Linhas de Transmissão
A linha de transmissão desempenha a função crucial de conduzir energia elétrica das subestações geradoras para diversas unidades de distribuição. Ela transmite efetivamente ondas de tensão e corrente de um extremo ao outro. Estruturalmente, uma linha de transmissão consiste em um condutor que mantém uma seção transversal consistente ao longo de seu comprimento. Enquanto isso, o ar atua como o meio isolante ou dielétrico situado entre os condutores, desempenhando um papel vital na prevenção de vazamentos elétricos e garantindo a transmissão segura e eficiente de eletricidade.
Por considerações de segurança, uma distância significativa é mantida entre a linha de transmissão e o solo. Torres elétricas são utilizadas para suportar os condutores da linha de transmissão. Essas torres são construídas com aço para conferir aos condutores alta resistência e estabilidade, assegurando a transmissão confiável de energia. Quando se trata de transmitir eletricidade de alta tensão por longas distâncias, a corrente contínua de alta tensão (HVDC) é frequentemente utilizada em linhas de transmissão devido às suas vantagens únicas em minimizar perdas de energia e melhorar a eficiência de transmissão.
Parâmetros da Linha de Transmissão
O desempenho de uma linha de transmissão depende de seus parâmetros inerentes. Uma linha de transmissão possui primariamente quatro parâmetros-chave: resistência, indutância, capacitância e condutância de deriva. Esses parâmetros estão distribuídos uniformemente ao longo de toda a extensão da linha, motivo pelo qual também são referidos como parâmetros distribuídos da linha de transmissão. Cada um desses parâmetros desempenha um papel crucial na determinação de como os sinais e a potência elétrica são transmitidos, afetando aspectos como perda de potência, queda de tensão e integridade do sinal.
A indutância e a resistência combinam-se para formar a impedância em série, enquanto a capacitância e a condutância juntas constituem a admitância de deriva. Abaixo, alguns dos parâmetros críticos de uma linha de transmissão são explicados em detalhes:
Indutância da Linha
Quando a corrente flui através de uma linha de transmissão, induz um fluxo magnético. À medida que a corrente dentro da linha de transmissão flutua, o fluxo magnético também muda conforme. Esta variação no fluxo magnético leva à indução de uma força eletromotriz (fem) no circuito. A magnitude da fem induzida é diretamente proporcional à taxa de mudança do fluxo magnético. A fem gerada na linha de transmissão opõe-se ao fluxo de corrente através do condutor, e essa característica é conhecida como indutância da linha.
Capacitância da Linha
Em linhas de transmissão, o ar serve como o meio dielétrico. Este meio dielétrico forma efetivamente um capacitor entre os condutores, que tem a capacidade de armazenar energia elétrica, aumentando assim a capacitância da linha. A capacitância de um condutor é definida como a razão entre a carga presente e a diferença de potencial através dele.
Em linhas de transmissão curtas, o efeito da capacitância pode ser frequentemente considerado negligenciável. No entanto, em transmissões de longa distância, torna-se um dos parâmetros mais críticos. Ele impacta significativamente vários aspectos do sistema elétrico, incluindo sua eficiência, regulagem de tensão, fator de potência e estabilidade geral.
Condutância de Deriva
O ar atua como o meio dielétrico entre os condutores em uma linha de transmissão. Quando uma tensão alternada é aplicada aos condutores, devido a imperfeições no dielétrico, uma certa quantidade de corrente flui através do meio dielétrico. Esta corrente é referida como corrente de fuga. A magnitude da corrente de fuga é influenciada por condições atmosféricas e fatores ambientais, como umidade e depósitos superficiais. A condutância de deriva é definida como o fluxo desta corrente de fuga entre os condutores. Ela está distribuída uniformemente ao longo de toda a extensão da linha, representada pelo símbolo "Y", e é medida em Siemens.
Desempenho das Linhas de Transmissão
O conceito de desempenho de linha de transmissão abrange o cálculo de diversos parâmetros, incluindo a tensão de saída, a corrente de saída, o fator de potência de saída, as perdas de potência nas linhas, a eficiência de transmissão, a regulagem de tensão, bem como os limites do fluxo de potência durante condições de estado estacionário e transitório. Esses cálculos de desempenho desempenham um papel vital no planejamento do sistema elétrico. Dentre esses, alguns parâmetros-chave são elaborados abaixo:
Regulagem de Tensão
A regulagem de tensão é definida como a diferença na magnitude da tensão entre o extremo de saída e o extremo de recepção de uma linha de transmissão.
Pontos Importantes
A admitância é um parâmetro elétrico crucial que quantifica a capacidade de um circuito elétrico, ou mais especificamente, a eficiência de uma linha de transmissão, de facilitar o fluxo ininterrupto de corrente alternada (CA). Sua unidade no SI é o Siemens, e é comumente denotada pelo símbolo "Y". Em essência, um valor de admitância maior indica que o circuito ou linha de transmissão oferece menos oposição ao fluxo de CA, permitindo que a corrente passe mais livremente.
Por outro lado, a impedância é o recíproco da admitância. Ela mede a oposição total que uma linha de transmissão apresenta ao fluxo de CA. Quando a CA atravessa uma linha de transmissão, a impedância leva em conta os efeitos combinados da resistência, reatância indutiva e reatância capacitiva, que juntos criam um obstáculo ao fluxo de corrente. A impedância é medida em ohms e é representada pelo símbolo "Z". Um valor de impedância maior implica em maior dificuldade para a CA fluir através da linha, resultando em níveis reduzidos de corrente e potenciais perdas de potência.
