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FUNDAO EDUCACIONAL DE ITUIUTABA

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MINAS GERAIS

INSTITUTO SUPERIOR DE ENSINO E PESQUISA DE ITUIUTABA

CURSO DE ENGENHARIA ELTRICA

BANCO DE CAPACITORES SRIE PARA LINHAS DE

TRANSMISSO DE EXTRA-ALTA TENSO

ISMAEL ELIAS DA PAZ

Ituiutaba / 2013

2

Ismael Elias da Paz

BANCO DE CAPACITORES SRIE PARA LINHAS DE

TRANSMISSO DE EXTRA-ALTA TENSO

Trabalho de concluso submetido ao Curso de

Engenharia Eltrica da Fundao Educacional de

Ituiutaba, Campus associado UEMG

Universidade do Estado de Minas Gerais, Campus

de Ituiutaba como requisito parcial para obteno de

ttulo de bacharel em Engenharia Eltrica.

Orientador: Prof. Dr.Edilberto Pereira Teixeira

Ituiutaba / 2013

3

Ismael Elias da Paz

BANCO DE CAPACITORES SRIE PARA LINHAS DE

TRANSMISSO DE EXTRA-ALTA TENSO

Trabalho de Final de concluso submetido ao Curso

de Engenharia Eltrica da Fundao Educacional de

Ituiutaba, Campus associado UEMG

Universidade do Estado de Minas Gerais, Campus

de Ituiutaba como requisito parcial para obteno de

ttulo de bacharel emEngenharia Eltrica.

Orientador: Prof. Dr. Edilberto pereira Teixeira

Banca Examinadora:

Ituiutaba, 01 de julho de 2013.

Prof. Dr. Edilberto pereira Teixeira

Prof. Especialista Jos Valdir Sesso

Prof. Especialista Clayton Pires Barbosa

Ituiutaba / 2013

4

Dedico este trabalho Minha Querida Me que sempre esteve ao meu lado apoiando e

inspirando fora para vencer mais essa etapa em minha vida. Aos Amigos de Faculdade que

sempre estiveram presentes nas horas difceis. Ao Grande Amigo Professor Orlando Miguel

que no mediu esforos para muito me apoiar nesses cincos anos de faculdade.

5

AGRADECIMENTOS

Agradeo primeiramente a DEUS, que me permitiu chegar vitorioso at esta importante etapa

da minha vida.

A minha me, que mesmo com dificuldades, nunca me abandonou e sempre me fez acreditar

que meus sonhos seriam realizados.

Ao meu professor orientador Edilberto pela pacincia na orientao e incentivo que tornaram

possvel a concluso deste trabalho.

Aos meus professores, que foram importantes em toda a minha vida acadmica, pelo

convvio, pelo apoio, pela compreenso e pela amizade.

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RESUMO

Este trabalho de concluso de curso apresenta uma anlise de funcionamento do banco de

capacitores srie (BCS) em linhas de extra-alta tenso (LEAT), abordando seu impacto na

operao em regime permanente de um sistema de transmisso. Sua funo principal

diminuir a reatncia srie equivalente da linha e, desta forma, a distncia eltrica entre as

barras, possibilitando o aumento da capacidade de transmisso de potncia nesta LT. So

definidos alguns aspectos sobre as caractersticas do sistema eltrico de potncia, focando o

impacto da instalao do BCS em LEAT, bem como os componentes construtivos e sua

importncia nas linhas de transmisso. Realiza-se um estudo de caso comprovando o ganho

de potncia de transmisso ao se inserir o banco de capacitor srie no sistema.

Palavras-chave: Sistema Eltrico de Potncia, linhas de transmisso, Banco de Capacitores

srie, Ganho de Potncia.

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ABSTRACT

This course conclusion work presents an analysis of the operation of capacitor bank series

(BCS) in lines of extra high voltage (LEAT), addressing its impact on steady-state operation

of a transmission system. Its main function is to reduce the equivalent series reactance of the

line and thus the electrical distance between the bars, enabling to increase the capacity of this

power transmission TL. Some aspects are defined on the characteristics of the electric power

system, focusing on the impact of installation on LEAT BCS, as well as building components

and their importance in the transmission lines. Carried out a case study demonstrating the gain

of transmitting power when entering the capacitor bank in series system.

Keywords: Electric Power System, Transmission Lines, Capacitor Bank Series, Gain Power.

