Les activités pour la semaine québécoise des personnes handicapées

Os estudos da operação de linhas transmissão com propriedades de meio comprimento de onda começaram nos anos 40 na Rússia e, posteriormente, foram desenvolvidos e publicados trabalhos científicos nos anos 60, 80, 90 nos EUA. A partir da década de 90 surgem trabahos no Brasil e, mais recentemente, desde 2008 na China. Estes trabalhos científicos foram desenvolvidos principalmente em países com necessidade de expandir os sistemas de transmissão para transportar grandes blocos de energia a muito longa distância, da ordem de milhares de quilômetros.

2.3.1 Boas propriedades de regime permanente

A análise básica para a operação dos sistemas elétricos de potência é o estudo do comportamento em regime permanente em condições normais. Deste ponto de vista, as linhas de transmissão de meio comprimento de onda apresentam características muito especiais e vantajosas como descrito por distintos autores.

O estudo de uma linha de transmissão de 1450 km – 500 kV - 60 Hz sintonizada para ter propriedades de uma linha de um pouco mais de meio comprimento onda (HUBERT; GENT, 1965) mostrou sua principal vantagem técnica: o nível de tensão nas extremidades da linha próxima do valor nominal, não precisando usar compensações para corrigir o Efeito Ferranti, evitando o excesso de energia reativa

nas extremidades do tronco para carga leve. Assim também esse estudo indicou que a máxima potência transferível sem presença de sobretensões sustentadas no meio da linha é igual à potência característica, SIL (Surge Impedance Loading), sendo esta uma propriedade importante para a operação das linhas MCO.

Uma análise mais detalhada do perfil de tensão e da eficiência considerando o efeito do fator de potência da carga e as perdas de uma linha MCO de 3000 km – 700 kV em 50 Hz (PRABHAKARA; PARTHASARATHY; RAO, 1969a) demostrou que deve-se operar o sistema MCO com fatores de potência próximos de 1,0 e com níveis de carga maiores do que 0,5 SIL. Desta forma obtém-se maior eficiência, e para carregamento igual ou menor do que 1,0 SIL evita-se a ocorrência de sobretensão sustentada durante a operação normal.

A propriedade principal da linha MCO de manter um ganho aproximadamente unitário entre os terminais de envio e recepção se deve ao balanço natural de potência reativa, que é mantido para toda faixa de carregamento (ILICETO; CINIERI, 1988). Desta forma, a compensação reativa adicional (quando necessária) é muito menor quando comparada aos requesitos de suporte de reativos das linhas CA convencionais e também em relação aos conversores de uma linha HVDC.

2.3.2 Distâncias flexíveis e melhora da capacidade de transmissão

O comprimento natural de uma linha de transmissão de MCO é bastante elevado. Como as distâncias de transmissão podem ser significativamente diferentes, estudos foram desenvolvidos para sintonizar uma linha de transmissão de comprimento menor ao meio comprimento de onda.

O primeiro estudo de sintonização de linhas de transmissão foi baseado numa linha de 1445 km, 500 kV e 820 MW de SIL. Nesse estudo foram utilizados diferentes métodos, tais como circuitos T ou  nos extremos da linha, e capacitores distribuídos ao longo da linha (HUBERT; GENT, 1965). Uma outra análise com uma linha de 1609 km – 700 kV, 50 Hz e 1815 MW de SIL é apresentada em (PRABHAKARA; PARTHASARATHY; RAO, 1969b). Indica-se que a sintonização com capacitores apresenta menores sobretensões para a linha em condição de sobrecarga e maiores limites de estabilidade, porém, a sua principal desvantagem é apresentar maiores níveis de curto-circuito. Por outro lado, a compensação com circuitos T ou  têm a

vantagem de fornecer uma melhor eficiência ao sistema de transmissão e ter menores sobretensões de curto-circuitos.

Em ambos os estudos mencionados anteriormente, as linhas de transmissão apresentavam torre com geometria convencional, e não foram usadas técnicas de otimização para melhorar a capacidade de transmissão e faixa de servidão.

É possível aumentar a capacidade de transmissão da linha alterando a geometria dos feixes, e esta tecnologia foi aplicado para uma linha CA de um pouco mais de meio comprimento de onda em (PORTELA, CARLOS; GOMES, 1998). Posteriormente, essa metodologia de feixes otimizados foi aplicada para uma linha MCO de 2500 km, 1000 kV e 8,6 GW para transportar energia desde a região da Amazônia até centro do Brasil, sendo identificado que a linha MCO apresenta vantagens econômicas em comparação com um sistema HVDC equivalente (PORTELA, C; SILVA; ALVIM, 2007).

