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Avaliação de Modelos Computacionais para Simulação de Interferências

EletromagnéticasAmauri G. Martins Jr.

ENGECORR ENGENHARIA

Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015


Interferência entre LTs e Dutos


Aspectos Normativos CENELEC

EN 50443: Effects of electromagnetic interference on pipelines caused by high voltage a.c. electric traction systems and/or high voltage a.c. power supply systems.

CIGRÉ

Working Group 36.02: Guide on influence of high voltage AC power systems on metallic pipelines – Electromanetic Compatibility with telecomunication circuits, low voltage networks and metallic strutures, 1995.

ABNT (em discussão)

CEE 212 - Comissão Especial de Estudo de Mitigação de Interferências Elétricas - da ABNT (Coordenação: João Paulo Klausing Gervásio/Petrobrás).

Participantes: CEG; CEGÁS; COMGÁS; CPTM; CTEEP; ELETROPAULO; ELEKTRO; ENGECORR; GASMIG ;EGD; IPT; IEC; LACTEC; METROFOR; METRO SP; NSA; PAIOL; PETROBRAS; SOTA; TBG; TECNOCORR; TRANSPETRO; VIA QUATRO


Fenômenos EnvolvidosIndutivo

Condutivo

Capacitivo


Acoplamento Condutivo• Intensidade da corrente

elétrica pelo solo• Distância entre o

aterramento e ponto no solo

• Resistividade do solo estratificado em camadas

• Existência de outros pontos de injeção de corrente no solo

• Geometria dos sistemas de aterramento


Acoplamento Indutivo• Comprimento de

paralelismo• Separação entre

estruturas• Perfil das torres da LT• Pára-raios• Tipo de revestimento• Resistividade elétrica do

solo na camada profunda• Corrente de

carregamento / curto• Presença de cruzamentos

e/ou descontinuidades


Acoplamento Capacitivo• Intensidade da tensão• Distância entre tubulação

e linha de transmissão• Presença de pontos de

aterramento• Geometria dos elementos

envolvidos


Resistividade do Solo


Resistividade do Solo

• Estudo realizado na Irlanda:


Resistividade do SoloAté onde medir?


Estudo de CasoModelo a Parâmetros Concentrados

DUTO

ρ rI P

IF,A IF,B

IR,A IR,B

• Fonte concentrada de corrente

• Eletrodo de aterramento hemisferoidal

• Solo uniforme


Estudo de CasoModelo a Parâmetros Distribuídos

DUTO

ρ1I1 P

IF,A IF,B

IR,A IR,B

ρ2

ρN...

h1

h2

hN→∞

I2 I3 I4 I5 I6 I7 In...

r1 r2 r3 r4 r5 r7 rnr6

• Múltiplas fontes de corrente distribuídas

• Dimensões físicas do condutor de aterramento

• Estratificação do solo em camadas• Distribuição não uniforme da

corrente de fuga


Estudo de CasoGeometria

Gasoduto

Contra

peso

s

Contra

peso

s

150 m

SE “A”

SE “B”

Torre #01

Torre #02

188 m

25 m

8,5

m6,

5 m

9,9 m8,24 m

• Gasoduto 8 / 10”• Aço Carbono Sch. 40• Revestimento PE3L• 12 km• Profundidade 1,2 ~ 1,5 m• Contrapesos 4 x 150 m

TUBULAÇÃO ENTERRADA

1,2

m 0,7

m

CORTE

CONTRAPESO


Estudo de CasoParâmetros Elétricos

• LT 500 kV• Circuito Horizontal Simples• Dois Pára-Raios• 183 km• Vão Médio 334 m


CONDUTOR FASE

CONDUTOR PÁRA-RAIOS

FALTA

SE "A" SE "B"

23,73 kA ∠ -84,56º

27,39 kA ∠ -87,22º

21,99 kA ∠ -87,41º

22,86 kA ∠ -86,37º

6305,39 A ∠ -87,22º

• Torre #01ρ1 = 531,15 Ω.mρ2 = 1864,75 Ω.mh = 3,12 mρ = 528 Ω.m (uniforme)


Estudo de CasoResposta em Tensão de Stress

Gasoduto

Contra

peso

s

Contra

peso

s

150 m

SE “A

”

SE “B

”

Torre #01

Torre #02

188 m

Curva Máxima tensão provável Desvio Tempo computacional

1 5,68 kV 22,81% 2 min, 23 s

2 27,98 kV 14,21% 1 h, 42 min, 19 s

3 48,23 kV 6,41% 1 h, 45 min, 26 s

4 177,5 kV 43,43% 3 min, 21 s

• Grande transferência de energia da LT para o gasoduto

• Resultados agravados pela estrutura do solo (coeficiente k)

