Inovações Tecnológicas em Inovações Tecnológicas em Inovações Tecnológicas em Redes Elétricas Inovações Tecnológicas em Redes Elétricas 21/11/2005 21/11/2005 Davi Antunes Lima Davi Antunes Lima 21/11/2005 Cartagena de Indias 21/11/2005 Cartagena de Indias Davi Antunes Lima ANEEL - BRASIL Davi Antunes Lima ANEEL - BRASIL
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Inovações Tecnológicas emInovações Tecnológicas em Redes ...
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Inovações Tecnológicas emInovações Tecnológicas emInovações Tecnológicas em Redes Elétricas
Inovações Tecnológicas em Redes Elétricas
21/11/200521/11/2005 Davi Antunes LimaDavi Antunes Lima21/11/2005Cartagena de Indias
21/11/2005Cartagena de Indias
Davi Antunes LimaANEEL - BRASIL
Davi Antunes LimaANEEL - BRASIL
ConteúdoConteúdo
• Cabos Condutores para Linhas de Distribuição• Cabos Condutores para Linhas de DistribuiçãoCabos Condutores para Linhas de Distribuição
• Novos Tecnologias em Cabos Condutores para Li h d T i ã
Cabos Condutores para Linhas de Distribuição
• Novos Tecnologias em Cabos Condutores para Li h d T i ãLinhas de Transmissão
• O Estado da Arte em Estruturas
Linhas de Transmissão
• O Estado da Arte em EstruturasO Estado da Arte em Estruturas
• Emendas à Implosão
O Estado da Arte em Estruturas
• Emendas à Implosão
• Ampacidade Estatística na Revisão da NBR-5422
N C it P j t d LT´
• Ampacidade Estatística na Revisão da NBR-5422
N C it P j t d LT´• Novos Conceitos para Projetos de LT´s
• FACTS
• Novos Conceitos para Projetos de LT´s
• FACTSC S
• Equipamentos de Subestações
C S
• Equipamentos de Subestações
Cabos Condutores para Linhas de DistribuiçãoCabos Condutores para Linhas de Distribuiçãode Distribuiçãode Distribuição
Rede Compacta de DistribuiçãoRede Compacta de Distribuiçãop çp ç• Locais Densamente Arborizados
• Ramais com Altas Taxas de Falhas
• Locais Densamente Arborizados
• Ramais com Altas Taxas de Falhas
• Redução DEC/FEC• Redução DEC/FEC
• Ruas Estreitas
• Mais de 1 Circuito por Estrutura
• Ruas Estreitas
• Mais de 1 Circuito por Estrutura
• Condomínios Fechados
• Alternativa às Redes Isoladas
• Condomínios Fechados
• Alternativa às Redes Isoladas
• Redução de Podas de Árvores• Redução de Podas de Árvores
Cabos Condutores para Linhas de DistribuiçãoCabos Condutores para Linhas de Distribuiçãode Distribuiçãode Distribuição
Rede Compacta Rede Compacta
de Distribuiçãode Distribuição
Análise EconômicaAnálise Econômica
• Investimento Inicial – 20% maior
• Taxas de Falhas – Reduzida
• Investimento Inicial – 20% maior
• Taxas de Falhas – Reduzida
• Manutenção – Reduzida
• Poda de Árvores – Reduzida
• Manutenção – Reduzida
• Poda de Árvores – Reduzida
• Custo Social • Custo Social
Cabos Condutores para Linhas de DistribuiçãoCabos Condutores para Linhas de Distribuiçãode Distribuiçãode Distribuição
Cabos Anti - FurtoCabos Anti - Furto• O PROBLEMA• Utilização de Gatos – Conectores
• O PROBLEMA• Utilização de Gatos – Conectores
como garras de gatos, ou seja um conector perfura a isolação e outro é conectado ao Neutro,
como garras de gatos, ou seja um conector perfura a isolação e outro é conectado ao Neutro, ,desviando a energia.
