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1 CENTRO UNIVERSITÁRIO ALVES FARIA (UNIALFA) GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA Guilherme Oliveira Silva AVALIAÇÃO DOS CUSTOS DA TRANSMISSÃO EM CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA GOIÂNIA JUNHO DE 2021 2 GUILHERME OLIVEIRA SILVA AVALIAÇÃO DOS CUSTOS DA TRANSMISSÃO EM CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA Projeto de pesquisa apresentado como parte da avaliação da aprendizagem, na disciplina de TCC I, 9° Período, Turma GO1303, do curso de Engenharia Elétrica do Centro Universitário Alves Faria, ministrado pela Profª. Ma. Helen Cristina Dias da Silva Lemes. Orientador: Prof. Me. Arthur Melo Pereira GOIÂNIA JUNHO DE 2021 3 RESUMO SILVA, Guilherme Oliveira. Avaliação dos Custos da Transmissão em corrente Alternada e Contínua. Trabalho de conclusão de curso. Graduação em Engenharia Elétrica. Goiânia, 2021. Este trabalho busca expor um estudo sobre as fundamentais formas de transporte de grandes blocos de energia, através da transmissão em alta tensão por meio da corrente contínua e da corrente alternada. Mediante pesquisas bibliográficas como livros, artigos e outros trabalhos acadêmicos, demostraremos além de aspectos técnicos, econômicos e ambientais outras características, como as vantagens e desvantagens de cada tipo de transmissão, que são de extrema importância para ao final avaliarmos qual o novo valor da distância de equilíbrio entre a corrente contínua e a corrente alternada. Palavras-chave: linhas de transmissão; corrente contínua; corrente alternada. 4 ABSTRACT SILVA, Guilherme Oliveira. Assessment of Transmission Costs in Alternating and Direct Current. Final Paper. Graduation in Electrical Engineering. Goiânia, 2021. This work seeks to present a study on the fundamental ways of transporting large blocks of energy, through high voltage transmission through direct current and alternating current. Through bibliographical research such as books, articles and other academic works, we will demonstrate, in addition to technical, economic and environmental aspects, other characteristics, such as the advantages and disadvantages of each type of transmission, which are extremely important to finally assess the new value of distance of balance between direct current and alternating current. Keywords: transmission lines; direct current; alternating current. 5 LISTAS LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Sistema elétrico de energia ...........................................................................8 Figura 2 – O sistema interligado Nacional .....................................................................8 Figura 3 – Esquema simplificado de uma estação conversora back-to-back.................14 Figura 4 – Linhas CC com configuração bipolar...........................................................15 Figura 5 – Estrutura retificadora trifásica – ponte.........................................................15 Figura 6 – Topologia Back-to-back CSC-HVDC com Conversor de 12-pulsos..........16 Figura 7 – Topologia Monopolar CSC-HVDC com Conversor de 12-pulsos..............16 Figura 8 – Topologia Bipolar CSC-HVDC com Conversor de 12 pulsos....................17 Figura 9 – Topologia Multiterminal CSC-HVDC com Conversor de 12 pulsos..........18 Figura 10 – Ilustração Linha de transmissão Madeira 600 kV...................................19 Figura 11 – Linhas de transmissão em CC....................................................................21 Figura 12 – Linhas de transmissão em CA....................................................................25 Figura 13 – Vista Geral da Subestação de energia de Siderópolis 2, SC.......................26 6 LISTA DE SIGLAS CC – Corrente Contínua CA – Corrente Alternada LTs – Linhas de Transmissão ONS – Operador Nacional do Sistema 7 LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Custos dos elementos de um sistema de transmissão DC ............................20 8 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................9 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ....................................................................13 2.1 Aspecto