Imprimir

Redes de Energia Elétrica

Introdução

Desde a descoberta da eletricidade até os dias de hoje, ainda não foi possível transmitir a energia elétrica pelo ar, ao menos não de forma economicamente viável. Desse modo, há a necessidade de encaminhar a energia gerada nas usinas, sejam elas térmicas, hidráulicas, termo-nucleares, eólicas, solares, etc., até os centros urbanos - onde, em sua maioria, a energia elétrica será consumida. É, portanto, a partir desse ponto que surge a necessidade de construção das redes de energia elétrica – do contrário, não haveria como a energia gerada chegar ao seu destino final.

Ao sair das usinas e seus geradores, a eletricidade é transportada através de cabos aéreos, ou seja, cabos visíveis por não estarem enterrados, sendo revestidos por camadas isolantes e fixados em grandes (e altas) torres de metal. Chamamos a todo esse conjunto de cabos e torres, portanto, de rede de transmissão de energia elétrica. As Transmissoras de energia costumam administrar as Linhas de Transmissão com as maiores voltagens; contudo, há também redes de menor voltagem dentro das próprias distribuidoras de energia elétrica, isso para permitir que as distribuidoras possam levar a energia de voltagens menores e mais seguras aos clientes de sua área de concessão.

Outros elementos importantes das redes de transmissão são os isolantes de vidro ou porcelana, os circundam e sustentam os cabos, impedindo descargas elétricas durante o trajeto e, com isso, prevenindo acidentes e minimizando custos de perdas/ manutenção.

Além das linhas de transmissão propriamente ditas, as redes de transmissão de energia elétrica também são compostas por subestações de transformação, dotadas de transformadores e equipamentos de proteção e controle. A seguir, descreveremos esses componentes em maiores detalhes.

 

As linhas (redes) de transmissão

As linhas de transmissão são basicamente constituídas por fios condutores metálicos suspensos em torres, também metálicas, por meio de isoladores cerâmicos ou de outros materiais altamente isolantes. Como os sistemas de potência são trifásicos, geralmente existem três conjuntos de cabos de cada lado das torres, acompanhados por um cabo mais alto, no topo, que é o cabo para-raios, ou também chamado de cabo guarda.

As linhas de transmissão se estendem por longas distâncias, conectando também, além de usinas geradoras aos grandes consumidores, aqueles que adquirem energia em alta tensão, como fábricas e mineradoras, ou às empresas distribuidoras de energia, as quais vão se encarregar de transportar a energia aos consumidores de menor porte.

No Brasil, as linhas de transmissão são classificadas de acordo com o nível de tensão de sua operação, mensurado em Kilo Volt (kV - milhares de Volts). Para cada faixa de tensão, existe um código que representa todo um conjunto de linhas de transmissão de mesma classe. São eles:

A1 – tensão de fornecimento igual ou superior a 230 kV

A2 – tensão de fornecimento de 88 kV a 138 kV

A3 – tensão de fornecimento de 69 kV

Em termos organizacionais, a classe A1 é representativa do sistema de transmissão interligado, ou Sistema Interligado Nacional (SIN), também denominado rede básica. Na classe A1, existem 77 concessionárias dos serviços públicos de transmissão, responsáveis pela administração de mais de 100 mil Km de linhas. As empresas transmissoras também operam instalações de tensão inferior a 230 kV, que são as chamadas Demais Instalações da Transmissão (DIT).

As classes A2 e A3, quando não são de propriedade das transmissoras, representam as redes denominadas de sub-transmissão, que, ao contrário das redes de transmissão propriamente ditas, são administradas pelas empresas de distribuição.

 

Subestações de transmissão

As subestações de transmissão são aquelas localizadas nas pontos de conexão com geradores, consumidores e empresas distribuidoras. Nos pontos de conexão com geradores, a função das subestações é elevar o nível de tensão da energia elétrica gerada para centenas de milhares de Volts. Já nos pontos de conexão com consumidores ou distribuidoras, a função das subestações de transmissão é rebaixar os níveis de tensão para dezenas de milhares de Volts.