• A SOLUÇÃO
,desviando a energia.
• A SOLUÇÃO• Cabos Anti Furto Concêntricos –
um condutor neutro que envolve o condutor fase e desta maneira se
• Cabos Anti Furto Concêntricos –um condutor neutro que envolve o condutor fase e desta maneira secondutor fase e desta maneira se tentarem usar o “gato” estabelece-se um curto circuito da fase para
condutor fase e desta maneira se tentarem usar o “gato” estabelece-se um curto circuito da fase para o neutro, evitando o desvio de energia.o neutro, evitando o desvio de energia.
Novas Tecnologias em Cabos Condutores para LT´s – Experiência BrasileiraNovas Tecnologias em Cabos Condutores para LT´s – Experiência BrasileiraCondutores para LT s Experiência BrasileiraCondutores para LT s Experiência Brasileira
Mais Utilizado no BrasilMais Utilizado no Brasil
Condutor utilizado em otimizações
Condutor utilizado em otimizaçõesotimizaçõesotimizações
Novas Tecnologias em Cabos Condutores – Experiência BrasileiraNovas Tecnologias em Cabos Condutores – Experiência BrasileiraCondutores Experiência BrasileiraCondutores Experiência Brasileira
Novas Tecnologias em Cabos Condutores – Experiência InternacionalNovas Tecnologias em Cabos Condutores – Experiência InternacionalCondutores Experiência InternacionalCondutores Experiência Internacional
CONDUTORES – ALTA TEMPERATURACONDUTORES – ALTA TEMPERATURA
HTLS – HIGH TEMPERATURE LOW SAGHTLS – HIGH TEMPERATURE LOW SAG
Novas Tecnologias em Cabos Condutores – Experiência InternacionalNovas Tecnologias em Cabos Condutores – Experiência InternacionalCondutores Experiência InternacionalCondutores Experiência Internacional
CONDUTORES – ALTA TEMPERATURACONDUTORES – ALTA TEMPERATURA
HTLS – HIGH TEMPERATURE LOW SAGHTLS – HIGH TEMPERATURE LOW SAG
Novas Tecnologias em Cabos Condutores – Experiência InternacionalNovas Tecnologias em Cabos Condutores – Experiência InternacionalCondutores Experiência InternacionalCondutores Experiência Internacional
ACSS – Aluminum Conductor Steel SupportedACSS – Aluminum Conductor Steel SupportedACSS – Aluminum Conductor Steel SupportedACSS – Aluminum Conductor Steel Supported• Operam até 250°C• Operam até 250°C
• Sem CREEP
• 20 a 50% menor alongamento a temp. altas
• Sem CREEP
• 20 a 50% menor alongamento a temp. altas
ZTACIRZTACIR• Operam até 210°C
• Expansão térmica 50% menor
• Operam até 210°C
• Expansão térmica 50% menor pdevido ao aço Invar
• 2 vezes o custo do ACSR
pdevido ao aço Invar
• 2 vezes o custo do ACSR
Novas Tecnologias em Cabos Condutores – Experiência InternacionalNovas Tecnologias em Cabos Condutores – Experiência InternacionalCondutores Experiência InternacionalCondutores Experiência Internacional
GTACSRGTACSRGTACSRGTACSR• Expansão reduzida devido ao pré
tensionamento do aço extra-forte• Expansão reduzida devido ao pré
tensionamento do aço extra-fortetensionamento do aço extra forte
• Suportado pelo Aço
• Bom para operação a 150°C
tensionamento do aço extra forte
• Suportado pelo Aço
• Bom para operação a 150°Cp p çp p ç
ACCR (3M)ACCR (3M)• Operam até 250°C
• Alma de compósito de alumínio
• Operam até 250°C
• Alma de compósito de alumínio
( )( )
p
• Alma com baixo alongamento térmico (25% alum. Conv.)
p
• Alma com baixo alongamento térmico (25% alum. Conv.)
