Motivos para o uso de corrente alternada na transmissão de energia em longa distância

Fator de desenvolvimento histórico

Os sistemas de energia elétrica iniciais eram dominados pela corrente alternada: nos primeiros dias do desenvolvimento dos sistemas de energia, a tecnologia de alternadores e transformadores era relativamente madura e fácil de fabricar. 

O sistema CA pode facilmente alterar o nível de tensão através do transformador para realizar a transmissão em alta tensão, reduzindo as perdas na linha, por isso a transmissão CA foi amplamente utilizada nos primeiros tempos e formou um enorme sistema de rede de energia.

Considerações técnicas

Vantagens dos transformadores nos sistemas CA

A transmissão CA pode ser facilmente elevada e reduzida usando transformadores. No extremo da geração de energia, a tensão de saída do gerador é aumentada para reduzir a corrente e diminuir as perdas de energia na linha. No extremo do consumo, a tensão é reduzida para um nível adequado ao usuário através de um transformador. A tecnologia atual de transformadores CC é relativamente complexa e cara, e é difícil ajustar a tensão tão flexivelmente quanto os transformadores CA em transmissões de longa distância.

Compensação de potência reativa

A compensação de potência reativa pode ser realizada convenientemente no sistema CA. A potência reativa é a energia necessária para manter campos elétricos e magnéticos em um sistema de energia, mas não realiza trabalho externo. Em transmissões de longa distância, uma grande quantidade de potência reativa é gerada devido aos efeitos de indutância e capacitância da linha. 

Instalando dispositivos de compensação de potência reativa nas subestações, o fator de potência do sistema pode ser melhorado, e as perdas na linha e as flutuações de tensão podem ser reduzidas. Em contraste, o controle de potência reativa em sistemas CCHT é relativamente complexo e requer equipamentos especializados para compensar.

Interconexão de redes

A maioria dos sistemas de energia existentes são redes CA, e a interconexão entre sistemas CA é relativamente fácil. Através de transformadores e equipamentos de comutação, pode-se realizar a conexão e a troca de energia entre redes CA em diferentes regiões e níveis de tensão, melhorando a confiabilidade e estabilidade das redes de energia.

A interconexão entre o sistema de transmissão DC e o sistema CA precisa ser convertida através da estação conversora, o que é difícil e caro. Em grandes redes de energia, a interconexão de sistemas CA torna a alocação de energia e o compartilhamento de recursos mais flexíveis.

Aspecto de custo econômico

Custo de equipamentos

Atualmente, os equipamentos de transmissão CA, como transformadores, interruptores, disjuntores e outras tecnologias, são maduros, e o custo de produção é relativamente baixo. O equipamento da estação conversora no sistema de transmissão DC é complexo, incluindo válvulas conversoras, filtros DC, reatores de onda plana, etc., e o custo é caro.

Por exemplo, o custo de construção de uma estação conversora CCHT pode ser várias vezes maior ou mais do que o de uma subestação AC equivalente.

Custo de manutenção

Após o longo desenvolvimento e aplicação de equipamentos de transmissão CA, a tecnologia de manutenção é relativamente madura e o custo de manutenção é baixo. Os requisitos de manutenção de equipamentos do sistema de transmissão DC são altos, exigindo técnicos profissionais e equipamentos de teste especiais, e o custo de manutenção é alto.

Aplicação

• Transmissão de longa distância e grande capacidade: Para necessidades de transmissão de longa distância (mais de algumas centenas de quilômetros) e grande capacidade, a perda de linha da transmissão CCHT é relativamente baixa. Porque a transmissão DC não tem os efeitos de indutância e capacitância da transmissão CA, não há problema de potência reativa.

• Transmissão por cabo submarino: Na transmissão por cabo submarino, porque a corrente capacitiva do cabo CA causará muitas perdas e aumento de tensão, e o cabo DC não tem esse problema, a transmissão por cabo submarino de alta tensão DC tem uma grande vantagem.