8

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Aonde o PSAT usado ........................................................................................... 11 Figura 2 - Fluxo de Potncia sem Compensao Srie. ........................................................... 15 Figura 3- Banco de capacitor srie instalado na linha de transmisso ..................................... 15 Figura 4- Linhas de Transmisso Uniforme. ............................................................................ 17 Figura 5 - Influencia do grau de compensao ......................................................................... 22

Figura 6-Clculo de reatncia da linha onde est instalado o (BCS) ....................................... 24 Figura 7-Interface grfica do programa PSAT ......................................................................... 25 Figura 8 - Fluxo de carga sem compensao ............................................................................ 26 Figura 9 -Resultado da simulao sem compensao .............................................................. 27 Figura 10 - Fluxo de carga com compensao ......................................................................... 28

Figura 11 - Resultado da simulao com compensao ........................................................... 29

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LISTA DE ABREVIATURAS E SMBOLOS

ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas

BCS Banco de capacitor srie

BCSF Banco de capacitor srie fixo

FEIT Fundao Educacional de Ituiutaba

GC Grau de compensao

ISO International Standartization Organization

LEAT Linhas de extra-alta tenso

LT Linha de transmisso

PSAT Caixa de ferramenta de anlise de sistema de potncia

SEP Sistema eltrico de potncia

SIL Surge impedance loading

SIN Sistema eltrico de potncia

TCC Trabalho de Concluso de Curso

UEMG Universidade do Estado de Minas Gerais

Va Tenso na barra A

Vb Tenso na barra B

- Admitncia caracterstica Xc Impedncia do capacitor XL Reatncia indutiva

- Impedncia caracterstica Constante de propagao

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SUMRIO

1 INTRODUO .............................................................................................................. 11 1.1 PSAT (CAIXA DE FERRAMENTA DE ANLISE DE SISTEMA DE POTNCIA) ..................................................................................................................... 11 1.2 OBJETIVOS........................................................................................................... 12

1.2.1 Objetivo Geral .................................................................................................... 12

1.2.2 Objetivos Especficos ......................................................................................... 12 1.3 JUSTIFICATIVA DO TRABALHO ..................................................................... 12

1.4 ORGANIZAO DO TRABALHO ..................................................................... 12 1.5 METODOLOGIA .................................................................................................. 13

2 SISTEMA ELTRICO DE POTNCIA (SEP) .......................................................... 14 3 BANCO DE CAPACITOR SRIE ............................................................................... 14

3.1 CONSTRUO DO BANCO DE CAPACITORES SRIE ................................ 16 3.1.1 Estudo Deste Equipamento ................................................................................. 16

4 SIMULAO DE UMA LINHA DE TRANSMISSO COM, E, SEM CAPACITOR SRIE. ............................................................................................................ 25 5 CONSIDERAES FINAIS ......................................................................................... 30

6 HIPTESE ...................................................................................................................... 30 7 MTODO DE PESQUISA ............................................................................................ 31

REFERNCIAS ..................................................................................................................... 32

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1 INTRODUO

Com a necessidade de se transmitir cada vez mais potncia nas linhas de transmisso, foi

empregado um elemento essencial, os bancos de capacitores srie fixos (BCSF) em sistemas

de transmisso de extra-alta tenso representando uma atraente alternativa tcnica e

econmica, em especial num contexto de restries de ordem financeira e ambiental para a

construo de novas linhas de transmisso. Sero destacados os componentes dos bancos de

capacitores srie, com nfase na seleo das suas caractersticas nominais, tendo como

objetivo estudar o seu comportamento em determinadas situaes, tais como o aumento da

potncia de transmisso de uma linha de longa distncia. Isso ser possvel utilizando-se

simuladores onde se cria uma base de dados com valores e condies muito prximas da

realidade do sistema eltrico brasileiro (LIMA).

1.1 PSAT (CAIXA DE FERRAMENTA DE ANLISE DE SISTEMA DE

POTNCIA)

As simulaes feitas neste trabalho mostram a compensao srie com capacitor e sem

capacitor, usando a caixa de ferramenta de anlise de sistema de potncia (PSAT), uma caixa

de ferramenta matlab para anlise do sistema eltrico de potncia e controle. PSAT inclui

fluxo de potncia, fluxo de potncia contnuo, fluxo de potncia timo, anlise de estabilidade

de pequeno sinal e simulao do domnio do tempo. (LOTFIZAD)

Pases onde o PSAT so usados indicados em vermelho na figura 1.

