Equipamentos Elétricos

3.4.3.1 Gerador

O tipo de gerador instalado em usinas hidrelétricas é o Gerador Síncrono. A função do gerador é converter a energia mecânica gerada pela turbina em energia elétrica. É um dos equipamentos mais importantes e significativos de uma usina hidrelétrica. Quando associado à turbina hidráulica, o conjunto das duas máquinas recebe o nome de unidade geradora. O nome Síncrono se deve ao fato de esta máquina operar com uma velocidade de rotação constante sincronizada com a frequência da rede elétrica a qual está conectada.

O gerador é dividido basicamente em duas principais partes:

x Rotor (Campo): Parte girante da máquina, geralmente constituído por um eixo conectado à uma estrutura mecânica capaz de suportar o anel magnético e os polos. Os polos são formados por um pacote de lâminas de um material ferromagnético envolto num enrolamento constituído de condutores de cobre, designado como enrolamento de campo. A função dos polos é gerar o campo magnético que induzirá corrente no enrolamento do estator da máquina, gerando potência elétrica.

x Estator (Armadura): Parte fixa da máquina, montada em volta do rotor de forma que o mesmo possa girar no seu interior, também constituído por um pacote de lâminas de um material ferromagnético envolto num conjunto de enrolamentos distribuídos ao longo da sua circunferência e posicionados em ranhuras. Pelo estator circula toda a energia elétrica gerada, sendo que tanto a tensão quanto a corrente elétrica que circulam são bastante elevadas em relação ao campo (rotor).

3.4.3.2 Sistema de Excitação

O sistema de excitação estática para máquinas de médio e grande porte consiste em um transformador de excitação normalmente ligado aos terminais do próprio gerador, cujo secundário alimenta um conversor tiristorizado que retifica a corrente alternada. A corrente retificada alimenta o enrolamento de campo do gerador principal através de escovas e anéis coletores.

3.4.3.3 Transformador Elevador

O transformador é uma máquina destinada a transmitir potência elétrica de um circuito a outro, transformando tensões e correntes.

Sua função dentro de uma planta de geração de energia é elevar a tensão de geração, ou seja, da saída dos geradores, para o nível de tensão mais elevado para a transmissão. Esta necessidade surge pelo fato de que é mais econômico transmitir potência por longas distâncias em tensões mais elevadas, reduzindo-se assim as perdas na transmissão.

Segundo SCHREIBER (1978), os transformadores podem ser trifásicos (juntando os enrolamentos das três fases numa só unidade) ou monofásicos, destinando-se para cada fase um transformador separado. Um transformador trifásico é mais barato que três monofásicos. Em favor da instalação dos monofásicos, alega-se que se precisa apenas de um desse tipo de reserva, se for necessário, ao invés de um muito mais caro, quando da instalação de trifásicos.

3.4.3.4 Subestação

As subestações para centrais hidrelétricas compreendem uma série de equipamentos que, em conjunto, são responsáveis por permitir e controlar de forma adequada o fluxo de energia da usina para a linha de transmissão.

As subestações podem ser instaladas dentro da casa de força ou ao tempo. Recomenda-se que as subestações para instalação abrigada na casa de força sejam do tipo Conjunto de Manobra e Controle Blindado. As subestações para instalação ao tempo podem ser do tipo Conjunto de Manobra e Controle Blindado ou convencional.

3.4.3.5 Sistema de Proteção

Como o seu próprio nome já diz, é responsável por efetuar a proteção da usina e seus equipamentos mediante situações adversas de operação e também oriundas do ambiente externo à usina.

A escolha de um sistema de proteção para os equipamentos constituintes de uma usina hidrelétrica envolve aspectos operacionais, econômicos, de segurança física e pessoal, que devem ser analisados caso a caso.

O tipo de proteção depende da potência e do tipo de unidade, do diagrama unifilar de geração, do arranjo dos mancais, do tipo de sistema de resfriamento, dos sistemas auxiliares, do sistema de potência onde a usina se interliga, da importância da usina no sistema, das recomendações dos fabricantes, da potência e do tipo de equipamentos envolvidos e de outras particularidades inerentes ao sistema como um todo (LIMA, 2009).

3.4.3.6 Sistema de Supervisão e Controle

O projeto de um sistema de controle de uma UHE tem como objetivos principais controlar a partida e parada da unidade em condições normais de operação e em emergência, bem como controlar a frequência, a potência ativa, a tensão e a potência reativa de cada unidade geradora. Os níveis de controle podem ser classificados em local, centralizado e remoto. Pode-se classificar também o sistema de controle em modo manual ou automático (LIMA, 2009).

3.4.3.7 Sistema de Telecomunicações

A definição do sistema de telecomunicações deve ser feita considerando-se as necessidades em função do modo de operação da usina; se assistida ou desassistida, telecomandada ou apenas telessupervisionada.

A utilização de uma central telefônica digital atende às necessidades de comunicação por voz e funções limitadas de transmissão de dados, para alarme remoto através de discagem automática. Para esta alternativa, pode ser usada uma linha telefônica privada ou alugada uma linha da companhia telefônica local.

A utilização de uma linha telefônica, constituída por condutores metálicos, na área de uma central hidrelétrica, requer proteção especial para o equipamento e para as pessoas, contra a elevação de potencial de terra sob as condições de curto–circuito e descargas atmosféricas que ocorrem na linha de transmissão.

O Sistema de Ondas Portadoras sobre as Linhas de Alta Tensão (OPLAT) tem sido muito utilizado para as finalidades de comunicação por voz, proteção de linha, telecomando e transmissão de dados. Quando a usina for interligada a um sistema elétrico que já utilize este sistema para proteção de linha na tensão da linha de interligação, sua utilização, assim como a

utilização de um sistema de proteção de linha com o mesmo princípio do adotado para a outra extremidade, torna-se necessária.

Em alguns casos, devido às condições locais, a utilização de rádio na faixa das frequências de VHF, UHF ou micro-ondas, pode ser uma alternativa interessante, devendo ser analisada a sua viabilidade (MME/ELETROBRÁS, 2000).

3.4.3.8 Sistemas Auxiliares Elétricos

Segundo SIQUEIRA (2006), basicamente, os equipamentos dos serviços auxiliares da usina são compostos por painéis CA e CC, transformador de distribuição, grupo gerador diesel, retificador de corrente alternada para contínua e banco de baterias.

Consideram-se como equipamentos de corrente alternada (CA) da usina:

x Transformador de distribuição x Painel de distribuição geral em CA x Grupo gerador diesel

Para os equipamentos de corrente contínua (CC) da usina, pode-se citar:

x Painel de distribuição geral em CC; x Conversor CA/CC;

4 CONCEITUAÇÃO DOS PARÂMETROS DE DIMENSIONAMENTO ENERGÉTICO

Neste capítulo é apresentada a conceituação dos parâmetros energéticos que servem de base para o estudo de viabilidade técnica e econômica para qualquer aproveitamento hidrelétrico.