histórico da Transmissão CC e CA ..................................................13 2.2 Linhas de Transmissão ....................................................................................14 2.2.1 Transmissão CC .............................................................................................14 2.2.2 Aspectos que definem a implatação de uma Rede CC ...............................19 2.2.3 Aspectos técnicos da transmissão em CC ....................................................19 2.2.4 Aspectos econômicos da transmissão em CC...............................................19 2.2.5 Aspectos ambientais da transmissão em CC ...............................................21 2.2.6 Vantagens e Desvantagens da transmissão em CC ....................................21 2.2.7 Transmissão CA ............................................................................................22 2.2.8 Aspectos que definem a implatação de uma Rede em CA ........................23 2.2.9 Aspectos técnicos da transmissão em CA ...................................................23 2.2.10 Aspectos econômicos da transmissão em CA ...........................................23 2.2.11 Aspectos ambientais da transmissão em CA .............................................24 2.2.12 Vantagens e Desvantagens da transmissão em CA ..................................26 2.2.13 Conclusão .....................................................................................................27 3 METODOLOGIA ...............................................................................................28 4 CRONOGRAMA ................................................................................................28 REFERÊNCIAS ....................................................................................................29 9 1. INTRODUÇÃO O Sistema Elétrico de Potência brasileiro é composto por três setores. Setor de Geração: onde a energia primária (águas de reservatórios, vapor, gás, energia solar, vento) é transformada através de geradores em energia elétrica. Setor de Tansmissão: é responsável pela condução da energia até as grandes unidades consumidoras de energia, através de linhas de alta tensão, por exempo, 345kV, 500kV ou 750kV. Setor de Distribuição: nesse setor há uma redução na alta tensão recebida das empresas de transmissão afim de distribui-lás para os consumidores residencias e industriais. Na Figura 1, demosntra-se como são formados esses três setores. Figura 1– Sistema elétrico de energia Fonte: https://www.ageradora.com.br/como-a-energia-eletrica-chega-ate-sua-casa/ Neste trabalho, o enfoque será em relação ao sistema de transmissão caracterizado pela sua grande extensão, conectando a geração a carga, pois em um país com dimensões continentais, como o Brasil, muitas linhas se fazem necessárias, como exposto na Figura 2. Um exemplo notável, é a linha Xingu-Rio que conta com 2.539 quilômetros de extensão.10 Figura 2 – O sistema interligado Nacional Fonte: ONS, 2021. Este conjunto de linhas é responsavél por abastecer um complexo e gigantesco de sistema que é de grande importância para a economia do país. De acordo com dados o segmento de transmissão no Brasil é operado por 64 concessionárias com cerca de 900 linhas que tem um total de aproximadamente 89,2 mil quilômetros de extensão divididos em varias tensões. Por se tratar de um elemento essencial no Sistema Elétrico de Potência, que possui altíssimo custo de cosntrução, onde este é dependente da extensão da linha, têm- se duas tecnologias de construção e funcionamento para LTs, as linhas de transmissão em corrente contínua e as linhas em corrente alternada, onde a literatura recomenda que para distâncias superiores a 700 km se utilize a transmissão CC (corrente contínua), e para distâncias inferiores a esta, transmissão CA (corrente alternada) (SATO, 2013). 