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Transmissão de Energia Elétrica A Grandes Distâncias

Transmissão de Energia Elétrica A Grandes Distâncias. Aplicação de Conversores VSC Transmissão em CA Segmentada. A.Pedroso – out 08. 1. Introdução 2. Fatores no Planejamento de Sistemas Elétricos 3. Realidade Nacional 4. Linhas de Transmissão Segmentadas

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Transmissão de Energia Elétrica A Grandes Distâncias

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Presentation Transcript

  1. Transmissão de Energia Elétrica A Grandes Distâncias Aplicação de Conversores VSC Transmissão em CA Segmentada A.Pedroso – out 08

  2. 1. Introdução • 2. Fatores no Planejamento de Sistemas Elétricos 3. Realidade Nacional • 4. Linhas de Transmissão Segmentadas • 4. 1 Áreas Elétricas Assincronas • 4. 2 Combinação de Linhas Segmentadas com Linhas com Suporte de Tensão • 4. 3 Linhas de Transmissão de Projeto Não Convencional • 4. 4 Linhas de Transmissão Controladas em Tensão • 5. Estudo de Casos LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS

  3. Transmissãoem CAAT a Longa Distância no País Itaipu (800 km, comp shunt e série) Norte - Sul (1400 km, 100% comp shunt, 50% comp série) Sudeste-Nordeste (1054 km, 100% comp shunt) Tucurui – Manaus (1457 km, …….) P.Velho – Araraquara (2250 km,….….) Transmissãoem CCAT a Longa Distância no Mundo Cahora – Bassa (1500 km, 2000 MW) Ligação CCAT  EstruturaHíbrida CC/CA China Sistema de Grande Porte Multi-Infeed ( processosemcascata / oscilaçõesemecInterareas) LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS 1. INTRODUÇÃO

  4. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS CAHORA BASSA

  5. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS CHINA

  6. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS Ref: EPRI SHOCK ABSORBERS

  7. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS FATORES NO PLANEJAMENTO DE SISTEMAS ELÉTRICOS

  8. Os planos decenais elaborados pela EPE apontam para cenários de expansão com hidrelétricas a partir da exploração dos potenciais das bacias da Região Amazônica. • Conclui-se assim pela necessidade de conceber uma Estratégiade Expansão da Malha com ênfase na integração deste potencial, capaz de gerar uma estrutura de transmissão otimizada no que tange: • confiabilidade (limitação de propagação de processos em cascata); • flexibilidade; • atendimento às questões sócio ambientais (inserção regional). LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS REALIDADE NACIONAL

  9. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS REALIDADE NACIONAL (continuação) Marcha para o Oeste (migração) Centro – Oeste passa Sudeste e fica com a maior renda do País (PNAD – agronegócio em Goiás, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul: R$ 1.139 /R$ 1.098) AMAZÔNIA abre nova fronteira (Aproveitamento do Xingu: acordo com a área ambiental , com garantia de atendimento à sustentabilidade de cada bacia UH Belo Monte 12 GW) Usinas do TAPAJÓS (Eletrobrás – CNEC: S.Luiz de Tapajós 6.3 GW)

  10. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS A aplicação da Estratégia em todos os empreendimentos futuros se opõe a um tratamento individualizado que resulta, muitas vezes, em custosas adaptações da Rede existente. O procedimento tem reflexos econômicos importantes pois sinaliza direções preferenciais de P&D de equipamentos para um mercado estimado em cerca de 160 GW. Alternativas de transmissão com linhas segmentadas, e dotadas de controle de tensão, atendem aos condicionamentos apontados para a transmissão a grandes distâncias no País. REALIDADE NACIONAL (continuação)

  11. 4. Linhas de Transmissão Segmentadas • Linhas de Transmissão em CA interconectadas por ligações assíncronas O objetivo é eliminar eventuais restrições / limitações de estabilidade eletromecânica entre os extremos gerador e recebedor. Com o emprego de conversores eletronicos de potência CA/CC e CC/CA, divide-se / corta-se a linha em secções . As secções de um lado do conversor operam de modo assíncrono em relação as secções do outro lado (modo assíncrono tem aqui o sentido de independência de frequência) Linha C Linha A Dispositivo Back-to-Back Linha D Linha B Linha E Venikov 1980 – “Subdivision of Power Systems as a mean for maintaining transient stability” – The subdivision of power systems into separate sections asynchronous to each other may be considered as a mean of preventing the violation of stability…… LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS

  12. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS 4.1 Aplicação da Transmissão Segmentada na Expansão da Malha Principal no País  Formação de Ilhas Assíncronas (estrutura em áreas)  Conceito tradicional de Área

  13. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS 4.2 Linhas de Transmissão Segmentadas dotadas de Suporte de Tensão conversor HVDC VSC B2B (segmentação) CER STATCON (controle de tensão) Atributos da transmissão segmentada com suporte de tensão: CONTROLABILIDADE DE TENSÃO E DE POTÊNCIA MÁXIMA DISTÂNCIA DE TRANSMISSÃO = Máx comprimento dos segmentos ? (LOADABILITY – St. Clair)