A elevação da tensão reduz a corrente elétrica que circula nas linhas de transmissão, reduzindo assim, consideravelmente, as perdas elétricas inerentes ao transporte da energia. Dentro da subestação de transmissão, o equipamento responsável tanto pela elevação como pela redução da tensão elétrica é chamado de transformador.

Além do transformador, a subestação de transmissão conta com equipamentos de seccionamento (chaves) para manobras de manutenção e de situações de contingência, além de disjuntores e equipamentos de medição e proteção do sistema, como medidores de tensão, corrente e para-raios.

 

As empresas concessionárias dos serviços públicos de transmissão de energia enredam-se num contexto de regulação econômica que visa assegurar equilíbrio econômico às empresas e modicidade tarifária aos consumidores e usuários do sistema de transmissão. No Brasil, o modelo de regulação adotado para as empresas transmissoras é uma variante do tradicional modelo inglês de preço-teto (price cap), chamado de modelo de receita-teto (revenue cap). Neste modelo, é a ANEEL quem determina os preços a serem praticados pelas empresas, os quais devem cobrir os custos de capital e de operação e manutenção considerados eficientes.

Como também ocorre para as distribuidoras, os mecanismos de regulação das empresas transmissoras são basicamente a revisão tarifária (também chamada de reposicionamento tarifário), que incide periodicamente a cada cinco anos, e o reajuste tarifário anual, que se trata basicamente de uma correção monetária das tarifas praticadas.

Por fim, a título de curiosidade, diferentemente do reajuste tarifário das empresas de distribuição, o reajuste de preços da transmissão visa apenas à atualização monetária da RAP. Dependendo do contrato de concessão das empresas transmissoras, as receitas são corrigidas pela variação do Índice Geral de Preços de Mercado (IGP-M) ou do Índice de Preços ao Consumidor Amplo (IPCA).

 

O sistema físico de distribuição (redes de energia elétrica urbanas)

O sistema de distribuição de energia é aquela rede de energia elétrica que se confunde com a própria topografia das cidades, ramificado ao longo de ruas e avenidas para conectar fisicamente o sistema de transmissão (ou mesmo unidades geradoras de médio e pequeno porte, aos consumidores finais), que são majoritariamente os consumidores residenciais.

Assim como ocorre com o sistema de transmissão, a rede de energia elétrica da distribuição é também composta por fios condutores, transformadores e equipamentos diversos de medição, controle e proteção das redes elétricas. Todavia, de forma bastante distinta do sistema de transmissão, o de distribuição é muito mais extenso e ramificado, pois deve chegar aos domicílios e endereços de todos os seus consumidores.

 

As redes de distribuição

As redes de distribuição são compostas por linhas de alta, média e baixa tensão. Como vimos acima, as linhas de transmissão com tensão igual ou superior a 230 kV constituem a chamada rede básica. Apesar de algumas transmissoras também possuírem linhas com tensão abaixo de 230 kV, as chamadas Demais Instalações da Transmissão (DIT), grande parte das linhas de transmissão com tensão entre 69 kV e 138 kV são de responsabilidade das empresas distribuidoras. Essas linhas são também conhecidas no setor como linhas de subtransmissão.

Além das redes de subtransmissão, as distribuidoras operam linhas de média e baixa tensão, também chamadas de redes primária e secundária, respectivamente. As linhas de média tensão são aquelas com tensão elétrica entre 2,3 kV e 44 kV, e são muito fáceis de serem vistas em ruas e avenidas das grandes cidades, frequentemente compostas por três fios condutores aéreos sustentados por cruzetas de madeira em postes de concreto.

