inovalt web

Prospeco e Hierarquizao de

Inovaes TecnolgicasAplicadas a

Linhas de TransmissoAlexandre Maduro-Abreu Arnoldo Rodrigo Saavedra Jos Alexander Arajo Leonardo Brant Mura Ricardo Ramos Fragelli Sergio de Oliveira Frontin Vincius Barros Rgo

GLIENDER P. MENDONAGerente do Projeto

Ps-graduado em Direito dos Contratos pela UNIDF, atua desde 2001 no segmento de Energia Eltrica. Fez parte do quadro de funcionrios da ANEEL e Eletronorte e, atualmente, ocupa as funes de coordenador de Relaes Institucionais e Regulatrias e gerente dos Programas de Pesquisa e Desenvolvimento da Holding Transmissora Aliana de Energia Eltrica S.A. TAESA.

SERGIO DE OLIVEIRA FRONTINCoordenador do Projeto

Pesquisador colaborador da UnB, Engenheiro Eletricista pela Escola Nacional de Engenharia da UFRJ, Mestre em Power Systems pelo Resselaer Polytechnic Institute (RPI), Troy Estados Unidos. Trabalhou na Agncia Nacional de Energia Eltrica, Furnas Centrais Eltricas S.A., Itaipu Binacional e Centro de Pesquisas de Energia Eltrica (CEPEL). Ex-professor da PUCRJ e do Instituto Militar de Engenharia.

JOS ALEXANDER ARAJOPesquisador do Projeto

Professor Adjunto 3 do Departamento de Engenharia Mecnica da UnB. Engenheiro Mecnico pela Universidade Federal de Uberlndia (UFU). Mestre em Engenharia Mecnica pela Universidade de Braslia (UnB). Ph.D em Engineering Sciences pela University of Oxford, UK. Membro afiliado da Academia Brasileira de Cincias. Pesquisador de Produtividade Nvel 2 do CNPq.

ARNOLDO RODRIGO SAAVEDRAPesquisador do Projeto

Eng. civil eletricista (equiv. M.Sc.), 1963, Universidad Tcnica Federico Santa Maria, Valparaso, Chile. Atualmente consultor independente trabalhando para o ONS, na verificao de projetos de transmisso HVDC e CCAT. Foi chefe do Departamento de Planejamento e Estudos da CHILECTRA, Gerente de Projetos da PTEL (ex-subsidiria da PTI). Profissional Executivo da PROMON.



Linhas de Transmisso

Alexandre Maduro-Abreu Arnoldo Rodrigo Saavedra Jos Alexander Arajo Leonardo Brant Mura Ricardo Ramos Fragelli Sergio de Oliveira Frontin Vincius Barros Rgo



Linhas de Transmisso

1 Edio Tiragem: 3.000 livros Teixeira Grfica e Editora BRASLIA 2010

Transmissora Aliana de Energia Eltrica S.A. TAESA Praa XV de Novembro, n 20, 10 andar. Centro Rio de Janeiro RJ CEP 20.010-010 Paulo Mota HenriquesDiretor Superintendente Geral

Fundao de Empreendimentos Cientficos e Tecnolgicos FINATEC Universidade de Braslia, Campus Universitrio Darcy Ribeiro Av. L3 Norte Edifcio FINATEC Asa Norte Braslia DF CEP 70.910-900 Prof Jlia Issy AbrahoDiretora Presidente

Capa, projeto grfico e diagramao: Goya Editora Reviso: Prof. Ricardo Dayan

Catalogao na fonte Centro de Documentao CEDOC / ANEEL Prospeco e hierarquizao de inovaes tecnolgicas aplicadas a linhas de transmisso / Sergio de Oliveira Frontin (coordenador). --- Braslia : Goya, 2010. 368 p. : il. ISBN: 978-85-88041-02-8 1. Energia eltrica, transmisso. 2. Linha de Transmisso. 3. Inovao. 4. Prospeco. 5. Hierarquizao. I. Ttulo. CDU: 621.3:62(81)

Esta publicao parte integrante das atividades desenvolvidas no mbito do Convnio de Cooperao Tcnica e Financeira n PT21BL/PI21NV/ETEO 331-01 de 10/08/2009 e Primeiro Termo Aditivo de 23/06/2010. Todos os direitos reservados pela FINATEC e Transmissora Sudeste Nordeste S.A. TSN; NOVATRANS Energia S.A.; Empresa de Transmisso de Energia do Oeste S.A. ETEO. Empresas do Grupo TAESA. Os textos contidos nesta publicao podero ser reproduzidos, armazenados ou transmitidos, desde que citada a fonte. Fotos: Capa: Thiago Luis Gomes Captulos 1, 2, 3, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13 e 15 www.sxc.hu Captulos 4, 5, 9 e 14 TAESA/Divulgao

TAESA: Tecnologia e SustentabilidadePaulo Mota HenriquesDIRETOR SUPERINTENDENTE GERAL DA TAESA

A

busca por novas tecnologias e solues para fazer frente s necessidades do mercado de forma sustentvel tem sido o grande desafio deste novo sculo. A evoluo tecnolgica vem acontecendo gradativamente e em propores cada vez mais velozes, necessitando, assim, do envolvimento e atuao de toda a academia na busca de novos conhecimentos, solues, produtos e servios. A Transmissora Aliana de Energia Eltrica TAESA, controladora integral das concesses de servio pblico de transmisso de energia eltrica, Transmissora Sudeste Nordeste S.A.; Novatrans Energia S.A.; Empresa de Transmisso de Energia do Oeste S.A., e com participao acionria nas concesses Brasnorte Transmissora de Energia S.A. e Empresa de Transmisso do Alto Uruguai S.A., atua no mercado brasileiro de transmisso de energia eltrica, buscando prestar com excelncia o servio de transmisso, atender s normas inerentes ao setor e, ao tempo, transportar a eletricidade de forma segura, ininterrupta e com qualidade ao consumidor. Para tanto, faz-se necessrio que a TAESA busque constante e incessantemente novas tecnologias, com o intuito de assegurar a continuidade do fornecimento de energia eltrica, por meio da maximizao na disponibilizao de suas subestaes e linhas de transmisso. Assim, a TAESA procura, da melhor forma possvel, gerir os recursos derivados do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) da Agncia Nacional de Energia Eltrica - ANEEL.

Programa de Pesquisa e Desenvolvimento da Transmissora Aliana de Energia Eltrica S.A. TAESA.

Desde a publicao da Lei n 9.991/2000, a Companhia investiu um alto volume de recursos em pesquisa, buscando sempre reconhecer a lei como oportunidade de investimento sustentvel e no como uma simples obrigao setorial. O conhecimento produzido pelos projetos de P&D pode se transformar em insumo de grande valor para todas as partes envolvidas, companhia, governo, sociedade, investidores e demais instituies, pois permite alcanar os melhores resultados, com destaque para a melhoria da qualidade de vida, desenvolvimento sustentvel, crescimento tcnico e efetiva difuso de conhecimento aplicado. O projeto de P&D Prospeco e Hierarquizao de Inovaes Tecnolgicas Aplicadas a Linhas de Transmisso exemplo de pesquisa que contribuir com as plantas da Companhia e o fortalecimento do setor eltrico nacional.

SUMRIO

Prefcios Iniciais.......................................................................................................................13 Resumo Executivo .................................................................................................................21CAPTULO 1

Implantao de Linhas de Transmisso .............................................................25Prefcio Os desafios da otimizao integrada...........................................................................26 Objetivo.................................................................................................................................................28 As Etapas...............................................................................................................................................28 Estudos para a Expanso do Sistema de Transmisso................................................................29 Estudos de Ampliaes e Reforos do Sistema Existente ..........................................................30 Leiles de Linhas de Transmisso...................................................................................................30 Contrato de Concesso do Servio Pblico de Transmisso de Energia Eltrica ................32 Projeto Bsico para Atendimento dos Requisitos Tcnicos do Edital.....................................33 Requisitos Tcnicos do Edital...........................................................................................................34 Requisitos Eltricos ............................................................................................................................34 Requisitos Mecnicos.........................................................................................................................45 Requisitos Civis Fundaes...........................................................................................................48 Construo e Comissionamento.....................................................................................................49 Operao ..............................................................................................................................................49 Remunerao do Ativo de Transmisso........................................................................................50 Manuteno .........................................................................................................................................51 Comentrios Gerais ...........................................................................................................................52 Referncias ...........................................................................................................................................52CAPTULO 2

Planejamento e Custos de Linhas de Transmisso...................................55Prefcio..................................................................................................................................................56 Objetivo.................................................................................................................................................60 Sistema Interligado Nacional ...........................................................................................................60 Identificao das Necessidades de Transmisso da Rede Bsica..............................................61 Extenso das Linhas de Transmisso em Operao ...................................................................62 Extenso de Linhas de Transmisso Planejadas ..........................................................................64 Investimento para as Linhas de Transmisso Planejadas ..........................................................66SUMRIO

VII

Oramento Simplificado de Linhas de Transmisso ..................................................................67 Mdia dos Custos de Linhas de Transmisso Construdas nos ltimos Anos.....................68 Banco de Preos da ELETROBRS ...............................................................................................69 Preos de Referncia da ANEEL .....................................................................................................69 Comentrios Gerais ...........................................................................................................................84 Referncias ...........................................................................................................................................84CAPTULO 3