Figura 1 - Aonde o PSAT usado

Fonte: http://www3.uclm.es/profesorado/federico.milano/psat.htm

12

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo Geral

Este trabalho foi elaborado com o objetivo principal de ganho de potncia nas

transmisses e controle do fluxo de potncia.

1.2.2 Objetivos Especficos

Os objetivos especficos do trabalho so:

Mostrar a compensao srie de um sistema eltrico com a sua melhor viabilidade e

confiabilidade do sistema.

1.3 JUSTIFICATIVA DO TRABALHO

Capacitores em srie procuram reduzir as quedas de tenses causadas pelas reatncias

indutivas. Embora proporcionem aumentos de tenso, os capacitores em srie no

proporcionam correo de fator de potncia na mesma proporo dos capacitores em paralelo,

e as correntes nas linhas no so substancialmente reduzidas. Conseqentemente, a reduo

das perdas tcnicas de energia pouco significativa. Esses aspectos, associados

sensibilidade, a transitrios fazem com que, na prtica, os capacitores em srie sejam

utilizados quase que exclusivamente no controle de flutuaes de tenso. (FRAGOAS, 2008)

1.4 ORGANIZAO DO TRABALHO

O trabalho ser organizado em cinco captulos, a saber:

Primeiro captulo consiste na contextualizao, atravs da introduo e dos objetivos

do trabalho desenvolvido.

O segundo aborda um pouco sobre o sistema eltrico de potncia (SEP).

O terceiro compreende a fundamentao terica utilizada para o desenvolvimento da

pesquisa e apoiada no referencial bibliogrfico, onde so abordados os assuntos

relacionados ao tema.

O quarto captulo estuda um pouco sobre a importncia de BCS e como foram feitas

suas simulaes.

13

O quinto apresenta as consideraes e as concluses do trabalho.

1.5 METODOLOGIA

A pesquisa bibliogrfica permite um amplo conhecimento terico do tema estudado,

permitindo conhecer outras pesquisas e trabalhos relevantes, podendo assim, aperfeioar os

conhecimentos sobre o assunto e absorver novos conhecimentos.

14

2 SISTEMA ELTRICO DE POTNCIA (SEP)

Denomina-se SEP o conjunto de equipamentos que operam de maneira coordenada

com a finalidade de fornecer energia eltrica aos consumidores dentro de certos padres de

qualidade (confiabilidade, disponibilidade), segurana e custos, com o mnimo impacto

ambiental. (TORTELLI, 2009)

3 BANCO DE CAPACITOR SRIE

Devido a uma maior preocupao com a ecologia e o meio ambiente, bem como s

restries econmicas impostas por polticas recessivas, o crescimento da capacidade de

transmisso e de gerao dos sistemas de energia eltrica tem sido dificultado, como por

exemplo, as aprovaes de novas Usinas Hidreltricas e desmatamento da faixa de servido.

Isso tem levado a um congestionamento das vias de transmisso, incidindo assim na

incapacidade de controle da potncia reativa.

Nessas condies, o aumento contnuo da demanda tem ocasionado o aparecimento de

problemas de estabilidade de tenso na maioria dos sistemas de energia eltrica existentes. A

instabilidade de tenso, caracterizada por um declnio lento e progressivo das magnitudes das

tenses das barras de carga, tem se constitudo no principal obstculo, a operao estvel dos

sistemas de energia eltrica, e a razo essencial da ocorrncia desse fenmeno reside na

incapacidade dos sistemas de atender a crescente demanda reativa.

Em vista disso, esse fenmeno tem sido intensamente investigado e metodologias estticas

e dinmicas tm sido propostas para a sua anlise, assim como novas formas para um uso e

controle mais eficientes do sistema de transmisso para melhorar o ganho de potncia e criar

corredores com fluxos de potncia mais estveis, est sendo usada compensao srie.

Um sistema sem compensao srie composto pelo seguinte esquema, como pode ser

visto na Figura 2 abaixo, onde o fluxo de potncia de uma Linha de Transmisso sem

compensao srie e potncia igual tenso do sistema A multiplicada pela tenso sistema

B dividido por XL multiplicado por seno do ngulo A menos ngulo de B. Ento:

15

Figura 2 - Fluxo de Potncia sem Compensao Srie.

Fonte: LGICAS DE PROTEO, AREVA T&D / PER, 2010.

