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LINHAS DE TRANSMISSÃO DE ENERGIALINHAS DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA

LTEEfeitos Ambientais na Transmissão de Energia ElétricaEfeitos Ambientais na Transmissão de Energia Elétrica

Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade © 2010

TDE - Transmissão e Distribuição de Energia

Roteiro da Aula

5.1 Efeito Pelicular da Corrente

5.2 Efeito Corona cálculo do “gradiente crítico visual” – E CRV

cálculo numérico do raio do condutor equivalente – req

avaliação das perdas corona sob tempo bom e sob chuva

5.3 Rádio Interferência (RI) 5 4 Ruído Audível (RA) 5.4 Ruído Audível (RA) 5.5 Efeitos do Campo Eletrostático

(5.6) incluindo os efeitos biológicos. (5.6) incluindo os efeitos biológicos.

Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade © 2010 2


5.1 Efeito Pelicular

Qualitativamente: o efeito Skin decorre da indução de campos magnéticos

associados à passagem da corrente e aos camposassociados à passagem da corrente e aos campos elétricos induzidos, cujos sentidos tendem a opor-se ao movimento de elétrons no centro do condutor e reforçá-lo na periferia.

Matematicamente: A distribuição resultante da corrente pode ser A distribuição resultante da corrente pode ser

representada matematicamente pela equação: Js é o valor máximo da densidade de corrente é a distância da superfície, d é uma constante chamada profundidade pelicular é a resistividade do material é a resistividade do material μ é a permeabilidade absoluta do material



Efeito Pelicular conclusões da equação: conclusões da equação:

Se d tender à infinito não haverá efeito pelicular, e a densidade de corrente p ,será a mesma indepentemente da profundidade.

Q Quanto menor o valor de d, maior a variação de J com a distância à superfície do condutor.

Materiais mais condutores (baixa ) possuem efeito skin mais pronunciado.

Quanto maior a freqüência, maior o efeito skin.

Q t i bilid d d d t i l i f it ki Quanto maior a permeabilidadade do material, maior o efeito skin.



Efeito Pelicular – Exemplos de Materiais



Densidade de Corrente X Frequência



Efeito Pelicular – Consequências Práticas



5.2 Efeito Corona Descrição: Descrição:

o efeito Corona aparece na superfície dos condutores de uma linha aérea de transmissão quando o valor do gradiente de potencial aí existente excede o valor do gradiente crítico disruptivo do ar.

o fenômeno óptico do efeito Corona ocorre quando E > Eo

Consequências: eflúvios visiveiseflúvios visiveis ruídos audíveis perdas de energia geração de ozona vibração mecânicas

+ gsh + gsh+ gshkm + gsh

km



Corona Visível Gradiente Crítico Visual – ECRVCRV

Ao longo do anos, as pesquisas mostraram que o fenômeno das descargas atmosféricas corona somente se inicia com gradientes acima do chamado “gradiente crítico visual”.

E = 30 5 kV/cm é válido apenas para situações específicas com campo Eo 30,5 kV/cm é válido apenas para situações específicas com campo elétrico uniforme.

Na prática, somente o meio ambiente e a geometrica do condutor ou do f i d d t i á d t i Efeixe de condutores que irá determinar o ECRV.

0,5418718,1 ( 1 ) /CRVE m Kv cmr

correção da pressão atmosférica relativa (): t t (t) ltit d (h)

.eqr

temperatura (t) e altitude (h): 0,386 ( 760 0,086 )273

ht



Raio do Condutor Equivalente - req

cálculo numérico da “equação transcedental” (Fuchs, 1977):

( ) eq

nrrDm Dm

( )eq cr R

onde o raio médio geométrico capacitivo (Rc), ver pág. 265 do livro texto, é dado por:

R d d d simboliza o raio de um condutor fictício, cilíndrico, possuindo a mesma carga

12 13 1...nc nR r d d d

p ge reproduzindo a mesma carga elétrica que um condutor múltiplo (feixe).



