Efeito Ferranti em Linhas de Transmissão: O que é?

O que é o Efeito Ferranti?

O efeito Ferranti é um fenômeno que descreve o aumento na tensão que ocorre no extremo receptor de uma linha de transmissão longa em relação à tensão no extremo de envio. O efeito Ferranti é mais prevalente quando a carga é muito pequena ou não há carga conectada (ou seja, circuito aberto). O efeito Ferranti pode ser expresso como um fator ou como um percentual de aumento.

Na prática geral, sabemos que, para todos os sistemas elétricos, a corrente flui da região de potencial mais alto para a região de potencial mais baixo, para compensar a diferença de potencial elétrico que existe no sistema. Em todos os casos práticos, a tensão no extremo de envio é maior do que a tensão no extremo receptor devido às perdas na linha, então a corrente flui da fonte ou do extremo de alimentação para a carga.

Mas Sir S.Z. Ferranti, no ano de 1890, apresentou uma teoria surpreendente sobre linhas de transmissão médias ou de longa distância, sugerindo que, no caso de operação com carga leve ou sem carga do sistema de transmissão, a tensão no extremo receptor frequentemente aumenta além da tensão no extremo de envio, levando a um fenômeno conhecido como efeito Ferranti no sistema de energia.

Efeito Ferranti na Linha de Transmissão

Uma linha de transmissão longa pode ser considerada como composta por uma quantidade consideravelmente alta de capacitância e indutância distribuída ao longo de toda a extensão da linha. O Efeito Ferranti ocorre quando a corrente consumida pela capacitância distribuída da própria linha é maior do que a corrente associada à carga no extremo receptor da linha (durante carga leve ou nenhuma carga).

Esta corrente de carregamento do capacitor leva a uma queda de tensão na indutor da linha de transmissão que está em fase com as tensões no extremo de envio. Esta queda de tensão continua aumentando aditivamente à medida que nos movemos em direção ao extremo da carga, e, subsequentemente, a tensão no extremo receptor tende a ficar maior do que a tensão aplicada, levando ao fenômeno chamado de efeito Ferranti no sistema de energia. Ilustramos isso com a ajuda de um diagrama fasorial abaixo.

Assim, tanto a capacitância quanto o efeito indutor da linha de transmissão são igualmente responsáveis por este fenômeno específico, e, portanto, o efeito Ferranti é negligenciável no caso de uma linha de transmissão curta, pois o indutor de tal linha é praticamente considerado próximo a zero. Geralmente, para uma linha de 300 km operando em uma frequência de 50 Hz, a tensão no extremo receptor sem carga foi encontrada 5% maior do que a tensão no extremo de envio.

Agora, para a análise do efeito Ferranti, consideremos os diagramas fasoriais mostrados acima.
Aqui, Vr é considerado o fasor de referência, representado por OA.

Isso é representado pelo fasor OC.

Agora, no caso de uma “linha de transmissão longa,” observou-se praticamente que a resistência elétrica da linha é negligenciavelmente pequena em comparação com a reatância da linha. Portanto, podemos assumir que o comprimento do fasor Ic R = 0; podemos considerar que o aumento na tensão é apenas devido a OA – OC = queda reativa na linha.

Agora, se considerarmos c0 e L0 como os valores de capacitância e indutor por km da linha de transmissão, onde l é o comprimento da linha.

Como, no caso de uma linha de transmissão longa, a capacitância é distribuída ao longo de toda a sua extensão, a corrente média fluindo é,

Portanto, o aumento na tensão devido ao indutor da linha é dado por,

A partir da equação acima, é absolutamente evidente que o aumento na tensão no extremo receptor é diretamente proporcional ao quadrado do comprimento da linha, e, portanto, no caso de uma linha de transmissão longa, ele continua aumentando com o comprimento, e até ultrapassa a tensão aplicada no extremo de envio em algumas ocasiões, levando ao fenômeno chamado efeito Ferranti. Se você quiser ser testado sobre o efeito Ferranti e tópicos relacionados aos sistemas de energia, confira nosso MCQ de sistemas de energia (Questões de Múltipla Escolha).

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