Recapacitação de linhas de transmissão por conversão AC-DC : alternativas técnicas e estudo de caso de LT 230kV

• Autor(a) principal: Menezes, Álvaro Serralta Hurtado de
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/179411
• topic: Engenharia elétrica; Power systems; Uprating; AC-DC conversion; HVDC; Overhead transmission lines

O aumento da demanda por fontes de energia renovável exige a expansão e a adaptação da rede de transmissão a fim de alcançar flexibilidade e confiabilidade operacional. Por outro lado, custos ambientais e fundiários têm crescido. A permissão para criação de novos corredores de transmissão está se tornando mais difícil, tornando a aquisição de novas faixas de passagem mais caras. Portanto a recapacitação de linhas de transmissão (LTs) existentes tem sido considerada como alternativa à construção de LTs novas. Existem diversas opções para recapacitação de LTs em corrente alternada (AC), entre as quais a substituição de condutores convencionais por condutores de alta ampacidade e baixa flecha (HTLS), aumento da compensação série, uso de dispositivos FACTS, etc. Porém a conversão para operação DC é vista como a forma mais promissora de aumento de capacidade de LTs AC limitadas por estabilidade térmica e/ou estática. Enquanto as opções de recapacitação AC tem custo por incremento de megawatt transmitido mais baixo, elas raramente alcançam o nível de aumento de potência transmissível que é possível através da conversão AC-DC. Os altos custos dos terminais conversores são a principal razão pela qual a conversão AC-DC não tem sido usado como alternativa de recapacitação. Entretanto, os avanços na tecnologia de equipamentos de eletrônica de potência têm diminuido os custos de conversão de forma que a conversão ACDC pode tornar-se economicamente viável em breve Este trabalho apresenta as principais diretrizes para a conversão AC-DC de uma LT existente. Um estudo de caso ilustra as opções de conversão para uma LT AC 230kV de 350km. São apresentados dois cenários de conversão. O primeiro segue a diretriz de projeto “Fazer Nada”, onde é feito o mínimo esforço para que a LT possa operar em tensão DC. As fases laterais são convertidas em polos e o feixe central é mantido como retorno metálico. A única mudança é na cadeia de isoladores, cujos isoladores de vidro são substituidos por isoladores de vidro específicos para DC. O segundo cenário considera a substituição dos condutores utilizando condutores HTLS, divisão do feixe central para os polos, troca do material dos isoladores e reforços nas estruturas de modo que um alto ganho na potência transmissível seja alcançado. Os resultados mostram que o aumento de potência transmissível é tecnicamente viável em ambos cenários. No primeiro, a tensão polo terra poderia ser aumentada até 226kV sem prejudicar a coordenação do isolamento nem os limites dos efeitos de corona dentro da faixa de servidão A potência máxima recebida no terminal inversor é 100% da capacidade térmica da LT AC original (630MW). O incremento na potência transmitida representa um aumento de 125% sobre o limite de estabilidade estático da LT AC não compensada e mais que o dobro de sua potência natural (222MW). No segundo cenário, a tensão operativa poderia ser aumentada para até 303kV. A capacidade da LT convertida operando em condições normais é 160% superior à capacidade térmica da LT original e quatro vezes superior ao limite de estabilidade do link AC existente. Em condições emergenciais de ampacidade máxima, a LT convertida pode operar com aproximadamente cinco vezes a capacidade térmica da linha original. Mais modificações poderiam ser propostas para alcançar um ponto ótimo entre aumento de potência e custo da conversão. Análise econômica não é considerada nesse trabalho, ainda que seja essencial para a materialização de um projeto de conversão AC-DC.