Desempenho de Linhas de Transmisso ............................................................87Prefcio..................................................................................................................................................88 Objetivo.................................................................................................................................................91 Definies.............................................................................................................................................92 Desligamentos Forados de Linhas de Transmisso...................................................................94 Desligamentos de Linhas de Transmisso por Descargas Atmosfricas................................98 Desligamentos de Linhas de Transmisso por Queimadas.......................................................99 Desligamentos de Linhas de Transmisso por Queda de rvore..........................................101 Desligamentos de Linhas de Transmisso por Falhas nos Componentes ...........................101 Desligamentos de Linhas de Transmisso por Tipo de Curto-Circuito ..............................103 Desligamentos Simultneos de Linhas de Transmisso ..........................................................103 Desligamentos Forados de Linhas de Transmisso de Corrente Contnua (CC)............104 ndices de Desempenho de Linhas de Transmisso.................................................................105 Comentrios Gerais .........................................................................................................................106 Referncias .........................................................................................................................................106CAPTULO 4

Prospeces Tecnolgicas Realizadas ................................................................107Prefcio ...............................................................................................................................................108 Objetivo ..............................................................................................................................................111 Investimentos em P&D...................................................................................................................112 Atual Produo Acadmica Brasileira .........................................................................................113 Publicaes e Seminrios................................................................................................................114 Patentes ...............................................................................................................................................116 Panorama Geral................................................................................................................................116 Web of Science....................................................................................................................................124CAPTULO 5

Estudos e Projetos para Implantao de Linhas de Transmisso .............................................................................................129Prefcio ...............................................................................................................................................130 Objetivo ..............................................................................................................................................133 Palavras-chave...................................................................................................................................133

VIII

SUMRIO

Pesquisas Realizadas ........................................................................................................................134 Temas para Futuros Desenvolvimentos.......................................................................................140 Comentrios Gerais .........................................................................................................................147 Referncias .........................................................................................................................................148

CAPTULO 6

Recapacitao de Linhas de Transmisso.......................................................163Prefcio ...............................................................................................................................................164 Objetivo ..............................................................................................................................................168 Palavras-chave...................................................................................................................................168 Pesquisas Realizadas ........................................................................................................................168 Temas para Futuros Desenvolvimentos.......................................................................................172 Comentrios Gerais .........................................................................................................................175 Referncias .........................................................................................................................................176

CAPTULO 7

Estruturas de Linhas de Transmisso .................................................................183Prefcio ...............................................................................................................................................184 Objetivo ..............................................................................................................................................187 Palavras-chave...................................................................................................................................187 Pesquisas Realizadas ........................................................................................................................187 Temas para Futuros Desenvolvimentos.......................................................................................191 Comentrios Gerais .........................................................................................................................194 Referncias .........................................................................................................................................195

CAPTULO 8

Condutores de Linhas de Transmisso..............................................................203Prefcio ...............................................................................................................................................204 Objetivo ..............................................................................................................................................206 Palavras-chave...................................................................................................................................206 Pesquisas Realizadas ........................................................................................................................207 Temas para Futuros Desenvolvimentos.......................................................................................211 Comentrios Gerais .........................................................................................................................213 Referncias .........................................................................................................................................214

CAPTULO 9

Isoladores de Linhas de Transmisso ..................................................................223Prefcio ...............................................................................................................................................224 Objetivo ..............................................................................................................................................226 Palavras-chave...................................................................................................................................226SUMRIO

IX

Pesquisas Realizadas ........................................................................................................................226 Temas para Futuros Desenvolvimentos.......................................................................................230 Comentrios Gerais .........................................................................................................................232 Referncias .........................................................................................................................................234CAPTULO 10

Manuteno de Linhas de Transmisso...........................................................241Prefcio ...............................................................................................................................................242 Objetivo ..............................................................................................................................................244 Palavras-chave...................................................................................................................................244 Pesquisas Realizadas ........................................................................................................................244 Temas para Futuros Desenvolvimentos.......................................................................................249 Comentrios Gerais .........................................................................................................................251 Referncias .........................................................................................................................................252CAPTULO 11

Monitoramento de Linhas de Transmisso...................................................259Prefcio ...............................................................................................................................................260 Objetivo ..............................................................................................................................................262 Palavras-chave...................................................................................................................................262 Pesquisas Realizadas ........................................................................................................................263 Temas para Futuros Desenvolvimentos.......................................................................................268 Comentrios Gerais .........................................................................................................................272 Referncias .........................................................................................................................................273CAPTULO 12

Aspectos de Meio Ambiente Relacionados Implantao de Linhas de Transmisso ......................................................285Prefcio ...............................................................................................................................................286 Objetivo ..............................................................................................................................................290 Palavras-chave...................................................................................................................................290 Pesquisas Realizadas ........................................................................................................................290 Temas para Futuros Desenvolvimentos.......................................................................................295 Comentrios Gerais .........................................................................................................................296 Referncias .........................................................................................................................................298CAPTULO 13

Hierarquizao dos Temas Mais Promissores..............................................303Prefcio ...............................................................................................................................................304 Objetivo ..............................................................................................................................................306 Seleo dos Temas Mais Promissores ..........................................................................................306

X

SUMRIO

Metodologias de Hierarquizao ..................................................................................................316 Primeira Rodada Delphi.................................................................................................................317 Resultados da Primeira Rodada Delphi ......................................................................................319 Segunda Rodada Delphi .................................................................................................................323 Resultados da Segunda Rodada Delphi.......................................................................................325 Anlise de Sensibilidade..................................................................................................................327 Comentrios Gerais .........................................................................................................................329 Referncias .........................................................................................................................................332CAPTULO 14

Vibrao Elica e Fadiga de Cabos em Linhas de Transmisso: Estado da Arte, Teorias de Projeto e Roadmapping ............................333Prefcio ...............................................................................................................................................334 Objetivo ..............................................................................................................................................336 Palavras-chave...................................................................................................................................336 Metodologia.......................................................................................................................................336 Fadiga em Cabos Condutores........................................................................................................337 Fadiga por Fretting............................................................................................................................337 Fadiga por Fretting em Cabos Condutores.................................................................................338 Metodologias de Avaliao da Vibrao em Condutores........................................................343 Metodologia do EPRI......................................................................................................................344 Metodologia do IEEE ......................................................................................................................345 Metodologia do CIGR WG 22-04..............................................................................................345 Roadmapping Estratgico ...............................................................................................................346 Situao da Pesquisa no Brasil e no Mundo...............................................................................347 Grupos de Pesquisa Cadastrados no CNPq ...............................................................................347 Banco de Teses da CAPES..............................................................................................................348 Programa de P&D da ANEEL.......................................................................................................349 INPI .....................................................................................................................................................350 Derwent Innovations Index SM......................................................................................................350 Web of Science....................................................................................................................................350 Roadmaps ...........................................................................................................................................351 Comentrios Gerais .........................................................................................................................353 Referncias .........................................................................................................................................354CAPTULO 15

Concluses..................................................................................................................................359

SUMRIO

XI

XIISumrio Sumrio Prefcio P&D ANEEL Prefcio - P&D ANEELMaximo Luiz Pompermayer Maximo Luiz Pompermayer

SUMRIOPrefcio P&D TAESA Prefcio - P&D TAESAGliender Pereira de Mendona Gliender Pereira de Mendona Antonio Cesar Pinho Brasil Junior Antonio Cesar Pinho Brasil Junior

Sergio de Oliveira Frontin Sergio de Oliveira Frontin

Captulo 15 Concluses Captulo 15 Concluses

Ricardo Ramos Fragelli, Ricardo Ramos Fragelli, Jos Alexander Aralo Jos Alexander Aralo

Prefcio Jorge Luiz de Prefcio - Jorge Luiz de Almeida Ferreira Almeida Ferreira

Captu lo 14 Vibrao Elica Captulo 14 Vibrao Elica e Fadiga de Cabos em LT's: Estado da Arte, Fadiga de Cabos em LT's: Estado da Arte, Teorias de Projeto Roadmapping Teorias de Projeto e Roadmapping

Alexandre Abreu-Maduro, Leonardo Brant Mura, Alexandre Abreu-Maduro, Leonardo Brant Mura, Sergio de Oliveira Frontin, Vinicius Barros Rego Sergio de Oliveira Frontin, Vinicius Barros Rego

Elenita M. Nascimento Prefcio - Maria Elenita M. Nascimento

Captulo 13 Hierarquizao Captulo 13 Hierarquizao

Prefcio - P&D UNB Prefcio P&D UNB

Jos Alexander Arajo Jos Alexander Arajo Ivan Marques de Toledo Camargo Ivan Marques de Toledo Camargo

Alexandre Maduro Abreu Alexandre Maduro - Abreu

Prefcio Evanise Neves de Mesquita Prefcio - Evanise Neves de Mesquita

Captulo 12 Meio Ambiente Captulo 12 Meio Ambiente Resum o Execut i v o Resumo Executivo


Leonardo Brant Mura Leonardo Brant Mura

Prefcio Jos Jardini Prefcio - Jos Jardini

Captulo 11 Monitoramento Captulo 11 Monitoramento

Prospeco e Prospeco Hierarquizao de Hierarquizao de Inovaes Tecnolgicas Inovaes Tecnolgicas Aplicadas a Linhas Aplicadas Linhas de Transmisso de Transmisso

Captulo 1 - Implantao de LT's I m p lan t ao d e LT' s Captulo

Sergio de Oliveira Frontin Sergio de Oliveira Frontin Prefcio Jos Roberto de Medeiros Prefcio - Jos Roberto de Medeiros