• > 5 vezes o custo do ACSR• > 5 vezes o custo do ACSR
Novas Tecnologias em Cabos Condutores – Experiência InternacionalNovas Tecnologias em Cabos Condutores – Experiência InternacionalCondutores Experiência InternacionalCondutores Experiência Internacional
• Alumínio Trapezoidal Recozido sobre • Alumínio Trapezoidal Recozido sobre uma alma de compósito de fibra de carbono.
• Alma com expansão térmica igual a
uma alma de compósito de fibra de carbono.
• Alma com expansão térmica igual aAlma com expansão térmica igual a ZERO a altas temperaturas
• Bom para operação a 150°C ou 200 °C
Alma com expansão térmica igual a ZERO a altas temperaturas
• Bom para operação a 150°C ou 200 °C
Novas Tecnologias em Cabos Condutores – Experiência InternacionalNovas Tecnologias em Cabos Condutores – Experiência InternacionalCondutores Experiência InternacionalCondutores Experiência Internacional
O Estado da Arte em EstruturasO Estado da Arte em Estruturas
InovaçõesInovações
O Estado da Arte em EstruturasO Estado da Arte em Estruturas
Impacto VisualImpacto Visual
• Alguns Anos Atrás:• Alguns Anos Atrás:
- Não feia
- Não bonita
- Não feia
- Não bonita
- Apenas NECESSÁRIAS- Apenas NECESSÁRIAS
• Evolução nas questões ambientais:• Evolução nas questões ambientais:
Ampacidade Estatística na Revisão da NBR 5422Ampacidade Estatística na Revisão da NBR 5422Revisão da NBR 5422Revisão da NBR 5422
RISCO TÉRMICO
T i té i á i d 15%
RISCO TÉRMICO
T i té i á i d 15%- Ttip risco térmico máximo de 15%
- Tlim riscos térmicos máximos entre 1% e 7,5%, l b
- Ttip risco térmico máximo de 15%
- Tlim riscos térmicos máximos entre 1% e 7,5%, l bpara corrente normal ou sobrecorrentes
SCO
para corrente normal ou sobrecorrentes
SCORISCO DE FALHA- dtip risco de falha de 10-6RISCO DE FALHA- dtip risco de falha de 10-6
- dlim risco de falha de 10-4- dlim risco de falha de 10-4
Ampacidade Estatística na Revisão da NBR 5422Ampacidade Estatística na Revisão da NBR 5422Revisão da NBR 5422Revisão da NBR 5422
Ampacidade Estatística na Revisão da NBR 5422Ampacidade Estatística na Revisão da NBR 5422Revisão da NBR 5422Revisão da NBR 5422DISTÂNCIA DE SEGURANÇA – Revisão NBR 5422DISTÂNCIA DE SEGURANÇA – Revisão NBR 5422
Novos Conceitos para Projetos de LT´sNovos Conceitos para Projetos de LT´sde LT sde LT sLINHAS COMPACTAS E HSIL (HIGH SIL)LINHAS COMPACTAS E HSIL (HIGH SIL)
FATORES PARA TRANSMISSÃO
- Longas distâncias
FATORES PARA TRANSMISSÃO
- Longas distânciasLongas distâncias
- Sistemas de Transmissão
t t ã d bl
Longas distâncias
- Sistemas de Transmissão
t t ã d bltransportarão grandes blocos de energia
Alt ti d
transportarão grandes blocos de energia
Alt ti d- Alternativas que reduzam custo de energia deverão ser desenvolvidas
- Alternativas que reduzam custo de energia deverão ser desenvolvidas
motivar maior eficiências nos - Restrições ambientais deverão
motivar maior eficiências nos EM OPERAÇÃO: 72 GWEM OPERAÇÃO: 72 GW corredores (MW/m2)corredores (MW/m2)
Novos Conceitos para Projetos de LT´sNovos Conceitos para Projetos de LT´sde LT sde LT sSISTEMAS MAIS EFICIENTESSISTEMAS MAIS EFICIENTES
EXEMPLOSEXEMPLOS
- Desenvolvimento de Sistemas AC com alta capacidade de transporte utilizando linhas compactas e HSIL
