foi possível realizar uma validação destes resultados ao ser simulado este caso no PSCAD. Foi obtida a forma da tensão após a compensação. Pelo gráfico abaixo, percebe-se que a tensão manteve-se me 1pu em regime permanente como pode ser observado na Figura 3.6. Fato este que não ocorre na linha sem compensação como pode ser observado na figura 3.7.

Figura 3.6- Forma de onda da tensão no terminal da linha em aberto após o alongamento

Como pode ser observado, a tensão no terminal da linha após o alongamento da mesma, permanece 1 pu.

3.2.2.2- Configuração 3

Fazendo uso do mesmo procedimento adotado na obtenção de dados para a configuração 1, foi possível calcular a impedância característica e a potência característica da linha após ser compensada, pelas equações 3.12 e 3.13

Tabela 3.13- parâmetros pós compensação (alongamento- Configuração3) η ξ ZCfinal

( )

(

)

5.764 1.006 84.129 2096.77

A seguir, foram obtidos os valores dos elementos de compensação:

Tabela 3.14- Elementos de compensação (alongamento - Configuração3) η ξ CSHUNT

( )

( )

5.764 1.006 19.5362x10-6 0.0010

A partir dos resultados apresentados na tabela 3.14, foi possível calcular o Efeito ferranti resultante após a compensação.

Tabela 3.15- Parâmetros da linha pós compensação (alongamento -Configuração3)

η ξ EFERRANTI

5.764 1.006 1.05

Fazendo uso do mesmo procedimento adotado na obtenção de dados para a configuração 1, foi possível calcular a impedância característica e a potência característica da linha após ser compensada, pelas equações 3.12 e 3.13.

Tabela 3.16- parâmetros pós compensação (alongamento- Configuração4) η ξ ZCfinal

( )

(

)

5.764 1.006 75.0123 2351.61

Na tabela a seguir, encontram-se os valores dos elementos de compensação: Tabela 3.17- Elementos de compensação (alongamento- Configuração4)

η ξ CSHUNT

( )

( )

A partir dos resultados apresentados na tabela 3.17, foi possível o Efeito Ferranti resultante após a compensação..

Tabela 3.18- Parâmetros da linha pós compensação (alongamento-Configuração4)

η ξ EFERRANTI

5.764 1.006 1.05

Os resultados apresentados mostram que a adição de componentes de compensação, tanto para o encurtamento da linha quanto para o alongamento da mesma, foi satisfatório, já que o Efeito Ferranti em todos os casos em estudo apresentou uma redução significativa, se comparados com os resultados do Capítulo 2. Não apenas o Efeito Ferranti da linha foi modificado. A variação artificial da impedância e admitância da linha modificaram a impedância característica e consequentemente a potência transmitida por esta.

Verificando os valores obtidos para os dispositivos de compensação, percebe-se que os valores encontrados para o alongamento da linha mostraram-se mais viáveis para a utilização.

Com relação à potência característica, no encurtamento da linha, para que fossem obtidos grandes ganhos nesta, fez-se necessária a utilização de reatores muito grandes, dificultando a sua implementação.

A escolha de qual forma de compensação utilizar, deve ser realizada após um estudo de custo e desempenho da linha e este dependerá de diversos fatores tais como: o tipo de linha, seu comprimento e a potência a ser transmitida por esta.

Capítulo 4

Conclusão

Para ampliar a abrangência do fornecimento de energia elétrica, além de investir em geração, o Brasil necessita investir na transmissão de energia. Um importante investimento nesta área pode ser realizado com relação à recapacitação de linhas por meio de feixes não convencionais.

Neste documento foi apresentado um processo de cálculo de parâmetros que pode ser utilizado tanto para linhas convencionais como para linhas não convencionais. Este processo proposto mostrou-se claro e eficiente, podendo ser usados feixes múltiplos condutores , sendo estes simétricos ou não. Os cálculos necessários para este fim, foram facilmente resolvidos por meio de ferramentas computacionais, embora fosse possível sua solução sem o uso destas.

Nos capítulos antecedentes, várias configurações de feixes foram simulados e foi possível perceber que esta variação possibilitou um significativo aumento na potência característica da linha. Este aumento possibilitaria recapacitar uma linha de transmissão existente para que este possa fornecer maior energia a cargas que necessitam sofrer expansão.

As considerações e aproximações realizadas foram validadas por meio da implementação de um dos sistemas apresentados em dois softwares distintos, o Mathematica e o PSCAD. Nos dois casos, as matrizes impedância e admitância apresentaram valores próximos uns dos outros e o erro entre os dois casos foram atribuídos principalmente ao cálculo da impedância internas e às aproximações referentes ao uso de fasores pelo PSCAD.

Como as fonte hídricas ainda possíveis de serem exploradas encontram-se distantes dos centros consumidores, foi apresentada a necessidade da utilização de linhas longas para este fim. Estas linhas por possuírem comprimento elevado

acarretam em grandes perdas e elevada queda de tensão. Como solução a estes problemas, está a compensação dos componentes longitudinais e transversais da linha de transmissão. Em linhas muito longas, esta compensação necessitaria ser muito grande caso fossem utilizados capacitores série e reatores em derivação, tornando vantajoso o uso de transmissão em corrente contínua.

Como a transmissão em corrente contínua dificultaria o fornecimento de energia em localidades intermediárias ao circuito, por este motivo, foi apresentada a solução do uso de compensação série utilizando capacitores shunt e indutores série, fazendo com que a linha seja “esticada”, apresentado baixo Efeito Ferranti. Este caso torna-se vantajoso pois para encurtar esta mesma linha de forma a apresenta Efeito Feranti similar, seriam necessários dispositivos de compensação consideravelmente maiores.

Outro aspecto a ser considerado, está relacionado com a transposição da linha. Para que o sistema torne-se equilibrado e as aproximações realizadas para estes cálculos sejam válidas, se faz necessária a utilização de subestações adicionais em um intervalo máximo de 300km umas das outras.

Ao serem satisfeitas estas exigências, foi possível calcular os parâmetros e o valor dos dispositivos de compensação a serem utilizados em linhas de transmissão longas, convencionais e não convencionais.

A análise dos dois tipos de compensação (encurtamento e alongamento da linha), mostrou que o alongamento apresentou resultado satisfatório ao Efeito Ferranti obtido. Neste caso, a compensação foi projetada para que este mantivesse um valor próximo á unidade.

No encurtamento foi realizada a variação dos fatores de compensação para avaliar a dimensão dos componentes de compensação. O Efeito Ferranti manteve-se aproximadamente unitário nos casos apresentados.

Assim como o alongamento da linha, o encurtamento também se mostrou satisfatório embora fossem necessários dispositivos de maior capacidade e consequentemente mais caros do que os usados no alongamento. Para que ganhos maiores fossem encontrados com relação à potência característica, seriam necessários reatores de capacidade muito alta, fazendo com que para este tipo de linha estudada, o alongamento fosse mais vantajoso sob os diversos aspectos apresentados.

A escolha entre a melhor compensação e de qual configuração utilizar, dependerá de estudos mais aprofundados quanto ao custo de cada uma das configurações, das condições em que se encontram a linha se estiver for existente e da carga a ser atendida.