GLT/001

21 a 26 de Outubro de 2001Campinas - São Paulo - Brasil

GRUPO III GRUPO DE ESTUDO DE LINHAS DE TRANSMISSÃO -

LINHAS DE TRANSMISSÃO URBANAS COMPACTAS EM 69 kV PARA CIRCUITO DUPLONOVAS SOLUÇÕES UTILIZADAS PELA COPEL

NA TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA EM ÁREAS URBANAS

*Nelson Prosdocimo Hermismar Mokdese

COMPANHIA PARANAENSE DE ENERGIA -COPEL

RESUMO

Este Informe Técnico (IT) mostra, através dedetalhamentos e fotos de uma linha já construída,que esta nova solução de Linha de TransmissãoAérea em 69 kV Urbana Compacta em Circuito Duploé tecnicamente viável, e apresenta-se como maisuma alternativa para os novos empreendimentos emregiões urbanas, ou para a readequação de antigasLinhas de Transmissão convencionais que hojeencontram-se encrustadas em regiões densamenteurbanizadas, quer por razões de segurança, deurbanização, ambientais ou imobiliária.Serão apresentadas neste trabalho as principaiscaracterísticas e critérios de projeto utilizados nestanova solução, destacando-se:• Geometria das estruturas;• Detalhamento das estruturas no que se refere a

isoladores utilizados, distâncias, ferragens defixação, aterramentos, conexões, etc.;

• Critérios de projeto ;• Ferramentas de cálculo utilizadas.

PALAVRAS – CHAVES: Linha de Transmissão,Compacta, Urbana, Circuito Duplo.

1.0 – INTRODUÇÃO.

Visando atender subestações e grandesconsumidores situados em regiões urbanas, e tendoem vista o elevado custo das instalaçõessubterrâneas, há mais de 20 anos a CompanhiaParanaense de Energia S/A, iniciou odesenvolvimento de Linhas Aéreas de TransmissãoCompactas Urbanas, nas tensões de 69 e 138 kV.Desses estudos resultaram critérios de projeto,procedimentos técnicos, detalhamentos e outras

soluções, que foram ao longo desses anos sendoaprimoradas, principalmente com base nosresultados obtidos nos 171 km de linhas de 69 kV e81 km .de linhas de 138 kV desse tipo já construídase em operação no estado do Paraná, numaextensão total de 252 km. Com isso, foidesenvolvido um padrão para linhas urbanascompactas para circuito simples, o qual reúne asdiretrizes para o projeto, já apresentadas através doInforme Técnico (IT) intitulado DIRETRIZES PARAPROJETOS DE LINHAS ÁÉREAS DETRANSMISSÃO COMPACTAS URBANAS [1], no.XII SNPTEE Seminário Nacional de Produção eTransmissão de Energia Elétrica de outubro/93,Recife, PE, e no SALTEE 96 Seminário Avançadoem Linhas de Transmissão de Energia Elétrica deoutubro/96, Belo Horizonte, MG.Em janeiro/1999, por razões de segurança eimobiliária, a necessidade de readequar para opadrão urbano, parte de uma antiga linha detransmissão convencional (torres metálicas) emcircuito duplo que atende à duas subestaçõessituadas no centro de Curitiba (subestação Centro esubestação Mercês), levou os técnicos da COPEL adesenvolver uma nova solução de LINHAS AÉREASDE TRANSMISSÃO COMPACTAS EM CIRCUITODUPLO, dada a impossibilidade de utilização delinhas em circuito simples devido às grandesdificuldades quanto as alternativas de traçadodisponíveis.Utilizando a tecnologia já desenvolvida para aslinhas urbanas aéreas compactas em circuitosimples [1] [2], um novo padrão de linha urbanaainda mais compacta foi desenvolvido, de formas apermitir a construção do referido trecho de linha emcircuito duplo, dentro dos mesmos critérios desegurança e impacto ambiental já utilizados.

*Companhia Paranaense de Energia – COPELRua José Izidoro Biazetto, 158, Mossunguê, Curitiba – PR CEP: 81200-240

Fone: (0XX41) 310-5573 FAX: (0XX41) 331-3959

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2.0 – GEOMETRIA DAS ESTRUTURAS

A geometria das estruturas de suspensão paracircuito duplo, obedece a mesma configuraçãobásica já utilizada na estrutura de circuito simples[1], conforme mostra a FIGURA 1. Um detalheimportante a ser destacado refere-se a fixação dosisoladores, onde foram utilizados parafusospassantes, acomodando-se sob a base dosisoladores uma porca de travamento que permite asubstituição dos mesmos sem comprometimento docircuito oposto.

