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Avaliação de Modelos Computacionais para Simulação de Interferências
EletromagnéticasAmauri G. Martins Jr.
ENGECORR ENGENHARIA
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Interferência entre LTs e Dutos
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Aspectos Normativos CENELEC
EN 50443: Effects of electromagnetic interference on pipelines caused by high voltage a.c. electric traction systems and/or high voltage a.c. power supply systems.
CIGRÉ
Working Group 36.02: Guide on influence of high voltage AC power systems on metallic pipelines – Electromanetic Compatibility with telecomunication circuits, low voltage networks and metallic strutures, 1995.
ABNT (em discussão)
CEE 212 - Comissão Especial de Estudo de Mitigação de Interferências Elétricas - da ABNT (Coordenação: João Paulo Klausing Gervásio/Petrobrás).
Participantes: CEG; CEGÁS; COMGÁS; CPTM; CTEEP; ELETROPAULO; ELEKTRO; ENGECORR; GASMIG ;EGD; IPT; IEC; LACTEC; METROFOR; METRO SP; NSA; PAIOL; PETROBRAS; SOTA; TBG; TECNOCORR; TRANSPETRO; VIA QUATRO
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Fenômenos EnvolvidosIndutivo
Condutivo
Capacitivo
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Acoplamento Condutivo• Intensidade da corrente
elétrica pelo solo• Distância entre o
aterramento e ponto no solo
• Resistividade do solo estratificado em camadas
• Existência de outros pontos de injeção de corrente no solo
• Geometria dos sistemas de aterramento
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Acoplamento Indutivo• Comprimento de
paralelismo• Separação entre
estruturas• Perfil das torres da LT• Pára-raios• Tipo de revestimento• Resistividade elétrica do
solo na camada profunda• Corrente de
carregamento / curto• Presença de cruzamentos
e/ou descontinuidades
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Acoplamento Capacitivo• Intensidade da tensão• Distância entre tubulação
e linha de transmissão• Presença de pontos de
aterramento• Geometria dos elementos
envolvidos
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Resistividade do Solo
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Resistividade do Solo
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Resistividade do Solo
• Estudo realizado na Irlanda:
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Resistividade do SoloAté onde medir?
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Estudo de CasoModelo a Parâmetros Concentrados
DUTO
ρ rI P
IF,A IF,B
IR,A IR,B
• Fonte concentrada de corrente
• Eletrodo de aterramento hemisferoidal
• Solo uniforme
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Estudo de CasoModelo a Parâmetros Distribuídos
DUTO
ρ1I1 P
IF,A IF,B
IR,A IR,B
ρ2
ρN...
h1
h2
hN→∞
I2 I3 I4 I5 I6 I7 In...
r1 r2 r3 r4 r5 r7 rnr6
• Múltiplas fontes de corrente distribuídas
• Dimensões físicas do condutor de aterramento
• Estratificação do solo em camadas• Distribuição não uniforme da
corrente de fuga
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Estudo de CasoGeometria
Gasoduto
Contra
peso
s
Contra
peso
s
150 m
SE “A”
SE “B”
Torre #01
Torre #02
188 m
25 m
8,5
m6,
5 m
9,9 m8,24 m
• Gasoduto 8 / 10”• Aço Carbono Sch. 40• Revestimento PE3L• 12 km• Profundidade 1,2 ~ 1,5 m• Contrapesos 4 x 150 m
TUBULAÇÃO ENTERRADA
1,2
m 0,7
m
CORTE
CONTRAPESO
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Estudo de CasoParâmetros Elétricos
• LT 500 kV• Circuito Horizontal Simples• Dois Pára-Raios• 183 km• Vão Médio 334 m
TUBULAÇÃO ENTERRADA
CONDUTOR FASE
CONDUTOR PÁRA-RAIOS
FALTA
SE "A" SE "B"
23,73 kA ∠ -84,56º
27,39 kA ∠ -87,22º
21,99 kA ∠ -87,41º
22,86 kA ∠ -86,37º
6305,39 A ∠ -87,22º
• Torre #01ρ1 = 531,15 Ω.mρ2 = 1864,75 Ω.mh = 3,12 mρ = 528 Ω.m (uniforme)
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Estudo de CasoResposta em Tensão de Stress
Gasoduto
Contra
peso
s
Contra
peso
s
150 m
SE “A
”
SE “B
”
Torre #01
Torre #02
188 m
Curva Máxima tensão provável Desvio Tempo computacional