- Desenvolvimento de Sistemas AC com alta capacidade de transporte utilizando linhas compactas e HSILp p
- Uso de Compensação Série
A li LT´ DC l di tâ i
p p
- Uso de Compensação Série
A li LT´ DC l di tâ iAvaliar LT´s DC para longas distâncias
- Restrições ambientais deverão motivar maior eficiências
Avaliar LT´s DC para longas distâncias
- Restrições ambientais deverão motivar maior eficiências nos corredores (MW/m2)nos corredores (MW/m2)
Novos Conceitos para Projetos de LT´sNovos Conceitos para Projetos de LT´sde LT sde LT sCASO EXEMPLOCASO EXEMPLOTRANSPORTE DE 5000 MW em 500kVTRANSPORTE DE 5000 MW em 500kV1. Linha de Transmissão Convencional SIL = 1000 MW1. Linha de Transmissão Convencional SIL = 1000 MW1. Linha de Transmissão Convencional SIL 1000 MW1. Linha de Transmissão Convencional SIL 1000 MW
2. Linha de Transmissão Compacta SIL = 1250 MW2. Linha de Transmissão Compacta SIL = 1250 MW
3. Linha de Transmissão Compacta e Compensação3. Linha de Transmissão Compacta e Compensação
Novos Conceitos para Projetos de LT´sNovos Conceitos para Projetos de LT´sde LT sde LT sCONCEITOS BÁSICOSCONCEITOS BÁSICOS
SIL = V2/Z1
Z = Z – Z
SIL = V2/Z1
Z = Z – ZZ1 = ZS – ZM
Onde: ZS = impedância própria
Z1 = ZS – ZM
Onde: ZS = impedância própria
ZM = impedância mútua
- Na compactação se reduz a geometria do topo das
ZM = impedância mútua
- Na compactação se reduz a geometria do topo dasNa compactação se reduz a geometria do topo das estruturas fases mais próximas
- Aumenta portanto o Z
Na compactação se reduz a geometria do topo das estruturas fases mais próximas
- Aumenta portanto o Z- Aumenta, portanto, o ZM
- Consequentemente reduz Z1
- Aumenta, portanto, o ZM
- Consequentemente reduz Z1
Novos Conceitos para Projetos de LT´sNovos Conceitos para Projetos de LT´sde LT sde LT s
Novos Conceitos para Projetos de LT´sNovos Conceitos para Projetos de LT´sde LT sde LT s
HSILHSILHSILHSIL
DesenvolvimentoDesenvolvimento
- A teoria do HSIL trabalha na otimização do campo elétrico na superfície do condutor para prover um maior SIL
- A teoria do HSIL trabalha na otimização do campo elétrico na superfície do condutor para prover um maior SIL
- Para otimização dos campos elétricos é proposto alterar as formas através de feixes assimétricos, ao invés de di t ib i ã i ét i d d t
- Para otimização dos campos elétricos é proposto alterar as formas através de feixes assimétricos, ao invés de di t ib i ã i ét i d d tdistribuição simétrica dos condutores
- Feixe expandido ocasiona um aumento de 30% no SIL para d t i t t d 70% di ã d
distribuição simétrica dos condutores
- Feixe expandido ocasiona um aumento de 30% no SIL para d t i t t d 70% di ã dcondutores existentes e de 70% para adição de novo
condutor em LT com somente um condutor (depende do nível de tensão)
condutores existentes e de 70% para adição de novo condutor em LT com somente um condutor (depende do nível de tensão)))
Novos Conceitos para Projetos de LT´sNovos Conceitos para Projetos de LT´sde LT sde LT s
HSILHSILHSILHSIL
HSIL 230kV – SIL de 360MW (projeto regular – 130MW)
HSIL 230kV – SIL de 360MW (projeto regular – 130MW) HSIL 500kV SIL de 2000MWHSIL 500kV SIL de 2000MW(p j g )(p j g ) HSIL 500kV – SIL de 2000MW