FIGURA 1 – Estrutura de suspensão

Nas ancoragens em grandes ângulos e fins de linhafoi utilizada a mesma configuração das estruturas decircuito simples já mostradas no Informe Técnico(IT) citado nas referências [1] e [2], ou seja,estruturas independentes para cada um doscircuitos.

3.0 – CARACTERÍSTICAS GERAIS

As principais características que diferenciam estenovo padrão de Linha de Transmissão Aérea em 69kV Urbana Compacta em Circuito Duplo, daquelas jáutilizadas nas linhas urbanas apresentadas nasreferências [1] e [2], são:

3.1 – IsolamentoNas estruturas de suspensão foram utilizadosisoladores poliméricos tipo Line-Post de silicone,fixados diretamente sobre a superfície dos postes, o

que permitiu um maior grau de compactação,característica desejável nesta solução de projeto,viabilizando assim a implantação deste tipo de linhanas calçadas com largura da ordem de 4,0 metros.Nas estruturas de ancoragem, foram utilizadosisoladores poliméricos tipo suspensão, emsubstituição as cadeias de isoladores de vidrotemperado convencionais, objetivando minimizar osproblemas de vandalismo e impacto.

3.2 – Distâncias de isolamentoTanto nas estruturas de suspensão como nasancoragens, foram mantidas as distâncias deisolamento utilizadas nas estruturas de circuitosimples já apresentadas nas referências [1] e [2].

3.3 – Condutores, pára-raios e aterramentosOs condutores utilizados são do tipo CAA – 795kCM – DRAKE, formação 26/7, sendo um condutorpor fase. Os cabos pára-raios e cabos-auxiliares(contrapeso aéreo) utilizados são do tipo CAA – 4/0AWG – PENGUIN, já empregados no padrão paracircuito simples, assim como o sistema deaterramento.

3.4 – Ferragens e conexõesNas estruturas de suspensão, duas mudançasfundamentais foram introduzidas: a não utilização da“Base-Deformável” (fusível mecânico) na fixação doisolador ao poste pelo fato de utilizar-se isoladorespoliméricos e não de porcelana, e a fixação doscabos condutores ao isolador através de grampo desuspensão do tipo preformado, conforme mostra aFIGURA 2. Para os dois cabos-auxiliares e os doispára-raios, a fixação é mostrada nas FIGURAS 1 e3. As demais ferragens e conexões, assim como asutilizadas nas estruturas de ancoragem obedeceramos padrões já utilizados nas estruturas de circuitosimples já apresentadas nas referências [1] e [2].

FIGURA 2 – Fixação dos cabos condutores

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FIGURA 3 – Fixação dos cabos pára-raios

4.0 – CRITÉRIOS DE PROJETO

Os critérios básicos de projeto no que se refere alevantamento de dados, escolha do traçado,levantamentos topográficos, locação da estruturas,trações nos cabos, aplicação e carregamento dasestruturas, engastamentos, fundações, alturas edistâncias de segurança, locação das estruturas eoutros, são os mesmos já apresentados nasreferências [1] e [2]. A seguir são mostradas asnovas soluções de projeto que associadas às jádesenvolvidas pela COPEL para as Linha deTransmissão Aérea em 69 kV Urbana Compacta emCircuito Simples, permitiram viabilizar esta novaalternativa de transmissão de energia elétrica emáreas urbanas.

4.1 – Configuração das estruturasQuando da concepção da solução a ser utilizada noque se refere a configuração das estruturas,procurou-se uma alternativa baseada nos padrões ecritérios de segurança já empregados para as linhasde circuito simples [1] [2], e que oferecessem omaior grau de compactação possível, dado que setrata de uma linha de circuito duplo, composta dedez cabos, sendo seis cabos condutores, dois cabospára-raios e dois cabos auxiliares (contrapesoaéreo). Esta diretriz teve por objetivo reduzir aomáximo o grau de impacto visual, o que poderiainviabilizar a sua implantação nas calçadas das viaspúblicas. Após a análise das concepções estudadas,definiu-se:

