NBR 8449 - Dimensionamento de Cabos Para-raios Para Linhas Aereas de Transmissao de Energia Eletrica

C6pia impressa pelo Sistema CENWIN

I ABR 1984 1 NBR 8449

Dimensionamento de cabos p&-a-raios para linhas a&eas de transmisstio de energia eletrica

Procedimento

Origem: Projeto 03:OQ.i 1.14-00111983 CB-03 - Cornit& Braslleiro de Eletricidade CE-03:Oi 1 .I4 - Comissso de Estudo de Prote@o e Desempenho de Linhas ABreas de Transmissgo de Energia Ektrica

Palavras-chave: Linha de transmissao. Cabo p&a-raios I48 p&ginas

SUMARIO 1 Objativo

2 Documentos complementares

2 Documentos complementares 3 Defini@es

Na aplica$So desta Nomw B necestilio consultar:

4 Condi@es gerais para o dimensionamento 5 Critkios para a escclha da se@ condutora 6 Utilize@0 seletiva ANEXO A - Tabelas

NBR 6369 - Cabos de aluminio liga CAL e cabos de alumfnio liga corn alma de a$o CALA nus, para tins el&icos - Especifica@c

ANEXO 8 - GrMicos para a determin@o da ccrrente mkdma admisslvel em cabos p&a-raios

ANEXO C &acos para detennina@o da eleVa@C de temperatura em cabos p&m-raios durante cwtcs-circuitcs

NBR 5422 - Pmjeto de linhas a&eas de transmissHo e subtransmiss5c de energia elMrica - Procedimento

ANEXO D -Gtificos para determin@o do resfriamento de cabos pk+raios ap6.s urn curto-circuit0

fase-terra

NBR 5460 - EletroVJcnica e eletr8nica - Sistemas elkicos - Teninologia

ANEXO E - Utilizap~c de cabos p&m-raios de diferentes NBA 6471 - Eletrot&nica e eletr&ica - Condutores

se@es el&icos - Terminologia

ANEXO F- Determina$Ho de correntes em cabos p&a- raios durante falta para a terra em linhas de transmissZ0

ANEXO G - Exemplo de utilizaq&z combinada dos kbacos

NBR 5908 - Cordoalhas de sete 60s zincados pam cabos pka-raios _ [email protected]

do Anexo C e greficos do Anew D

1 Objetivo

NBR 7270 - Cabos de aluminio corn alma de aqo - Especifica@c

E&a Norma estabelece crit&ios para o dimensionamento

de cabos p&a-raios para linhas a&eas de transmissHo e de subtransmiss5c de energia el&ica.

NBR 7271 - Condutoras de alumfnio para instala@es a&eas corn ou sem cobertura protetora - Espe- cificaqH0


NBR 8449/1984

3 Defini@ea

3.1 OS tsrmos usados nesta Norma sk definidos nas NBR 5471, NBR 5460. NBR 5422, NBR 5369, NBR 5908, NBR 7270 s NBR 7271.

4 Condi@es gerais para o dimensionamento

4.1 0 dimensionamento dos cabos pira-raios dew levar em conta aspectos el&ricos. mec6nicos e t8rmicos. objetivando:

a) manter sua integridade corn sticiente margem de seguraya em todas as condi@?s de trabalho previstas;

b) minimizar a ocorr6ncia de vibra@es e6licas, que podem danificar o cabo precocemente;

c) suporiar eventuais correntes de curto-circuito monof&kas.

4.1.1 0 cabo a ser ad&ado deve satisfazer, simultanea- mente, aos requisites de ordem mec6nica e t&mica. A escolha da se@o e do material deve ser feita de modo que OS cabos suportem, sem aquecimentos prejudiciais, as correntes el&rfcas que por eles circularem durante faltas para a terra. Nesse particular, B importante consi- dew, entre outros, a temperatom m6xima admisslvel, os tempos de atua@o da proPa+% as caracteristicas de rsligamento dos disjuntores e rel& e as condiq6es ope- rativas.

5 Critkios para a escolha da seq5.o condutora

5.1 A se@o condutora do cabo pka-raios deve ser defi- nida da fona que a corrente que circula no mesmo, du- rants uma falta para a terra, nHo provoque aquecimento excessive que possa determinar alongamento permanente ou redu@m da carga de ruptura acima de valores preestabelecidos, reduzindo as distancias de seguran$a e colocando em tisco a seguranqa eletromec%ka da linha.

