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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO - UERJ FACULDADE DE ENGENHARIA

ÊNFASE EM SISTEMAS DE POTÊNCIA

Disciplina: Transmissão de Energia Elétrica II

Alunos:

Alex Martins BrowneMarcelo de OliveiraPaula dos Santos MarçalThiago America de O. rosa

professor: Pós-dsC. José Eduardo telles Villas

2013.1

Ampacidade

UERJ

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO

RIO

DE

JANE

IRO

Ampacidade

Objetivo:

Calcular a Máxima Corrente que pode passar em um Cabo de Alumínio com Alma de Aço a uma determinada Temperatura.

Fonte: portuguese.alibaba.com 

Definição:

Ampacidade: Capacidade Máxima de Corrente Elétrica que pode ser conduzida em uma LT diante do Aquecimento dos Condutores em relação à Corrente Elétrica e as Condições Ambientais.

Fonte: www.psdb.org.br  

Elevação de Temperatura do Condutor

• Aumento da Flecha

Fonte: www.camacho.eng.br

Elevação de Temperatura do Condutor

• Aumento da Resistência do Condutor

Fonte: www.mundoeducacao.com.br

Cálculo da Ampacidade

condições de equilíbrio de velocidade do vento, temperatura, radiação solar e corrente elétrica.

equação de equilíbrio para as várias formas de energia:

•  

onde:qc - Perda de Energia por Convecção qr - Perda de Energia por Radiaçãoqs - Ganho de Energia por Radiação SolarI2 .R(Tc ) - Ganho de Energia por devido a Corrente Elétrica que passa pelo Condutor

Tipos de Perdas de Energia no Condutor

• Energia Dissipada por Convecção (qc ), em W/m;

• Energia Dissipada por Radiação (qr), em W/m.

Fonte: www.portalsaofrancisco.com.br

Perda de Energia por Convecção (qc)

• Perda de Energia por Convecção Natural: Velocidade do Vento nula;

• Perda de Energia por Convecção Forçada: Velocidade do Vento diferente de zero.

Perda de Energia por Convecção Natural (qc)

onde:

ρf - Densidade do Filme do Ar, em kg/m³;

D - Diâmetro do Condutor, em mm;

Tc - Temperatura do Condutor, em °C;

Ta - Temperatura do Ambiente, em °C.

• Cálculo da Densidade do Filme do Ar (ρf)

onde:

He - Altitude da Região, em m;

Tf - Temperatura do Filme do Ar, em °C.

Perda de Energia por Convecção Natural (qc)

• Temperatura do Filme do Ar (Tf)

onde:

Tc - Temperatura do Condutor, em °C;

Ta - Temperatura do Ambiente, em °C.

Perda de Energia por Convecção Natural (qc)

Cálculo da Perda de Energia por Convecção Natural (qc)

onde:

v - Velocidade do Vento, em m/s;

μf - Viscosidade Filme do Ar , em kg/(m.s);

kf - Condutividade Térmica do Filme do Ar, em W/(m.°C);

kθ - Fator de Direção do Vento.

Obs: Fórmula - Número de Reynolds entre 0,1 e 1000.

Perda de Energia por Convecção Forçada (qc)

onde:

v - Velocidade do Vento, em m/s;

μf - Viscosidade Filme do Ar, em kg/(m.s);

kf - Condutividade Térmica do Filme do Ar, em W/(m.°C);

kθ - Fator de Direção do Vento.

Obs: Fórmula - Número de Reynolds entre 1000 e 18000.

Perda de Energia por Convecção Forçada (qc)

• Número de Reynolds (Re):

onde:

v - Velocidade do Vento, em m/s;

μf - Viscosidade filme do Ar, em kg/(m.s);

ρf - Densidade do Filme do Ar, em kg/m³;

D - Diâmetro do Condutor, em m.

Perda de Energia por Convecção Forçada (qc)

• Viscosidade Absoluta do Ar (μf)

onde:

Tf - Temperatura do Filme do Ar, em °C.

Perda de Energia por Convecção Forçada (qc)

• Condutividade Térmica do Filme do Ar (Kf )

onde:

Tf - Temperatura do Filme do Ar, em °C.

