Sistema de Fornecimento de Energia Elétrica: O que são?

Anteriormente, havia pouca demanda por energia elétrica. Uma única unidade geradora pequena podia atender à demanda localizada. Atualmente, a demanda por energia elétrica está aumentando enormemente junto com a modernização dos estilos de vida humanos. Para atender a essa crescente demanda de carga elétrica, temos que estabelecer um número bastante grande de grandes usinas de energia.

Mas, do ponto de vista econômico, nem sempre é possível construir uma usina de energia perto dos centros de carga. Definimos centros de carga como os lugares onde a densidade de consumidores ou cargas conectadas é bastante alta em comparação com outras partes do país. É econômico estabelecer uma usina de energia perto de fontes naturais de energia, como carvão, gases e água, etc. Devido a isso e por muitos outros fatores, temos que construir uma estação geradora de energia elétrica frequentemente distante dos centros de carga.

Portanto, temos que estabelecer sistemas de rede elétrica para trazer a energia elétrica gerada da estação geradora de energia até os consumidores. A eletricidade gerada na estação geradora chega aos consumidores através de sistemas que podemos dividir em duas partes principais, referidas como transmissão e distribuição.

Chamamos a rede pela qual os consumidores recebem eletricidade da fonte de sistema de fornecimento elétrico. Um sistema de fornecimento elétrico tem três componentes principais: as estações geradoras, as linhas de transmissão e os sistemas de distribuição. As estações geradoras produzem eletricidade em um nível de tensão comparativamente mais baixo. Produzir eletricidade em níveis de tensão mais baixos é econômico em muitos aspectos.

Os transformadores elevadores conectados no início das linhas de transmissão aumentam o nível de tensão da potência. Os sistemas de transmissão elétrica, então, transmitem essa potência elétrica de tensão mais alta para a zona de centros de carga mais próxima possível. Transmitir potência elétrica em níveis de tensão mais altos é vantajoso em muitos aspectos. As linhas de transmissão de alta tensão consistem em condutores elétricos aéreos ou/ou subterrâneos. Os transformadores rebaixadores conectados no final das linhas de transmissão diminuem a tensão da eletricidade para valores baixos desejados para fins de distribuição. Os sistemas de distribuição, então, distribuem a eletricidade para vários consumidores de acordo com seus níveis de tensão necessários.

Geralmente adotamos o sistema CA para geração, transmissão e distribuição. Para transmissão de ultra-alta tensão, frequentemente usamos o sistema de transmissão CC. Tanto as redes de transmissão quanto as de distribuição podem ser aéreas ou subterrâneas. Como o sistema subterrâneo é muito mais caro do que o aéreo, este último é preferível quando possível, do ponto de vista econômico. Usamos o sistema trifásico de três fios para transmissão CA e o sistema trifásico de quatro fios para distribuição CA.

Podemos dividir tanto os sistemas de transmissão quanto os de distribuição em duas partes, transmissão primária e secundária, distribuição primária e secundária. É uma visão generalizada de uma rede elétrica. Devemos notar que nem todos os sistemas de transmissão e distribuição podem ter essas quatro etapas do sistema de fornecimento elétrico.

Conforme a necessidade do sistema, pode haver muitas redes que não tenham transmissão secundária ou distribuição secundária, e, em muitos casos de sistemas de fornecimento elétrico localizados, todo o sistema de transmissão pode estar ausente. Nesses sistemas de fornecimento elétrico localizados, os geradores distribuem diretamente a potência para diferentes pontos de consumo.

Vamos discutir um exemplo prático do sistema de fornecimento elétrico. Aqui, a estação geradora produz energia trifásica a 11kV. Então, um transformador elevador de 11/132 kV associado à estação geradora eleva essa potência para o nível de 132kV. A linha de transmissão transmite essa potência de 132kV para a subestação de rebaixamento de 132/33 kV, composta por transformadores rebaixadores de 132/33kV, situada nas cercanias da cidade. Chamaremos essa parte do sistema de fornecimento elétrico, que vai do transformador elevador de 11/132 kV ao transformador rebaixador de 132/33 kV, de transmissão primária. A transmissão primária é um sistema trifásico de três fios, o que significa que há três condutores para as três fases em cada circuito de linha.

Após esse ponto no sistema de fornecimento, a potência secundária do transformador de 132/33 kV é transmitida por um sistema de transmissão trifásico de três fios para diferentes subestações de rebaixamento de 33/11kV situadas em locais estratégicos da cidade. Referimo-nos a essa parte da rede como transmissão secundária.

As alimentadoras trifásicas de 11kV passando pelas margens das ruas da cidade transportam a potência secundária dos transformadores de 33/11kV da subestação de transmissão secundária. Essas alimentadoras de 11kV compõem a distribuição primária do sistema de fornecimento elétrico.

Os transformadores de 11/0,4 kV nas localidades dos consumidores rebaixam a potência de distribuição primária para 0,4 kV ou 400 V. Esses transformadores são chamados de transformadores de distribuição e são montados em postes. Da distribuição, a potência vai aos consumidores por meio de um sistema trifásico de quatro fios. No sistema trifásico de quatro fios, três condutores são usados para as três fases, e o quarto condutor é usado como fio neutro para conexões neutras.

Um consumidor pode receber o fornecimento em trifásico ou monofásico, dependendo de sua necessidade. No caso de fornecimento trifásico, o consumidor recebe 400 V fase a fase (tensão de linha), e, no caso de fornecimento monofásico, o consumidor recebe 400 / raiz de 3 ou 231 V fase a neutro na sua instalação principal. A instalação principal é o ponto final de um sistema de fornecimento elétrico. Referimo-nos a essa parte do sistema, que vai do secundário do transformador de distribuição à instalação principal, como distribuição secundária. As instalações principais são os terminais instalados nos imóveis dos consumidores, a partir dos quais o consumidor toma a conexão para seu uso.

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