1 5,68 kV 22,81% 2 min, 23 s
2 27,98 kV 14,21% 1 h, 42 min, 19 s
3 48,23 kV 6,41% 1 h, 45 min, 26 s
4 177,5 kV 43,43% 3 min, 21 s
• Grande transferência de energia da LT para o gasoduto
• Resultados agravados pela estrutura do solo (coeficiente k)
• Riscos à integridade do duto
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Estudo de CasoDistribuição da Corrente nos Contrapesos
Gasoduto
Contra
peso
s
Contra
peso
s
150 m
SE “A
”
SE “B
”
Torre #01
Torre #02
188 m
4.863 4.8635 4.864 4.8645 4.865 4.8655
x 105
7.4768
7.4769
7.477
7.477
7.4771
7.4771
7.4772x 10
6
5
10
15
20
25
30
35
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Estudo de CasoEfeito da Estratificação do Solo
4.863 4.8635 4.864 4.8645 4.865 4.8655 4.866
x 105
7.4768
7.4769
7.477
7.477
7.4771
7.4771
x 106
0.5
1
1.5
2
2.5
x 104
4.863 4.8635 4.864 4.8645 4.865 4.8655 4.866
x 105
7.4768
7.4769
7.477
7.477
7.4771
7.4771
x 106
0.5
1
1.5
2
2.5x 10
4
ρ1 = 531,15 Ω.m, ρ2 = 1864,75 Ω.m, h = 3,12 m
k = -0,556618Rg = 5,45848 Ω
Us,max = 28150,4 V
ρ1 = 1864,75 Ω.m, ρ2 = 531,15 Ω.m, h = 3,12 m
k = 0,556618Rg = 5,17306 Ω
Us,max = 25785,5 V
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Estudo de CasoResposta em Tensão de Passo
ρ1 = 531,15 Ω.m, ρ2 = 1864,75 Ω.m, h = 3,12 m
Up,max = 7273,8 V
ρ1 = 1864,75 Ω.m, ρ2 = 531,15 Ω.m, h = 3,12 m
Up,max = 7490,37 V
4.863 4.8635 4.864 4.8645 4.865 4.8655 4.866
x 105
7.4768
7.4769
7.477
7.477
7.4771
7.4771
x 106
50
100
150
200
250
300
350
400
450
4.863 4.8635 4.864 4.8645 4.865 4.8655 4.866
x 105
7.4768
7.4769
7.477
7.477
7.4771
7.4771
x 106
200
400
600
800
1000
1200
1400
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Estudo de CasoMitigação
TUBULAÇÃO ENTERRADA
ESTRUTURA EM FALTA
L
CONTRAPESO A SER REMANEJADO
CONFIGURAÇÃO ATUAL
NOTA:
O CONTRAPESO DEVERÁ SER SECCIONADO NO PÉ DA TORRE E REMOVIDO COMPLETAMENTE.
L
CONTRAPESO A SER REMANEJADO
TUBULAÇÃO ENTERRADA
ESTRUTURA EM FALTA
LL (no mínimo)
CONFIGURAÇÃO APÓS REMANEJAMENTO
NOTA:
A RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO RESULTANTE DEVERÁ SER IGUAL OU INFERIOR A 15 OHMS.
LL (no mínimo)
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Estudo de CasoTensão de Stress Após Mitigação
6800 7000 7200 7400 7600 7800 8000 8200 8400 8600
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Elevação Potencial SoloComponente IndutivaTensão Stress Revestimento
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Conclusões
• Simplificado• Tempos de cálculo
reduzidos• Impreciso a depender das
distâncias envolvidas (D >> DEf) e estrutura do solo
• Útil para estimativas rápidas e geometrias simples
Parâmetros Concentrados
• Realista• Maior esforço computacional
(embora aceitável)• Modela corretamente as
estruturas e parâmetros envolvidos, evitando omissões ou superdimensionamentos
• Deve ser utilizado para estudos de interferências reais e projetos de mitigação
Parâmetros Distribuídos
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Conclusões
• Responsabilidade: ética, técnica, civil e criminal• Compartilhada entre consultores, operadores de LTs e de dutos• Projeto de instalações seguras, sem abrir mão da viabilidade técnica
e econômica
Qualquer software científico, por melhor e mais sofisticado que seja, responde cegamente aos parâmetros inseridos. É igualmente importante zelar pela qualidade dos dados obtidos em campo (resistividade, levantamento topográfico), valendo-se de instrumentos precisos, calibrados e operados por profissionais treinados. A boa técnica deve sempre prevalecer.
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Obrigado!Amauri G. Martins Jr., Engº. EletricistaENGECORR [email protected] | www.engecorr.com.br
Antônio Carlos Rodrigues Valente, Engº. EletricistaCIA. DE GÁS DE SÃO PAULO – COMGÁ[email protected] | www.comgas.com.br
Paulo César de Oliveira Teixeira, Engº. Eletricista, M.Sc.CIA. DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA PAULISTA – [email protected] | www.cteep.com.br