6.2 Recomenda-se limitar a temperatura maxima dos cabos pbra-raios aos seguintes ValOres:

a) 200% para cabos CAA, CALA e CAA-EF;

b) 400°C para cabos de aqo, ace-aluminio e aqo- cobre.

5.3 Uma vez estabekcido o tempo m&imo de elimina@o do curto-circuito, as correntes mkdmas admissiveis para OS cabos de a$o. a$o-aluminio e a$osobre, CAA, CALA a CAA-EF devem ser fixadas am fun@o da temperaturn atingida pelo cabo quando da elimina@o do cwto- circuito. Estes valores de corrente podem serobtidos dire- tamente das Tab&s 1 a) a 1 d) do Anexo A ou das wryas das Figuras 1 a 3 do Anew B.

5.4 Deve-se levar em conta o efeito cumulative da eleva- $Zo de temperatura sobre o cabo p&a-r&s, devido a curios-circuitos sucessivos, bem coma o efeito de resfda- mento do cabo durante OS intewalos entre OS desliga- memos e OS religamentos (manual ou automitico) do circuito.

5.4.1 OS dbacos para determinaqBo da eleva~Bo de temperatura, bem coma OS grificos de resfriamento para OS cabos de aqo, aqo-alumfnio a aco-cobre, CAA, CALA e CAA-EF e para diversas condi@es ambientes s&z mos- trades nas Figuras 4 a 7 (Anexo C) e 16 a 29 (Anexo D), respectivamente.

5.4.2 Urn exemplo de utiliza@o combinada dos dbacos do Anexo C e dos grtificos do Anexo D para an&z de curlo-circuit0 sucassivo B apresentado no Anexo G.

5.5 A escolha do cabo pkwaios deve levar em coma o eventual acrkzimo nas correntes de curto-circuit0 corn a amplia$Zo ou altera@o da conffgura@o do sistema.

6 Utiliza@o seletiva

6.1 Desde que a escolha da se@o do cabo p&a-raios seja feita em fun& da corrente m&dma de curto-circuito e considerando que &a corrente vada ao longo da linha, tendo seu maior valor nas etiremidades (proximidade das subests@es). poderE\o ser utilizados cabos de sedges diferentes nos trechos extremes e intermedikios da linha, conforme esquema mostrado no Anew E.

6.2 Recomenda-se no Anexo F urn m&do de cdlculo simplificado. que podeti ser utilizado para determina@o das correntes no cabo pAra-raios sm fun@o das cor- ranks de curto-circuit0 para a terra.

IANEXO A

Tempo de eliminqBo do curio-circuit0

(9

61

02

0,3

0,4

OS

I,0

ANEXOA-TABELAS

Tabela la - Correntes mrhlmas admissiveis em cabos p&a-raios (kA) -Temperatura initial - 20”CTTemperatura final - 200°C

Cabos de aluminio

CALA

57,li mmz 6/l

(2/O AWG)

25,o

l&O

15,o

13,o

11,5

799

107,18 mm2 6/i

(4/O AWG)

41 ,o

29,O

23,5

20,5

19,o

13,o

l-

67,38 mm2 6/l

(2/O AWG)

27,O

IQ,0

15,7

13,5

12,0

a,5

CAA

e

L

26ff - 70.0 -

50,o -

41 ,o -

36,O - 32,O -

22.3 -

CAA-EF

. _,~ -,-.... ̂ I ~.....,... .._-..,-.-, -l”.-.-..-“l,-_ -.-_..” .,-,_ ̂

Tabela 1 b - Corrantes mhximas admissiveis em cabos phra-raios (kA)

Tempo de [email protected] do curto-circuit0

(4

7,9 mm

(5/l 6”)

Cabos de aqo

9,5mm 11,l mm

(3/S”) (7/l 6”)

Cabos de aqo-cobre Cabos de a$o-aluminio

7NQlOAWG 7N’EAWG 7NslOAWG 7N’6AWG (5/l 6”) WV (7/l 6”) (l/2”)