As redes de baixa tensão, com tensão elétrica que pode variar entre 110 e 440 V, são aquelas que, também afixadas nos mesmos postes de concreto que sustentam as redes de média tensão, localizam-se a uma altura inferior. As redes de baixa tensão levam energia elétrica até as residências e pequenos comércios/indústrias por meio dos chamados ramais de ligação. Os supermercados, comércios e indústrias de médio porte adquirem energia elétrica diretamente das redes de média tensão, devendo transformá-la internamente para níveis de tensão menores, sob sua responsabilidade.

 

 

Nas redes de distribuição de média tensão também são, frequentemente, encontrados equipamentos auxiliares, tais como capacitores e reguladores de tensão. Ambos são, frequentemente, utilizados para corrigir anomalias na rede, as quais podem prejudicar a própria rede elétrica ou mesmo os equipamentos dos consumidores.

 

 Existem quatro tipos de redes de distribuição de energia elétrica. São eles:


   • Rede de Distribuição Aérea Convencional:
É o tipo de rede elétrica mais encontrado no Brasil, na qual os condutores são nus (sem isolamento). Exatamente por isso, essas redes são mais susceptíveis à ocorrência de defeitos (curto-circuitos), principalmente quando há contato de galhos de árvores com os condutores elétricos.


   • Rede de Distribuição Aérea Compacta: Surgidas no Brasil na década de 1990, as redes compactas são muito mais protegidas que as redes convencionais, não somente porque os condutores tem uma camada de isolação, mas porque a rede em si ocupa bem menos espaço, resultando em menor número de perturbações.


   • Rede de Distribuição Aérea Isolada: Esse tipo de rede é bastante protegida, pois os condutores são encapados com isolação suficiente para serem trançados. Geralmente mais cara, essa rede é utilizada em condições especiais.


   • Rede de Distribuição Subterrânea: A rede subterrânea é aquela que proporciona o maior nível de confiabilidade e também o melhor resultado estético, dado que as redes ficam enterradas. No entanto, as redes subterrâneas são bem mais caras que as demais soluções, sendo comuns apenas em regiões muito densas ou onde há restrições para a instalação das redes aéreas.

 

Com relação às redes de iluminação pública (IP), que também podem ser do tipo aéreo ou subterrâneo, são redes que derivam das redes de distribuição das concessionárias. Apesar disso, a operação e a manutenção das redes de IP são de responsabilidade das prefeituras municipais.

 

Subestação de distribuição

As subestações de distribuição são as unidades responsáveis pela recepção da energia elétrica proveniente de redes de subtransmissão em alta tensão e, como também ocorre nas subestações de transmissão, pelo rebaixamento do nível de tensão a valores caracterizados como média tensão (entre 2,3 kV e 44 kV). Os componentes principais de uma subestação de distribuição são: o transformador, chaves, seccionadores, disjuntores e equipamentos de mediação e proteção contra raios ou curto-circuitos.

As subestações de distribuição, ao contrário das de transmissão, estão localizadas nos próprios centros urbanos, já que são elas que distribuem a energia para as redes de distribuição. Uma preocupação constante das empresas concessionárias é o espaço necessário para a implantação de novas subestações de distribuição. Atualmente, existem soluções tecnológicas para compactar a estrutura elétrica dessas estações de forma a reduzir espaço, e assim os custos de terreno para sua instalação.

 

 

 

Transformador de distribuição

Os transformadores de distribuição, como todos os demais transformadores eletromagnéticos, funcionam transformando os níveis de média em baixa tensão. Na grande maioria das regiões do país, os transformadores de distribuição transformam 13.800 V, ou 13,8 kV, em 220 V ou 127 V.

Diferentemente dos transformadores de subestações, os de distribuição localizam-se nos postes de luz, podendo compor um único equipamento ou um conjunto de transformadores. São os transformadores de distribuição que alimentam as redes de baixa tensão, as quais efetivamente entregam a energia elétrica para os consumidores residenciais e pequenos comércios e indústrias.