ELABORADO POR: Schields Abel Gaspar PedroESTUDANTE DO: 5 Ano / CURSO DE: Electrotecnia Sistema de Potencia ANO LECTIVO: 2010Pg. 1Projecto deLinhas Areas de Transporte de Energia Elctrica de 220 kVUNIVERSIDADE AGOSTINHO NETOFACULDADE DE ENGENHARIADEPARTAMENTO DE INFORMATICA, ELECTRONICA E ELECTROTECNIADIEEPROJECTO DE LINHA AREA DE ALTA TENSODE 220 kVSCHIELDS ABEL GASPAR PEDROLINHAS AEREAS DE TRANSPORTE E DISTRIBUIODE ENERGIA ELECTRICAELABORADO POR: Schields Abel Gaspar PedroESTUDANTE DO: 5 Ano / CURSO DE: Electrotecnia Sistema de Potencia ANO LECTIVO: 2010Pg. 2Projecto deLinhas Areas de Transporte de Energia Elctrica de 220 kVDEPARTAMENTO DE INFORMATICA, ELECTRONICA E ELECTROTECNIADIEEPROJECTO DE LINHA AREA DE ALTA TENSO DE 220 kVProjectoSemestraldaCadeirade LinhasAreasdeTransporteeDistribuiodeEnergiaElctricaLeccionada no 5 Ano do ano lectivo 2010 no Cursode Electrotecnia Sistema de Potencia na Faculdadede Engenharia da Universidade Agostinho NetoELABORADO POR: Schields Abel Gaspar PedroN DE PROCESO: 49612PROFESSOR DA CADEIRA: Engenheiro Joaquim Moreira LimaLUANDA, JULHO DE 2011ELABORADO POR: Schields Abel Gaspar PedroESTUDANTE DO: 5 Ano / CURSO DE: Electrotecnia Sistema de Potencia ANO LECTIVO: 2010Pg. 3Projecto deLinhas Areas de Transporte de Energia Elctrica de 220 kVRESUMOO presente projecto realizado no ano de 2010 enquadra-se na cadeira de Linhas Areas detransporteeDistribuiodeEnergiaElctrica (leccionadapeloEngenheiroJoaquimMoreiraLimanaFaculdadedeEngenhariadaUniversidadeAgostinhoNetoUAN).Ecentrou-senarealizao de uma suposta Linha Area de Alta Tenso de umaforma no muito abrangenteascondies a que deve obedecer a execuo de uma linha area. A linha area em causa consistenumaLinasimplescom130kmdecomprimento umfactordepotnciade0,80 e umacapacidade de transporte de 60 MVA.O projecto est dividido em duas fases distintas, na primeira fase, apresentam-se as basestericas deumalinhaareadealtatenso,asegunda fase,expe-seamemriadescritivaejustificativa do projecto da suposta linha area.Por se tratar de um projecto acadmico ser apresentado em anexo alguns equipamento eacessrios usados na construo de uma linha area.TodootrabalhodeprojectofoirealizadorespeitandonaintegridadeoRegulamentodeSegurana de Linhas Elctricas de Alta Tenso R.S.L.E.A.T.ELABORADO POR: Schields Abel Gaspar PedroESTUDANTE DO: 5 Ano / CURSO DE: Electrotecnia Sistema de Potencia ANO LECTIVO: 2010Pg. 4Projecto deLinhas Areas de Transporte de Energia Elctrica de 220 kVAGRADECIMENTOOsmeussincerosagradecimentosvoprimeiramenteaoProfessorJoaquimMoreiraLima, docente da Faculdade de Engenharia da Universidade Agostinho Neto, por me ter dado aoportunidade de elaborar um tema de grande interesse e pelo apoio e disponibilidades prestadosao longo do mesmo, factor que contribuiu decisivamente para o sucesso deste projecto.Agradeotambmatodaturmado5anonaespecialidadedeSistemasdePotnciadoDepartamentoElectrotcnia,maisconcretamenteaoscolegasJosNotcia, JosQuituxi,MassalaSungani,MiltonErnesto,PatsAfonso, PauloMizer e WellingtonNkutotodaadisponibilidade e pacincia.Deixo tambm um especial obrigado minha famlia, que sempre me proporcionaram asmelhorescondiesparaatingirosmeusobjectivos,pelacompreensoeapoiocomquenuncame faltaram.ELABORADO POR: Schields Abel Gaspar PedroESTUDANTE DO: 5 Ano / CURSO DE: Electrotecnia Sistema de Potencia ANO LECTIVO: 2010Pg. 5Projecto deLinhas Areas de Transporte de Energia Elctrica de 220 kVNDICERESUMO................................................................................................................................ iiiAGRADECIMENTO............................................................................................................. ivNDICE .................................................................................................................................... vLISTA DE FIGURAS ............................................................................................................ viLISTA DE TABELAS............................................................................................................ viLISTA DE SIGLAS................................................................................................................ viINTRODUO....................................................................................................................... 