O que é um Sistema de Energia Elétrica?

O que é um Sistema de Energia Elétrica?

Definição de Sistema de Energia

Um sistema de energia elétrica é uma rede projetada para gerar, transmitir e distribuir eletricidade aos consumidores de forma eficiente.

Um sistema de energia elétrica é definido como uma rede de componentes elétricos usados para fornecer, transferir e consumir energia elétrica. O fornecimento é feito por meio de algum tipo de geração (por exemplo, uma usina de energia), a transferência é realizada através de um sistema de transmissão (via linha de transmissão) e distribuição, e o consumo pode ser feito através de aplicações residenciais, como a alimentação de luzes ou ar condicionado em sua casa, ou via aplicações industriais, como a operação de grandes motores.

Um exemplo de um sistema de energia é a rede elétrica que fornece energia a casas e indústrias em uma área extensa. A rede elétrica pode ser amplamente dividida nos geradores que fornecem a energia, no sistema de transmissão que transporta a energia dos centros de geração para os centros de carga, e no sistema de distribuição que alimenta a energia às casas e indústrias próximas.

Sistemas de energia menores também são encontrados na indústria, hospitais, edifícios comerciais e residências. A maioria desses sistemas depende de energia CA trifásica — o padrão para a transmissão e distribuição de energia em larga escala no mundo moderno.

Sistemas de energia especializados que não sempre dependem de energia CA trifásica são encontrados em aeronaves, sistemas ferroviários elétricos, navios de cruzeiro, submarinos e automóveis.

As usinas de geração produzem energia elétrica em um nível de tensão baixo. Mantemos a tensão de geração em um nível baixo porque isso oferece algumas vantagens específicas. A geração de baixa tensão cria menos estresses no armadura do alternador. Portanto, com a geração de baixa tensão, podemos construir um alternador menor com isolamento mais fino e leve.

Do ponto de vista de engenharia e design, alternadores menores são mais práticos. Não podemos transmitir essa energia de baixa tensão para os centros de carga.

A transmissão de baixa tensão causa mais perdas de cobre, pior regulação de tensão e custos de instalação mais altos do sistema de transmissão. Para evitar essas três dificuldades, temos que elevar a tensão para um nível específico de alta tensão.

Elevar a tensão do sistema além de certo ponto é impraticável, pois aumenta significativamente os custos de isolamento e as despesas para estruturas de suporte devido ao espaço livre necessário ao solo.

A tensão de transmissão depende da quantidade de energia a ser transmitida. A carga de impedância de surto é outro parâmetro que determina o nível de tensão do sistema para transmitir uma quantidade de energia.

Para elevar a tensão do sistema, usamos transformadores elevadores e suas proteções e arranjos operacionais associados na usina geradora. Chamamos isso de subestação de geração. No final da linha de transmissão, temos que reduzir a tensão de transmissão para um nível mais baixo para transmissão secundária e/ou fins de distribuição.

Aqui usamos transformadores rebaixadores e suas proteções e arranjos operacionais associados. Isso é uma subestação de transmissão. Após a transmissão primária, a energia elétrica passa pela transmissão secundária ou distribuição primária. Após a transmissão secundária ou distribuição primária, novamente reduzimos a tensão para um nível de tensão baixa desejado para distribuir nas instalações do consumidor.

Esta foi a estrutura básica de um sistema de energia elétrica. Embora não tenhamos mencionado os detalhes de cada peça de equipamento usada em um sistema de energia elétrica. Além dos três principais componentes — alternador, transformador e linha de transmissão —, há uma série de equipamentos associados.

Alguns desses equipamentos incluem disjuntores, pára-raios, isoladores, transformadores de corrente, transformadores de tensão, transformadores capacitivos de tensão, armadilhas de onda, bancos de capacitores, sistemas de relé, arranjos de controle, o arranjo de aterramento da linha e equipamentos de subestação, etc.

Regulação de Tensão

Gerenciar níveis de tensão através de transformadores é crucial para minimizar perdas de energia e garantir a entrega segura e eficiente de energia.

Importância da Transmissão

A transmissão de alta tensão é necessária para reduzir perdas de energia e custos de infraestrutura em longas distâncias.

Componentes Essenciais

As partes-chave de um sistema de energia incluem geradores, transformadores e uma variedade de equipamentos de proteção e operação.

Racional Econômico

Os sistemas de energia são vitais para fornecer eletricidade de locais de geração ricos em recursos para áreas de consumo distantes, garantindo acesso econômico e confiável à energia.