Podemos observar que os ngulos das tenses implicam diretamente no fluxo de potncia

transmitida, pois se conseguirmos variar este ngulo teremos um ganho de potncia

proporcional a esta variao.

A partir de agora ser inserido no estudo o banco de capacitores srie e para termos uma

idia mais concreta, ser estudado passo a passo, dando importncia a todos seus

componentes, como pode ser visto na Figura 3, o diagrama unifilar de um banco de

capacitores srie inserido Linha de Transmisso.

Figura 3- Banco de capacitor srie instalado na linha de transmisso

Fonte: LGICAS DE PROTEO, AREVA T&D/ PER, 2010.

16

3.1 CONSTRUO DO BANCO DE CAPACITORES SRIE

As linhas de transmisso esto sujeitas a limites trmicos ou de estabilidade que

restringem o nvel de potncia que pode ser transmitido com segurana, tais limites

restringem a transmisso de energia. Estes limites se alteram de acordo com fluxos de

potncia resultantes do despacho de gerao, caractersticas da carga e contingncias. Os

limites impostos pela prpria linha podem gerar custos altos para a operao da mesma, tendo

que, s vezes, fazer importao de energia eltrica. (LIMA)

Em alguns casos possvel realizar o superdimensionamento da rede, mas, nos dias de

hoje, tornou-se impraticvel tal estratgia pelas restries ambientais e pelo alto custo. Porm,

ainda se mantm a grande necessidade de transmitir grandes fluxos de potncia em

determinadas linhas de um sistema, com isso foi desenvolvido vrios dispositivos para o

controle dos fluxos nas redes de energia eltrica.

Estes dispositivos so pesquisados com dois objetivos principais:

Aumentar a capacidade de transmisso de potncia das redes;

Controlar diretamente o fluxo de potncia em rotas especficas de transmisso.

O BCS foi uma soluo encontrada para se ter melhor eficincia na transmisso da

energia, pois com este equipamento tornaria vivel a necessidade de se transportar a energia

sem perder a confiabilidade do sistema e assim no ocorreriam perdas considerveis na carga

transportada.

Contudo, para termos o BCS em funcionamento numa LT, indispensvel o estudo deste

equipamento e seu impacto no sistema.

3.1.1 Estudo Deste Equipamento

A compensao srie em linhas de transmisso exigida em alguns casos devido ao seu

comportamento. Isto pode ser mais bem entendido considerando a equao de uma Linha de

Transmisso bsica, que derivada a partir do modelo mostrado na figura 4.

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Figura 4- Linhas de Transmisso Uniforme.

Fonte: SRIES COMPENSATION OF POWER SYSTEMS (1996).

Na figura 4, definimos os seguintes parmetros:

( )

( )

( )

( )

A partir desse modelo, duas equaes diferenciais, podem ser escritas: uma que descreve a

mudana incremental de tenso sobre o elemento diferencial da linha, a outra, a mudana

incremental de corrente conforme equao 6.1. (ANDERSON, FARTNER)

6.1

As equaes de linha so freqentemente escritas como a derivada das expresses

acima, como a seguir mostrado na equao 6.2. (ANDERSON, FARTNER)

6.2

Finalmente, combinando as equaes 6.1 e 6.2 temos os resultado das equaes 6.5 e

6.6 da seguinte forma: (ANDERSON, FARTNER)

18

6.3

Observa-se que as equaes, diferencial de tenso e corrente, apresentam a mesma

forma.

As condies de contorno podem ser convenientemente expressas em termo da tenso

e corrente do terminal de recebimento conforme expresso 6.4. (ANDERSON, FARTNER)

( ) ( ) 6.4

A soluo das equaes diferenciais 6.3 acima resulta nas equaes 6.5 abaixo:

(ANDERSON, FARTNER)

( )

( )

( )

6.5

( )

( )

( )

Onde o primeiro termo da equao chamado de componente incidente e o segundo

termo chamado de componente de reflexo. Da equao 6.5 acima se define a Impedncia

caracterstica ( ), a admitncia caracterstica ( ) como podemos verificar a equao 6.6 e a

constante de propagao ( ) so definidas na equao 6.7: (ANDERSON, FARTNER)

6.6

6.7

A equao acima 6.5 pode ser rearranjada na forma de uma funo hiperblica

resultando na equao 6.8: (ANDERSON, FARTNER)

( ) ( ) ( ) 6.8

( ) ( ) ( )

Onde:

( ) Tenso fase-neutro em qualquer ponto da linha, medido a partir do terminal receptor;

( ) Corrente de linha em qualquer ponto da linha, medido a partir do terminal receptor;

Tenso fase-neutro no terminal receptor da linha;

Corrente fase-neutro no terminal receptor da linha.