Vinicius Barros Rego Vinicius Barros Rego

Prefcio Paulo Botelho Prefcio - Paulo Botelho

C a p t u l o 1 0 M a n u t e n o Captulo 10 Manuteno

Captulo 2 - Planejamento e Custos Captulo P l a n e j am e n t o C u s t o s

Arnoldo Rodrigo Saavedra, Arnoldo Rodrigo Saavedra, Sergio de Oliveira Frontin Sergio de Oliveira Frontin Prefcio - Paulo Cesar Vaz Esmeraldo Prefcio Paulo Cesar Vaz Esmeraldo

Leonardo Brant Mura Leonardo Brant Mura

Prefcio Ricardo Wesley Salles Prefcio - Ricardo Wesley Salles Garcia

Captulo Isoladores C a p t u l o 9 I s o l ad o r e s Captu lo 3 - Desempenh o Captulo Desempenho

Arnoldo Rodrigo Saavedra, Arnoldo Rodrigo Saavedra, Sergio de Oliveira Frontin Sergio de Oliveira Frontin Prefcio - Mauro Pereira Muniz, Prefcio Mauro Pereira Muniz, Fernando Aquino Viotti Fernando Aquino Viotti Sergio de Oliveira Frontin, Leonardo Brant Mura, Sergio de Oliveira Frontin, Leonardo Brant Mura, Vinicius Barros Rego, Alexandre Maduro-Abreu Vinicius Barros Rego, Alexandre Maduro-Abreu


Prefcio - Sidney Ueda Prefcio Sidney Ueda

C a p t u l o 8 C o n d u t o r e s Captulo Condutores

Vinicius Barros Rego Vinicius Barros Rego

Prefcio - Joo Batista Prefcio Joo Batista Guimares Ferreira da Silva Guimares Ferreira da Silva

Captulo 7 - Estruturas Cap t ulo Es t rut uras

Capt ulo 4 - Prospeces Captulo Prospeces Tecnolgicas Realizadas

Prefcio - Ruy Carlos Ramos de Menezes Prefcio Ruy Carlos Ramos de Menezes


Prefcio - Joo Felix Nolasco Prefcio Joo Felix Nolasco

Captulo Recapacitao Captulo 6 - Recapacitao

Captulo 5 - Estudos e Projetos Captulo Estudos para Implantao de LT's para Implantao de LT's

Sergio de Oliveira Frontin Sergio de Oliveira Frontin Prefcio - Jos Henrique Fernandes Machado Prefcio Jos Henrique Fernandes Machado

Prospeco e Hierarquizao de Inovaes Tecnolgicas Aplicadas a Linhas de Transmisso

PREFCIOS INICIAIS

Programa de Pesquisa e Desenvolvimento da Agncia Nacional de Energia Eltrica ANEELMximo Luiz PompermayerSUPERINTENDENTE DA ANEEL

O

conhecimento cientfico e a evoluo tecnolgica so balizadores do nvel de desenvolvimento de um pas, regio ou setor de atividade. Entre outros benefcios, a cincia e a tecnologia exercem papel relevante na qualidade, segurana, confiabilidade e eficincia na prestao de servios de interesse pblico, como a transmisso e a distribuio de energia eltrica. Uma indstria ou setor pode adotar uma postura passiva perante a cincia e a tecnologia, ou criar mecanismos que estimulem e direcionem sua evoluo para o atendimento de suas demandas e o aproveitamento das oportunidades de mercado. No primeiro caso, a base de conhecimento estaria fora de sua alada, e sua aplicao estaria condicionada a interesses de terceiros, que, geralmente, no coincidem com o seus. Por razes socioeconmicas histricas, vrios produtos, servios e setores da economia brasileira so de baixa intensidade tecnolgica, o que coloca o Pas em desvantagem competitiva perante um mundo globalizado. Outros, como o setor de energia eltrica, embora empreguem tecnologia de ponta, so altamente dependentes de tecnologia produzida fora do Pas, de modoPREFCIOS INICIAIS

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que os nveis de qualidade e o preo do servio prestado esto sujeitos aos interesses e s condies impostas por agentes externos. Diante do exposto, torna-se fundamental a criao de polticas pblicas que estimulem o desenvolvimento cientfico e tecnolgico de setores estratgicos para o Pas, como o setor de energia eltrica. Nesse contexto, destaca-se a Lei no 9.991, de 24 de julho de 2000, que obriga concessionrias, permissionrias e autorizadas do setor de energia eltrica a realizar investimentos mnimos em pesquisa e desenvolvimento. Parte desse recurso destinada ao Ministrio de Minas e Energia (MME) e ao Fundo Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico (FNDCT), este ltimo sob coordenao do Ministrio da Cincia e Tecnologia (MCT). Outra parte aplicada diretamente pelas empresas de energia eltrica, sob regulamentao da Agncia Nacional de Energia Eltrica (ANEEL). Ao longo de aproximadamente dez anos, foram aplicados, pelas empresas de energia, quase dois bilhes de reais em projetos de P&D, em diversas reas do conhecimento e etapas da cadeia da inovao. Alm de melhorias na qualidade dos servios prestados, ganhos de produtividade, reduo de custos e impactos ambientais, esses investimentos ampliam a capacidade tecnolgica do setor, tendo em vista a produo cientfica gerada, a capacitao profissional realizada durante a execuo dos projetos e a criao e fortalecimento de centros de excelncia em reas estratgicas para o setor. Centenas de instituies de pesquisa, incluindo universidades, fundaes, centros de pesquisa, empresas de base tecnolgica, fabricantes e consultores, e milhares de profissionais altamente qualificados participam do Programa. Milhares de produtos ou tcnicas, incluindo materiais, equipamentos, dispositivos e procedimentos, foram desenvolvidos ou aprimorados, proporcionando ganhos de produtividade e contribuindo para a reduo da dependncia tecnolgica do setor de energia eltrica. Este livro mais um produto importante dessa parceria entre empresas de energia eltrica e instituies de pesquisa, reforando a importncia de polticas pblicas destinadas pesquisa e ao desenvolvimento tecnolgico do setor. Com foco na prospeco de tecnologias e inovaes relevantes para o futuro da transmisso de eletricidade no Pas, o projeto INOVALT coloca disposio do setor o estado da arte, as melhores prticas e as tendncias tecnolgicas na implantao e na operao de linhas de transmisso. Que sua aplicabilidade e relevncia estimulem a realizao de projetos, cujos resultados contribuam para a consolidao desse importante mecanismo de promoo da pesquisa e do desenvolvimento tecnolgico no setor de energia eltrica.

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PREFCIOS INICIAIS


Programa de Pesquisa e Desenvolvimento da Transmissora Aliana de Energia Eltrica S.A. TAESAGliender Pereira de MendonaGERENTE DOS PROGRAMAS DE P&D DA TAESA

O

s vrios projetos de P&D executados e/ou em execuo pelas Concesses que integram o Grupo Transmissora Aliana de Energia Eltrica S.A. (TAESA), a saber, Transmissora Sudeste Nordeste S.A. (TSN), Novatrans Transmissora de Energia S.A. (NOVATRANS), Empresa de Transmisso de Energia do Oeste S.A. (ETEO), Empresa de Transmisso de Energia do Alto Uruguai S.A.(ETAU) e Brasnorte Transmissora de Energia S.A. (BRASNORTE), visam desenvolver novas alternativas para o setor de transmisso de energia, alm de buscar constantemente projetos de pesquisa que contribuam com a sustentabilidade, meio ambiente, economia, razoabilidade e principalmente que gerem bons resultados e benefcios sociedade brasileira, estimulando a competitividade da indstria do nosso pas. Os resultados destes projetos contribuem para manter a vanguarda tecnolgica da Companhia no mbito do setor eltrico nacional. Sabe-se que com a promulgao da Lei n 9.991 de 24 de julho de 2000, que estabeleceu os percentuais mnimos a investir em programas de P&D pelas empresas do setor eltrico brasileiro, as concessionrias de energia eltrica, sob primorosa coordenao, regulao e fiscalizao da Agncia Nacional de EnergiaPREFCIOS INICIAIS

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Eltrica (ANEEL), vm, exemplarmente, executando projetos de pesquisa e desenvolvimento que alavancam tecnologicamente o referido setor. Os resultados/produtos provenientes de estudos, desenvolvimento de novos materiais e capacitao profissional, contribuem, incessantemente, para que o pas se desvincule da dependncia tecnolgica com outros pases, tendo como ganho adicional a possibilidade de o Brasil exportar novas tecnologias. As Concessionrias de Transmisso que compem o Grupo TAESA vm investindo significativamente em projetos de P&D, pulverizados em diversos temas de pesquisa de interesse da Companhia e na busca constante pela melhoria na prestao de seus servios. Nestes ltimos anos, a Empresa investiu um montante considervel de recursos, buscando sempre reconhecer a determinao legal como oportunidade de investimento sustentvel, de ser um vetor de inovao e no como uma simples obrigao setorial. A TAESA fortifica-se cada vez mais, beneficiando-se dos produtos advindos das pesquisas e orgulha-se de fazer parte deste processo de P&D que se consolida neste setor. Participar da equipe do projeto Inovaes Tecnolgicas Aplicadas a Linhas de Transmisso INOVALT e, principalmente, poder deixar registradas nesta obra algumas palavras, que antecedem relatrios originados por grandes personalidades do setor eltrico brasileiro, me enaltece profundamente. Com certeza, este livro, precursor de outros, vem mostrar a relevncia da INOVAo e do desenvolvimento, fatores que agregam avanos tecnolgicos do nosso pas e convergem na segurana, eficincia e continuidade da prestao dos servios pblicos vinculados ao setor de energia eltrica. Parabns ao Pesquisador Sergio Frontin e a toda a sua equipe pela brilhante pesquisa!

