LINHAS DE TRANSMISSÃO DE ENERGIALINHAS DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA
LTEEfeitos Ambientais na Transmissão de Energia ElétricaEfeitos Ambientais na Transmissão de Energia Elétrica
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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.
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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
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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.
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Efeito Pelicular – Exemplos de Materiais
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Densidade de Corrente X Frequência
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Efeito Pelicular – Consequências Práticas
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Efeito Pelicular – Consequências Práticas
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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
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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
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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).
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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
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Perdas Corona sob Tempo Bomsob Tempo Bom
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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.
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Perdas Corona sob Chuva
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Perdas Corona sob Chuva
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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
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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
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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
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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
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Radiointerferência (RI) 138KV Florianópolis JorgeRadiointerferência (RI) 138KV Florianópolis - Jorge Lacerda
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Radiointerferência (RI) 138KV Florianópolis JorgeRadiointerferência (RI) 138KV Florianópolis - Jorge Lacerda
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Radiointerferência (RI) 230KVRadiointerferência (RI) 230KV Areira - Curitiba
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Radiointerferência (RI) 230KVRadiointerferência (RI) 230KV Areira - Curitiba
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Sinal e Qualidade de recepção das emissoras medidas –Pesquisa da Eetrosul
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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
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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
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5.4 Ruído Audível (RA)
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