2CAPTULO 1LINHAS AREAS DE ALTA TENSO BASES TERICAS........................................ 31.1. LINHAS ELCTRICAS............................................................................................................31.2. CLASSIFICAO DE LINHAS ...............................................................................................31.3. CONDUTORES........................................................................................................................31.4. ISOLADORES ......................................................................................................................... 41.5. APOIOS ...................................................................................................................................51.5.1 Classificao dos apoios..................................................................................................51.6. CABO DE GUARDA ...............................................................................................................51.7. LIGAO TERRA...............................................................................................................5CAPTULO 2MEMRIA DESCRITIVA E JUSTIFICATIVA...................................................................... 62.1. CARACTERSTICAS DA LINHA ........................................................................................... 62.2. CLCULO ELCTRICO..........................................................................................................62.2.1. Tenso de transporte............................................................................................ 62.2.2. Seco transversal dos condutores ...................................................................... 62.2.3. Caractersticas dos cabos..................................................................................... 72.2.4. Anlise do efeito coroa........................................................................................ 72.2.5. Perdas por efeito de coroa ................................................................................... 92.2.6. Constantes elctricas da linha ............................................................................. 92.2.6.1 Resistncia.................................................................................................... 92.2.6.2 Reactncia .................................................................................................. 102.2.6.3 Capacidade ................................................................................................. 112.2.6.4 Susceptncia............................................................................................... 112.2.6.5 Impedncia ................................................................................................. 122.2.6.6 Admitncia ................................................................................................. 122.2.7. Constantes auxiliares da linha........................................................................... 122.2.8. Anlise do transporte......................................................................................... 142.2.8.1 Anlise em vazio: ....................................................................................... 142.2.8.2 Anlise em ponto nominal.......................................................................... 142.2.9. Queda de tenso ................................................................................................ 18ELABORADO POR: Schields Abel Gaspar PedroESTUDANTE DO: 5 Ano / CURSO DE: Electrotecnia Sistema de Potencia ANO LECTIVO: 2010Pg. 6Projecto deLinhas Areas de Transporte de Energia Elctrica de 220 kV2.2.10. Clculo da potncia mxima transportvel. ...................................................... 182.2.11. Clculo da distncia mxima [D0]..................................................................... 