Entre as pequenas coisas que no fazemos e as grandes que no podemos fazer, o perigo est em no tentarmos nenhuma. Confcio

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PREFCIOS INICIAIS


O Impacto da Lei 9.991 Sobre Projetos de Pesquisa e Desenvolvimento com o Setor Eltrico na Faculdade de Tecnologia da UnBAntonio Cesar Pinho Brasil JuniorCHEFE DO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA DA UNB

Jos Alexander ArajoPROFESSOR DO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA DA UNB

Ivan Marques de Toledo CamargoPROFESSOR DO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA DA UNB

ndicadores recentes do Ministrio da Cincia e Tecnologia, amplamente divulgados nos diversos veculos da imprensa nacional, mostraram que, nas ltimas duas dcadas, o Brasil praticamente dobrou sua participao percentual na produo mundial de conhecimento em termos do nmero total de artigos publicados em peridicos indexados. Ocupamos hoje posio de destaque nesse indicador e, entre os anos de 1980 a 2006, fomos o sexto pas a apresentar maior nvel de crescimento nas publicaes mundiais indexadas. Por outro lado, nossa participao no pedido de patentes de inveno depositadas no escritrio de marcas e patentes dos EUA muito modesta, e o crescimento registrado nos ltimos vinte anos no acompanha o ritmo de crescimento de nossas publicaes. De uma forma ou de outra, esse um indicador claro de que a pesquisa realizada no Brasil tem carter fortemente acadmico com pouco reflexo ainda no desenvolvimento tecnolgico do pas. Nesse sentido, a Lei 9.991 de 24 de julho de 2000, que obriga as empresas concessionrias, permissionrias e autorizadas do setor de energia eltrica a investirem um pequeno percentual de sua receita operacional lquida no desenvolvimento de projetos de P&D, tem representadoPREFCIOS INICIAIS

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uma verdadeira revoluo na produo de conhecimento, de prticas e de produtos de carter tecnolgico para o setor eltrico brasileiro. O processo sinrgico, disparado pela publicao da referida Lei entre os pesquisadores de diversos laboratrios da Faculdade de Tecnologia da UnB e as empresas parceiras, exemplo caracterstico. Pelo lado das empresas do setor eltrico, estes recursos, que inicialmente foram considerados por algumas como um nus ou at mesmo como uma tributao extra, tm sido agora claramente considerados como uma importante ferramenta para o seu desenvolvimento estratgico. Graas a esses projetos de P&D, verifica-se uma maior aproximao entre engenheiros e pesquisadores na tentativa de se criar ferramentas tecnolgicas e produtos inditos e/ou inovadores que representem solues robustas para problemas e processos de fundamental importncia para o setor eltrico brasileiro. Um crculo virtuoso foi criado, onde a soluo de problemas existentes no mbito dos projetos de P&D parece aguar cada vez mais a curiosidade dos profissionais envolvidos nestes projetos, gerando mais demandas por novos problemas e por um intenso processo de capacitao e transferncia tecnolgica. Do outro lado do balco, pesquisadores usualmente distantes dos problemas prticos e das necessidades tecnolgicas das empresas do setor foram atrados pela perspectiva de novas fontes de financiamento, com volume razovel de recursos protegidos por fora da lei. A conduo de pesquisas de carter mais aplicado tem imposto novos desafios e motivaes aos pesquisadores que agora veem os resultados de seus trabalhos serem revertidos de maneira clara em benefcio das empresas e, consequentemente, da sociedade como um todo. Um novo ambiente foi criado nos diversos laboratrios de pesquisa da FT-UnB envolvidos com o desenvolvimento desse tipo de projeto de P&D. A maior presena dos engenheiros do setor eltrico nos nossos laboratrios despertou um grande interesse de docentes e de alunos de graduao e ps-graduao pelo desenvolvimento de pesquisa aplicada para o setor. Apenas como alguns exemplos recentes de projetos de P&D no mbito da Lei 9.991 na FT-UnB, pode-se citar a criao de um laboratrio com caractersticas inditas no Hemisfrio Sul para ensaios de fadiga de cabos condutores de energia, o desenvolvimento e patenteamento de uma turbina hidrocintica para gerao de energia a partir da correnteza dos rios (com grande impacto e projeto social associado a comunidades isoladas da Amaznia, entre outras), o desenvolvimento de metodologias para projeto contra a fadiga e para a modelagem do comportamento dinmico de hidrogeradores, o estudo, o desenvolvimento e implantao de biocombustveis e clulas combustveis, estudo e controle dos nveis de par-

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PREFCIOS INICIAIS


tculas poluentes emitidas por gases gerados em usinas termoeltricas, monitoramento e controle da qualidade de energia eltrica, entre outros. nesse contexto que o projeto INOVALT foi proposto. Com o objetivo de prospectar e hierarquizar tecnologias e inovaes aplicadas a linhas de transmisso, o principal resultado desse projeto de pesquisa o estabelecimento de uma agenda para a priorizao de investimentos nessa rea. Neste livro, o hercleo trabalho de prospeco executado pela equipe do projeto apresentado de forma coerente. A metodologia de hierarquizao adotada ento descrita e aplicada s tecnologias e inovaes prospectadas para definio das prioridades cientficas que apresentem a melhor relao entre recurso/tempo investido e retorno/financeiro para a empresa.

PREFCIOS INICIAIS

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RESUMO EXECUTIVO

Sergio de Oliveira FrontinCOORDENADOR DO PROJETO

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Programa de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) da Agncia Nacional de Energia Eltrica (ANEEL) menciona, no contexto do tema Planejamento de Sistemas de Energia Eltrica, que a rede bsica, com vida mdia na faixa de 20 a 30 anos de servio, em pouco tempo apresentar inevitvel degradao. Por este motivo, vem sendo enfatizada a importncia do desenvolvimento de tecnologias que permitam aumentar a capacidade de transporte e a confiabilidade. Com este objetivo, foi realizada a pesquisa Prospeco e Hierarquizao de Inovaes Tecnolgicas Aplicadas a Linhas de Transmisso patrocinada pela Transmissora Aliana de Energia Eltrica (TAESA), tendo como entidades executoras a Fundao de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico (FINATEC) e a Universidade de Braslia (UnB). Este projeto intitulado de INOVALT foi, primordialmente, conduzido em trs etapas. Na primeira delas, foi realizada a contextualizao do assunto em pauta a partir da anlise dos diversos estudos e atividades necessrios para a implantao de uma linha de transmisso, da anlise do sistema de transmisso atual, da expanso planejada e dos indicadores de desempenhoRESUMO EXECUTIVO

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das linhas em operao. A segunda etapa refere-se apresentao dos resultados das prospeces efetuadas para a identificao e anlise dos temas que poderiam conduzir a inovaes tecnolgicas. J a terceira refere-se ao estabelecimento e aplicao de metodologia de hierarquizao aos temas selecionados, considerando as dimenses: aumento da capacidade de transporte, aumento da confiabilidade, reduo do impacto ambiental, reduo dos custos e expanso do sistema. A contextualizao do assunto em pauta foi apresentada nos Captulos 1, 2 e 3. O Captulo 1 Implantao de Linhas de Transmisso apresenta, de forma resumida, as fases necessrias para a implantao de uma linha de transmisso de acordo com o atual modelo do Setor de Energia Eltrica. A apresentao destas fases tem, igualmente, o objetivo de prover uma viso global dos aspectos tcnicos relacionados s linhas de transmisso e permitir a sua reflexo sobre as diversas possibilidades de aplicao de inovaes tecnolgicas. Estas inovaes podem impactar qualquer um dos componentes envolvidos (estruturas, condutores, isoladores etc.) e contribuir para a realizao de estudos voltados para a otimizao tcnica e econmica da linha. O Captulo 2 Planejamento e Custos expe a situao atual do sistema de transmisso e a sua expanso planejada, considerando os dados do Plano Decenal Energia 2019 (PDE 2019). Os diversos componentes de custos decorrentes da implantao de uma linha de transmisso tambm um assunto analisado neste Captulo. O Captulo 3 Desempenho de Linhas de Transmisso mostra os resultados principais dos relatrios sobre este assunto, publicados pelo Operador Nacional do Sistema (ONS), analisando as causas, frequncia e durao dos desligamentos. A segunda etapa, referente prospeco dos temas mais promissores, considerou as seguintes fontes de pesquisa em mbito nacional: Programa de P&D da ANEEL; Coordenao de Aperfeioamento de Pessoal de Nvel Superior (CAPES); Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI) e Seminrio Nacional de Produo e Transmisso de Energia Eltrica (SNPTEE). Para obter parmetros comparativos com o cenrio internacional, foram consideradas tambm as fontes Institute of Electrical and Eletronic Engineers (IEEE); Conseil Internacional des Grands Rsaux Electriques (CIGR) e publicaes cientficas do banco de dados Web of Science. Alm da identificao e anlise dos temas mais promissores, foram levantados outros aspectos considerados relevantes para a pesquisa, como por exemplo: investimentos realizados nos projetos de P&D, as instituies pro-