(projeto regular – 1000MW)HSIL 500kV – SIL de 2000MW
(projeto regular – 1000MW)
Novos Conceitos para Projetos de LT´sNovos Conceitos para Projetos de LT´sde LT sde LT s
Solução 1 comSolução 1 comSolução 1 com
Feixe Expandido
Solução 1 com
Feixe Expandido
- Adição de um condutor de bit l
- Adição de um condutor de bit lbitola menorbitola menor
- LT Milagres – Fortaleza 2x400km
- LT Milagres – Fortaleza 2x400km
- Custo de 18% de uma LT
- SIL + 38%
- Custo de 18% de uma LT
- SIL + 38%
Novos Conceitos para Projetos de LT´sNovos Conceitos para Projetos de LT´sde LT sde LT s
Solução 2 comSolução 2 comSolução 2 com
Feixe Expandido
Solução 2 com
Feixe Expandido
- Adição de um condutor de bit l t
- Adição de um condutor de bit l tbitola menor auto sustentadobitola menor auto sustentado
- LT Paulo Afonso - Milagres 2x255km
- LT Paulo Afonso - Milagres 2x255km
- Custo de 25% de uma LT
- SIL + 60%
- Custo de 25% de uma LT
- SIL + 60%
Novos Conceitos para Projetos de LT´sNovos Conceitos para Projetos de LT´sde LT sde LT s
FACTS–Flexible AC TransmissionSystemsFACTS–Flexible AC TransmissionSystemsSystemsSystems
I t li ê i R i P tI t li ê i R i P tInteligência em Regime Permanente:
- Soluções sem sistema de controle capaz de variar dinamicamente seus parâmetros:
Inteligência em Regime Permanente:
- Soluções sem sistema de controle capaz de variar dinamicamente seus parâmetros:dinamicamente seus parâmetros:
- LPNE
C ã R ti Fi
dinamicamente seus parâmetros:
- LPNE
C ã R ti Fi- Compensação Reativa Fixa.
Inteligência em Regime Dinâmico:
- Compensação Reativa Fixa.
Inteligência em Regime Dinâmico:Inteligência em Regime Dinâmico:
- Soluções com sistema de controle capaz de variar
Inteligência em Regime Dinâmico:
- Soluções com sistema de controle capaz de variar dinamicamente seus parâmetros:
- FACTS
dinamicamente seus parâmetros:
- FACTS- HVDC- HVDC
FACTS–Flexible AC TransmissionSystemsFACTS–Flexible AC TransmissionSystemsSystemsSystems
P i i C itP i i C itPrimeiro Conceito:Primeiro Conceito:
- Dispositivos baseados em Eletrônica de Potência com o objetivo de prover os Sistemas CA com maior flexibilidade.
- Dispositivos baseados em Eletrônica de Potência com o objetivo de prover os Sistemas CA com maior flexibilidade.
Conceito Atual:Conceito Atual:
- Dispositivos baseados em Eletrônica de Potência com o - Dispositivos baseados em Eletrônica de Potência com o spos t os baseados e et ô ca de otê c a co oobjetivo de prover os Sistemas CA com maior flexibilidade, sendo também uma fonte de serviços ancilares.
spos t os baseados e et ô ca de otê c a co oobjetivo de prover os Sistemas CA com maior flexibilidade, sendo também uma fonte de serviços ancilares.
FACTS–Flexible AC TransmissionSystemsFACTS–Flexible AC TransmissionSystemsSystemsSystems
Segurança dos Sistemas de TransmissãoSegurança dos Sistemas de Transmissão- Oscilações Eletromecânicas
- Colapso de Tensão
- Oscilações Eletromecânicas
- Colapso de Tensão
Critérios de PerformanceCritérios de Performance
- Geral : - Geral : - N-1
- Áreas Críticas : Evitar Colapso de Tensão
- N-1
- Áreas Críticas : Evitar Colapso de Tensão
- Interconexões: - Qual capacidade?