19

As funes hiperblicas so definidas por: (FREITAS, 2012)

( )

( )

Para calcular a tenso e corrente do terminal de envio, a distncia do terminal de

recebimento s substituda pelo comprimento total da linha como podemos verificar na

equao 6.9: (ANDERSON, FARTNER)

( ) ( ) ( ) ( ) 6.9 ( ) ( ) ( ) ( )

Esta equao pode ser escrito na forma de matriz, utilizando os parmetros conhecidos

ABCD, como podemos verificar na equao 6.10: (ANDERSON, FARTNER)

[ ] [

] [ ] 6.10

Onde a expresso de 6.9 e 6.10 representada pela equao 6.11: (ANDERSON,

FARTNER)

( ) ( ) 6.11 ( ) ( )

Tem-se notado que a maior parte das linhas de extra-alta tenso tem a razo X/R maior

que 20. Para essas linhas, uma aproximao razovel pode ser realizada com a

desconsiderao da resistncia da linha (ANDERSON, FARTNER). Isso referido como

linha sem perdas. Essa considerao simplifica os clculos do desempenho da Linha de

Transmisso com pouca perda de preciso. Ao modelo de linhas sem perdas proporciona um

bom modelo para demonstrar alguns conceitos fsicos.

No caso estudado, linhas de transmisso sem perdas, aparte real tanto de z quanto de

y so iguais a zero. Isso resulta em duas mudanas nas equaes das linhas. A impedncia

caracterstica da linha torna-se um nmero real como pode ser visto na equao 6.12.

(ANDERSON, FARTNER)

6.12

20

A constante de propagao torna-se puramente imaginria conforme equao 6.13.

(ANDERSON, FARTNER)

( )( ) 6.13

Uma vez que a constante de propagao puramente imaginria, a funo seno

hiperblico puramente imaginria como observado na equao 6.14. (ANDERSON,

FARTNER)

( ( )) 6.14

( ( ))

Fazendo uma referncia na equao 6.12. O termo surge impedance loading (SIL)

frequentemente utilizado em conexes com linhas de transmisso para indicar a capacidade

nominal da linha. Para o caso pode ser representado como na equao 6.15: (ANDERSON,

FARTNER)

6.15

Onde V a tenso de linha em quilo volts.

Definimos tambm o ngulo da linha para linhas sem perdas com equao 6.16:

(ANDERSON, FARTNER)

( )

6.16

Onde o comprimento de onda da linha. O ngulo da linha uma constante fixada

com os parmetros da linha e no deve ser confundido com o ngulo de carga.

O SIL pode ser controlado variando a impedncia srie da Linha de Transmisso. A

compensao srie resulta na alterao da reatncia indutiva da linha. Para essa situao a

razo da impedncia caracterstica calculada na equao 6.17: (ANDERSON, FARTNER)

6.17

O efeito no ngulo da linha calculado na equao 6.18: (ANDERSON, FARTNER)

21

6.18

O efeito na razo da potncia natural dado pela equao 6.19: (ANDERSON,

FARTNER)

6.19

Para uma compensao srie distribuda, a reatncia de linha compensada total

definida pela equao 6.20: (ANDERSON, FARTNER)

6.20

Por convenincia utiliza-se freqentemente para referir quantidade de reatncia

capacitiva com uma frao k do total de reatncia indutiva da linha. Esta frao

frequentemente chamada de grau da compensao srie que definida na equao 6.21:

(ANDERSON, FARTNER)

6.21

Onde a reatncia capacitiva total do compensador srie.

Uma segunda definio para o grau de compensao tem sido utilizada pela indstria

de potncia. Esta definio baseada no produto do comprimento de linha e a reatncia por

unidade de comprimento. Este produto referido como a reatncia de linha nominal. Assim

define-se o grau da compensao nominal conforme equao 6.22: (ANDERSON,

FARTNER)

6.22

Podemos ento reescrever as equaes conforme equaes 6.23 abaixo:

(ANDERSON, FARTNER)

6.23

Assim o aumento no grau de compensao srie reduz a impedncia caracterstica e o

ngulo da linha, mas aumenta a potncia ativa.