12,7 mm 1 7N’12 7NQ9 7NQ7

(l/2”) Tipo Tipo Tipo Tipo

AR AR/EAR EAR EAR 30 AR 40 AR 30 AR 40 AR 30 AR 40 AR 30 AR 40 AR AWG AWG AWG

O,l 7,5 10,o 15,0 19,5 11,7 13,4 18.6 21,4 23.5 27,0 29,8 3430 5,O 10,l 15,8

0,2 5,3 7.3 10,6 13,8 8,3 9,5 13,2 151 16,6 19,O 20,9 2400 3-5 7,O 11,2

OS3 4,3 5.9 837 11,2 8,7 7,8 10,7 12,3 13.6 15,5 17,l 1996 2.9 5,7 9,l I I

0,4 3,7 52 7.5 94 5,8 ii,7 9,3 10,7 11,7 13,5 14,8 17,0 25 5,O 7,9

0,5 3,3 436 67 8,7 5,2 6,0 8,3 9,6 10,5 12,O 13.2 15,2 2,2 4,4 7,O

14 2,4 3,3 498 62 3.7 4,3 5,9 6,8 794 8,5 9,4 10,8 1,6 3,2 5,O

. _,~_,_ . . ̂ I ~.....,... .._-..,-.-, _l”.-.-..-“l,-_ -.-^..“..-._ ̂

Tempo de eliminq&o do cwto-circuit0

(9

O,l

02

0.3

0.4

0.5

1.0

Tab&a 1 c - Correntes maximas admisslveis em cabos pha-raios (kA) -Temperatura inlclal - 2O’CITemperatura final - 350°C

I

Cabos de aqo

7.9 mm 9,5 mm 11,1 mm 12,7 mm (5/16”) (3/E”) (7/l 6”) (l/2=)

AR AR/EAR EAR EAR

6,2 II,3 16,5 21,4

58 60 11,7 15,l

4,7 635 9,s 12,3

4,l 57 8.3 IO,7

3,7 51 7.4 93

2,6 336 52 64

Cabos da a$o-cobre I I Cabos de ace-aluminio

7NQlOAWG 8NQ8AWG 7N’7AWG 7t@6AWG

(5/l 6”) (3/V) (7/l 6”) (l/2”) I I I 7NQ12 7NQ9

Tipo 1 1 Tip0 Tipo

SOAR 40AR 30AR 40AR 30AR 40AR

iiLk&&& 4,0 4,6 6,4 7,4 8.1 9.3

30 AF -

32,3

22,9 26.3 1 3,8 1 7,7

18,7 -

16.2 -

7N’7

17,3

12,2

10.0

8.6

7,7

5,5

Cbia imw-zssa w-40 Sistema CENWIN

f r.

6 NBR 8449/l 984


NBR8449/1984 NBR8449/1984 7 7

ANEXO B - Gtificos para a determina@o da corrente mkima admissivel em cabos p&a-ralos ANEXO B - Gtificos para a determina@o da corrente mkima admissivel em cabos p&a-ralos

Figura 1 - Cabcs CAA, CAIA e CAA-EF. Figura 1 - Cabcs CAA, CAIA e CAA-EF.

Figum 2 - Cabos de ap. Figum 2 - Cabos de ap.

Figuras 3a, 3b e 3c - Cabos de ap-aluminio e aqo-cobre. Figuras 3a, 3b e 3c - Cabos de ap-aluminio e aqo-cobre.

Nota: Fci adctadc c valor de 20°C para a temperatura initial Nota: Fci adctadc c valor de 20°C para a temperatura initial de cabs ncu)s ~AlCulOs para a elabwa~Sc dos gtificos de cabs ncu)s ~AlCulOs para a elabwa~Sc dos gtificos das Figuras 1 a 3. das Figuras 1 a 3.

8 NBR 8449/1984



NBR 8449/i 984

I I I a

H-H I- II 1 i 1

b t a

0 8 -cu”

G ? a

9 I

10


NBR 8449/l 984

NBR 8449/19&l


11 -


NBR 8449/1984

NRR 8AAW1984


ANEXO C - hbacos para determina@o da eleva+o de tamperatura am cabos p&a-raios durantecurtos-circuitos

Figuras 4 a 6. Cabos CAA e CALA.

Figuras 7 a 9 - Cabos CAA-EF.

2* Caso: Dois curtos-circuitos sucessivos de 12 kA e 0,4 s de dura@o cada urn:

Figuras 10 e 1 1 - Cabos de a$o.