A otimização da torre tem como foco principal aumentar a potência característica da linha considerando concepções bastante diferentes do aplicado nas linhas tradicionais. Para projetar as linhas de capacidade de transmissão elevada é necessário modificar a geometria do feixe respeitando algumas restrições, tais como: campo elétrico máximo na superfície do condutor para evitar efeito corona, campo elétrico máximo no solo, carga balanceada entre condutores, etc (ACOSTA; TAVARES, 2017). Algumas outras restrições geométricas também devem ser consideradas, como posição do condutor, distância mínima entre os condutores de diferentes fases, altura do solo, forma do feixe, etc. Todo esse processo permite uma redução considerável da faixa de servidão da linha CA, comparável com as linhas de transmissão HVDC.

A metodologia de cálculo dos bancos de sintonização para uma linha de transmissão de 1500 km, 500 kV em 60 Hz, considerando uma geometria de torre otimizada para obter 1920 MW de SIL é apresentada em (SANTIAGO ORTEGA, 2015). Neste trabalho avalia-se o desempenho da linha sintonizada com uma linha MCO de comprimento natural, focando na resposta em regime permanente, nos níveis de sobretensão sustentada para defeitos e sobretensões transitórias de manobras típicas. É mostrado que a resposta da linha sintonizada apresenta as mesmas propriedades características da linha MCO natural, confirmando assim a aplicação da transmissão MCO em distâncias distintas da natural e com geometrias de torre otimizadas (ORTEGA; TAVARES, 2018).

2.3.3 Transitórios Eletromagnéticos para Manobras em linhas MCO

O comportamento de uma linha MCO submetida a manobras típicas de chaveamento (energização em vazio, rejeição de carga) mostrou que as sobretensões transitórias destas linhas são menores do que as apresentadas nas linhas convencionais devido à atenuação significativa das ondas viajantes numa MCO em função do comprimento longo (TAVARES; BORGES; PORTELA, 2011). Para a manobra de energização de uma linha de 2600 km em 800 kV, usando o resistor de pré-inserção, não se observa sobretensões severas ao longo da linha, sendo a máxima sobretensão na barra de recepção de 1,46 pu.

As sobretensões para a rejeição de carga apresenta valores menos severos do que os obtidos em linhas CA convencionais, porém, as manobras de religamento monopolar podem gerar níveis muito elevados de corrente de arco secundário (DIAS; TAVARES, 2017; GATTA; ILICETO, 1992; XIANG; QI; CUI, 2010). A elevada corrente de arco secundário se deve ao longo comprimento da linha que produz forte acoplamento capacitivo e eletromagnético.

No Brasil no ano 2008 a Agência Nacional de Energia Elétrica propôs um projeto estratégico para o estudo e avaliação das linhas de MCO com a participação de empresas do setor elétrico e universidades. O objetivo do projeto foi avaliar e executar testes de campo para a manobra de energização de uma linha de MCO, assim como estudar os temas relacionados a esta manobra, incluindo a proteção. Neste contexto, estudos para avaliar a energização de uma linha de MCO formada por linhas de transmissão convencionais com características similares foram realizados (GOMES; TAVARES, 2011), assim como estudos para avaliar a manobra de energização considerando a ocorrência de defeitos monofásicos (PAZ; TAVARES, 2013). Foi verificado que para os casos analisados os níveis de sobretensões transitórias foram menores do que 2,0 pu. No caso de uma manobra de energização sob defeito trifásico, por produzirem sobretensões severas, foi proposto o uso para o teste de energização da técnica RDI (Redução da Distância de Isolamento), que permite diminuir os níveis de sobretensões críticos até o valor 2,0 pu (GERTUDES; GOMES; TAVARES, 2013).

Estudos posteriores avaliam os níveis de sobretensão para manobras típicas tais como: energização, religamento trifásico e rejeição de carga através de

simulações estatísticas considerando diferentes ângulos de fechamento e a discrepância de fechamento entre os polos do disjuntor usando o programa PSCAD/EMTDC (SANTIAGO ORTEGA, 2015). Este trabalho mostra que as sobretensões de manobra por energização nas linhas com propriedades MCO podem ser menores do que as apresentadas nas linhas convencionais devido à atenuação dos transitórios de alta frequência pelo comprimento longo da linha de transmissão. Usando a técnica de mitigação do resistor de pré-inserção é possível obter para todos os tipos de manobra os níveis de sobretensão menores do que 1,5 pu. Assim também se mostra que a técnica de mitigação por chaveamento controlado não é efetiva para os sistemas de transmissão MCO, uma vez que este método atenua os componentes transitórios de alta frequência, que já são naturalmente amortecidos antes de atingir o terminal remoto (SANTIAGO; TAVARES, 2015).