192.2.12. Rendimento de transporte.................................................................................. 192.2.13. Resumo dos valores da anlise do transporte e funcionamento da linha .......... 202.3. CLCULO MECNICO....................................................................................................... 212.3.1. Tenso mxima de servio ................................................................................ 212.3.2. Clculo da fora devida aco do vento tendo em conta as duas hipteses ... 212.3.3. Clculo do coeficiente de sobrecarga e do vo crtico...................................... 232.3.4. Clculo das flechas mximas e mnimas usando as trs hipteses de mudana deestado.................................................................................................................... 242.3.4.1 Determinao das constantes de interaco ............................................... 252.3.4.2 Estudo das hipteses................................................................................... 252.3.5. Isolamento da linha ........................................................................................... 302.3.6. Escolha dos isoladores ...................................................................................... 302.3.7. Distncias regulamentares................................................................................. 322.3.7.1 Distncia dos condutores ao solo .............................................................. 322.3.7.2 Distncia dos condutores s rvores.......................................................... 332.3.7.3 Distncia entre condutores ........................................................................ 332.3.7.4 Distncias mnimas ................................................................................... 342.3.7.5 Distncia entre condutores e o cabo de guarda ......................................... 342.3.7.6 Distncia entre os condutores e os apoios................................................. 342.3.8. Clculos dos apoios........................................................................................... 352.3.8.1 Apoio em alinhamento .............................................................................. 352.3.8.2 Apoio em ngulo ....................................................................................... 362.3.8.3 Apoio de reforo........................................................................................ 372.3.8.4 Apoio de fim de linha................................................................................ 382.4. CLCULO DAS FUNDAES............................................................................................. 392.5. ESTRUTURA DA LINHA..................................................................................................... 39CONCLUSO.................................................................................................................................. 40REFERENCIAS............................................................................................................................... 41ANEXOS............................................................................................................................................ 42ELABORADO POR: Schields Abel Gaspar PedroESTUDANTE DO: 5 Ano / CURSO DE: Electrotecnia Sistema de Potencia ANO LECTIVO: 2010Pg. 7Projecto deLinhas Areas de Transporte de Energia Elctrica de 220 kVLISTA DE FIGURASFigura 1.1 Condutores Multifilares ......................................................................................................3Figura 1.2 Cadeia de isoladores em suspenso ...................................................................................4Figura 1.3 Cadeia de isoladores em amarrao....................................................................................4Figura 1.4 Ligao terra....................................................................................................................5Figura 2.1 Diagrama