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RESUMO EXECUTIVO


ponentes e executoras e a quantidade de trabalhos por instituio e por pas. Uma viso geral deste levantamento foi apresentada no Captulo 4. Devido grande abrangncia do tema Linhas de Transmisso, o trabalho de prospeco foi dividido em oito reas, conforme indicadas abaixo: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) Estudos e Projetos ...................................Captulo 5 Recapacitao...........................................Captulo 6 Estruturas .................................................Captulo 7 Condutores...............................................Captulo 8 Isoladores..................................................Captulo 9 Manuteno..............................................Captulo 10 Monitoramento........................................Captulo 11 Meio Ambiente ........................................Captulo 12

Como resultado desta pesquisa, foram selecionados 98 temas mais promissores em termos de desenvolvimento de projetos P&D. O Captulo 13 detalha a terceira etapa do projeto, que se refere ao estabelecimento e aplicao de metodologia de hierarquizao aos temas identificados e consolidados a partir das prospeces apresentadas nos captulos anteriores. Foram analisadas diversas metodologias, dentre as quais foi escolhida a Metodologia Delphi. Esta metodologia utilizada para se obter consenso de opinies entre especialistas sobre um objeto investigado. Baseia-se na aplicao de questionrios durante sucessivas rodadas a um grupo de especialistas. A cada rodada, os participantes recebem um feedback sobre os resultados da rodada anterior, os quais so submetidos previamente a um tratamento estatstico, ou seja, uma abordagem quantitativa dos dados. No nosso caso, foram utilizadas duas rodadas de consulta aos especialistas. Uma primeira rodada foi realizada durante Seminrio ocorrido na cidade de Braslia, onde foi apresentado um questionrio contendo os 98 temas selecionados previamente para avaliao dos participantes. Aps a anlise e consolidao das respostas, foi realizada via internet uma segunda rodada de consulta aos especialistas. Para esta rodada foram escolhidos 15 temas mais promissores, selecionados a partir das respostas dos especialistas no seminrio. Para cada tema foram apresentadas cinco perguntas especficas, abordando as dimenses Desempenho, Expanso do Sistema, Custos, Melhoria do Sistema Existente e Meio Ambiente. Como resultado final, apresentou-se a hierarquizao dos temas mais promissores, objetivando fornecer subsdios importantes para a construo da Agenda Estratgica das empresas na escolha dos seus projetos de P&D. EspeRESUMO EXECUTIVO

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ra-se igualmente que os investimentos nos temas apontados tragam benefcios para reduo dos custos decorrentes das diversas atividades para implantao de uma linha de transmisso; melhoria do desempenho com consequente reduo das sadas das linhas; reduo dos impactos ambientais; e indicao de novos processos e tecnologias que possam ser utilizados para aumentar a capacidade das linhas existentes e aplicados na expanso do Sistema Eltrico. Aps a hierarquizao dos temas mais promissores, seria igualmente possvel avanar e promover um maior detalhamento das aes necessrias para o pleno desenvolvimento de um item especfico. O Captulo 14 exemplifica essa possibilidade a partir da apresentao da metodologia de roadmapping e sua aplicao ao tema Vibrao Elica e Fadiga de Cabos. Essa metodologia analisa o fenmeno, as teorias correlatas, levanta os indicadores pertinentes e, com base nesse conhecimento e em uma pesquisa junto a especialistas na rea, estabelece as aes necessrias para o aprimoramento das pesquisas, infraestrutura, tecnologia e produo do conhecimento relacionados ao tema em questo. O Captulo 15 apresenta os principais fatos e concluses abordados ao longo dos captulos anteriores. Os resultados deste projeto podem ser aplicados de forma geral. Entretanto, torna-se necessrio ressaltar que no foi dada nfase s alternativas no convencionais para a transmisso de energia eltrica longa distncia como, por exemplo, transmisso em ultra alta tenso em corrente alternada, sistemas de corrente contnua acima de 600 kV, sistemas em meia onda, sistemas hexafsicos etc, tendo em vista que este tema faz parte do projeto estratgico do programa de P&D da ANEEL denominado Chamada 005. Durante o desenvolvimento do projeto, contamos com a ajuda de diversas pessoas, dentre as quais devemos citar: Marcio Szechtman e Geyza Gabrielli Rigo pela TAESA, Francisco Rogrio Fontenele Arago, Cludio Humberto Amncio, Dbora Fernandes da Cunha, Carolini Priscila Silva de Oliveira, Marinela Dias Piloto pela FINATEC. Finalmente, gostaria, em nome da equipe, agradecer ao Gerente do Projeto, Gliender P. Mendona, pelo apoio sempre presente durante o desenvolvimento dos trabalhos. Agradecemos tambm aos renomados especialistas que contriburam apresentando os seus comentrios por meio de prefcios aos diversos captulos.

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RESUMO EXECUTIVO


CAPTULO 1

Implantao de Linhas de TransmissoSergio de Oliveira Frontin

CAPTULO 1

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PREFCIO

Os desafios da otimizao integradaJos Roberto de Medeiros

U

m projeto de linha de transmisso busca atender aos requisitos de planejamento de sistema, ou seja, transmitir uma determinada potncia em regime normal de operao (carregamento de longa durao) e em emergncia (carregamento de curta durao) a um determinado nvel de tenso, ao menor custo total, qual seja custo de investimento acrescido do custo de perdas, com baixo impacto ambiental e social, altos ndices de confiabilidade e disponibilidade, atendendo a requisitos tcnicos mnimos tanto do ponto de vista eltrico como mecnico. O pargrafo anterior, basicamente, indica os principais elementos que compem o processo de otimizao de projeto de linha de transmisso. Alguns destes elementos dizem respeito ao custo de investimento do projeto associado funo de transmisso, ou seja, torres (geometria, espaamentos, alturas etc), cabos (tipo e nmero de condutores, comprimento de vo, flecha etc), outros ao custo de investimento do projeto associado s questes ambientais (faixa de passagem, restries quanto definio de rotas, compensaes ambientais, interferncias no meio ambiente de uma forma geral, bem como em servios e sistemas telefonia, rdio etc, e nos seres humanos potenciais perigosos toque e passo, rudos audveis etc). Observa-se que, para que o projeto seja desenvolvido de forma segura, um conjunto expressivo de dados deve estar disponvel de forma confivel. Como exemplo, pode-se citar dados meteorolgicos (vento, chuva, umidadeImplantao de Linhas de Transmisso

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etc), dados ambientais (poluio ambiental, nvel de sinais de rdio e telefnicos, localizao de instalaes sujeitas interferncia etc), custos de componentes (cabos, ferragens etc), dados ambientais, requisitos mnimos de desempenho etc. No atual modelo do setor eltrico brasileiro, os ativos de transmisso so remunerados por meio de uma parcela fixa acrescida de uma parcela varivel que est relacionada disponibilidade destes ativos no cumprimento da sua funo de transmisso. Assim sendo, um equilbrio entre o custo do projeto e seu desempenho operativo (disponibilidade) fundamental para que se possa garantir a adequada remunerao. O desenvolvimento integrado de um projeto de linha de transmisso voltado otimizao de todos estes fatores constitui-se em um desafio permanente para o setor eltrico, mesmo porque os pesos dos diversos elementos que participam do processo de otimizao variam com o tempo. Da a necessidade de contnuo aprimoramento tecnolgico na busca de inovaes que possibilitem ganhos contnuos tanto para o empreendedor como para a sociedade como um todo, contribuindo para o aumento do nvel de riqueza e desenvolvimento do pas. Este primeiro captulo (Implantao de Linhas de Transmisso) apresenta, de forma objetiva e ordenada, todos os aspectos envolvidos em um projeto de linha de transmisso e, certamente, contribui para uma viso abrangente deste processo.

CAPTULO 1

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Implantao de Linhas de TransmissoSrgio de Oliveira Frontin

ObjetivoApresentar de forma resumida as etapas necessrias para implantao de uma linha de transmisso de energia eltrica de acordo com o atual modelo do Setor de Energia Eltrica Brasileiro. A apresentao destas etapas tem o objetivo de prover o leitor de uma viso global dos aspectos tcnicos relacionados s linhas de transmisso e, em decorrncia, permitir a sua reflexo sobre as diversas possibilidades de aplicao de inovaes tecnolgicas, que podem impactar qualquer um dos componentes envolvidos (estruturas, condutores, isoladores etc.) e fornecer subsdios importantes para a realizao de estudos voltados para a otimizao tcnica e econmica da linha.

As EtapasA implantao de uma linha de transmisso se inicia pela identificao de sua necessidade, com vistas expanso do sistema eltrico ou necessidade de reforo das instalaes existentes at a sua efetiva operao. De maneira global, estas etapas podem ser nomeadas da seguinte forma: Estudos para a expanso do sistema de transmisso. Estudos de ampliaes e reforos do sistema existente. Realizao de leiles de linhas de transmisso. Contrato de concesso do servio pblico de transmisso de energia eltrica.

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Implantao de Linhas de Transmisso


Elaborao do projeto bsico para atendimento dos requisitos do edital. Construo e comissionamento. Operao. Remunerao do ativo de transmisso. Manuteno.

A seguir ser detalhada cada uma destas etapas.

