Linhas de Transmissão

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de energia elétrica do Brasil é um sistema hidrotérmico de grande porte, com forte predominância de usinas hidrelétricas e com múltiplos proprietários. O Sistema Interligado Nacional é formado pelas empresas das regiões Sul, Sudeste, Centro-Oeste, Nordeste e parte da região Norte. Apenas 1,7% da energia requerida pelo país encontra-se fora do SIN, em pequenos sistemas isolados localizados principalmente na região amazônica.” [2]

A figura 1.2 mostra o diagrama das linhas de transmissão do SIN, onde podemos ver na região do Rio Grande do Sul, uma linha de 230kV conectando Rivera a Melo.

Figura 1.2 - Sistema de Transmissão – Horizonte 2015 [2].

Os condutores de uma LT.

Com o objetivo de transmitir altas potências e redução de perdas, devido às suas grandes extensões, o sistema elétrico de potência exige o uso de correntes e tensões cada vez mais elevadas.

Há, porém, um conjunto de limitações para estes valores, uma vez que quanto mais elevadas forem as correntes maiores as perdas por efeito joule (P=R*I2), tendência à dilatação linear dos cabos e redução da distância entre o cabo e o solo (flecha). Tensões mais elevadas também facilitam o aumento das perdas por condutividade e o aumento do campo elétrico favorece o aparecimento do efeito corona (quando o ar se ioniza em função de sua exposição a um campo elétrico critico em função de condições de condutividade, principalmente ambientais, gerando pulsos luminosos, ruídos) que também causam perdas de potência.

Os condutores são produzidos em cobre, alumínio, ligas metálicas e condutores compostos.

Os condutores de cobre apresentam as vantagens de resistividade mais baixa que os outros, processo de soldagem mais simples que o do alumínio, fácil deformação a frio ou a quente, oxidação lenta em relação a outros metais quando a baixas temperaturas (abaixo de 120o C).

Os condutores de alumínio, quando comparados aos cabos de cobre de mesma resistência ôhmica, têm relações de área de 1,64 vezes a do cobre, 1,28 vezes o diâmetro e metade do peso.

O aumento do diâmetro externo dos condutores reduz a predisposição ao efeito corona, uma vez que há decréscimo do campo elétrico na superfície do condutor (V=-E.dr). [ www.dee.ufc.br]

Os cabos em cobre exigem estruturas e fundações maiores em relação aos projetos com alumínio e assumiram uma posição mais vantajosa de custo x benefício para instalações subterrâneas. [3]

Com relação aos cabos utilizados nas redes aéreas, o mercado apresenta diversos produtos e tecnologias, no Quadro 2.1, vemos os produtos produzidos pela Alubar:

Condutores de Alumínio (CA)

Composto por fios de alumínio 1350 encordoados em coroas concêntricas.

Condutores de Alumínio com Alma de Aço (CAA)

Composto por uma alma de aço formada de um ou mais fios envolvidos por uma ou mais coroas de fios de alumínio 1350.

Condutores de Alumínio Liga (CAL)

Composto por fios de alumínio liga 6201 encordoados em coroas concêntricas.

Condutores de Alumínio Reforçados com Alumínio Liga (ACAR)

Composto por uma alma de alumínio liga 6201 formada de um ou mais fios distribuídos, envolvidos por uma ou mais coroas de fios de alumínio 1350.

Condutores de Alumínio Liga com Alma de Aço (CALA)

Composto por uma alma de aço de um ou mais fios, envolvida por uma ou mais coroas de fios de alumínio liga 6201.

Condutores de Alumínio Termorresistente com Alma de Aço (T-CAA)

Composto por uma alma de aço de um ou mais fios, envolvida por uma ou mais coroas de fios de alumínio liga termorresistente (TAL)

Quadro 2.1 – Cabos com uso de alumínio produzidos pela Alubar.

No mercado brasileiro, há uma tendência ao uso de cabos CAA, também identificado pela sigla inglesa ACSR. [FUCHS]

Segundo o catálogo dos cabos Nexans, os cabos de liga de alumínio 6201 apresentam resistividade elétrica 26% maior, mas peso equivalente (diferença de 0,5%), mesma dilatação linear e cerca do dobro da resistência mecânica quando comparados com os cabos Al 1350.

Há os cabos de alumínio termoresistentes, cuja capacidade de trabalho a temperaturas de até 150o C sem degradação das características mecânicas os indicam para cobrir as demandas máximas de contingência ou as demandas de usinas termoelétricas cuja exigência é maior nos períodos de seca. [Nexans]

Na figura 2.1 há a formação típica de um cabo CAA onde podemos ver a aplicação do encordoamento, do lado direito da imagem do cabo, vemos uma configuração de sete fios de aço e uma coroa de 12 fios de alumínio.

Figura 2.1 – Estrutura de cabos CAA. [Alubar]

A nomenclatura dos cabos CA e CAA segue o código canadense de referência comercial, associando nomes com cada bitola. Desta maneira, cabos CA recebem nomes de flores e cabos CAA recebem nomes de aves. A indicação das seções dos cabos segue a padronização americana em AWG, que se baseia na área de um círculo diâmetro de 1 milésimo de polegada (circular mil ou CM), partindo de 36 à 1, seguidos de 1/0 a 4/0, cabos de seções maiores seguem a medida CM (ou MCM – mil CM).[Fuchs]

Esta nomenclatura de cabos CAA e suas bitolas podem ser vistas na Figura 2.2, onde o fabricante Alubar indica, na primeira linha de dados, um cabo Turkey de 6 AWG, cuja área total (AL e aço) é de 15,52 mm2 e capacidade de corrente de 95A, além de outras características técnicas.

Figura 2.2 – Características técnicas de cabos CAA. [Alubar]

A disposição dos cabos nas torres de transmissão é feita em conjuntos entre um a quatro condutores denominados condutor simples, geminados, tri-geminados e quadri-geminados cuja distância entre eles é sempre a mesma. Considerando a variação de distância entre os sub-condutores, existem inúmeras configurações, que visam diminuir o efeito corona cuja tendência aumenta com o aumento do campo elétrico