Figuras 12 a 15 - Cabos de acocobre.

Figuras 16 e 17 - Cabos de qo-aluminio.

Exemplos de utiliza@o dos tibacos

Considere-se o cabo CAA 2/O AWG (Figura 4) e OS se-

guintes cases:

IQ Case: Curto-circuito de 10 kA a dura@ de 0,4 s:

Para “ma temperatura initial do cabo igual a 20°C. o abaco fornece urn valor de temperatura final de cerca de 160% ap6s o primeim curto. Ap6s 0 Segundo curto-circuito de mesmas inten- sidades (12 kA) e dura@o (0,4 s). considerando- se agora a temperatura inicial do cabo igual a 16O”C, obtbm-se, porinterpola@o, a temperatura final do cabo aproximadamente igual a 320°C.

Considemndo-se a temperatura initial do cabo igual a 20&C, verifica-se qua o cabo atinge uma temperatura de cerca de 120°C ap6s o cuTto.

14 C6pia impressa pelo Sistema CENWIN

NBR 8449/l 984

BR 844911984 C6pia impressa pelo Sistema CENWIN

15

I i z % i ‘KVWd I i i i i t 3 -

16


NBR 844RlI WAC

\ h h \ I !

\

NBR8449/1984


I I I

l-r- I

18


NBR 8449/l 984


NBR 844911984 19 I

20

I

Cdpia impressa pelo Sistema CENWIN

NBR 844911984

NBR 844911984


21 -

22


NBR 844911984


IR8449/1984 23


/- /’ /’

33 / /’ a’


NBR 8449/l 984 b

25


26 NBR8449f1984

b

I I I I I H I

CI

I /,f- 0 ; rl’l’: 05 ii

,q/,‘Pr *:


8449/l 984 27

:I I I I

I /+-@-I / / /’ / :

/ I J

-0) 0 /


NBR 844911984

ANEXO D - Grsificos para determina@o do resfriamento de cabos pka-raios ap6s urn curto-circuftofase-terra

Figuras 18 a 20 _ Cabos CAA e CALA

Figuras 21 a23 - Cabos CAA-EF.

30 min = tempo para levar a temperatura do cabo de 200°C a 25°C.

Figuras 24 a 26 - Cabos de aC0. Nota: Na elatmap~o dos gr&ficos foram fixados OS seguhtes parametros:

Figuras 27 a 29 - Cabos aqwxbre e aqo-aluminio

Exemplo de utiliza@o dos grificos

Considera-se no grefico 18 o cabo CAA 2/O AWG (sem sol). Se a temperatura do cab0 logo ap& o curto-Circuit0 for 16O”C, o tempo necesshio para lev&lo a 25°C seri

dada par:

30 min - 1.5 min = 28,5 min

a)temperatura ambiente = 20% (sem vento);

b) coeficiente de abso@o e de emisslvtdade = 0.5 (valor mddio):

c) sol a pino;

d)azimute do sol coincidente cull o azlmute da direp& do cabo.

1,s min = tempo para levar a temperatura do cabo de 200°C a 160°C:


t

I ,

I

I

I

f’ c

NBR 8449/l 984 29


30 NBR 8449/l 984

IIIIIllIIII I I I I I I I I I IIIIIIIIIII I I I I I I

II I I ‘r” I I


NBR 844911984 31


NBR 844911984

-

-

-

rl8449l1984


33

34


NBR 8449/l 984

ntllllllllliiiiII~~II i


BR 844911984 35


NBR 844911984


;R 844911984 37

I

4


NBR 844911984


NBR 8449/l 984 39

40


NBR 844911984


__--_--_-.

---------

42


NBR 844911984

ANEXO F - Determinaqk de correntes em cabos pkwaios durante falta para a terra em linhas de transmissk

F.l IntroduqZo

F.l.l Cluando da ocorr&ncia de uma falta para a terra em uma linha de transmiss% ou em uma subesta@o, a corrente de curto-circuito se distribui entre OS cabos pka- r&s, suportes da iinha e malha de aterramento da subesta@o. A determina@o exata d&a [email protected] envolve c&x~los complexes que geralmente exigem o use de computadores.