11 A discussão da utilização da transmissão CC ou CA não é comtemporânea, ela data da época da guerra das correntes, em que Thomas Edison era um árduo defensor da corrente contínua e Nikola Tesla da corrente alternada (MONTICELLI, 2013). Este trabalho tratará sobre a comparação das principais tecnologias de transmissão de energia elétrica em alta tensão: a transmissão em CA ou em CC. A comparação é feita, com o intuito de determinar a partir de qual distância cada tipo de tecnologia deve ser utilizado. Estudos já foram conduzidos nesse sentido, entretanto, devido a constante mudança dos preços dos equipamentos que compõem o sistema de transmissão, seja alternado ou contínuo, dada a evolução e popularização da tecnologia de estado solído, é necessário fazer revisões, afim de que este estudo possa auxiliar nas escolhas de novas linhas de transmissão. Segundo Monticelli (2013) o modo como os transformadores trabalham abaixando ou aumentando as tensões é talvez a grande vantagem dos sistemas de corrente alternada, e isso demonstra a sua vasta utilização em nossa rede de transmissão. Contudo, os sistemas de correntes se completam, podendo formar um elo que é usado para conectar linhas CA de frequências diferentes. Além disso, para uma linha longa acima de 700 km, a transmissão em CC é uma opção vantajosa. Para linhas submarinas os benefícios do sistema aparecem mesmo para distâncias significativamente curtas. Como, a geração e a distribuição do nosso país, é basicamente em corrente alternada, é necessário o uso de retificadores e inversores para conversão CA/CC e CC/CA, esses equipamentos tem por finalidade auxiliar na conexão entre os centros produtores de energia e os consumidores. Ao observarmos á problemática, nota-se que desde que a literatura estabeleceu a distância de 700 km, como um divisor do uso de uma tecnologia em detrimento da outra, muitos avanços tecnológicos aconteceram, dessa forma será que estes avanços não permitiram que os custos da contrução de uma LT se reduzissem, fazendo com que essa distância fosse alterada? De registros, dados e pesquisas anteriores, o custo desses equipamentos finais é um empecilho para a implementação de linhas em corrente contínua no país, porém, essa condição tende a mudar já que há o avanço de novas tecnologias em dispositivos de potência e semicondutores. Diante disso, devido á evolução dos retificadores e inversores, graças á eletrônica de potência que ao longo dos anos vem moldando-se para atender o crescente mercado energético brasileiro, os valores destes em relação a 12 períodos anteriores deverá ser menor, já que no comparativo da transmissão CA e CC o custo das subestações conversoras de energia que levam esses elementos têm um grande impacto final. Para responder a esta questão têm-se como objetivos Geral O custo da linha deve ser inferior ao benefício que ela proporciona no mercado de energia de modo que o investimento seja rentável, dessa forma este trabalho busca verificar qual seria a distância de intersecção na linha de transmissão, onde a corrente continua tem o seu valor em custos igual á alternada. Específicos Analisar de forma profunda sobre a CA e CC; Usar de aspectos técnicos, econômicos, ambientais; Avaliar custos de uma subestação e de uma linha CC e CA. Portanto, como dito anteriormente, o intuito é demonstrar de forma sucinta onde o valor da CC se mostra mais vantajoso do que a CA em aspectos econômicos na transmissão de energia, assim, poderemos criar um gráfico que represente o custo da linha de transmissão pela distância da mesma. Quanto ao seu objetivo será exploratório e explicativo, levando em consideração a necessidade de conhecer mais profundamente o assunto e subsequentemente justificá- los. 13 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Com as informações expressas e fundamentadas de livros, sites, pesquisas, conferências e artigos acadêmicos, foram feitas observações importantes sobre temas como a economia, meio ambiente e a simples instalação dos tipos de transmissão de energia CC e CA demonstrando assim técnicas e métodos utilizados. 