4.1.1 – Estruturas de ancoragemPor se tratar de estruturas de grande carga nominale dada a inviabilidade de se obter estruturascompactas para circuito duplo, optou-se pelautilização de estruturas de ancoragem para circuitosimples nos ângulos acima de 35º e fins de linha,obedecendo os padrões já apresentados nas

referências [1] e [2], equipadas com isoladorespoliméricos tipo suspensão

4.1.2 – Estruturas de suspensãoA solução encontrada foi a utilização de isoladorespoliméricos tipo Line-Post de silicone fixadosdiretamente sobre a superfície do poste, emsubstituição aos isoladores de porcelana, o quepermitiu a eliminar a “Base Deformável” (fusívelmecânico), dado que tais isoladores admitemgrandes deformações que absorvem de formaequivalente os diferenciais de tração longitudinalresultantes das variações de temperatura, vibraçõese impactos, e aquelas conseqüentes da ruptura decondutor. Esta solução além de permitir umasignificativa compactação da estrutura, associada aoemprego de grampos de suspensão do tipopreformado na fixação dos condutores ao isolador,viabilizou também a sua utilização em ângulos até35º, reduzindo-se assim a quantidade de estruturasde ancoragem. A FIGURA 4 a seguir, mostra algunsdetalhes desta estrutura já utilizada na readequaçãopara o padrão urbano, em janeiro/1999, por razõesde segurança e imobiliária, de parte de uma antigalinha de transmissão convencional (torres metálicas)em circuito duplo que atende à duas subestaçõessituadas no centro de Curitiba (subestação Centro esubestação Mercês).

FIGURA 4 – Estrutura de suspensão, vista geral

A seguir, também são mostrados nas FIGURAS 5, 6e 7 alguns detalhes construtivos, ferragensutilizadas e aplicação desta estrutura em ângulos,na mesma linha já construída citada anteriormente.

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FIGURA 5 – Fixação dos isoladores

FIGURA 6 – Fixação dos condutores

FIGURA 7 – Aplicação em ângulos4.2 – Isolamento e ferragens de fixação

Para se obter os resultados desejados no que serefere a compactação e segurança, e por tratar-sede região urbana, foram utilizados isoladorespoliméricos de silicone, tipo Line-Post nas estruturasde suspensão e nas ancoragens tipo suspensãotambém de silicone. A fixação dos isoladores foifeita através de parafusos passantes, com porca detravamento alojada sob a base de apoio, parapermitir a substituição dos mesmos semcomprometimento do circuito adjacente, conformemostra as FIGURAS 8 e 9 a seguir.

FIGURA 8 – Fixação dos isoladores e aterramento

FIGURA 9 – Base de fixação dos isoladores

A fixação dos condutores ao isolador através degrampo de suspensão preformado conformeFIGURA 6, o qual dispõem de coxim de neoprene,teve também por objetivo uma melhor proteção docondutor face os esforços provenientes dos ângulossignificativos aplicados nas estruturas desuspensão. Para os cabos pára-raios e cabos-auxiliares (contrapeso aéreo), foram utilizados osmesmos dispositivos e acessórios já mostrados nasreferências [1] e [2].

4.3 – Critérios de projetoTambém os critérios de projeto no que diz respeitotipo e bitola dos cabos, distâncias de segurança,hipóteses de carregamento das estruturas,limitações de diâmetro, altura e flecha dasestruturas, engastamentos, sistema de aterramentoe medidas de segurança adotadas na escolha dalocação das estruturas, sinalização, utilização deseção maciça na base dos postes, braço deproteção e outros, são

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os já apresentados nas referências [1] e [2]. Algunsnovos critérios foram adotadas resultantes dosestudos elaborados, objetivando garantir asegurança e integridade:• Limitação do vão máximo em 70 metros, para

atender as distâncias mínimas na condição debalanço máximo, face as pequenas distânciashorizontais utilizadas e limite desejável de carganominal das estruturas de suspensão (até 2.000kgf);

• Utilização da mesma seqüência de fase emambos os circuitos relativamente, objetivandoatender as distâncias mínimas de isolamentoentre circuitos na condição de balanço máximo;

• Limitação da tração máxima nos caboscondutores em 500 kgf objetivando garantir aintegridade dos isoladores e respectivasferragens, bem como manter o limite desejávelde carga nominal das estruturas de suspensão;

4.4 - Ferramentas de cálculoAs ferramentas de cálculo utilizadas também foramas mesmas já utilizadas nas linhas de circuitosimples apresentadas nas referências [1] e [2],sendo desenvolvidas algumas planilhas quepermitissem avaliar os esforços resultantes sobre asestruturas de suspensão nas várias situações deaplicação.