Estudos para a Expanso do Sistema de TransmissoPara a definio das alternativas de expanso do sistema de energia eltrica, basicamente so realizados, na fase de planejamento, estudos de fluxo de potncia, curto-circuito, estabilidade e sobretenses transitrias. Estes estudos e outros especficos relacionados s questes econmicas e ambientais so realizados pela Empresa de Pesquisa Energtica (EPE) que, a partir do conhecimento da demanda de energia no horizonte do planejamento e das alternativas de gerao, determina as solues tecnicamente e economicamente mais adequadas para a expanso do sistema de energia eltrica. Alm de outros parmetros, as alternativas de transmisso devero ser identificadas pelo seu modo de transmisso (corrente alternada ou corrente contnua), nvel de tenso da linha de transmisso, carregamento em operao normal e em emergncia, suas subestaes terminais e a data requerida para entrada em operao. Os resultados dos estudos convergem para o Plano Decenal de Expanso de Energia, que apresenta os principais aspectos que norteiam o estabelecimento da configurao de referncia do sistema de gerao e transmisso e sua evoluo ao longo do perodo de 10 anos. No item Gerao de Energia Eltrica, deste Plano Decenal, so apresentadas as hipteses da expanso da gerao e as diversas anlises realizadas, tais como riscos de dficit, custos marginais de operao, evoluo dos fluxos nas interligaes, estimativa do total de investimentos, anlise de sensibilidade a prazos mais longos para obteno de licenas ambientais etc. No item Transmisso de Energia Eltrica, a expanso da transmisso descrita por regio geoeltrica do Sistema Interligado Nacional (SIN) e por unidade de estado dessas regies. Alm das estimativas de investimentos, so indicadas a avaliao da estabilidade eletromecnica do sistema interligado, a projeo da evoluo dos valores mdios das tarifas de uso do sistema de transmisso, a avaliao dos ndices de confiabilidade da rede eltrica e a evoluo dos nveis de curto-circuito nos barramentos.CAPTULO 1

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No item Anlise Socioambiental do Sistema Eltrico, apresentado um panorama das questes socioambientais referentes s configuraes propostas para a expanso da gerao e da transmisso. A partir do Plano Decenal, a EPE elabora o Programa de Expanso da Transmisso (PET), onde so indicadas as linhas de transmisso e subestaes necessrias para a adequada prestao dos servios de transmisso de energia eltrica pela Rede Bsica (RB) do Sistema Interligado Nacional (SIN).

Estudos de Ampliaes e Reforos do Sistema ExistenteO Operador Nacional do Sistema (ONS), a partir de estudos de sistemas no horizonte de at 5 anos, pode, por sua vez, identificar a necessidade de ampliaes e reforos no sistema atual que so apresentados no Plano de Ampliaes e Reforos (PAR). As novas linhas de transmisso apresentadas no PET e PAR so analisadas e consolidadas pelo Ministrio de Minas e Energia (MME) que representa a Unio como poder concedente do servio pblico de transmisso. A partir desta anlise, o MME compe os lotes de linhas de transmisso e subestaes para submeter ao mercado por meio de realizao de leiles.

Leiles de Linhas de TransmissoO MME, dentre as suas competncias legais, vem delegando Agncia Nacional de Energia Eltrica (ANEEL) a realizao de licitao, na modalidade leilo, para a seleo das propostas para contratao de servio pblico de transmisso, mediante outorga de concesso, incluindo a construo, montagem, operao e manuteno das instalaes de transmisso. O procedimento para a declarao do vencedor, de acordo com as atuais regras do leilo de linhas de transmisso e subestaes, o seguinte: Ser declarada vencedora de cada lote a proponente que ofertar, em envelope lacrado, o menor valor da receita anual permitida para explorao da concesso do servio pblico de transmisso, desde que os valores ofertados pelas demais proponentes, em cada lote, sejam superiores a 5% (cinco por cento) do valor ofertado pela menor proposta financeira apresentada em envelope lacrado. Em cada lote, a sesso do leilo prosseguir, com lances sucessivos efe-

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tuados a viva-voz, no caso de haver: Diferena entre os valores da menor proposta financeira e das demais propostas ofertadas pelas proponentes igual ou inferior a 5% (cinco por cento), ou empate entre os menores valores dos lances ofertados nos envelopes. No edital da licitao, a ANEEL exige dos proponentes empreendedores diversos requisitos, dentre os quais se podem citar: A transmissora dever promover, junto aos proprietrios, priorizando a forma amigvel, a liberao da faixa de terra necessria passagem da linha de transmisso. Caso a transmissora venha requerer a Declarao de Utilidade Pblica de reas de terra e benfeitorias para fins de instituio de servido administrativa ou desapropriao, a ANEEL examinar a questo e se for deferida a solicitao, cabendo transmissora as providncias necessrias para efetivao das servides administrativas e da desapropriao, com o conseqente pagamento das indenizaes. Este item particularmente importante considerando que o estabelecimento da rota da linha de transmiso, mesmo com a utilizao de modernas ferramentas de geoprocessamento, est se tornando uma tarefa cada vez mais complexa, tendo em vista a preocupao crescente com o meio ambiente. Sendo assim, a escolha da rota da linha de transmisso deve ser cuidadosamente realizada considerando os aspectos de engenharia, meio ambiente e economia. Outros itens importantes so: Ser de responsabilidade exclusiva da transmissora a construo, montagem, operao e manuteno das instalaes de transmisso, cabendo-lhe, para isso, captar os recursos financeiros, desenvolver diretamente ou contratar com terceiros: servios, aquisio de materiais e equipamentos para reserva ou substituio. Responder ainda a transmissora pela integridade das instalaes, submetendo-se regulamentao especfica estabelecida pela ANEEL e aos procedimentos de rede, bem como s condies definidas no Contrato de Concesso e no Contrato de Prestao de Servios de Transmisso CPST. Os requisitos aqui estabelecidos aplicam-se ao pr-projeto, ao projeto bsico e executivo bem como s fases de construo, manuteno e operao do empreendimento. Aplicam-se ainda ao projeto, fabricao, inspeo, ensaios e montagem de materiais, componentes e equipamentos utilizados no empreendimento.CAPTULO 1

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A transmissora dever apresentar ANEEL o projeto bsico das instalaes de transmisso, vinculadas ao seu contrato de concesso. de responsabilidade da transmissora obter os dados, inclusive os descritivos das condies ambientais e geomorfolgicas da regio de implantao, a serem adotados na elaborao do projeto bsico, bem como nas fases de construo, manuteno e operao das instalaes. de responsabilidade e prerrogativa da transmissora o dimensionamento e especificao dos equipamentos e instalaes de transmisso que compem o servio pblico de transmisso, objeto desta licitao, de forma a atender ao edital e as prticas da boa engenharia, bem como a poltica de reserva.

Contrato de Concesso do Servio Pblico de Transmisso de Energia EltricaUma vez atendidas as exigncias processuais indicadas no edital, a empresa transmissora vencedora assina o Contrato de Concesso: contrato com prazo de vigncia de 30 anos, a ser celebrado entre a transmissora e a Unio, por intermdio da ANEEL, regendo a concesso da prestao do servio pblico de transmisso. Este contrato contm as seguintes clusulas principais, dentre outras: Definies. Condies de prestao do servio. Obrigaes e encargos da transmissora. Prerrogativas da transmissora. Receita do servio de transmisso. Reviso da receita anual permitida. Fiscalizao dos servios. Penalidades. Interveno na concesso. Extino da concesso e reverso dos bens vinculados. Prazo de concesso.

A transmissora, na mesma data ou em at 60 dias aps a celebrao do Contrato de Concesso, dever firmar o Contrato de Prestao de Servios de Transmisso (CPST) com o Operador Nacional do Sistema, consubstanciando as condies tcnicas e comerciais relativas disponibilidade das instalaes de transmisso para a operao interligada.

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Projeto Bsico para Atendimento dos Requisitos Tcnicos do EditalO Edital de Licitao para fins de verificao da conformidade com os requisitos tcnicos exige que a transmissora apresente o Projeto Bsico das instalaes para anlise e aprovao da ANEEL. Sendo enfatizado que, sempre que solicitada, a transmissora deve comprovar, mediante estudo, que as solues adotadas nas especificaes e projetos das instalaes de transmisso so adequadas. O Projeto Bsico deve ser composto de relatrios tcnicos com roteiro completo e descrio detalhada do tratamento e das hipteses assumidas para os dados de vento, as presses dinmicas e as cargas resultantes, os esquemas e as hipteses de carregamentos e o respectivo memorial de clculo com o dimensionamento completo da linha de transmisso incluindo: Mapas (istacas). Estaes anemomtricas usadas. Velocidade mxima anual de vento a 10 m de altura e mdia de 3 segundos, tempo de retorno de 250 anos (para linha com tenso superior a 230 kV) e 150 anos (para linha com tenso igual ou inferior a 230 kV) e, tambm, com mdia de 10 minutos. Mdia de velocidade mxima anual de vento a 10 m de altura e mdia de 3 segundos, tempo de retorno de 250 anos (para linha com tenso superior a 230 kV) e 150 anos (para linha com tenso igual ou inferior a 230 kV) e, tambm, com mdia de 10 minutos. Coeficiente de variao da velocidade mxima anual a 10 m de altura (em porcentagem). Coeficientes de rajadas a 10 m de altura e mdia de 10 minutos. Relao de normas tcnicas oficiais utilizadas. Memorial de clculo dos suportes. Desenho da diretriz selecionada e suas eventuais interferncias. Desenho da faixa de passagem, clearances e distncias de segurana. Regulao mecnica dos cabos: caractersticas fsicas, estados bsicos e presso resultante dos ventos. Suportes (estrutura metlica ou de concreto armado e/ou especiais). Tipos, caractersticas de aplicao e relatrios de ensaios de cargas para os suportes pr-existentes. Desenhos das silhuetas com as dimenses principais. Coeficientes de segurana. Presses de ventos atuantes (cabos e suportes), coeficientes de arrasto, foras resultantes e pontos de aplicao.CAPTULO 1