2.1 Aspecto histórico da Transmissão CC e CA Ao refletir sobre o aspecto histórico da eletricidade, nos deparamos com as descobertas da eletricidade por Galvani, Volta, Oersted, Ohm e Ampere em seus estudos no âmbito da CC, cada vez mais a ciência em seu entorno veio a evoluir em avanços tecnológicos, com a necessidade de gerar, transmitir e distribuir essa eletricidade, o primeiro gerador em CC foi criado por Thomas A. Edison em 1882 para suprir Pearl Street em Nova York, ele alimentava cerca de 59 residências na parte de Manhattan em um raio de aproximadamente 1 milha (1,6 km). Embora tenha tido incialmente uma hegemonia da CC, a CA passou a ser usualmente mais empregada, com a disponibilidade de transformadores, circuitos polifásicos e o motor de indução entre 1880 e 1890 a implementação do sistema elétrico de CA pôde ser feita. A maior vantagem da CA em relação a CC seria que o transformador se mostrou capaz de converter em diferentes pontos a tensão para a geração, transmissão, distribuição e principalmente o uso. Especialmente essa evolução viabilizou o uso da CA em transmissões de alta potência em longas distâncias (MEAH, 2007). No momento em que os primeiros sistemas de CA apareceram, fortes alegações vieram de defensores da CC como Thomas A. Edison que argumentaram que o uso da alta tensão em CA era perigoso, porém, Nikola Tesla demonstrou benefícios da CA, assim ela se transformou na mais utilizada globalmente. Dess forma, a energia foi gerada, transmitida e distribuida. Mas, caso a CC fosse indispensável, como no uso baterias, pilhas no processo eletrolitico e equipamentos para o ajuste da velocidade de motores, eram usados moto-geradores ou conversores síncronos que transformavam a corrente alternada em contínua (MEAH, 2007). 14 2.2 Linhas de Transmissão 2.2.1 Transmissão CC A corrente direta (CC) possibilitou caminhos onde ela pode ajustar as deficiências que a transmissão em CA possui. Porém, ela deve ser avaliada para possibilidades especiais onde a transmissão CA e inviável e não como uma substituta. “A tecnologia de corrente contínua de alta tensão (HVDC) oferece várias vantagens em comparação com os sistemas de transmissão de corrente alternada” (JOHNSTONE, 2011, p.15). A transmissão em CC de alta tensão e dividida em três segmentos fundamentais: 1.Estação conversora CA/CC para converter CA em CC (Figura 3). 2.Linha de Transmissão (Figura 4). 3.Estação conversora CC/CA para converter CC em CA (Figura 5). Figura 3 – Esquema simplificado de uma estação conversora back-to-back. Fonte: Sood, 2004. 15 Figura 4 – Linhas CC com configuração bipolar. Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Estação_conversora_HVDC.Figura 5 – Estrutura retificadora trifásica – ponte. Fonte: Transmissão em Corrente Continua, Oiveira 2013. Os sistemas de transporte de alta tensão em CC podem ser propostos de muitas formas, informações como custos e versatilidade funcional são importantes. A forma mais fácil de conexão e pelo sistema back-to-back (Figura 6), esta forma possibilita a união de duas linhas CA próximas que podem ou não ter os mesmos parâmetros 16 elétricos como Frequência, Voltagem e Nível de Potência de Curto Circuito (AGELIDIS, 2006). Figura 6 – Topologia Back-to-back CSC-HVDC com Conversor de 12-pulsos. Fonte: Agelidis, 2006. Outra forma seria o link monopolar (Figura 7), que une duas estações conversoras por um único cabo condutor, assim, a terra ou o mar são usados como retorno, quando esse sistema funciona com a linha em polaridade negativa a terra, ela tende a minimizar as perdas pelo efeito corona e as interferências por radiofrequência (ELTAMALY, 2017). Figura 7 -Topologia Monopolar CSC-HVDC com Conversor de 12-pulsos. Fonte: Agelidis, 2006. 17 Porém, o link mais utilizado é o bipolar (Figura 8), em que duas estações são ligadas por um bipolo, onde cada cabo condutor tem o seu retorno em terra, ao surgir uma falta em uma das linhas, a outra ligada ao retorno do solo pode suprir o sistema com metade da carga nominal até que a outra linha tenha a sua falta cessada (KUNDUR, 2007). Figura 8 – Topologia Bipolar CSC-HVDC com Conversor de 12 pulsos. Fonte: Agelidis, 2006. Já no sistema de multiterminais (Figura 9), possuem varias estações conversoras, podendo ser ligadas em série ou paralelo, com a utilização de dois links CC pode-se ter uma maior economia e grandes vantagens técnicas nesse sistema. Esta forma de transmissão e comumente utilizada quando há uma demanda maior de energia na transmissão (BEERTEN, 2010). 