pi.......................................................................................................................14Figura 2.2 Diagrama vectorial de uma linha ......................................................................................18Figura 2.3 Representao de um apoio em alinhamento. ...................................................................35Figura 2.4 Representao de um apoio em ngulo. ............................................................................36LISTA DE TABELASTabela 1.1 Linha de fuga especifica mnima em funo do nvel de poluio da regio.....................4Tabela 2.1 Caractersticas do condutor(ver Anexo I)........................................................................7Tabela 2.2 Valores do funcionamento em vazio. ..............................................................................20Tabela 2.3 Valores do funcionamento em plena carga......................................................................20Tabela 2.4 Valores da eficincia do sistema. ....................................................................................20Tabela 2.5 Coeficiente de forma ........................................................................................................22Tabela 2.6 flechas condio de 60C e vento nulo .........................................................................26Tabela 2.7 flechas condio de 20C e vento de 75 kgf/m2............................................................29Tabela 2.8 Caractersticas dos Isoladores U160BL............................................................................31LISTA DE SIGLASR.S.L.E.A.T. Regulamento de Segurana de Linhas Elctricas de Alta TensoM.A.T. Muito Alta TensoA.T. Alta TensoM.T. Mdia TensoB.T. Baixa TensoELABORADO POR: Schields Abel Gaspar PedroESTUDANTE DO: 5 Ano / CURSO DE: Electrotecnia Sistema de Potencia ANO LECTIVO: 2010Pg. 8Projecto deLinhas Areas de Transporte de Energia Elctrica de 220 kVINTRODUOO objectivo deste projecto, centrou-se na realizao de um projecto de uma suposta LinhaArea de Alta Tenso.Odesafiolanadofoibastanteinteressante,umavezquepermitiuumaaplicaodosconhecimentostericos(adquiridosduranteasaulas)paraummbito supostamenteprticoaomesmo tempo permitiu-me explorar um tema, que tem sido alvo de grande interece por parte dogoverno angolano visto que o pas ainda esta por electrificar-se, o que segnifica que muitos kmde Linha Area de Alta Tenso ainda esto por se construir.A realizao do projecto, foi tambm um passo que se revelou importante, uma vez quemedeuaoportunidade deconhecermaisafundoosdiferentesaspectonormativoderelevanteimportncia, assim como deu um conhecimento mais profundo sobre o projecto e construo deuma Linhas Areas de Alta Tenso.ELABORADO POR: Schields Abel Gaspar PedroESTUDANTE DO: 5 Ano / CURSO DE: Electrotecnia Sistema de Potencia ANO LECTIVO: 2010Pg. 9Projecto deLinhas Areas de Transporte de Energia Elctrica de 220 kVCAPTULO 1LINHAS AREAS DE ALTA TENSO BASES TERICAS1.1. LINHAS ELCTRICASDesigna-se por linha, um circuito simples constitudo por um certo nmero de condutoresadequadoaotipodecorrenteatransmitir(correntecontinuaoucorrentealternada).Quandosefala em linha area de alta tenso trata-se de um circuito de corrente alternada polifsico, estandoa linha suportada por postes ao longo do seu trajecto. Como, a maior parte do isolamento e feitopeloar,aslinhasareasdealtatensosodeummodogeralomtodomaisbaratodetransmissodeenergiaalargaescala.Ospostesquesustentamoscondutoressogeralmentemetlicos ou de beto de acordo com osesforos que tem que suportar eos condutores so emalumnio ou alumnio reforado com ao.1.2. CLASSIFICAO DE LINHASAs linhas areas esto divididas em linhas curtas, mdias e longas. usual considerar queas linhas de comprimento superior a 100 km e cujo nvel de tenso seja superior a 100 kV comolinhaslongas.Quantoslinhascurtas,elascaracterizam-seporseremlinhasondeonveldetenso e inferior a 100 kV e por serem inferiores a 100 km. As linhas mdias como facilmente sepodemperceber,soaslinhasqueapresentamcaractersticasmistasdaslinhascurtaselongas(por exemplo, uma linha de 150 kV de 50 km).1.3. CONDUTORESOscondutoresaempregarnaslinhasareasdevero