F.1.2 A seguir B apresentado urn mbtodo aproximado de calculo das correntes no c&o p&m-raios em func8.o da corrente de curto-circuit0 total, para faltas na linha ou na subesta@o, corn os cabos p&a-raios conectados ou nHo a malha de aterramento.

F.1.3 Neste m&do B considerado que as faltas na linha ocorrem no sup&e (case mais freqtiente) e que, existindo mais de urn cabo p&a-raios em urn mesmo suporte, a corrente se divide igualmente entre eles.

F.2 DescriqBo do m6todo de &lculo

F.2.1 A Figura 30 representa o trecho de uma linha de tansmiss% na saida de uma subesta$Ho. onde R, e RP s80, respectivamente, as resistkxias da malha de aterramento da subesta$Bo e dos ~6s dos suportes da linha e r, a resist&ncia do trecho do cabo pka-raios entre dois supodes adjacentes. Na Figuras 31 e 32 estao re- presentados OS circuitos el&ricos equivalentes, para faltas pare a terra na subesta@o e no primeiro suporte da linha e, na Figura 33, o circuit0 equivalente para faltas prkimas 80 ponto m6dio da linha.

F.2.2 No case de falta na subesta@o (Figura 31), pode- se escreverque:

I, = [

4 n (R, + r + b,) 1 I,

onde:

1, = corrente no cabo pAra-raios (A)

n = nljmero de cabos p&a-r&s da linha

R4 = resistBncia do circuit0 em cascata equivalente g linha de transmiss5o vista da subesta-

eo (a

I. = corrente de curlo-circuito total (A)

F.2.3 No case de falta no primeim suporte da linha. a corrente no cabo pka-raios 6 dada por (Figura 32):

a)cabos pira-raios desconectados da malha da subesta@oo;

lb = [

5 .(%+r+R+J 1 ‘g

b) cabos p&a-&x conectados k malha da subesta- @to;

It, = A, V + Req)

Rp (r + Q,) + 0 + R,) + (r + R,, + $1 1 Ii8 F.2.4 No case de falta prbxima ao ponto media da linha (Figura 33), tern-se que:

I, =

[ 5 I 1 n(r+%,-25) g

R8449l1984


43

F2,- resist&x+ deaterramentO damalhada SE

R, . resist.$ncia de aterramento das estruturas da. LT

r - reslst&cia do trecho do cab0 pti-raios entre duas estrutums adjacentes

Figura 30 -Trecho de linha na saida da SE

AA


NBR 8449/l 984

11,‘1~ - COrre”te no calm pea-rates

I?. corrente na prim&a estrutura

~ Chave 3” - atmia - phmtos desconectados (I, = I,, = 0)

Chave S” - fechada - @ra-r&s cone&ados

IANEXO G

Figura 33 - Cwto pr6ximo ao ponto media da LT


ANEXO G - Exemplo de utiliza@o combinada dos 6bacos do Anexo 6 e grsficos do Anexo C

G.l Seja uma linha de bansmiss% de 138 kV. corn urn cabo ptira-raios de ago 9.5 mm (3/B”) EAR, na qual a ocorr6ncia de uma falta permanente fase-terra faz circu- lar uma corrente de 3 kA pet0 cabo p&a-raios. Ap6s 0.3 s de dum$o da falta. seguem-se as seguintes opera@es:

a) a prote@o atua e a linha B desligada pela atua@o dos disjuntores;

b)os disjuntores SC% religados automaticamante ap6s 0.3 se afalta volta a se estabelecer par mais 0,3 s quando entao a prote@o novamente atua;

c) 1 min apbs este Segundo desligamento OS disjuntores sHo religados manualmente. quando en-

t8o a falta se mantern par mais 0,3 s. ap6.s 0 que now desligamento ocorra;

d)finalmente, apbs 5 min. OS disjuntorss S&J novamente religados manualmente e a falta se man- t&n par mais 0.3 s, quando ocorra o desligamento definitivo da linha.

6.2 A varta@o de temperatura do cabo p&ra-raios durante as opera@es descritas pode ser obtida, par exam- plo, atraves da utilize@0 combinada das Figuras 10 e 25. aplicadas aos intewalos de tempo decorridos entre as opera@es, na seqii6ncia acima estabelecida. A Figu- ra 34 mostra esta varia@ de temperatura.

NBR 844911984 45


46 NBR 8449/l 984

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