18 Figura 9 – Topologia Multiterminal CSC-HVDC com Conversor de 12 pulsos. Fonte: Agelidis, 2006. O processo para o transporte de energia em corrente contínua compõe-se de três formas. Primeiro a energia é fornecida em corrente alternada na geração, tal como, uma hidroelétrica, logo é convertida para uma CA de alta tensão por meio de transformadores e em seguida e convertida para CC através de um circuito retificador. Então por meio dos cabos a energia CC é transmitida e em uma subestação é convertida novamente em CA por intermédio de um inversor (Figura 10). É importante destacar que, quando a transmissão e feita por CC, tanto o início como o final da linha ainda são dependentes do sistema da CA, deste modo os dois sistemas podem ser integrados juntamente, além, de o sistema de CC podendo ser usado em linhas já existentes (HARMLEY, 2010). Figura 10 – Ilustração Linha de transmissão Madeira 600 kV. F o n t F Fonte: https://docplayer.com.br/145417873-Transmissao-de-corrente-continua.html 19 2.2.2 Aspectos que definem a implatação de uma Rede CC 2.2.3 Aspectos técnicos da transmissão em CC O intuito da instalação de uma rede de alta tensão em CC, tem como objetivo transportar a maior quantidade de energia com a menor perda possível por uma distância muito longa (acima de 700 km), além disso, uma rede em CC possibilita vários benefícios, entre eles, o levantamento de linhas mais simples onde também o retorno ao solo sendo utilizado, cada cabo do circuito pode ser operado independentemente. Também há a forma de conexão back-to-back onde duas linhas CA que estão trabalhando em frequências distintas sejam conectadas, onde seus fatores capacitivos e indutivos não têm influência sobre a potência que a linha pode transmitir nem o seu tamanho. Já que o fenômeno “Skin” não ocorre logo, o cabo transmissor pode ser totalmente utilizado. Além disso, com um plano de gerenciamento tecnológico pode se avaliar e ter o comando preciso do fluxo da potência ativa. É por meio do hábil controle do método de transformação, a CC pode ser utilizada na atenuação de oscilações nas linhas CA e assim podendo manter a rede em equilíbrio (AGELIDIS, 2006). 2.2.4 Aspectos econômicos da transmissão em CC Uma grande quantidade de eletricidade pode ser transportada usando tanto o sistema de CC quanto o de CA de um centro de geração para um ponto de consumo. A avaliação dos valores para a construção de cada um desses sistemas deve ser levantada para identificar qual trará o melhor custo benefício. Com isso em mente, uma análise de valores deve ser feita sobre todos os equipamentos que compõem cada tipo de transmissão. Sendo assim, usando a opção da CC os custos dos terminais do conversor e dos equipamentos de entrada/saída CA, filtros, linha de transmissão e suas conexões devem ser estimados. O complexo de controle, onde os custos devem ser avaliados para os dois tipos de sistemas. A tabela 1 abaixo mostra o custo em porcentagem de cada equipamento em relação á subestação do sistema DC (MEAH, 2007). 20 Tabela 1-Custos dos elementos de um sistema de transmissão DC. Equipamento Percentual de custo total Conversores 20-25 Válvulas (inclui controle e ventilação) 20-30 Filtros e compensadores de reativos 5-20 Diversos 5-15 Engenharia (estudo, projeto) 2-5 Trabalho civil e instalações 15-30 Fonte: Meah Kala, 2007. A tecnologia de transmissão em CC proporciona um valor de construção das suas linhas de transmissão, bem menores comparadas ao da CA, isso é devido á menor quantidade de cabos utilizados, que são dois para o sistema de CC (Figura 11), devido a isso, as torres de suporte em CC têm uma estrutura metálica de menor porte já que sustentam poucos cabos. Contudo, o alto preço das estações conversoras que são necessárias para a implantação do sistema de CC chega a ser de duas a três vezes os valores de um sistema CA. Porém, para que possamos considerar um sistema de CC competitivo em seu custo, devemos levar em conta uma distância específica, conhecida como distância do ponto de equilíbrio para linhas áreas e de 700 km, onde o sistema em CC tem o seu custo benefício maior do que o de CA (MORRIS, 2007). Atrelado a isso, essa distância veio se reduzindo ao longo dos anos com o surgimento de novas tecnologias na eletrônica de potência, assim, a linha de transmissão de alta tensão CC vem valendo cada vez menos do que uma linha AC. Sendo assim, novas possibilidades do uso desse sistema podem ser empregadas como as aplicações em linhas submarinas, parques eólicos offshore na terra ou no mar, transmitindo a energia de uma distância longa através de cabos submarinos, também são utilizados cada vez mais em linhas áreas á medida que blocos de cargas elétricas maiores são sempre requisitados, assim mais novos caminhos da eletricidade são criados (HALDER, 2013). Figura 11 – Linhas de transmissão em CC. 21 Fonte: Medeiro, 2017. 