REDUÇÃO DE PERDAS ATRAVÉS DA INSTALAÇÃO DE TRANSFORMADORES COM NÚCLEO AMORFO EM SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO

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- PERDAS EM TRANSFORMADORES

As perdas totais nas redes elétricas no mundo, no ano de 2005, correspondem a 1.255 TWh, o qual representa 9,01% de toda a energia elétrica injetada nos sistemas elétricos (COUTO, 2010). O custo associado a essas perdas é de US$ 61 bilhões. Além do mais, estima-se que as mencionadas perdas são responsáveis pela emissão de mais de 700 milhões de toneladas de CO2, contribuindo para o aumento do efeito estufa. Os transformadores de distribuição são responsáveis por aproximadamente 30% das perdas totais.

Já no Brasil, foram injetados aproximadamente 370 TWh/ano no sistema elétrico de distribuição, conforme dados compilados do segundo ciclo de Revisão Tarifária Periódica (RTP) das concessionárias de serviço público de distribuição (COUTO, 2010).

A Tabela 1 apresenta as perdas técnicas correspondentes aos segmentos do sistema de distribuição brasileiro que mais impactam na composição das perdas totais. Observa-se que as perdas técnicas totais no Sistem Interligado Nacional (SIN) são iguais a 26,05 TWh/ano, o que representa o 7,05% de toda a energia injetada no SIN e 51,46% do montante global de perdas elétricas (técnicas e não técnicas). Já as perdas não técnicas somam 6,64% da energia injetada, totalizando 13,69% de perdas elétricas globais. Destaca-se que as perdas técnicas nos sistemas de média e baixa tensão, compostos pelos segmentos A4 (redes de distribuição de média tensão de 25 kV a 2,3 kV), A4/B (transformadores de até 25 kV que reduzem para baixa tensão); B (redes de baixa tensão com tensão inferior ou igual a 1 kV) e Medidores e Ramais, correspondem a 4,35% de toda a energia injetada no SIN. Observa-se, ainda na Tabela 1, que as perdas técnicas dos transformadores A4/B correspondem a 1,60% sobre a energia total injetada ou 22,64% das perdas técnicas totais. Esse segmento responde também por 36,67% das perdas técnicas dos segmentos de média e baixa tensão (A4, A4/B, B e medidores e ramais). Além disso, considerando que a participação das perdas técnicas dos transformadores de todos os segmentos dos sistemas de alta, média e baixa tensão totaliza 2,12% de toda a energia injetada, conclui-se também que os transformadores A4/B são responsáveis por 75% da participação dos transformadores sobre o montante de perdas técnicas.

Tabela 1 - Perdas técnicas por segmento, no Brasil.

Segmento

Perdas técnicas (MWh/ano)

Participação (%)

Nas perdas técnicas totais

Na energia total injetada

Rede A2

5.084.046

19,51

1,37

Rede A4

6.266.803

24,05

1,69

Transf. A4/B

5.898.601

22,64

1,60

Rede B

2.753.281

10,57

0,74

Medidores e Ramais

1.166.658

4,48

0,32

Demais segmentos

6.049.415

23,22

1,64

Total

26.052.146

100

7,05

Ressalta-se que as perdas em vazio constituem a maior parcela das perdas técnicas nos transformadores de distribuição. Em (COUTO, 2010) indica-se que, para 38 concessionárias brasileiras analisadas, em média, 77% da participação das perdas técnicas dos transformadores de distribuição são provenientes de perdas em vazio, e somente 23% provenientes de perdas em carga.

- Transformadores de núcleo amorfo

Metais amorfos são extremamente finos, possuem alta resistividade elétrica e rápida orientação dos domínios magnéticos, acarretando na redução de perdas em vazio entre 60% e 70% na aplicação em transformadores de distribuição de média tensão. O baixo ponto de saturação, a fragilidade de manuseio desse metal e o fator de espaçamento inferior, quando comparado ao aço silício convencional, devem ser levados em consideração para viabilizar o projeto ótimo que permita o emprego em larga escala dessa tecnologia (BLACKBURN, 2007; SILVA et al., 2001).

Devido ao baixo ponto de saturação dos metais amorfos, os fabricantes de transformadores são levados a projetarem núcleos com maiores dimensões, o que ocasiona o aumento do comprimento médio das espiras e, conseqüentemente, o aumento das perdas em carga. Observa-se que o aumento das perdas em carga pode ser mitigado pelo aumento da seção transversal dos condutores dos enrolamentos, contudo devido ao baixo fator de utilização dos transformadores de distribuição, o aumento de perdas em carga não é significativo em relação ao ganho de eficiência na redução das perdas em vazio (DOE, 2004).

A Tabela 2 e Tabela 3 apresentam os valores nominais unitários de perdas em vazio e em carga para transformadores monofásicos e trifásicos, respectivamente. São mostrados os valores de perdas indicados na norma NBR 5440:1999, os valores do projeto de revisão da mesma, indicado como NBR 5440:2011, e valores de perdas fornecidos por fabricantes de núcleos de material amorfo constante em Couto (2010).

Tabela 2 - Perdas nominais em transformadores monofásicos, em Watt.

Tensão (kV)

Pot. (kVA)

NBR

5440:1999

NBR

5440:2011*

AMORFO

Vazio