- Interconexões: - Qual capacidade? - Deve resistir a qual impacto?- Deve resistir a qual impacto?
FACTS–Flexible AC TransmissionSystemsFACTS–Flexible AC TransmissionSystemsSystemsSystems
Linhas Longas > baixo sincronismoLinhas Longas > baixo sincronismo( l d t ã )( l d t ã )(colapso de tensão)(colapso de tensão)
Interligação de sistemas > OscilaçõesInterligação de sistemas > Oscilaçõesde Baixa Frequênciade Baixa Frequência
SISTEMA BSISTEMA B
qq
SISTEMA ASISTEMA A SISTEMA BSISTEMA B
Equipamentos de SubestaçõesEquipamentos de Subestações
Arranjo Disjuntor e Meio Modificado
-Alternativa ao arranjo Barra Dupla a quatro chaves exigido para SE´s de 230 kVpara SE s de 230 kV
Equipamentos de SubestaçõesEquipamentos de Subestações
Arranjo Disjuntor e Meio ModificadoArranjo Disjuntor e Meio Modificado
- Modificação Proposta A conexão de um ponto de carga em cada barramento com a utilização de chaves secionadoras,- Modificação Proposta A conexão de um ponto de carga em cada barramento com a utilização de chaves secionadoras,cada barramento com a utilização de chaves secionadoras, operando normalmente abertas, servindo como "by-pass" dos barramentos, para alimentação dos pontos de carga conectados diretamente nos barramentos pelos disjuntores mais próximos
cada barramento com a utilização de chaves secionadoras, operando normalmente abertas, servindo como "by-pass" dos barramentos, para alimentação dos pontos de carga conectados diretamente nos barramentos pelos disjuntores mais próximosdiretamente nos barramentos, pelos disjuntores mais próximosdiretamente nos barramentos, pelos disjuntores mais próximos
Equipamentos de SubestaçõesEquipamentos de Subestações
Comparação de Investimentos
Equipamentos de SubestaçõesEquipamentos de Subestações
Técnicas em Linha Viva para Manutenção de Subestações
Método à Distância- Serviços executados através de bastões / isolantes mantendo a Método à Distância- Serviços executados através de bastões / isolantes mantendo a çdistância de segurança, não havendo contato direto
çdistância de segurança, não havendo contato direto
Equipamentos de SubestaçõesEquipamentos de Subestações
Técnicas em Linha Viva para Manutenção de Subestações
Método ao Potencial (Convencional)- Serviços executados com eletricista ao mesmo potencial do Método ao Potencial (Convencional)- Serviços executados com eletricista ao mesmo potencial do ç pequipamento e o restante da equipe trabalhando à distância.
ç pequipamento e o restante da equipe trabalhando à distância.
Equipamentos de SubestaçõesEquipamentos de Subestações
Técnicas em Linha Viva para Manutenção de Subestações
Método ao Potencial (Novo)-Mesmo príncipio do método convencional, com a diferença de Método ao Potencial (Novo)-Mesmo príncipio do método convencional, com a diferença de p p , çque o andaime isolante é montado no assoalho da carroceria do caminhão da manutenção.
p p , çque o andaime isolante é montado no assoalho da carroceria do caminhão da manutenção.
-Vantagens :- Maior Praticidade
-Vantagens :- Maior Praticidade- Menor Desgaste Físico- Confiabilidade- Menor Exposição ao Risco
- Menor Desgaste Físico- Confiabilidade- Menor Exposição ao Risco- Menor Exposição ao Risco- Segurança da Equipe- Recursos Disponíveis
- Menor Exposição ao Risco- Segurança da Equipe- Recursos Disponíveis- Menor Tempo de Intervenção- Menor Tempo de Intervenção
Equipamentos de SubestaçõesEquipamentos de Subestações
Técnicas em Linha Viva para Manutenção de Subestações