2.2.5 Aspectos ambientais da transmissão em CC O proposito da rede de transporte de energia é levar essa eletricidade até os pontos de consumo urbanos e comerciais. Assim, para atender a demanda que sempre cresceu cada vez mais ao longo dos anos, buscou-se aumentar a capacidade de energia que essas linhas podem transmitir. A transmissão em alta tensão tem níveis de 400-1000 kV e tendo que transcorrer várias regiões como áreas urbanas, vilas, desertos, montanhas. Seus efeitos sobre o meio ambiente e no ser humano é uma discussão recorrente e até controversa atualmente (MEAH, 2007). A transmissãoem CC possui qualidades distintas sobre as interferências que ela causa ao meio ambiente, essas qualidades são importantíssimas no decorrer do processo da implantação da linha de transmissão e no seu planejamento. Comparativamente ao sistema CA, qualidades como essas são analisadas e vistas como um ponto favorável, isto é, a rede de CC fornece uma preservação ambiental bem melhor. Porém, há qualidades que prejudicam essa preservação, comparadas é claro a linhas em CA. Este tópico abordará os efeitos da transmissão em CC sobre o meio ambiente, alguns desses efeitos bem comuns são: Campos Magnéticos. Campos Elétricos. Interferência de Rádio Frequência. Efeitos Corona Interferência eletromagnética Ruído Acústico Impacto Visual Comumente, as LTs de CC podem ser empregadas em qualquer tipo de ambiente, e podem ser projetadas e instaladas sem prejudicar o ecossistema da região de forma significativa (OLIVEIRA, 2015). 2.2.6 Vantagens e Desvantagens da transmissão em CC. Segundo os estudos de Meah Kala (2007), as vantagens e desvantagens do sistema em CC são: 22 Vantagens Maior potência por condutor; Não existe a corrente de carregamento; Sem efeito Skin; FP (Fator de Potência) da linha e sempre unitário, o que representa em não precisar de compensação reativa; Linhas com construção mais simples; Percas menores por efeito corona e interferência de rádio; Pode conectar sistemas CA de diferentes freqüências; Baixa corrente de curto-circuito na linha CC; Não fornece corrente de curto-circuito para o sistema CA; A potência dessa linha de conexão e controlada facilmente. Desvantagens Os conversores tem seu preço muito elevado; A uma demanda muito alta de potência que é usada nos conversores; Ao surgimento de harmônicos por causa dos conversores, para isso são usados filtros; A forma de conexão por multiterminal ou em rede não é simples. 2.2.7 Transmissão CA Quanto a corrente alternada (CA), devido a sua conversão de tensão ser muito fácil, ela foi o principal meio escolhido para o transporte tanto de grandes blocos de cargas quanto para o uso residencial atualemente. O elemento essencial de um sistema de transmissão CA é o transformador trifásico, ele possibilita que vários pontos de tensão sejam atingidos, tanto abaixando como elevando a tensão, podendo transportar altas cargas tendo uma grande isolação e segurança, e também sendo o equipamento com o custo mais elevado na subestação (SATO, 2013). No sistema de geração, a energia é produzida em CA de média tensão, onde a potência que foi produzida é redirecionada até uma subestação que eleva o seu nível de tensão através de transformadores para assim a energia ser transmitida por meio de linhas em uma distância mais longa até uma subestação que diminuirá o nível da tensão 23 que possibilitará o uso dessa energia para grandes consumidores como industrias e também para uso residencial (SATO, 2013). 