em regrageral,sernus(semisolamento), pois a experincia tem demonstrado que para tenses iguais ou superiores a 60 kV,oscondutoresisoladosnemsempreoferecemgarantiaquantoasuainalterabilidadeeacrescentando-seofactodeseremmaiscarosconclui-sequeasuautilizaonosejustifica,exceptoemcircunstanciasemquesejaefectivamenteaconselhado,comoemzonasmuitourbanizadas.Osmetaisgeralmenteutilizadosnumcabocondutorsoocobre,asligasdecobre,oalumnio e as ligas de alumnio. Actualmente, os cabos empregues so na maioria das vezes emaluminio-ao designadosporA.C.S.R(AluminiumCableSteelReinforced),sendo,constitudospor uma alma de ao zincado, revestida por uma ou mais camadas de fios de alumnio. Assim, acondutividadeelctricaeasseguradapelorevestimentodealumnioenquantoaalmadeaocontribui para uma maior resistncia mecnica do cabo.Figura 1.1 Condutores Multifilares.ELABORADO POR: Schields Abel Gaspar PedroESTUDANTE DO: 5 Ano / CURSO DE: Electrotecnia Sistema de Potencia ANO LECTIVO: 2010Pg. 10Projecto deLinhas Areas de Transporte de Energia Elctrica de 220 kV1.4. ISOLADORESOsisoladorestmcomofunoevitarapassagemdecorrentedoscondutoresparaoapoio,esustentarmecanicamenteoscabos.Emlinhasareas dealtatenso,sogeralmenteusadosisoladoresnaformadecadeia,queremcadeiasdesuspensonormalmenteusadasemapoios de alinhamento, quer em cadeias de amarrao no caso de apoios de angulo, reforo, fimdelinhaederivao. Ascadeiassoconstitudasporvriosisoladoresdecampnuladeporcelana,vidro,ouresinaartificial,porcomponentesmetlicosepelomaterialligantequeasjustape.Figura 1.2 Cadeia de isoladores em suspenso Figura 1.3 Cadeia de isoladores em amarraoO nvel de isolamento adoptado definido pela tenso suportada por um isolador sobchuva, durante um minuto e a frequncia de 50 Hz. A tenso de contornamento sob chuva dosisoladores, devera ser superior pelo menos em 10% a respectiva tenso de ensaio e deve serpelo menos 4 vezes maior que a tenso simples da linha area, pois as mximas sobtenses demanobra numa rede no ultrapassaro cerca de 3 a 3,5 vezes a respectiva tenso simples.Define-segraudeisolamentopelarelaoentreocomprimento dalinhadefugadeuma cadeia de isoladores e a tenso da linha. O comprimento da linha de fuga de um isoladormede-sesobreasuasuperfcie,egeralmenteencontra-seindicadonatabeladassuascaractersticas eletromecnicas.Na tabela abaixo indicam-se os valores mnimos da linha de fuga para cadeias de isoladoresconsoante o nvel de poluio das regies atravessadas por linhas.TIPO DE REGIOLINHA DE FUGAESPECFICA MNIMA[cm/kV]Florestal e Agrcola 1,7 a 2,0Industrial e Prxima ao mar 2,2 a 2,5Industrial muito prxima ao mar 2,6 a 3,2Industrial com fabrica de produtosqumicos, centrais trmicas, etcSuperior a 3,2Tabela 1.1 Linha de fuga especifica mnima em funo do nvel de poluio da regio.ELABORADO POR: Schields Abel Gaspar PedroESTUDANTE DO: 5 Ano / CURSO DE: Electrotecnia Sistema de Potencia ANO LECTIVO: 2010Pg. 11Projecto deLinhas Areas de Transporte e Distribuio de Energia Elctrica1.5. APOIOSNumalinhaareaumapoionoconstitudosomentepelopostemastambmpelasuarespectiva fundao e ainda pelos elementos que suportam os condutores (armao e isoladores).Nas Linhas Areas de Alta Tenso podem ser utilizados apoios de trs tipos construtivos: Madeira Beto armado; Metlicos.1.5.1. Classificao de ApoiosDeacordocomodispostonoartigo4.doR.S.L.E.A.T.osapoiosdeumalinhaareapodem ser classificados da seguinte forma: Apoios de alinhamento Apoios de ngulo Apoios fim de linha1.6. CABO DE GUARDAAfunoprincipaldoscabosdeguardanaslinhasareasdetransmisso, adeinterceptarasdescargasatmosfricaseevitarqueatinjamoscondutores,reduzindoassimaspossibilidades de ocorrerem interrupes no fornecimento de energia. Alem disso, contribuem nareduo da induo (da ordem dos 15% a 25%) em circuitos de telecomunicaes estabelecidosnas vizinhanas da linha, fazem a interligao dos circuitos de ligao a terra dos apoios e podemainda incluir circuitos de comunicao (voz, dados) com fibras pticas.1.7. LIGAO TERRAOsapoiosdevemserindividualmenteligadosaterraporintermdiodeumelctrododeterra.Na base do apoio, devera ainda existir, ligada a terra do apoio, uma malha ou