O que é Rede Elétrica？

Definição

Uma rede elétrica, também conhecida como rede de energia, é definida como uma rede abrangente que integra unidades de geração, transmissão e distribuição de energia. Sua função principal é facilitar a transferência de energia elétrica das fontes de geração de energia para os usuários finais. Uma quantidade substancial de eletricidade é transmitida das estações de geração de energia para os centros de carga em tensões de 220kV ou até mais altas. A rede composta por essas linhas de transmissão de alta tensão é referida como super rede. Por sua vez, a super rede fornece energia à rede de subtransmissão, que geralmente opera em tensões de 132kV ou menores.

Tipos de Redes Elétricas

As usinas de energia dentro de uma rede elétrica são frequentemente situadas perto de fontes de combustível para minimizar os custos de transporte do sistema. No entanto, isso geralmente significa que estão localizadas longe de áreas densamente povoadas. A eletricidade de alta tensão gerada nessas usinas é reduzida usando transformadores de redução de tensão em subestações antes de ser distribuída aos consumidores. As redes elétricas podem ser principalmente categorizadas em dois tipos:

Rede Regional

Uma rede regional é estabelecida ao conectar vários sistemas de transmissão dentro de uma área geográfica específica através de linhas de transmissão. Este tipo de rede serve para otimizar a distribuição e gestão de energia em um nível local ou regional, garantindo que as demandas de eletricidade da área sejam atendidas de forma eficiente.

Rede Nacional

A rede nacional é formada pela interconexão de múltiplas redes regionais. Ela fornece uma rede unificada e extensa de distribuição de energia em todo o país, permitindo a transferência sem costura de eletricidade entre diferentes regiões. Este sistema interconectado ajuda a equilibrar a oferta e a demanda de energia no país, aumentando a estabilidade e confiabilidade geral da rede.

Razões para a Interconexão da Rede

A interconexão de redes elétricas oferece várias vantagens significativas. Permite a utilização ótima dos recursos de energia, garantindo que a energia seja distribuída de forma eficiente em diferentes áreas. Esta interconexão também aumenta a segurança do fornecimento de energia, pois falhas em uma parte da rede podem ser compensadas pela energia de outras regiões interconectadas.

Além disso, a interconexão de redes contribui para a eficiência econômica e confiabilidade do sistema de energia como um todo. Ao ligar as usinas geradoras, torna-se possível reduzir a capacidade de geração de reserva necessária em cada área individual. Essa abordagem de recurso compartilhado não apenas economiza custos associados à manutenção de energia de backup excessiva, mas também melhora a resiliência e o desempenho geral da rede elétrica.

Quando há um aumento súbito na carga ou uma perda de geração de energia em uma zona específica da rede elétrica, essa zona pode obter energia de áreas adjacentes interconectadas. No entanto, para garantir interconexões confiáveis, é essencial uma certa quantidade de capacidade de geração, conhecida como reserva girante. A reserva girante consiste em geradores que operam em velocidade normal e estão prontos para fornecer energia imediatamente quando necessário.

Tipos de Interconexões

As interconexões entre redes elétricas podem ser principalmente categorizadas em dois tipos: a ligação CA (Corrente Alternada) de Alta Tensão (HVAC) e a ligação CC (Corrente Contínua) de Alta Tensão (HVDC).

Interconexão HVAC (High Voltage Alternating Current)

Em uma ligação HVAC, dois sistemas de corrente alternada (CA) são conectados via uma linha de transmissão de CA. Para a interconexão bem-sucedida de sistemas de CA, é crucial manter uma frequência rigorosamente controlada em ambos os sistemas. Em um sistema de 50Hz, por exemplo, a faixa de frequência aceitável geralmente está entre 48,5 Hz e 51,5 Hz. Este tipo de interconexão é referido como interconexão síncrona ou conexão síncrona, pois cria uma conexão rígida entre os dois sistemas de CA.

Apesar de seu uso generalizado, a interconexão de CA tem várias limitações, e a interconexão de sistemas de CA frequentemente enfrenta os seguintes desafios:

• Propagação de Perturbações de Frequência: Como a interconexão de duas redes de CA é síncrona, quaisquer flutuações de frequência em um sistema são rapidamente transmitidas ao outro. Isso pode levar a instabilidades na rede interconectada.

• Impacto de Oscilações de Potência: Oscilações de potência em um sistema de CA podem afetar significativamente o outro. Oscilações de grande escala podem acionar com frequência dispositivos de proteção, potencialmente causando falhas graves no sistema. Em casos extremos, tais falhas podem levar ao colapso completo da rede interconectada de CA.

• Aumento de Níveis de Falha: Conectar um sistema de CA existente a outro via uma linha de ligação de CA pode aumentar o nível de falha. Isso ocorre porque a linha adicional paralela reduz a reatância equivalente do sistema interconectado. No entanto, se ambos os sistemas de CA estiverem conectados à mesma linha de falha, o nível de falha de cada sistema individual permanece inalterado.

Interconexão HVDC (High Voltage Direct Current)

Uma interconexão DC, ou ligação DC, oferece um acoplamento mais flexível entre os dois sistemas de CA sendo conectados. Diferentemente das interconexões HVAC, as ligações DC são não-síncronas (assíncronas). A abordagem de interconexão HVDC vem com várias vantagens notáveis:

• Independência de Frequência: A natureza assíncrona do sistema de interconexão DC permite a conexão de redes de CA operando na mesma ou em diferentes frequências. Esta característica única permite a integração sem costura de sistemas de CA diversos, permitindo que cada sistema mantenha seus próprios padrões de frequência e opere independentemente.

• Controle Preciso do Fluxo de Potência: As ligações HVDC podem controlar rapidamente e confiavelmente a magnitude e a direção do fluxo de potência ajustando o ângulo de disparo dos conversores. Este mecanismo de controle preciso aumenta significativamente o limite de estabilidade transitória do sistema interconectado, garantindo uma transmissão de energia mais confiável.

• Amortecimento de Oscilações de Potência: Através da modulação do fluxo de potência pela ligação DC, as interconexões HVDC podem amortecer rapidamente as oscilações de potência nas redes de CA interconectadas. Isto efetivamente melhora a estabilidade geral da rede elétrica, reduzindo o risco de falhas em cascata e aumentando a resiliência do sistema.

Nos tempos modernos, as redes elétricas tradicionais estão sendo cada vez mais substituídas por redes inteligentes. Utilizando medidores inteligentes e eletrodomésticos inteligentes, as redes inteligentes oferecem maior eficiência operacional, melhor gerenciamento do lado da demanda e desempenho geral aprimorado em comparação com suas contrapartes convencionais.