Perdas Corona sob Tempo Bom

22

0,00003372

P f V FD

2log ( )MD

d

onde: P perda em kW/milha de condutor

P, perda em kW/milha de condutor, DM, espaçamento equivalente entre condutores (cm), d, diâmetro do condutor (cm),d, diâmetro do condutor (cm), V, tensão efetiva (fase-terra) em kV, f , frequência (Hz) F, um fator experimental, função de E e ECRV

geralmente adota-se o campo de referência E igual a 16,5 kV/cm



Perdas Corona sob Tempo Bomsob Tempo Bom



Perdas Corona sob Tempo Ruim (Chuva)

nP KP

R 1 0,3 / r

2

log . log( )

50 lc c

RR RfK nr R

18 r para condutores simples

d l l

50 log R

18 4 ,nr para condutores múltiplos cm

onde: P perdas reduzidas função de E e ECRV Pn, perdas reduzidas, função de E e ECRV Cs, é a capacitância de seqüência positiva da linha trifásica

como a capacitância C calculada no capítulo 3 do livro.



Perdas Corona sob Chuva



5.3 Radio Interferência (RI)

Definição: distúrbio indesejado atuando na faixa de radio-interferência de 500 kHz

a 1600 kHz (faixas AM)a 1600 kHz (faixas AM)

Causas: Causas: efeito corona irregularidades e partículas sólidas na superfície dos condutores

Fatores de Influência: configuração dos condutores nas linhas resistividade do solo condições ambientais como vento umidade e preciptação condições ambientais como vento, umidade e preciptação



Medida da Interferência

Medida do sinal (estação) e do ruído.

( ) 20 log sVS dB ( ) 20 log RVR dB

Relação entre o sinal e o ruído:

( ) 20 log1

S dB ( ) 20 log1

R dB

/( ) 20 log ( ) ( ) 20 log 20 log1 1 1

S R S RV V V VS SdB dBR R

Qualidade da recepção dada pela diferença de sinais:1 1 1R R

( ) ( ) ( )S dB S dB R dBR

( ) ( ) ( )R



Qualidade da Recepção - Normatização

Relação Sinal/Ruído (dB)

Qualidade de Recepção Classe de Recepção

32 Inteiramente satisfatória A

27 a 32 Muito boa, ruído não oportuno B, p

22 a 27 Boa, fundo ligeiramente evidente C*

16 a 22 Fundo muito evidente, voz humana facilmente compreensível

D

6 a 16 Voz humana inteligível somente com intensa concentração, ruído de fundo muito evidente

E

< 6 Voz humana ininteligível F



Método de Estimação da RI – Ontário Hydro

30 5 1E d C onde:

R é um valor de referência para uma distância radial de 30 5 m dado

2

30,5 140 ( ) 2018,8 2,54

MAXo

E d CR R A n n B n nD C f

Ro é um valor de referência, para uma distância radial de 30,5 m, dado por: 34 6 dB, para linhas horizontais (valor médio, tempo bom) 34 6 dB, para linhas verticais (idem) 63 dB, para linhas horizontais (valor máximo para tempo ruim) 66 dB, para linhas verticais (valor máximo para tempo ruim)., p ( p p )

A = 146 p/ tempo bom e A=120 p/ tempo ruim B = 40 p/ linhas horizontais e B = 32 p/ linhas verticais C = 1 p/ f maior que 1 MHZ e C = 0,5 p/ f menor ou igual a 1 MHZ EMAX= gradiente máximo, kV/cm d= diâmetro do condutor cm d= diâmetro do condutor, cm D= distância radial do condutor a antena, m



Radiointerferência (RI) 138KV Florianópolis JorgeRadiointerferência (RI) 138KV Florianópolis - Jorge Lacerda



Radiointerferência (RI) 230KVRadiointerferência (RI) 230KV Areira - Curitiba



Sinal e Qualidade de recepção das emissoras medidas –Pesquisa da Eetrosul



5.4 Ruído Audível (RA)

Fatores de Influência: tamanho e número de subcondutores gradiente do condutor intensidade de chuva envelhecimento do condutor envelhecimento do condutor

Medidas para a Redução do RA: Medidas para a Redução do RA: cobertura dos cabos com camada isolante otimização da geometria



5.4 Ruído Audível (RA) - Estimação

Fórmula de Weeks (1981):2,2 3,6RA Knd E

K é uma constante de proporcionalidade n é o número de subcondutores d é o diâmetro dos subcondutores d é o diâmetro dos subcondutores E é a intensidade de campo na superfície do condutor

Fórmula de Kirkhan e Gajda (1983)

2,4 4 /31 210 log ( ( ) ( 1 exp ( ( ) )))o oP C E E K E E



5.4 Ruído Audível (RA)


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