Redes Sinérgicas –o conceito e a plataforma tecnológica

Resumo

Redes Sinérgicas (RS) são um novo conceito de plataforma tecnológica inovadora, que surgiu da motivação de um sistema smart grid óptico para monitoramento de condutores rompidos em linhas aéreas. RS foi o termo estabelecido para essa tecnologia pelo significado da palavra sinergia, que é a associação concomitante de vários dispositivos desempenhando determinadas funções, que contribuem para uma ação coordenada (Smart Grid). Em outras palavras, isso significa a soma dos esforços promovidos por um sistema para o mesmo fim (eficiência operacional). O conceito e sua plataforma foram desenvolvidos e estão em operação experimental real no Brasil, desde 2014. O objetivo deste artigo será apresentar o desenvolvimento desse conceito, aplicado nas redes de distribuição e transmissão de energia elétrica, por meio de resultados obtidos em Projetos de P&D da Aneel, que a Cemig foi a principal financiadora.

Introdução

A infraestrutura de redes de distribuição está com os postes sobrecarregados devido à coexistência de diversas redes, como: telecomunicações, monitoramento de segurança, operação e controle de tráfego, dentre outros. Do ponto de vista das boas práticas, essas estruturas são instaladas de forma inadequada, comprometendo a confiabilidade e o uso para o Smart Grid.

Com o uso da rede sinérgica nas redes de distribuição, haverá uma redução na quantidade de cabos nos postes, uma vez que as fibras ópticas estarão integradas aos cabos de energia, reduzindo poluição visual, acidentes e esforços mecânicos nos postes. Já para as linhas de transmissão, o conceito de RS pode ser utilizado como uma maneira de se ter um meio de comunicação (fibra óptica) confiável e disponível para diversos usos, como: sensoriamento; automação; comunicação entre subestações etc.

Este artigo apresenta a RS, que é um conceito que foi desenvolvido pelo CPQD e Cemig há cerca de 9 anos. O conceito propõe a utilização de fibras ópticas integrada aos cabos condutores de transmissão e distribuição de energia elétrica para atender as demandas de comunicação, sensoriamento e automação das redes inteligentes (Smart Grid). As redes sinérgicas permitem uma melhor supervisão e controle dos ativos das redes elétricas, além de garantir a qualidade no fornecimento de energia e o compartilhamento de fibras ópticas para sistemas de telecomunicações de banda larga.

Aplicações de redes sinérgicas

linhas aéreas De transmissão (lt) De até 138 kV

A primeira aplicação de redes sinérgicas foi no âmbito do projeto de P&D Aneel Cemig D520, de 2016 (1), que teve como objetivo o desenvolvimento de um sistema óptico para monitorar a integridade física de cabos condutores de linhas de transmissão aéreas utilizando sensoriamento óptico. O sistema foi baseado na implantação do protótipo de cabo óptico Linnet do tipo OPPC (OPtical Phase Cable) e de Isoladores especiais, com as fibras ópticas encaminhadas através dos seus núcleos, em ambas as extremidades da linha. A Figura 1 apresenta o Isolador eletro óptico utilizado para realizar as emendas e derivações das fibras ópticas dos cabos OPPC, já a Figura 2, apresenta a aplicação do conceito RS em LT de 138 kV. utilizando grampos paralelos ou conectores tipo cunha, porém, somente os que são aplicados com dispositivos de prensagem. Os conectores devem ser criteriosamente especificados e instalados para evitar deformações excessivas no núcleo dos cabos OPDC e, consequentemente, comprometer o desempenho das fibras ópticas. Até o momento existem 3 tipos diferentes de cabos OPDC: os cabos mensageiros, os cabos OPDC fase protegidos, para serem usados na rede compacta, e os cabos OPDC fase nus, podendo ser eles CAA ou CA, todos eles com uma capacidade máxima de até 48 fibras ópticas. A Figura 3 apresenta os elementos dessa aplicação.

reDes De Distribuição De méDia tensão De até 35 kV

O desenvolvimento da aplicação da RS na média tensão ocorreu no âmbito dos projetos de P&D Aneel Cemig D566 (2) e D613 (3), e também houve apoio da indústria nacional, como a Furukawa, por meio do financiamento Embrapii, que forneceu a primeira geração dos condutores ópticos de distribuição de energia com fibras ópticas integradas (denominado OPDC), e da Balestro Isoladores Elétricos, que juntamente com o CPQD, desenvolveu a Mufla Óptica e a Caixa de Emenda Suportada por Bucha Isoladora para a Classe de até 35 kV, que possibilitam o acesso às fibras ópticas para realização de emendas, derivações e terminações.

As conexões elétricas nos cabos OPDC podem ser realizadas reDes De Distribuição De baixa tensão:

A Rede Sinérgica para baixa tensão, diferente das outras duas aplicações, não é baseada na utilização de um cabo condutor com fibras ópticas integradas. Ela é baseada na utilização de um cabo multiplexado isolado (convencional) contendo duas ou três fases, porém adicionalmente aos cabos é encordoado também um ou mais microduto(s), que possibilitam a instalação de um ou mais cabos ópticos, logo após a sua instalação, ou no futuro mais distante, conforme apresentado na Figura 4.

A agregação do microduto ao cabo multiplexado otimiza a infraestrutura das redes aéreas, pois unifica, em um único caminho e espaço, a rede de distribuição de energia elétrica de baixa tensão e a rede óptica de telecomunicações.

O cabo multiplexado com o microduto viabiliza a construção de redes ópticas com grande capacidade de fibras ópticas, definida em função da relação entre o diâmetro interno do microduto e do diâmetro externo do cabo óptico. Por exemplo, nem um microduto de aproximadamente 10 mm de diâmetro interno, é possível lançar um cabo de até 144 fibras ópticas utilizando a tecnologia de microcabos.

A instalação/lançamento dos cabos multiplexados, com as respectivas terminações dos microdutos, deve ser realizada pelos técnicos da distribuidora de energia, mas as demais operações relativas ao sistema óptico poderão ser realizadas pelas empresas de telecomunicações em um outro momento, não atrasando o religamento da rede elétrica.