Todo sistema de potência de transformadores é constituído de três diferentes segmentos: geração, transmissão e distribuição.
Antes de mais nada, para que a energia gerada no primeiro segmento chegue ao seu destino final, que é o consumidor que está ligado ao sistema de distribuição. Ou seja, a potência.
Da mesma forma é necessário também que existam em cada um desses segmentos uma subestação que possa elevar ou reduzir a tensão em diferentes níveis.
Assim, as usinas elétricas, sejam elas hidráulicas, térmicas, eólicas e fotovoltaicas geram energia em baixos níveis de tensão.
Sobre usinas Hidráulicas e térmicas
As usinas hidráulicas e térmicas, por sua vez, normalmente geram em tensões que variam entre 6 a 25 kV. Já as usinas eólicas geram em tensões que variam entre 600 a 800 V para turbinas de pequeno e médio porte e de 12 kV para turbinas de grande porte.
Sobre usinas fotovoltaicas
As usinas fotovoltaicas possuem um nível de tensão de geração da ordem de 320 V a 1.000 V. É fácil compreender que um grande bloco de energia gerada em tensões tão baixas não pode ser transportado por dezenas a várias centenas de quilômetros aos pontos de consumo.
Portanto, a energia gerada nesses níveis de tensão alimenta inicialmente um transformador, que tem a função de elevar a tensão de geração para níveis compatíveis com o valor do bloco de energia gerada e com a distância a ser percorrida através de um sistema de transmissão.
Equipamentos
Como os equipamentos de consumo são fabricados, por motivos econômicos e de segurança, com baixos níveis de tensão, agora é necessário que a tensão do bloco de carga transportada seja reduzida a níveis compatíveis com os equipamentos consumidores, normalmente variando entre 220 a 440 V, entre fases.
Assim sendo, a elevação da tensão de geração reduz a corrente elétrica que circula nas linhas de transmissão que transportam os blocos de potência gerada, reduzindo dessa forma, as perdas elétricas que fazem parte de qualquer sistema de transporte da energia.
De forma geral, os geradores eólicos e fotovoltaicos possuem uma tensão de geração variando entre 1.000 V (pequenos geradores) a 12.000 V (grandes geradores).
Assim, é necessário que se eleve essa tensão para 13,80 kV (pequenos geradores) e para 34,5 kV (médios e grandes geradores).
Para que a potência gerada seja injetada na rede de distribuição, a tensão deve ser elevada a níveis de transmissão:
69 kV (pequenas usinas geradoras de até 30 MW de potência nominal).
138 kV (usinas geradoras de médio porte, de até 150 MW de potência nominal).
230 kV (usina geradoras de grande porte de até 300 MW de potência nominal).
Para geradores com capacidade nominal superiores a 300 MW, a tensão de transmissão deve ser de 500 kV.
Já próximo à carga consumidora, a tensão deve ser reduzida sucessivamente, até alcançar níveis de 220 V ou 380 V, a depender da região do Brasil.
Sempre que necessitamos elevar ou reduzir a tensão de um sistema de potência faz-se necessária a utilização de uma subestação elevadora ou subestação abaixadora,
Composição de um sistema elétrico de potência em transformadores
Sistema de distribuição
Sistema secundário ou de baixa tensão
É aquele ao qual estão conectados os consumidores com cargas normalmente iguais ou inferiores a 50 kW.
Esse sistema atende a residências, pequeno comércio, iluminação pública etc. Tem como ponto inicial os terminais secundários de um transformador instalado em poste de concreto armado.
Sistema primário ou de média tensão
É aquele cuja tensão varia entre 6,6 kV a 34,5 kV. Esse sistema é interligado ao sistema de baixa tensão por meio de transformadores.
São normalmente instalados em postes (transformadores de distribuição), ou por meio de pequenas subestações de distribuição, no caso de atendimento a cargas superiores a 300 kW. Essa subestação é propriedade do consumidor.
Assim, os sistemas de média tensão são utilizados pelas empresas concessionárias de distribuição de energia elétrica, em suas áreas de concessão, atendendo às cargas de baixa tensão, às cargas comerciais de médio porte e às cargas industriais de pequeno porte.
Sistema de subtransmissão
Neste caso, a tensão varia entre 45 kV a 138 kV. Esse sistema é interligado ao sistema de média tensão por meio de subestações de potência.
Da mesma forma, os sistemas de subtransmissão são utilizados pelas empresas de distribuição de energia elétrica em suas áreas de concessão.
Portanto, elas atendem, nesses níveis de tensão, às cargas comerciais de grande porte e às cargas industriais de médio porte, além das subestações de distribuição da própria concessionária.
Sistema de transmissão
A tensão varia entre 230 kV a 500 kV e pertence à Rede Básica do Sistema Interligado Nacional (SIN), que é constituído por quatro subsistemas: Sul, Sudeste/Centro-Oeste, Nordeste e a maior parte da região Norte.
Por isso, esse sistema é interligado ao sistema de subtransmissão por meio de subestações de potência.
Os sistemas de transmissão, por sua vez, são utilizados pelas concessionárias de transmissão de energia elétrica, denominadas de Transmissoras,.
Por sua vez, atendem, nesses níveis de tensão, às necessidades das empresas distribuidoras de energia elétrica, em suas áreas de concessão, que, por sua vez, atendem aos consumidores de média e baixa tensão, as cargas comerciais e industriais de grande porte.
Sistema de transmissão em corrente contínua
Atualmente no Brasil estão em operação somente dois sistemas de corrente contínua.
O primeiro sistema tem origem na usina hidroelétrica de Itaipu na tensão de ±600 kV.
Para permitir ao Brasil comprar toda a energia excedente do Paraguai, que tem direito à produção de 10 unidades de 700 MW, cada, na frequência de 50 Hz, que é a frequência da rede elétrica daquele país.
Por sua vez, do lado brasileiro, há mais 10 geradores de 700 MW, cada, cuja frequência é 60 HZ. É exclusivamente brasileira, totalizando 14 GW de potência instalada em geração.
Assim, o segundo sistema em corrente contínua foi construído na tensão de ±800 kV para o aproveitamento da energia gerada pela hidroelétrica de Belo Monte.
Ela é ligada a uma linha de transmissão bipolar com extensão 2.087 km, interceptando os estados do Pará, Tocantins, Goiás e Minas Gerais.
Por fim, as linhas de transmissão em corrente contínua têm custos inferiores às linhas de transmissão em corrente alternada.
Porém, os custos elevados das estações conversoras tornam a solução dos sistemas de corrente contínua desvantajosa, e apenas utilizada em empreendimentos específicos, como nos casos das usinas hidroelétrica de Itaipu e de Belo Monte.
Fonte: Gen Exatas
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