• Riscos à integridade do duto


Estudo de CasoDistribuição da Corrente nos Contrapesos

Gasoduto

Contra

peso

s

Contra

peso

s

150 m

SE “A

”

SE “B

”

Torre #01

Torre #02

188 m

4.863 4.8635 4.864 4.8645 4.865 4.8655

x 105

7.4768

7.4769

7.477

7.477

7.4771

7.4771

7.4772x 10

6

5

10

15

20

25

30

35


Estudo de CasoEfeito da Estratificação do Solo

4.863 4.8635 4.864 4.8645 4.865 4.8655 4.866

x 105

7.4768

7.4769

7.477

7.477

7.4771

7.4771

x 106

0.5

1

1.5

2

2.5

x 104

4.863 4.8635 4.864 4.8645 4.865 4.8655 4.866

x 105

7.4768

7.4769

7.477

7.477

7.4771

7.4771

x 106

0.5

1

1.5

2

2.5x 10

4

ρ1 = 531,15 Ω.m, ρ2 = 1864,75 Ω.m, h = 3,12 m

k = -0,556618Rg = 5,45848 Ω

Us,max = 28150,4 V

ρ1 = 1864,75 Ω.m, ρ2 = 531,15 Ω.m, h = 3,12 m

k = 0,556618Rg = 5,17306 Ω

Us,max = 25785,5 V


Estudo de CasoResposta em Tensão de Passo

ρ1 = 531,15 Ω.m, ρ2 = 1864,75 Ω.m, h = 3,12 m

Up,max = 7273,8 V

ρ1 = 1864,75 Ω.m, ρ2 = 531,15 Ω.m, h = 3,12 m

Up,max = 7490,37 V

4.863 4.8635 4.864 4.8645 4.865 4.8655 4.866

x 105

7.4768

7.4769

7.477

7.477

7.4771

7.4771

x 106

50

100

150

200

250

300

350

400

450

4.863 4.8635 4.864 4.8645 4.865 4.8655 4.866

x 105

7.4768

7.4769

7.477

7.477

7.4771

7.4771

x 106

200

400

600

800

1000

1200

1400


Estudo de CasoMitigação


ESTRUTURA EM FALTA

L

CONTRAPESO A SER REMANEJADO

CONFIGURAÇÃO ATUAL

NOTA:

O CONTRAPESO DEVERÁ SER SECCIONADO NO PÉ DA TORRE E REMOVIDO COMPLETAMENTE.

L

CONTRAPESO A SER REMANEJADO


ESTRUTURA EM FALTA

LL (no mínimo)

CONFIGURAÇÃO APÓS REMANEJAMENTO

NOTA:

A RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO RESULTANTE DEVERÁ SER IGUAL OU INFERIOR A 15 OHMS.

LL (no mínimo)


Estudo de CasoTensão de Stress Após Mitigação

6800 7000 7200 7400 7600 7800 8000 8200 8400 8600

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Elevação Potencial SoloComponente IndutivaTensão Stress Revestimento


Conclusões

• Simplificado• Tempos de cálculo

reduzidos• Impreciso a depender das

distâncias envolvidas (D >> DEf) e estrutura do solo

• Útil para estimativas rápidas e geometrias simples

Parâmetros Concentrados

• Realista• Maior esforço computacional

(embora aceitável)• Modela corretamente as

estruturas e parâmetros envolvidos, evitando omissões ou superdimensionamentos

• Deve ser utilizado para estudos de interferências reais e projetos de mitigação

Parâmetros Distribuídos


Conclusões

• Responsabilidade: ética, técnica, civil e criminal• Compartilhada entre consultores, operadores de LTs e de dutos• Projeto de instalações seguras, sem abrir mão da viabilidade técnica

e econômica

Qualquer software científico, por melhor e mais sofisticado que seja, responde cegamente aos parâmetros inseridos. É igualmente importante zelar pela qualidade dos dados obtidos em campo (resistividade, levantamento topográfico), valendo-se de instrumentos precisos, calibrados e operados por profissionais treinados. A boa técnica deve sempre prevalecer.


Obrigado!Amauri G. Martins Jr., Engº. EletricistaENGECORR [email protected] | www.engecorr.com.br

Antônio Carlos Rodrigues Valente, Engº. EletricistaCIA. DE GÁS DE SÃO PAULO – COMGÁ[email protected] | www.comgas.com.br

Paulo César de Oliveira Teixeira, Engº. Eletricista, M.Sc.CIA. DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA PAULISTA – [email protected] | www.cteep.com.br

mailto:[email protected]

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http://www.comgas.com.br/


http://www.cteep.com.br/

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