Transmissão de energia elétrica (parte II)

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GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E 
DISTRIBUIÇÃO DE 
ENERGIA ELÉTRICA
Engenharia Elétrica, 7º sem., noturno
Faculdade Pitágoras-Londrina, 2011/1
Prof. Maurício G. Ballarotti (m.ballarotti@gmail.com)
1GTD 2011
3. Transmissão de Energia Elétrica
Transmissão de Energia Elétrica
1. Introdução à Transmissão
2. Rede de Transmissão no Brasil
3. Materiais e Componentes das Linhas de Transmissão
4. Projeto e Especificação de Linhas de Transmissão (LT) 
GTD 2011
4. Projeto e Especificação de Linhas de Transmissão (LT) 
(breve)
5. Cálculo de Parâmetros Elétricos da LT de Potência
6. Modelos de Linha de Transmissão
7. Exercícios
8. Operação em Regime Permanente das LTs (breve).
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3. Materiais e Componentes das Linhas de 
Transmissão
• Os componentes básicos de uma linha de 
transmissão aérea são:
1. Cabos Condutores
2. Isoladores
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2. Isoladores
3. Estrutura de Suporte
4. Cabos Pára-raios
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• São eles que realizam o processo de 
transmissão de energia elétrica em uma linha 
de transmissão
• Um bom cabo condutor tem:
3.1 Cabos Condutores
GTD 2011
• Um bom cabo condutor tem:
1. Alta condutividade elétrica
2. Boa resistência mecânica
3. Boa resistência ao sol, umidade, calor, frio, etc.
4. Baixo peso específico (ou densidade)
5. Custos não elevados
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3.1 Cabos Condutores
• Dentre os materiais que melhor preenchem 
estas características, destacam-se:
– Cobre
– Alumínio
GTD 2011
– Alumínio
• E são os materiais mais usados em LTs.
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• Nas linhas de transmissão aéreas são usados 
cabos condutores obtidos pelo encordoamento 
de fios � maior resistência mecânica!
3.1 Cabos Condutores
O enrolamento espiralado das 
camadas resulta em indutância 
extra na LT (longo solenóide)! 
GTD 2011
• Normalmente e no Brasil também, os cabos 
condutores empregados em LTs possuem fios de 
alumínio dispostos em camadas:
– com alma de aço (CAA, cabo de alumínio com alma de 
aço ou ACSR, Aluminium Conductor Steel Reinforced)
– ou sem alma de aço (CA, cabo de alumínio)
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extra na LT (longo solenóide)! 
Considerar no projeto.
Por que é tão crucial escolher os materiais 
e projetar bem os cabos condutores?
• Porque pequenas variações de características dos 
materiais e dos cabos como:
– Condutividade/resistividade
– Coeficiente térmico de resistividade
– Coeficiente de dilatação térmica
– Densidade
GTD 2011
– Densidade
– Carga de ruptura
– Módulo de elasticidade
• se acumulam ao longo de centenas e milhares de km 
das linhas, podendo resultar em grandes perdas de 
potência, danos mecânicos, etc.
• Por isso, se buscam ligas especiais de alumínio com 
outros elementos químicos.
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• Aérea (mais largamente usada e foco deste 
curso)
• Subterrânea
• Submarina
3.1 Cabos Condutores
Exemplos Comerciais
GTD 2011
• Submarina
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3.1 Cabos Condutores
Espaçamento e Arranjo
Espaçamento entre condutores de uma linha de 
transmissão aérea:
O arranjo do espaçamento
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O arranjo do espaçamento
pode ser horizontal, vertical 
ou triangular.
3.2 Isoladores
• Os cabos condutores são ligados
às estruturas de transmissão 
pelo emprego de isoladores, cuja 
função consiste em isolar 
eletricamente os condutores 
GTD 2011
eletricamente os condutores 
energizados das estruturas de 
transmissão e resistir às 
solicitações mecânicas e 
elétricas oriundas dos cabos 
condutores.