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Esquemas de carregamentos e cargas atuantes. Cargas resultantes nas fundaes. Ensaio de carregamento de prottipo (para os suportes de suspenso simples de maior incidncia). Programa preliminar do ensaio de carregamento a ser realizado com a indicao da data prevista, hipteses e a determinao das cargas (Kgf) e respectivos locais de aplicao. Tipos de fundaes: critrios de dimensionamento e desenhos dimensionais. Cabos condutores: caractersticas. Cabos para-raios: caractersticas. Cadeias de isoladores: coordenao eletromecnica, desenhos e demais caractersticas. Contrapeso: caractersticas, material, mtodo e critrios de dimensionamento. Ferragens, espaadores e acessrios: descrio, ensaios de tipo, caractersticas fsicas e desenhos de fabricao. Vibraes elicas. Relatrios dos estudos de vibrao elica e de sistemas de amortecimentos para fins de controle da fadiga dos cabos. Projeto do sistema de amortecimento para fins de controle da fadiga dos cabos, de forma a garantir a reduo de danos aos cabos.

Requisitos Tcnicos do EditalComo j mencionado, o Projeto Bsico deve ser elaborado de forma a atender aos diversos requisitos tcnicos apresentados no edital. A seguir, sero apresentados e analisados alguns destes requisitos. O leitor deve analisar estes requisitos tentando identificar as possibilidades de inovaes tecnolgicas que possam ser aplicadas objetivando a reduo dos custos, melhoria da segurana e confiabilidade, reduo do impacto sobre o meio ambiente etc. Este o objetivo primordial deste projeto de P&D, e neste sentido as atividades seguintes sero desenvolvidas visando identificar os itens mais promissores com relao aos aspectos indicados. REQUISITOS ELTRICOS Parmetros eltricos Os parmetros eltricos das linhas de transmisso so definidos pelas matrizes de impedncia srie e admitncia shunt, tanto para frequncia industrial como para altas frequncias para aplicao de sinal de carrier.

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Estes parmetros dependem essencialmente da geometria da torre, da frequncia, caractersticas naturais do condutor e resistividade do solo. Os tpicos relacionados mais importantes so impedncia de surto, desbalano, tenses induzidas, campo eltrico, campo magntico, tenses ressonantes. O edital do leilo disponibiliza todos os dados que foram utilizados nos estudos de planejamento, que levaram concluso da necessidade da linha de transmisso em pauta. Entretanto, para evitar qualquer discordncia nos estudos futuros, onde sero considerados os parmetros da linha efetivamente projetada, torna-se muito importante o seguinte requisito: A impedncia equivalente vista dos terminais de cada trecho de linha de transmisso, composta por suas componentes de seqncia positiva e zero e tambm por seu grau de compensao srie e/ou paralela, deve possibilitar que o desempenho sistmico da instalao seja similar ao da configurao bsica. Este desempenho caracterizado pelo resultado obtido em termos de fluxo de potncia e resposta dinmica em um conjunto de situaes em regime normal e sob contingncias apresentado nos estudos documentados nos relatrios listados no edital. Capacidade de corrente dos condutores Para a adequada transmisso de energia, tanto durante operao normal como durante situaes de emergncia, essencial que a linha de transmisso tenha garantida a sua capacidade de corrente de longa e curta durao. Neste sentido, exige-se que: A capacidade de corrente de longa durao deve corresponder ao valor de corrente da linha de transmisso em condio normal de operao e deve atender s diretrizes fixadas pela norma tcnica NBR 5422 da ABNT. A capacidade de corrente de curta durao deve atender condio de emergncia estabelecida na mesma norma. Capacidade de corrente dos acessrios, conexes e demais componentes No necessrio somente garantir a capacidade de corrente dos condutores, mas preciso tambm garantir a capacidade de corrente em todos os componentes da linha que sejam submetidos ao fluxo de corrente, assim: Os acessrios, conexes e demais componentes que conduzem corrente devem ser dimensionados de forma a no criar restrio operao da linha. Devero ser atendidas, tambm, as prescries das normasCAPTULO 1

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de dimensionamento e ensaios de ferragens eletrotcnicas de linhas de transmisso, em especial da Norma Tcnica NBR 7095 da ABNT, ou sua sucessora. Capacidade de corrente dos cabos para-raios Considerando que o nmero e posio (altura e ngulo) j tenham sido determinados pelo estudo de desempenho a descarga atmosfrica, restam outros itens que necessitam serem estudados e definidos para finalizao do projeto dos cabos para-raios. A suportabilidade a curto-circuito um destes itens, principalmente prximo s subestaes. Economicamente justificado escolher um cabo para-raios de bitola maior, perto das subestaes e um de bitola menor ao longo do restante da linha. Outro ponto a escolha da ligao do cabo para-raios a torre. O modo mais simples o aterramento em todas as torres com a desvantagem de apresentar perdas maiores. A diminuio das perdas pode ser considerada com o tipo seccionado, isolado e aterrado no ponto central. Outra alternativa o cabo isolado (quando para uso de comunicao) que requer vrias transposies para diminuio de tenses induzidas. O requisito do edital o seguinte: Os cabos pra-raios conectados ou no s malhas de aterramento das subestaes terminais e ao sistema de aterramento das estruturas da linha devem ser capazes de suportar, sem dano, durante o perodo de concesso da linha de transmisso, a circulao da corrente associada ocorrncia de curto-circuito monofsico franco em qualquer estrutura por durao correspondente ao tempo de atuao da proteo de retaguarda. Definio da flecha mxima dos condutores A determinao da flecha mxima ou altura mnina do condutor-solo feita por meio de estudos de efeitos eletrostticos. O campo eltrico ao nvel do solo, embaixo da linha de transmisso ou na faixa de passagem, altamente influenciado pela tenso e pela configurao das fases (horizontal, delta ou vertical) e pela presena de condutores auxiliares nas proximidades. Em certas regies (por exemplo, travessias por rodovias), a reduo do campo pode ser conseguida por intermdio de aplicao de cabos aterrados embaixo das linhas. Esta rede de cabos pode ser horizontal ou vertical. Pode-se ainda pensar em blindagem natural (rvores ou casas) e ainda linhas de menor nvel de tenso (aplicvel para linhas de Ultra Alta Tenso).

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A seleo dos valores para projeto deve ser determinada a partir do estabelecimento de critrios para os seguintes aspectos: induo nos objetos, induo em pessoas, efeitos biolgicos, ignio de combustvel, corona de objetos aterrados e descargas eltricas. Em relao ao tpico de distncia de segurana do condutor ao solo, o requisto estabelecido o seguinte: A linha de transmisso deve ser projetada de acordo com as prescries da Norma Tcnica NBR 5422, da ABNT, de forma a preservar, em sua operao, as distncias de segurana nela estabelecidas. Devem ser previstas a circulao das capacidades de longa e de curta durao na linha de transmisso e a ocorrncia simultnea das seguintes condies climticas: (a) temperatura mxima mdia da regio; (b) radiao solar mxima da regio; e (c) brisa mnima prevista para a regio, desde que no superior a um metro por segundo. Transposio A deciso de transpor uma linha de transmisso depende basicamente dos fatores desbalano, proteo, configurao da torre, compensao reativa, corrente de arco secundrio e tenso induzida. Um dos efeitos indesejveis da linha de transmisso no transposta o grau de desbalano de sequncia negativa e sequncia zero. A corrente de sequncia negativa (I2) afeta os geradores (aquecimento no reator) e a corrente de sequncia zero afeta os rels. Linhas de transmisso no transpostas produzem impedncias desbalanceadas que devem ser levadas em conta no ajuste dos rels. Uma linha de transmisso no transporta influencia negativamente a corrente de arco secundrio quando da utilizao do religamento monopolar. Na anlise de linhas de transmisso em paralelo, especial ateno deve ser dada na escolha de compensao por reatores em derivao. Existe uma faixa de valores de MVAr que deve ser evitada, pois induz altos valores de tenso, devido ressonncia entre os circuitos. Se as linhas de transmisso forem transpostas, estas faixas so menores, tornando mais fcil a escolha otimizada da compensao reativa. O intervalo da transposio um objetivo do projeto a ser determinado a fim de se obter a transposio completa da linha. Entretanto, em alguns casos conveniente investigar a possibilidade de realizar a transposio nas subestaes intermedirias em lugar de realiz-la ao longo da linha de transCAPTULO 1