22

Se considerarmos a adio de capacitores srie uniformemente ao longo do

comprimento de linha para alcanar o dobro da potncia natural resulta na equao 6.24.

(ANDERSON, FARTNER)

6.24

Usualmente o grau de compensao srie est compreendido nas seguintes faixas 0,3

(30%)< k < 0,7 (70%).

O impacto da compensao srie na capacidade de transmisso pode ser ilustrado na

figura 5 abaixo.

Figura 5 - Influencia do grau de compensao

Fonte: ESTUDOS DE SELETIVIDADE (PLENA) 2012.

Se considerarmos um modelo com dois geradores ideais conectados por uma linha,

conforme apresentado na figura 4, tomando V, temos a seguinte equao 6.25:

(ANDERSON, FARTNER)

6.25

23

Sabendo os fasores de corrente e tenso possvel calcular a potncia tanto do

terminal de envio e quanto do terminal de recepo conforme demonstrado nas equaes 6.26

abaixo: (ANDERSON, FARTNER)

6.26

( ) (

)

( )

( )

(

) ( )

Onde:

( )

( )

( )

Agora como se tem um embasamento terico podemos afirmar que uma das principais

funes do BCS determinada pela seguinte afirmao: Atua reduzindo a reatncia srie da

Linha de Transmisso onde este instalado. Tal afirmao tem sua veracidade demonstrada

atravs de estudo se confirmada com a aplicao em campo.

Pode se resumir o estudo atravs da seguinte afirmao: A potncia transmitida (P)

proporcional ao inverso desta reatncia (X), a instalao de BCS em linhas de transmisso

permite a elevao da sua capacidade de transmisso de potncia nos regimes, permanente e

dinmico. As tenso (V1, 1) e (V2, 2) representam respectivamente o mdulo e o ngulo

das tenses nas barras fonte e carga, demonstrado na figura 6 abaixo.

24

Figura 6-Clculo de reatncia da linha onde est instalado o (BCS)

Fonte:ALSTOM GRID / PER, 2011.

O percentual de reduo da reatncia srie da linha onde est instalado o BCS

expresso atravs do parmetro denominado Grau de Compensao (GC). (LIMA)

Onde:

P = Potncia Transmitida

(V1, 1) e (V2, 2) (Delta) = ngulo entre as duas tenses

X = Impedncia da linha

Xc = Impedncia do capacitor

Neste trabalho, mais adiante, sero realizados testes e simulaes, a fim de comprovar

o propsito de se utilizar a compensao srie, nas quais tem as seguintes finalidades:

Reduo da queda de tenso na linha de transmisso.

Limitao das quedas de tenso relacionadas com carga elevada.

Influncia sobre fluxo de carga em linhas de transmisso paralelas.

Aumento da capacidade de transmisso.

Reduo do ngulo de transmisso, aumento da estabilidade do sistema.

Diminuio da reatncia srie da LT e, por conseguinte, a distncia entre as barras

terminais.

25

4 SIMULAO DE UMA LINHA DE TRANSMISSO COM, E, SEM CAPACITOR SRIE.

Este captulo estudar o fluxo de potncia em uma Linha de Transmisso, nesta Linha

de Transmisso ser feita uma compensao srie atravs da insero de bancos de

capacitores nas extremidades de cada linha, sendo possvel atravs das simulaes e clculos

aplicados nesse regime, comprovando o aumento significativo do ganho na capacidade de

transmisso de potncia desta Linha de Transmisso.

Para este estudo utilizou-se um programa de uso especfico em anlises de fluxo de

potncia, o PSAT. Este programa foi escrito por Federico Milano, em setembro de 2001,

enquanto ele estava estudando como Ph.D. estudante na universidade Di Genova, Itlia.

Primeira verso pblica do PSAT concluda em novembro de 2002. Agora Federico Milano

est trabalhando como professor assistente na universidade de Castilla-La Mancha, Espanha,

mas ele mantm o PSAT em tempo livre. O PSAT executado no sistema operacional

Windows e tem como principais funes, anlise em: fluxo de potncia, contingncias no

sistema eltrico e flutuaes de tenso, na figura 7, abaixo, pode ser vista a tela inicial do

programa:

Figura 7-Interface grfica do programa PSAT

Fonte: Autoria prpria.