Perda de Energia por Convecção Forçada (qc)

• Fator de Direção do Vento (kθ):

onde:

Φ - Ângulo da Direção do Vento, em (°).

Perda de Energia por Convecção Forçada (qc)

Cálculo da Perda de Energia por Convecção Forçada (qc)

Cálculo da Perda de Energia por Convecção Forçada (qc)

Perda de Energia por Radiação (qr)

onde:

ε - Fator de Emissividade

D - Diâmetro do Condutor, em m;

Tc -Temperatura do Condutor, em °C;

Ta - Temperatura do Ambiente , em °C;

Obs: Valor Médio de Fator Emissividade = 0,5.

Ganhos de Energia no Condutor:

• Energia Recebida por Radiação Solar (qs ), em W/m;

• Energia Recebida Devido a Corrente Elétrica que Passa Pelo Condutor [I².R(Tc)], em W/m.

Ganho de Energia por Radiação Solar (qs)

onde:

α - Coeficiente de Absorção do Cabo

Qse - Radiação Solar corrigida, em W/m²;

θ - Ângulo Efetivo de Incidência do Sol, em °;

D - Diâmetro do Condutor, em mm.

• Radiação Solar Corrigida (Qse )

• Fator de Correção da Radiação Solar (Ksolar )

onde:

He - Altitude da Região, em m.

A = 1; B = 1,148x10-4; C = 1,108x10-8

Radiação Solar Corrigida (Qse )

Ganho de Energia por Radiação Solar (qs)

• Radiação Solar Não Corrigida (Qs )

onde:

Hc = Altitude do Sol, em °.

Atmosfera Limpa

Atmosfera Industrial

A -42,2391 53,1821

B 63,8044 14,2110

C -1,922 6,6138x10-1

D 3,46921x10-2 -3,1658x10-2

E 3,46921x10-3 5,4654x10-4

F 1,94318x10-6 -4,3446x10-6

G -4,07608x10-9 1,3236x10-8

Ganho de Energia por Radiação Solar (qs)

• Cálculo da Altitude do Sol (Hc )

onde:

lat - Latitude da Região, em °;

δ - Inclinação Solar, em °;

ω - Hora local, em °.

Ganho de Energia por Radiação Solar (qs)

• Inclinação Solar (δ)

onde:

N - Dia do Ano

Obs: N varia de 1 (1 de janeiro) a 365 (31 de dezembro)

Ganho de Energia por Radiação Solar (qs)

• Hora Local (ω )

• Ângulo Efetivo de Incidência do Sol (θ )

onde:

Hc - Altitude do Sol, em °;

Zc - Azimute do Sol, em °;

ZL - Azimute da LT, em °.

o 

Ganho de Energia por Radiação Solar (qs)

• Azimute do Sol (Zc)

onde:

C - Constante de Zc, em °;

X - Variável de Zc

Ângulo da Hora do Dia ω

C (0)

-180 o=< ω <0 0

0=< ω <180 o 180

Ganho de Energia por Radiação Solar (qs)

• Variável de Zc (X)

onde:

lat - Latitude da Região, em °;

δ - Inclinação Solar, em °;

ω - Hora Local, em °.

Cálculo do Ganho de Energia por Radiação Solar (qs)

Cálculo do Ganho de Energia por Radiação Solar (qs)

Cálculo da Corrente Admissível no Condutor à Temperatura Tc

Ganho de Energia por Devido a Corrente Elétrica que Passa pelo Condutor

onde:

Rr - Resistência CA na Temperatura Tr, em Ω/m;

Tc - Temperatura do Condutor, em °C;

R(Tc) - Resistência CA na Temperatura Tc, em Ω/m;

Tr - Temperatura do Condutor para uma Rr , em °C.

Referências

[1] Institute of Electrical and Eletronics Enginneers. IEEE Std 738-2006. IEEE Standard for Calculating the Current-Temperature of Bare Overhead Conductors. Nova York: 2007;

[2] ALCOA: Current-Temperature Characteristics of Aluminum Conductors, Alcoa Conductor Engineering Handbook, Section 6;

[3] Associação Brasileira de Normas Técnicas . NBR 5422 – Projeto de Linhas Aéreas de Transmissão de Energia Elétrica. Rio de Janeiro, 1984.