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• Solicitações Mecânicas:
– Forças verticais pelo peso dos condutores
– Forças horizontais axiais para suspensão dos 
condutores sobre o solo
– Forças horizontais transversais pela ação dos 
ventos
3.2 Isoladores
GTD 2011
ventos
• Solicitações Elétricas:
– Tensão normal e sobretensões à frequência 
industrial
– Surtos de sobretensão de manobra, de curta 
duração, atingindo níveis de duas a cinco vezes 
a tensão normal entre fase-terra
– Sobretensões de origem atmosférica (descargas 
atmosféricas ou relâmpagos)
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• Os isoladores devem oferecer 
uma alta resistência para 
correntes de fuga de superfície 
e ser suficientemente espesso 
para prevenir ruptura sob as 
3.2 Isoladores
GTD 2011
para prevenir ruptura sob as 
condições de tensão que devem 
suportar.
• Para aumentar o caminho de 
fuga e, portanto a resistência 
de fuga, os isoladores são 
construídos com curvas e saias.
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3.2 Isoladores - Tipos
• Os isoladores são basicamente 
de 4 tipos: 
1. Isoladores de Pino ( 70 kV)
GTD 2011
2. Isoladores de Disco (> 70 kV)
• 110kV (4 a 7 discos)
• 230 kV (13 a 16 discos)
• > 500 kV feixes de isoladores
3. Isoladores de Suspensão
4. Isoladores tipo Pilar de 
subestação e de linha
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3.2 Isoladores - Material
• Os isoladores são 
normalmente constituídos 
pelos seguintes materiais:
– Porcelana vitrificada (mais 
GTD 2011
– Porcelana vitrificada (mais 
usado)
– Vidro temperado
– Fibras de vidro tratadas com 
resinas epoxi (referido também 
“polimérico” ou “sintético”)
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• A porcelana é uma variedade de cerâmica dura e resistente.
• Os materiais cerâmicos se caracterizam, em geral:
– por um preço baixo
– por um processo de fabricação relativamente simples e 
– por características elétricas ou dielétricas, térmicas e mecânicas 
vantajosas desde que o processo de fabricação é bem controlado.
• Composição da cerâmica:
Isoladores de Porcelana Vitrificada
GTD 2011
• Composição da cerâmica:
– Argila
– Caulim (silicatos hidratados de alumínio)
– Quartzo (componente que influi termicamente: quanto maior sua 
porcentagem, maior é a temperatura suportada pela porcelana)
– Feldspato (componente que define o comportamento isolante como 
rigidez dielétrica, fator de perdas, etc.)
• O isolador de porcelana possui uma camada de verniz.
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• Cadeia de Ancoragem 
(conexão mecânica e 
“desconexão” elétrica 
do cabo condutor na 
torre):
GTD 2011
torre):
– Isoladores
– Ferragens (grampo 
de suspensão, 
concha-garfo, elo-
bola)
– Jamper
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3.3 Estrutura de Suporte
• As estruturas de suporte de transmissão têm 
por objetivo sustentar os cabos condutores e 
elementos associados (isoladores, ferragens e 
cabos pára-raios).
GTD 2011
cabos pára-raios).
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• Podendo ser encarada como uma viga engastada 
no solo, a torre de transmissão fica sujeita aos 
seguintes esforços:
– Cargas verticais: peso dos cabos, acessórios de fixação 
dos cabos e peso próprio
3.3 Estrutura de Suporte
GTD 2011
dos cabos e peso próprio
– Cargas horizontais transversais: ação do vento sobre 
os cabos, tração transversal dos cabos e esforços 
devidos ao estaiamento
– Cargas horizontais longitudinais: ação do vento na 
direção da linha e tração longitudinal dos cabos
• Identificar com a turma tais forças no quadro.