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misso. Nesta situao, embora no se obtenha uma transposio completa, o desempenho pode ainda ser adequado no atendimento em nvel desejado. Para evitar estes problemas, o edital indica o seguinte requisito: As linhas de transmisso de comprimento superior a 100 km devem ser transpostas com um ciclo completo de transposio, de preferncia com trechos de 1/6, 1/3, 1/3 e 1/6 do comprimento total. Caso a linha no seja transposta, o desequilbrio de tenso de seqncia negativa e zero deve estar limitado a 1,5% em vazio e a plena carga. Linhas de transmisso em paralelo na mesma faixa ou em faixas contguas ou linhas de circuito duplo, que necessitem ser transpostas, devem ter os ciclos de transposio com sentidos opostos. Travessia de linhas sobre linhas de telecomunicao, dutos e outras linhas de transmisso Em relao induo magntica, a maior preocupao refere-se induo de tenso ou correntes em objetos que estejam na vizinhana da linha de transmisso, por exemplo oleodutos, linhas de telecomunicaes, outras linhas de transmisso, cercas etc. A aproximao entre linhas de transmisso e linhas de telecomunicao pode causar perturbaes no sinal telefnico transmitido e danos ao pessoal de manuteno. Desta forma, deve-se, quando da ocorrncia de tais aproximaes, avaliar as distncias recomendveis entre as duas linhas, de tal forma que o desempenho das linhas de telecomunicao esteja enquadrado dentro de limites aceitveis. As tenses que causam distrbios em sistemas de comunicao podem ser divididas em duas classes: Tenso de perigo: tenso induzida pela linhas de transmisso devido ao acoplamento indutivo, capacitivo e resistivo (hmico). Tenso de rudo: tenso induzida ponderada em frequncia, para linhas telefnicas. Ela corresponde a uma tenso equivalente com a frequncia de referncia que, atuando no lugar da tenso induzida, causa o mesmo prejuzo qualidade de transmisso. A tenso de perigo origina-se dos acoplamentos indutivos e resistivos resultantes de correntes desequilibradas da linha de transmisso. Tal desequilbrio adquire importncia prtica quando da ocorrncia de faltas desequilibradas envolvendo a terra, em particular curtos-circuitos monofsicos. A tenso de rudo surge da circulao de correntes harmnicas nas linhas de transmisso.

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Pela existncia de uma camada isolante que reveste os dutos, que apresenta uma tenso mxima de suportabilidade, cuidados devem ser tomados quando da aproximao de linhas de transmisso e dutos. Basicamente, a tenso imposta a este revestimento pode ser dividida em dois componentes. A primeira devido fora eletromotriz induzida pela linha quando da circulao de uma corrente desequilibrada originada por uma falta, e a segunda devido elevao do potencial do solo pela disperso da corrente de curtocircuito drenada pelas torres localizadas em cada travessia. Estas tenses de solicitao devem ser calculadas para as condies mais desfavorveis de desequilbrio e disperso de corrente pelo solo, ou seja, para um curto-circuito monofsico nas torres mais prximas ao duto em cada travessia. A tenso induzida no duto devido ao acoplamento magntico deste com a linhas de transmisso depende, entre outros fatores, do ngulo de aproximao do duto em relao ao traado da linhas de transmisso, da extenso do trecho do duto sob influncia, da resistividade do solo ao longo da aproximao, da corrente de curto-circuito, dos parmetros do duto. Este valor de tenso pode ser alterado pela presena ou no de juntas isolantes no duto, de cabos para-raios ou outros cabos enterrados ao longo do trecho de influncia que funcionam como agentes de blindagem. A elevao do potencial do solo provocada pela corrente de disperso que flui pelo aterramento da torre de travessia funo da resistividade do solo, da magnitude da corrente de disperso, do raio da esfera equivalente ligado s dimenses da base da torre, do posicionamento dos fios contrapeso, quando da realizao do aterramento. Por meio da alterao das resistncias de aterramento das torres situadas nas travessias e nas torres adjacentes a estas, pode-se diminuir o fluxo de corrente pelas torres de travessias, fazendo com que a corrente de falta seja desviada por intermdio dos cabos pararaios s torres adjacentes. Ao ser utilizado este artifcio, deve-se verificar a capacidade dos cabos para-raios a serem instalados. Em relao a este item o edital requer: A transmisora deve evitar ao mximo o cruzamento sobre linhas de transmisso existentes. Caso o cruzamento seja inevitvel, a transmissora deve identificar esses casos, tanto nas entradas/sadas das subestaes quanto ao longo do traado das linhas de transmisso, e informar no projeto bsico as providncias que sero tomadas no sentido de minimizar os riscos inerentes a esses cruzamentos.

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Coordenao de isolamento Refere-se aos estudos que devem ser realizados para o dimensionamento dos espaamentos em ar entre os condutores e a estrutura, do nmero de isoladores, ainda, para a definio da localizao dos cabos para-raios, para atendimento de critrios de desempenho face a surtos atmosfricos, surtos de manobra e desempenho a 60 Hz (tenso mxima operativa). A determinao do isolamento tenso mxima operativa deve considerar os isoladores poludos na presena de umidade. A configurao dos isoladores, distncia de escoamento, forma e dimetro tm efeito sobre a escolha apropriada do tipo a ser empregado. O edital apresenta os seguintes requisitos: Isolamento tenso mxima operativa Para dimensionar o isolamento da linha de transmisso para tenso mxima operativa deve ser considerado o balano da cadeia de isoladores sob ao de vento com perodo de retorno de, no mnimo, 30 (trinta) anos. A distncia de escoamento mnima da cadeia de isoladores deve ser determinada conforme a norma IEC 60815, considerando o nvel de poluio da regio de implantao da linhas de transmisso. Caso o nvel de poluio da regio seja classificado como inferior ao nvel I leve, a distncia especfica de escoamento dever ser igual ou superior a 14 mm/kV eficaz fase-fase. Deve ser garantida a distncia de segurana entre qualquer condutor da linha e objetos situados na faixa de segurana, tanto para a condio sem vento quanto para a condio de balano dos cabos e cadeias de isoladores devido ao de vento com perodo de retorno de, no mnimo, 50 (cinqenta) anos. Na condio de balano dos cabos e cadeias de isoladores devido ao de vento, essa distncia de segurana deve ser tambm garantida: ao longo de toda a linhas de transmisso, independentemente do comprimento do vo, mesmo que para tanto a largura da faixa de segurana seja varivel ao longo da linhas de transmisso, em funo do comprimento do vo; e para qualquer topologia de terreno na faixa de segurana, especificamente quando h perfil lateral inclinado (em aclive). A determinao dos isolamentos da linhas de transmisso para fazer face aos surtos de manobra requer o conhecimento de uma srie de tpicos, tais como mtodos de clculo e anlise das sobretenses de manobra (ener-

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gizao, religamento, aplicao e abertura de faltas); mtodos de controle (para-raios, resistores de pr-insero nos disjuntores); curvas de suportabilidade do gap de ar frente s solicitaes. Laboratrios de alta tenso determinam a suportabilidade dos gaps de ar existentes numa estrutura, tais como janela da torre, fases laterais, condutor para terra, fase-fase etc. As correes, devido s condies atmosfricas e vento, tambm so levantadas. Depois de coletados todos estes dados e realizadas as simulaes, uma figura de mrito final obtida, que expressa em nmero de descargas esperadas. Se, por exemplo, o nmero for 0,001, ento espera-se em mdia que para cada 1000 operaes de manobra ocorrer uma descarga em qualquer posio ao longo da linha. Evidentemente a escolha deste nmero um compromisso econmico, que envolve o custo da linha de transmisso, a confiabilidade esperada do sistema e equipamentos utilizados para controle das sobretenses, tais como resistores de pr-insero, reatores shunt, para-raios de xido de zinco. Com relao a este item, o edital apresenta os seguintes requisitos: Isolamento para manobras. A sobretenso adotada no dimensionamento dos espaamentos eltricos das estruturas dever ser, no mnimo, igual maior das sobretenses indicadas nos estudos de transitrios eletromagnticos. Os riscos de falha (fase-terra e fase-fase) em manobras de energizao e religamento devem ser limitados aos valores especificados. A determinao do isolamento para descargas atmosfricas visa determinar o nmero e ngulo de blindagem dos cabos para-raios, avaliao do nmero de isoladores e aterramento das estruturas e as distncias entre os condutores e cabos para-raios. Sempre que possvel, deve-se analisar os registros disponveis das estaes meteorolgicas na regio e os registros dos contadores de descargas instalados ao longo da rota. Os estudos de desempenho de linhas de transmisso frente a descargas atmosfricas devem ser analisados para os diferentes fenmenos decorrentes da incidncia de um raio: queda direta ou falha de blindagem, queda indireta e descarga no meio do vo. O edital considera os seguintes requisitos: Desempenho a descargas atmosfricas: para os nveis de 345 e 500 kV, o nmero total de desligamentos por descargas atmosfricas deve ser inferior ou, no mximo, igual a um desligamento por 100 km por ano.CAPTULO 1

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As estruturas devero ser dimensionadas com pelo menos dois cabos pra-raios, dispostos sobre os cabos condutores de forma que, para o terreno predominante da regio, a probabilidade de desligamento de um circuito, causado por descargas diretas nos cabos condutores, seja inferior a 0,01 desligamentos por 100 km por ano. Emisso eletromagntica Neste bloco devem ser considerados os efeitos de rudo audvel, rdio interferncia, TV interfncia e corona visual. Rudo audvel Rudo audvel (RA) o tpico relativo ao rudo randmico e o hum de 120 Hz faixa audvel produzido em consequncia da corona. Cinco importantes caractersticas do rudo audvel devem ser lembradas com o objetivo de realizar anlises de sensibilidade na procura do custo otimizado da linha de transmisso: RA funo do gradiente superfic

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