quinta-feira, 4 de maio de 2017

HVDC

 HVDC

 

 O que é HVDC?

   Sistemas de transmissão de energia elétrica em potência sempre foram um desafio para a eletrotécnica. Ja no século passado discussões sobre utilização de corrente contínua e corrente alternada renderam polêmicas, e até exageros entre grandes nomes da Física como é o caso de Thomas Edison ao eletrocutar animais em público para provar que o uso de CA em grande escala era extremamente perigoso.
O termo HVDC vem da abreviação em inglês High Voltage Direct Current, ou simplesmente em português Corrente Contínua em Alta Tensão. Descobriu-se ser mais vantajoso transmitir para longas distancias em CC, pelo fato que a perda em linhas de Transmissão de corrente alternada(CA) compreender em duas: a perda pela resistência pura, ou Ohmica do condutor (que numa longa linha de transmissão é considerável), e da reatância (proveniente da auto indução  sofrida pelo cabo na variação constante de sentido da corrente elétrica). Já em corrente contínua, apenas consideramos a resistência do condutor do sistema.
   Em um sistema HVDC, a eletricidade é tirada de uma rede geradora de corrente alternada, convertida para corrente contínua em uma estação conversora e transmitida ao ponto de consumo através de uma linha de transmissão ou por cabos. Em seguida, é novamente convertida em CA em outra estação conversora e injetada na rede de CA. A HVDC permite que o fluxo de energia seja controlado rapidamente e com precisão, e melhora o desempenho, eficiência e economia das redes CA ligadas.
  
São elementos básicos em um sistema HVDC:
  • Fonte geradora CA
  • Subestações retificadoras(recebem CA, elevam e retificam para a linha de transmissão)
  • Subestações inversoras (recebem CC, invertem e abaixam para a distibuição aos consumidores finais)  

Valve hall - Siemens - Wellington, Nova Zelândia
O conversor usualmente é instalado numa construção chamada de sala de válvulas(ou valve hall em inglês). Inicialmente, sistemas HVDC usavam válvulas de arco de mercúrio; o problema-chave na evolução inicial do HVDC foi como desenvolver válvulas confiáveis e econômicas que convertessem corrente alternada de alta tensão em corrente contínua de alta tensão e vice-versa. Mas desde meados de 1970, dispositivos de estado sólido como tiristores foram usados. Em conversores baseados em tiristores, muitos tiristores são conectados em série para formar uma válvula de tiristor e cada conversor consiste em seis ou doze válvulas de tiristor. As válvulas de tiristor são usualmente agrupadas em pares ou grupos de quatro e podem ficar em cima de isoladores no chão ou suspensas por isoladores no teto.
Valve Hall, marca Alstom com IGBT's, Reino Unido

Conversores comutados pela linha requerem tensão da rede CA para comutação, mas desde os anos 90, conversores completamente controláveis começaram a ser usados para HVDC. Conversores completamente controláveis usam transistores IGBT no lugar de tiristores e podem prover energia para um sistema CA desenergizado.
    Praticamente todos os conversores usados para HVDC são capazes de operar com conversão de potência em um ou em outro sentido.

Brasil e Paraguai se uniram em 1974 para criar a empresa Itaipu Binacional, que construiu a maior usina hidrelétrica do mundo para geração de energia. Quase 20% da energia do Brasil e mais de 90% da energia do Paraguai é fornecida pela gigantesca barragem de Itaipu, de 14.000 megawatts, no rio Paraná. Metade do sistema de geração utilizado na Usina trabalha com a ferequencia de 50Hz (10 turbinas) e a outra metade na frequência de 60Hz. Como a frequência utilizada no Paraguai é de 50Hz, houve necessidade de que o excedente não utilizado pelo Paraguai fosse convertido para a frequência de 60Hz para ser utilizada no Brasil, na subestação isolada a gás (GIS), fabricada e montada pela Asea Brown-Bovery Suiça(ABB).
   A ABB forneceu ainda duas linhas de energia de corrente contínua em alta tensão
Linha HVDC de Itaipu, ligando SP e RJ
(HVDC) em 1984 e 1987, que fornecem energia a uma distância de mais de 800 km para Ibiúna, São Paulo. Por um quarto de século, as conexões de 600 quilovolts foram os maiores sistemas de transmissão de tensão CC do mundo.
 

A Eletrobrás Furnas, concessionária com sede no Rio de Janeiro e proprietária das linhas de transmissão, escolheu a tecnologia HVDC para parte do projeto porque ela permite a transmissão de eletricidade por longas distâncias, com perdas menores do que com sistemas de corrente alternada, mas também porque, fornecendo maior controle sobre a energia em si, a HVDC também permite que as redes do Paraguai e do Brasil sejam conectadas mesmo operando em frequências diferentes.


 

 A maior linha de transmissão em corrente contínua encontra-se ligando Porto Velho(RO) a Araraquara(SP), com 2,3 mil Km de extensão, operando em tensão nominal de 600kV. Já na China, está a Linha de transmissão entre a usina hidrelétrica de Xiangjiaba, na região sudoeste da China, até Xangai, centro comercial e industrial líder do país, com 7200MW, operando em Ultra alta tensão (800kV).





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