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Geração, transmissão e distribuição de energia elétrica

Por motivos técnico-econômicos os geradores de energia elétrica, por maiores que sejam, são projetados para gerar tensões de até no máximo 25 kV.

Outro fato é que as usinas hidroelétricas são construídas longe dos grandes centros consumidores, o que implica em transmitir a energia elétrica a longas distâncias.

Problema n tex2html_wrap_inline7519 1:

Como transmitir a potência de 50 MW com fator de potência de 0,85, por meio de uma linha de transmissão trifásica com condutores de alumínio, desde a usina hidroelétrica, cuja tensão nominal do gerador é 13,8 kV, até o centro consumidor situado a 100 km? Admitindo-se uma perda por efeito Joule de 2,5 % na linha, determine o diâmetro do cabo, para:

a.
transmissão em 13,8 kV
b.
transmissão em 138 kV

Considerando a transmissão em 13,8 kV:

A corrente de linha é calculada pela fórmula tex2html_wrap_inline7521 .

Substituindo os valores de P, V e cos tex2html_wrap_inline7433 resulta uma corrente de 2.461,0 A.

A perda de 2,5% significa uma potência dissipada de 1.250 kW. Tendo-se a corrente e a potência dissipada podemos determinar a resistência do condutor pela fórmula tex2html_wrap_inline7525 , obtendo-se o valor de 0,2064 tex2html_wrap_inline7091 .

Tendo-se a resistência, a resistividade do alumínio (0,02688 tex2html_wrap_inline7529 ) e o comprimento, podemos determinar a seção reta do condutor pela fórmula tex2html_wrap_inline7531 , obtendo-se 13.028,0 tex2html_wrap_inline7127 . Esta seção correponde a um cabo cujo diâmetro é de 130,0 mm.

Considerando a transmissão em 138 kV:

Seguindo-se os mesmos passos obtém-se um cabo com diâmetro de 13,0 mm.

A Figura 1 (a) e (b) mostra as dimensões dos cabos, em tamanho real, para os dois casos.

Por este exemplo simples podemos notar que é impraticável transmitir energia elétrica a longa distância com a tensão de geração.

Assim sendo, após a geração é necessário que a tensão seja elevada para a transmissão (no nosso exemplo de 13,8 kV para 138 kV).

A elevação da tensão é feita por um equipamento denominado TRANSFORMADOR. A Figura 2 mostra um diagrama unifilar simplificado dos sistemas de geração e transmissão.

figure3495

figure3519

Problema n tex2html_wrap_inline7519 2:

Como distribuir a energia elétrica que chega das usinas através das linhas de transmissão, para os centros consumidores?

Como já vimos, a transmissão da energia elétrica é feita em alta tensão. Para distribuir esta energia é necessário reduzir a tensão para um valor compatível, por exemplo: 13,8 kV ou 11,95 kV. Esta redução é feita pelo TRANSFORMADOR instalado na subestação abaixadora, geralmente localizada na periferia dos centros urbanos. Após a redução a energia elétrica é transmitida através das linhas de distribuição, que formam a rede primária, conforme mostrado na Figura 3.

figure3554

Problema n tex2html_wrap_inline7519 3:

Como distribuir a energia elétrica, que chega pela rede primária, para os consumidores finais (casas, apartamentos, casas comerciais e pequenas indústrias)?

A distribuição da energia elétrica para estes consumidores é feita pela rede secundária (por exemplo: 220 V e/ou 127 V). A redução de tensão da rede primária para a tensão da rede secundária é feita pelo TRANSFORMADOR de distribuição (instalado no poste). A Figura 4 mostra este sistema.

figure3584


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Ariovaldo V. Garcia
Fri Aug 7 18:29:12 EST 1998