4.0 – VISTA GERAL DA LINHA AÉREA DETRANSMISSÃO COMPACTA EM CIRCUITODUPLO CONSTRUÍDA PELA COPEL EMCURITIBA

A seguir são apresentadas nas FIGURAS 10, 11, 12,13 e 14 vistas gerais de alguns trechos dareadequação para o padrão urbano em circuitoduplo, de parte de uma antiga linha de transmissãoconvencional (torres metálicas) que atende à duassubestações situadas no centro de Curitiba(subestação Centro e subestação Mercês), emoperação desde janeiro/1999.

FIGURA 10 – Vista geral 1

FIGURA 11 – Vista geral 2

Pode-se observar que as ruas apresentam calçadasde largura relativamente pequena, em geral naordem de 4,5 metros.

FIGURA 12 – Vista geral 3

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FIGURA 13 – Vista geral 4

FIGURA 14 – Vista geral 5

5.0 - CONCLUSÃOEste Informe Técnico (IT) mostra, através dedetalhamentos e fotos de uma linha já construída,que esta solução é tecnicamente viável, e apresenta-se como mais uma alternativa a ser utilizadaprincipalmente na readequação para o padrãourbano de antigas linhas convencionais emestruturas metálicas que hoje encontram-seencrustadas em regiões densamente urbanizadas,quer por razões de segurança, urbanização,ambientais ou imobiliária. Também no atendimento aconsumidores industriais e subestações situadas emregiões urbanas, esta solução mostra-se bastanteviável, como é o caso do consumidor LACTA emCuritiba, o qual será atendido por uma linha destetipo que já se encontra em construção.

6.0 – ESCLARECIMENTOS

Para melhor entendimento e como complemento aeste Informe Técnico (IT), é fundamental que sedisponha do documento citado na referência [1], jáapresentado pela COPEL no XII SNPTEE.As FIGURAS 1, 2 e 3, foram importadas dedesenhos em CAD, sendo assim maiores detalhespoderão ser claramente observados através de“Zoom” nas respectivas páginas.

7.0 - REFERÊNCIAS

[1] “DIRETRIZES PARA PROJETOS DELINHASAÉREAS DE TRANSMISSÃOCOMPACTAS URBANAS” – NelsonProsdocimo – XII SNPTEE, Recife, PE,outubro/1993, SALTEE’96, Belo Horizonte, MG,outubro/1996.

[2] Todas as referências citadas no InformeTécnico (IT) “DIRETRIZES PARA PROJETOSDE LINHAS AÉREAS DE TRANSMISSÃOCOMPACTAS URBANAS“, quais sejam:• Copel: (IT) Experiência com uma LT 69 kV

urbana. VI SNPTEE 1981, Camboriú, SC.• Copel: (IT) RI E TVI em decorrência de Lts

138 kV urbanas compactas da Copel. VIISNPTEE. 1983, Brasília, DF.

• Copel: (IT) Aterramento de linhas detransmissão em áreas urbanas. XISNPTEE. 1991, Rio de Janeiro, RJ.

• Copel: (IT) Cálculo das correntes de curtocircuito para terra em linhas detransmissão urbanas. X SNPTEE. 1989.Curitiba, PR.

• Copel: (IT) Medição e cálculo de camposeletromagnéticos de 60 Hz em linhas detransmissão na região de Curitiba : IENCONTRO NACIONAL DELABORATÓRIOS DE ALTA TENSÃO,1995, Curitiba, PR.

• Copel: (IT) Medições de campo elétrico ecampo magnético em linhas detransmissão da Copel - Relatórios

• Copel: (IT) Controle das tensões de toquede passo em linhas de transmissãourbanas. Seminário Avançado em Linhasde Transmissão de Energia Elétrica,UFMG, MG. 1996.

• Epri: Transmission line reference book 115 -138 kV compacta line design. 1991, Rio deJaneiro, RJ.

• Copel: Programa computacional “Catenari”.• Copel: Programa computacional “Matcar”.• ABNT NBR 5422: Projeto de Linhas de

Transmissão Aéreas.• ABNT 3.009.11.2001: Componentes de

concreto armado para suporte de linhas detransmissão e subestações.