2.2.8 Aspectos que definem a implatação de uma Rede em CA 2.2.9 Aspectos técnicos da transmissão em CA E de praste sabermos que nossas residências, industrias e cidades são abastecidas por um sistema de AC que possui linhas de longa distância, com a utilização de transformadores step up, esse tipo de transformador e o elemento principal em uma rede HVAC, ele se utiliza de um par de bobinas ou solenoides que são enrolados envolta de um nucleo de ferro, é eles tem o trabalho de elevar e abaixar a tensão de uma maneira simples e eficiente. Com isso, o sistema HVAC tem muitos beneficios a se constatar, a tensão de custo baixo e de facil geração e uma das suas principais qualidades, o custo menor em reparos de motores AC. E como esclarecido anteriormente, os transformadores, são a princicpal vantagem de um sistema AC, devido a eles a uma economia gigantesca para as empresas de energia e para o consumidor assim reduzindo a poluição, já que não há a necessidade de recompor a perda de eletricidade usando mais combustivel (MOURA e ROCHA, 2019). 2.2.10 Aspectos econômicos da transmissão em CA Para transmissão em AC, os custos do transformador, linha aérea, da carga leve de equilíbrio e se preciso a compensação de energia reativa, também há a inclusão dos disjuntores e é claro o sistema de controle. São importantes elementos a serem levantados em um projeto de uma rede HVAC, aqui temos em mais detalhes os elementos que compõem os custos de uma rede HVAC (MEAH, 2007). Disjuntor de energia; Transformador de potência Interruptores de conexão; Reatores; Capacitores de derivação; Capacitores estáticos; Compensadores síncronos; 24 Capacitores em serie; Sistemas de proteção e controle de estruturas e casas de controle. A construção área de uma linha HVAC, necessita de bem mais espaço e recursos financeiros do que a outra opção disponível, já que são utilizados três cabos condutores para o AC trifásico com dois circuitos integrados a torre, para assim poder transmitir a mesma quantidade de energia que o sistema HVDC. A figura 12 mostra uma torre de alta tensão em CA (MARCHIORO, 2014). Figura 12 - Linhas de transmissão em CA. Fonte: Medeiro, 2017. 2.2.11 Aspectos ambientais da transmissão em CA É importante destacar que o sistema HVAC, apesar de apresentar qualidades tão benéficas para sua transmissão e consumo, é capaz de provocar problemas ao ecossistema no decorrer do seu trajeto e nas regiões onde vai estar estabelecido. Neste caso é fundamental a análise para que se estabeleça os impactos que a rede pode causar (PIRES, 2005). No que se refere ás perturbações ambientais causadas as subestações, têm impacto significativo em relação a essas perturbações, isso antes da construção da mesma, já que perturbam uma grande quantidade de solo, pois a área de uma subestação de alta tensão não é pequena (Figura 13). Para a construção da subestação, tanto a fauna quanto a flora da região são afetadas, já que existe a retirada da cobertura vegetal, o que causa todo um desequilíbrio ecológico naquela área, há também o despejo impróprio de 25 resíduos sólidos e líquidos que pode ser causado por maquinários pesados e da construção (PIRES, 2005). Figura 13 - Vista Geral da Subestação de energia de Siderópolis 2, SC. Fonte: Google Maps, foto de Sergio Antunes de Oliveira, 2020. As influências causadas pela construção de uma rede HVAC de geração e transporte de energia são permanentes e irreversíveis. Contudo, na implantação da rede, planejamentos devem ser feitos, afim de, evitar danos a curto, médio e longo prazo ao ecossistema. Um bom exemplo são os impactos provocados pela execução da obra, eles comumente são imutáveis e constantes, por isso, devem ser sempre monitorados (CAMARGO, 2004). Em observações feitas sobre os efeitos das LTs ao meio ambiente, foi constatado que o grande impacto da linha e sua construção e sobre a cobertura vegetal da região, visto que com remoção da fauna, as propriedades do ambiente são perdidas, atuando de modo direto no local (FERREIRA, 2011). Esta sessão abordará os efeitos da transmissão HVAC sobre o meio ambiente, alguns desses efeitos bem comuns são: Campos Magnéticos; Campos Elétricos; Interferência de Rádio Frequência; 26 Efeitos Corona; Interferência eletromagnética; Ruído Acústico; Impacto Visual. A transmissão HVAC ainda continua sendo a mais usada em todos os tipos de aplicações atualmente, com nossa geração total sendo basicamente em AC, ainda que haja desvantagens a se considerar, os benefícios oferecidos por ela superam os seus malefícios, o que a torna a principal forma de transporte de altas tensões (AILSON, 2019). 