Aplicações de Reguladores de Tensão de Alimentação 10kV

As redes elétricas rurais são caracterizadas por numerosos nós, ampla cobertura e longas linhas de transmissão. Ao mesmo tempo, a carga elétrica nas áreas rurais apresenta forte sazonalidade. Essas características levam a perdas elevadas na linha dos alimentadores rurais de 10 kV, e durante os períodos de pico de carga, a tensão no final da linha cai muito, causando o mau funcionamento do equipamento do usuário.

Atualmente, existem três métodos comuns de regulação de tensão para redes elétricas rurais:

• Modernização da rede elétrica: Requer investimento substancial.

• Ajuste do reificador sob carga do transformador principal: Toma como referência a tensão da barra da subestação. No entanto, ajustes frequentes afetam a operação segura do transformador principal e não podem garantir uma tensão estável na linha.

• Comutação de capacitores shunt: Reduz a queda de tensão causada pela potência reativa quando a rede tem grandes cargas indutivas, mas o intervalo de regulação de tensão é estreito.

Após discussões finais, decidiu-se adotar um novo tipo de dispositivo de regulação de tensão - o regulador de tensão de alimentador de 10 kV (SVR), que efetivamente melhorou a qualidade da tensão da rede elétrica rural. E através da comparação das medidas para melhorar a qualidade da tensão na tabela a seguir, pode-se ver que o uso de reguladores de tensão de alimentador é atualmente o método mais eficaz para melhorar a qualidade da tensão das linhas rurais de 10 kV.

Exemplo de Aplicação

Tomando como exemplo a Linha Tuanjie de 10 kV de uma certa subestação, o processo de instalação do SVR é o seguinte:

• Identifique o ponto crítico onde as quedas de tensão excedem os limites aceitáveis.

• Selecione a capacidade do SVR com base na carga máxima no ponto crítico.

• Determine o intervalo de regulação de tensão de acordo com a queda de tensão medida.

• Escolha o local de instalação priorizando a acessibilidade para manutenção.

Método de Cálculo

Parâmetros da Linha:

• Comprimento: 20 km

• Condutores: LGJ-50

• Resistividade: R₀ = 0,65 Ω/km

• Reatância: X₀ = 0,4 Ω/km

• Capacidade do Transformador: S = 2000 kVA

• Fator de Potência: cosφ = 0,8

• Tensão Nominal: Ue = 10 kV

Passo 1: Cálculo da Impedância da Linha

• Resistência: R = R₀ × L = 0,65 × 20 = 13 Ω

• Reatância: X = X₀ × L = 0,4 × 20 = 8 Ω

• Potência Ativa: P = S × cosφ = 2000 × 0,8 = 1600 kW

• Potência Reativa: Q = S × sinφ = 2000 × 0,6 = 1200 kvar

Passo 2: Cálculo da Queda de Tensão
ΔU = (PR + QX)/U = (1600×13 + 1200×8)/10 = 3,04 kV

Passo 3: Dimensionamento do SVR

• Local de Instalação: 10 km da fonte (ponto crítico com tensão medida de 9,019 kV).

• Carga no Ponto Crítico: P = 1200 kW, cosφ = 0,8 → S = 1200/0,8 = 1500 kVA.

• Capacidade Selecionada do SVR: 2000 kVA.

Passo 4: Intervalo de Regulação de Tensão

• Tensão de Entrada: U₁ = 9 kV (medida)

• Tensão de Saída Alvo: U₂ = 10,5 kV

• Intervalo de Regulação Requerido: 0～+20%.

Passo 5: Cálculo da Redução de Perdas
Após a instalação:

• Comprimento Restante da Linha: L₁ = 20 km - 10 km = 10 km

• Redução de Perdas de Potência:
  ΔP = R₀ × L₁ × (S²/U₁² - S²/U₂²)
  = 0,65 × 10 × (1500²/9² - 1500²/10,5²)
  = 63,9 kW

• Redução Neta (após perdas do SVR): 63,9 kW - 4,4 kW = 59,5 kW

Benefícios Econômicos:

• Economia Anual de Energia: 59,5 kW × 24 h × 30 dias × 4 meses ≈ 450.000 kWh

• Economia de Custos: 450.000 kWh × R$0,33/kWh ≈ R$60.000

• Aumento de Receita: R$80.000 anualmente

• Período de Retorno: <1 ano

Isso demonstra que os SVRs são a solução mais eficaz e econômica para melhorar a qualidade da tensão rural.