26

Na primeira fase do estudo, foi criada uma base de dados que representa um sistema

eltrico fictcio sem a compensao, com grandezas eltricas prximas de um sistema real.

Este sistema composto por uma unidade geradora, uma carga, trs barramentos e duas linhas

de transmisso como pode ser visto na figura 8, como foi elaborado o sistema e na figura 9 o

resultado da simulao abaixo:

Figura 8 - Fluxo de carga sem compensao

Fonte: Autoria prpria.

27

Figura 9 -Resultado da simulao sem compensao

Fonte: Autoria prpria.

Na segunda fase, foram parametrizados todos os componentes vistos na figura 8, porm,

foi acrescentada a compensao srie no sistema. Assim, o programa foi executado e

disponibilizou os novos valores de potncia, como foi mostrado acima que, com a

28

compensao tornaria vivel. Como pode ser visto na figura 10 e na figura 11 o relatrio da

compensao.

Figura 10 - Fluxo de carga com compensao

Fonte: Autoria prpria.

29

Figura 11 - Resultado da simulao com compensao

Fonte: Autoria prpria.

30

5 CONSIDERAES FINAIS

As simulaes e anlises apresentadas neste trabalho mostram que o BCS uma

alternativa economicamente vivel levando em conta o seu benefcio para melhorar a potncia

de transmisso. Porm, deve ser realizado um estudo criterioso do sistema interligado

nacional (SIN), pois seu impacto no somente na LT na qual vai ser instalado, o mesmo

contribui e interfere nos ajustes de proteo de outras LT.

Quanto reduo da queda de tenso na Linha de Transmisso, a mesma pode ser

praticamente desconsiderada.

Influncia sobre fluxo de carga em linhas de transmisso paralelas observa-se que a

LT com compensao pode transmitir no caso estudado duas vezes e meia a potencia da LT

sem compensao, assim aliviando o fluxo da LT em paralelo.

Para o aumento da capacidade de transmisso observa-se que o SIL da LT tambm

passa a ser duas vezes e meia maior que o da LT sem compensao.

Na reduo do ngulo de transmisso observa-se que pode se transmitir a mesma

potncia, porm com ngulo menor, com isso aumenta a estabilidade do sistema.

6 HIPTESE

Possvel plotagem com os programas; Matlab e PSAT para verificarmos e

comprovarmos a efetiva compensao de um BCS sob os seguintes requisitos:

Reduo da queda de tenso na Linha de Transmisso

Limitao das quedas de tenso relacionadas com carga elevada

Influncia sobre fluxo de carga em linhas de transmisso paralelas

Aumento da capacidade de transmisso

Reduo do ngulo de transmisso, aumento da estabilidade do sistema.

Diminuio da reatncia srie da LT e, por conseguinte, a distncia entre as barras

terminais.

31

7 MTODO DE PESQUISA

O mtodo de pesquisa baseia-se no quantitativo, pois trata de forma terica a

abordagem sobre o tema trabalhado, de forma a contribuir para a ampliao do conhecimento

sobre a rea escolhida, formando assim uma base confivel para outros pesquisadores.

32

REFERNCIAS

FRAGOAS, Alexandre Graciolli. Estudo de caso do uso debanco de capacitores em uma

rede de distribuio primria indicativos da sua viabilidade econmica.2008.Disponvel em

, Acesso em: 07 mai. 2013.

PLENA Transmissoras. Transmisso de energia eltrica: curso bsico.Apostila. Mar. 2008.

LIMA, Manfredo C. Consideraes de projeto e benefcios introduzidos por bancos de

capacitores srie em sistemas de transmisso em alta tenso. Acesso em: 24 abr. 2013

LOTFIZAD, H. PSAT. Disponvel em:

Acesso em: 16 abr. 2013

TORTELLI, Odilon Lus.Sistemas eltricos de potncia, Nov. 2009. Disponvel em:

Acesso em: 24 abr. 2013.

FREITAS, Stefani. Gerao, Transmisso e Distribuio de Energia Eltrica: Apostila. Ituiutaba. 2012.

ANDERSON. Paul M; FARTNER, Richard G. Series compensation of power

systems.Editora PBLSH Inc, 1996.

MORAES, Marcelo Spinella, Banco De Capacitores Srie:

Lgicas De Proteo, AREVA T&D / PER, 2010.

MORAES, Marcelo Spinella,Banco De Capacitores Srie,

Alstom Grid / PER, 2011.

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