2.2.12 Vantagens e Desvantagens da transmissão em CA. As vantagens e desvantagens do sistema HVAC são demonstradasabaixo (MEAH, 2007). Vantagens A sua geração e mais facil do que a de DC; Utilização de transformadores que abaixam e elevam a tensão facilmente; Custo mais baixo na geração; Subestações com um custo menor comparado a HVDC; Custo mais baixo, para grandes distância; Menor conteúdo harmônico; Transmissão mais versátil. Desvantagens Menor potência por condutor em linhas longas; Existe a corrente de carregamento; Possui o efeito Skin; FP (Fator de Potência) da linha não e fixo, o que representa em precisar de compensação reativa; Torres mais robustas; Percas maiores por efeito corona e interferência de rádio; Alta corrente de curto-circuito na linha AC. 27 2.2.13 Conclusão Em linhas que têm a sua extensão muito longa o sistema HVAC é inviável devido a sua compensação de reativos ser bem alta. Elementos reativos e a frequência causam flutuações nos parâmetros da linha, assim podendo prejudicar o transporte de grandes blocos de cargas e causando problemas a linha. Contudo, o sistema HVDC não sofre devido a esses problemas de instabilidade, já que sua corrente não possui frequência e ela pode ser empregada em longas distâncias. Os gastos empregados para o transporte de uma certa demanda de energia sobre a ligação do sistema HVDC são bem inferiores ao HVAC, além disso, a linha HVDC transmite com mesma segurança e qualidade que a HVAC, porém, os valores econômicos para a construção de uma subestação de DC são bem mais elevados comparados ao da AC. Sobre a distância de equilíbrio para as linhas do tipo áreas, essa distância tende a diminuir cada vez mais devido aos avanços de novas tecnologias em dispositivos de potência e condutores. A rede HVDC causa menos danos graves ao meio ambiente, o que faz com que do ponto de vista ambiental ele seja adequado a uma implantação mais benéfica. 3. METODOLOGIA Para a elaboração do presente trabalho serão utilizadas pesquisas bibliográficas em obras encontradas no acervo da biblioteca virtual da Unialfa e livros do acervo particular do professor orientador e abordagem de estudo de caso. Este trabalho busca quantificar custos da transmissão CC e CA, através dos equipamentos que são utilizados em ambos os tipos de transmissão de energia, iremos averiguar seus preços no mercado atual por meio de fornecedores e assim com um exemplo do tamanho da linha e tensão de transmissão, poderemos verificar a partir de qual distância uma rede CC tem seu valor econômico de construção menor comparado a CA. 28 4. CRONOGRAMA O quadro 1 representa as atividades a serem desenvolvidas no próximo semestre (2021/2). Quadro 1 - Cronograma ATIVIDADES A SEREM DESENVOLVIDAS DATAS 1. Revisão do projeto de pesquisa. Jul/21 2. Coleta de dados em fichas técnicas e catálogos Ago/21 3. Tabulação e análise dos dados coletados (3º capítulo) Set/21 4. Elaboração da versão final do desenvolvimento, Conclusão e Referências Out/21 5. Revisão final do texto, com cópias encadernadas em espiral, para os membros da Banca Out/21 6. Defesa Pública perante Banca Examinadora Nov/21 7. Depósito da versão final da monografia no Núcleo de Pesquisa da ALFA Nov/21 Fonte: elaborado pelo autor, 2021. 29 REFERÊNCIAS AGELIDIS, Vassilios G; DEMETRIADES, Georgios D; FLOURENTZOU, Nikolas. Avanços recentes em sistemas de transmissão de energia de corrente contínua de alta tensão. Em: 2006 IEEE International Conference on Industrial Technology. IEEE, 2006. p. 206-213. ARRILLAGA, Jos; LIU, Yong He; WATSON, Neville R. Flexible power transmission: the HVDC options. 2007. CAMARGO, Arilde Sutil G. de; UGAYA, Cássia Maria Lie; AGUDELO, Libia Patricia Peralta. Proposta de definição de indicadores de sustentabilidade para geração de energia elétrica. Revista Educação e Tecnologia , v. 8, n. 1, pág. 1-21, 2004. CARVALHO, Antônio Pedro Santos Dias. Análise técnico-econômica de linhas de transmissão em correntes contínua em alta tensão: estudos de casos. 2012. COLE, Stijn; BEERTEN, Jef; BELMANS, Ronnie. 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