  14. 4.2.1 Limitação do Carregamento das LTs em CA • -St. Clair, H.P.-Practical Concepts in Capability and Performance of • Transmission Lines (1953) – concept of “line loadability” in terms of surge impedance • loading SIL (habilidade da LT com dado comprimento, e operando com um dado • carregamento, satisfazer um conjunto de especificações). • -Curva fornece uma estimativa do grau de carregamento em relação a sua potência • natural, para um dado comprimento, avaliação esta baseada na satisfação de critérios e hipóteses apropiadas, relacionadas com: • -limitação de natureza térmica; • -limitação da queda de tensão; • -limitação de estabilidade eletromecânica (margem de estabilidade) TRANSMISSÃO A LONGA DISTÂNCILINHAS EM CA INTERLIGADAS POR DISPOSITIVOS B2B LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS

  15. EXEMPLO LT com 480 km Carregamento de 100% da P natural LT com 960 km Carregamento de 56% da P natural Fator Limitante: Estabilidade Eletromecânica Sobretensões LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS

  16. APLICAÇÃO A TRANSMISSÃO DO MADEIRA ? LTs com Suporte de Tensão(SVC) P.VELHO COXIPÓ (CUIABÁ) ARARAQUARA | | | 0 1250 2250 km Estação Conversora HVDC VSC B2B LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS

  17. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS

  18. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS

  19. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS

  20. N NE LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS FNS RSE Itaipu SE/CO INTERLIGAÇÃO Norte-SE/CO S

  21. N NE LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS FNS RSE Itaipu SE/CO INTERLIGAÇÃO Norte-SE/CO Segmentada Estudo de Caso GER IPU RSE FNS (MW) VSC B2B S

  22. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS

  23. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS LIGAÇÃO TRANSANDINA (4860 km)

  24. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS 4.3 LINHAS DE POTÊNCIA NATURAL ELEVADA

  25. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS 4.3 LINHAS DE POTÊNCIA NATURAL ELEVADA (continuação)

  26. 4.4 LINHAS CONTROLADAS EM TENSÃO • 4.4.1 Aplicação de Compensação Estática Versão atual dos sonhados “voltage supported systems’, nos quais as linhas de transmissão de grande comprimento seriam dotadas de SE intermediárias – estações de chaveamento -, que possibilitariam a instalação de compensadores síncronos (CS), com o objetivo de suportar a tensão ao longo da linha, melhorando a estabilidade. Na implementação atual os compensadores síncronos são substituídos por • reatores controlados (CER) ou compensadores estáticos (STATCON). LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS

  27. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS “VOLTAGE SUPPORTED SYSTEMS”

  28. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS 4.4.2 Efeito do Controle de Tensão na Linha sobre a Estabilidade do PE Unifilar simplificado

  29. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS 4.4.3 Efeito do Controle de Tensão na Linha sobre a Estabilidade do PE Relações básicas

  30. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS 4.4.4 Efeito do Controle de Tensão na Linha sobre a Estabilidade do PE Componentes do Torque Sincronizante

  31. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS 150 Curva Potência-Ângulo

  32. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS “Transient Stability as affected by transmission voltage control”

  33. 4.5 Conversores Configurados para Operação em Back–to–Back HVDC • CSI – “Current Source Inverters” • CCC – “Capacitor Current Converter” • VSC– “Voltage Source Converter” HVDC Light-ABB e HVDC Plus-Siemens LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS

  34. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS • -VSC advantages over LCC • No commutationfailures, canoperateatvery small SCR, andcan energize passive anddeadgrid (blackstartcapability); • Nonminimum DC current; • Q canbecontrolledatbothendsindependently, andindependent P control, withintheratingoftheequipament (costoftheancillaryservices); • Harmonicfilteringat HF; • Footprintconsiderablysmaller (25%-40%) thanthatofthe LCC HVDC; • Canoperate w/o intercombetween VSC SEs VSC Transmission- CIGRE WG B4.37 (2001) (Ref: Electra , April 2005)

  35. VSC Transmission- CIGRE WG B4.37 (2001) • (Ref: Electra , April 2005) • -VSC disadvantages over LCC • Higherpowerlosses (2% over 0.8% in LCCs); • Practicalexperienceswithovhlines: • Needs SC detectionschemes. • -ConclusionsoftheReport • Thereportdidnotidentifyanytechnicalbarriers to VSC atpowerlevels. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS

  36. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS

  37. APLICAÇÃO A TRANSMISSÃO DO MADEIRA LTs com Suporte de Tensão(SVC) P.VELHO COXIPÓ (CUIABÁ) ARARAQUARA | | | 0 1250 2250 km Estação Conversora HVDC VSC B2B LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS

  38. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS FIM

  39. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS

  40. LINHAS DE TRANSMISSÃO EM CA SEGMENTADAS

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