plataformaequipotencialcolocadapordebaixodo punhodecomandodaaparelhagemdecorteoudemanobra.Nocasodecondutoresde terraedeligaofeitosdeoutrosmateriais,deveserassegurada uma seco electricamente equivalente.Figura 1.4 Ligao terra.ELABORADO POR: Schields Abel Gaspar PedroESTUDANTE DO: 5 Ano / CURSO DE: Electrotecnia Sistema de Potencia ANO LECTIVO: 2010Pg. 12Projecto deLinhas Areas de Transporte e Distribuio de Energia ElctricaCAPTULO 2MEMRIA DESCRITIVA E JUSTIFICATIVA2.1. CARACTERSTICAS DA LINHAAlinhaaestabelecerserdimensionadaprevendo-se,comolimite,otransportedepotncia de 60 MVA, com frequncia de 50 Hz e factor de potncia mdio de 0,80.2.2. CLCULO ELCTRICO2.2.1. Tenso de TransporteAaplicaodafrmulade Stillcorrigida,queamaisadequadaparalinhascomdistncia superior a 30 km resulta numa tenso de transporte de:1.069l100P6,9 U + =kV , U.., U24 169069 11301008 0 10 609 63=+ =No entanto, dado que a linha a instalar ir ligar a um ponto cuja tenso de recepo de30 kV, 60 kV, 110 kV, 220 kV ou 400 kV, correspondendo as tenses normalizada em Angola, atenso de transporte da linha ser de 220 kV.2.2.2. Seco Transversal dos CondutoresParasedeterminarasecotcnicanecessrioconheceraintensidadedecorrenteatransmitir em regime normal.rUSI=3A , II5 157220 310 603==Com este valor, e recorrendo s tabelas de cabos que os fabricantes colocam disposiofoi possvelescolherumcaboque tem acapacidadenominalquesepretende. Sendoassim,ocabo (ACRS) normalizado ZEBRA 485 (429-AL1/56-ST1A) constitui a soluo mais adequadae ser, portanto, a soluo utilizar.ELABORADO POR: Schields Abel Gaspar PedroESTUDANTE DO: 5 Ano / CURSO DE: Electrotecnia Sistema de Potencia ANO LECTIVO: 2010Pg. 13Projecto deLinhas Areas de Transporte e Distribuio de Energia Elctrica2.2.3. Caractersticas dos CabosA linha ser simples e constituda por trs condutores de alumnio-ao. As caractersticasdos cabos utilizados so apresentadas na tabela.DesignaoAntiga NovaZEBRA 485 429-AL1/56-ST1ASeco [mm2] 484,5Dimetro [mm] 28,62Md. Elast. Final [N/mm2] 70000Coef. Dil. Linear [oC-1] 19,410-6Tenso de Ruptura [kN] 128,49Resistncia a 20oC [/km] 0,0674Massa Nominal [kg/km] 1618,9ConstituioAlumnio Ao543,18 73, 18Seco [mm2] 428,9 55,6Dimetro [mm] 3,18 3,18Tabela 2.1 Caractersticas do condutor(ver Anexo I).2.2.4. Anlise do Efeito CoroaAs perdas por efeito coroa comeam a produzir-se consideravelmente a partir domomento em que a tenso da linha superior a tenso critica disruptiva, a qual se da disrupodo dielctrico (ar).Tendo em conta o efeito coroa, temos de ir buscar a tenso crtica de coroa Ucrque secalcula da seguinte forma:, ), )i ii i2 132Crd C d1 nd C 2d C dD 21 nd CD 2m m273b 92 33 2 21 U + + |.|

\|+ =ln ln..Onde:m1 ocoeficientedarugosidadesuperficialdoscondutores(cabonovom1=0.87), Temperatura mxima que o cabo pode suportar [C];m2 ndice de humidade atmosfrica (para tempo seco m2= 1);d dimetro geomtrico mximo do condutor [cm];di dimetro individual dos fios da camada exterior do cabo [cm];n = 54 o numero de condutores da camada exterior do cabo;D = a distncia equivalente dos condutores [cm];C o coeficiente do campo individual, que dada pela seguinte expresso:ELABORADO POR: Schields Abel Gaspar PedroESTUDANTE DO: 5 Ano / CURSO DE: Electrotecnia Sistema de Potencia ANO LECTIVO: 2010Pg. 14Projecto deLinhas Areas de Transporte e Distribuio de Energia Elctrica|.|

\|+|.|

\| =nnsenC 221Sendo assim:40 , 054 254 21=|.|

\| t+t|.|

\| tt =CsenCb pressoatmosfrica obtida pelaformuladeHalley,quedadapelaseguinteexpresso:, )((

=18336h7610 blogEnto:, )Hg cm bb. 87 . 651018336113976 log==((

Destaformatemososdadosparaoclculodatensocrticadecoroa,quesoosseguintes:D = 260 cm (obtidos da travessa por onde sero colocados os condutores);d = 2,862 cm (obtido atravs da ficha tcnica do cabo);di= 0,318 cm (obtido atravs da ficha tcnica do cabo);n = 54 (obtido atravs da ficha tcnica do cabo);C = 0.40Levandoemconsideraoque = 60C,temosentocomovalordatensocrticadecoroa o seguinte:, ), )kV UUCrCr20 , 247318 , 0 40 , 0 862 , 21 54318 , 0 40 , 02318 , 0 40 , 0 862 , 25 , 500 2ln 1 54318 , 0 40 , 05 . 500 2ln1 8 , 060 27387 , 65 92 , 33 2 . 2132= + + |.|

\|+ =PodemosnotarqueCr rU U U