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• Por causa dos tipos de cargas e 
esforços sofridos pela 
estrutura, as torres de 
transmissão podem ser 
3.3 Estrutura de Suporte
GTD 2011
transmissão podem ser 
classificadas segundo dois 
tipos básicos:
1. Estruturas autoportantes
2. Estruturas estaiadas
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• Os cabos 
condutores podem 
ser colocados nas 
estruturas segundo 
disposição:
3.3 Estrutura de Suporte
GTD 2011
disposição:
– Triangular
– Horizontal
– Vertical (usada 
normalmente em 
linhas a circuito 
duplo)
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• Seguem alguns 
exemplos de 
tipos de torres 
dentre os vários 
desenhos 
GTD 2011
desenhos 
existentes:
• As torres de 
transmissão são 
solidamente 
aterradas.
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GTD 2011 23
GTD 2011 24
Alguns exemplos relacionamento tensão de 
operação com tamanho da torre, dos 
isoladores e distância entre condutores:
GTD 2011 25
• As dimensões e formas de estruturas de LTs dependem:
– Disposição dos condutores: triangular, horizontal ou vertical
– Distância entre condutores
– Dimensões e forma de isolamento
– Número de circuitos envolvidos
3.3 Estrutura de Suporte
GTD 2011
– Número de circuitos envolvidos
– Materiais estruturais:
• Estruturas metálicas de aço revestido com zinco (aço galvanizado): 
proteção que atende à maioria das condições de agressividade 
atmosférica (mais usadas)• Concreto armado
• Madeira (muito usada nos E.U.A. assim como estruturas tubulares 
de aço)
• Fibras de vidro
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3.4 Cabos Pára-raios
• Localizados no topo da torre, têm a função de 
blindar a linha e protegê-la contra descargas 
atmosféricas.
• Também chamados de “cabos-guarda”.
GTD 2011
• Também chamados de “cabos-guarda”.
• Material: em geral, usa-se aço galvanizado, 
mas também ligas de alumínio.
• Diâmetro: 3/8-1/2”.
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GTD 2011 28
• Quanto ao aterramento, podem 
ser:
– Solidamente aterrados através de 
fortes conexões mecânicas e elétricas 
(forma mais comum).
3.4 Cabos Pára-raios
GTD 2011
(forma mais comum).
– Isolados através de isoladores de baixa 
capacidade de ruptura.
• Podem ser usados também para 
transmitir dados através do uso de 
cabos OPGW (Optical Ground 
Wire), pois possuem feixes de fibra 
ótica além dos fios de alumínio.
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4. Projeto e Especificação de Linhas de 
Transmissão (breve)
• Aqui será dado somente uma noção geral e 
superficial de projeto e especificação de uma 
LT.
• Os dados usados no início do projeto de uma 
GTD 2011
• Os dados usados no início do projeto de uma 
linha de transmissão são normalmente:
1. Potência a ser transmitida
2. Distância entre os pontos emissor e receptor
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• No segundo passo do projeto de um LT, as principais 
especificações para uma linha aérea CA são:
1. Frequência de operação (Hz)
2. Potência a ser transmitida (kW ou MW)
3. Fator de potência no terminal receptor
4. Distância da linha (km)
4. Projeto e Especificação de Linhas de 
Transmissão (breve)
GTD 2011
4. Distância da linha (km)
5. Queda de tensão permitida sob condição de plena carga em 
relação à tensão no receptor
6. Perdas possíveis na linha
7. Limitações de perda por corona por km e eficiência da linha
8. Variação de temperatura a qual a linha estará sujeita
9. Possível faixa de servidão (áreas sobre as quais passarão as LTs)
10. Eventos climáticos (força do vento, incidência de descargas 
atmosféricas, carregamento de gelo, etc.)
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• Têm-se na saída do projeto da LT os seguintes dados, 
que serão usados na construção:
1. bitola dos condutores
2. espaçamento de condutores
4. Projeto e Especificação de Linhas de 
Transmissão (breve)
GTD 2011
3. número de isoladores (por cadeia ou agrupamento)
4. bitola do condutor neutro
5. localização do condutor neutro na torre
6. tração permitida nos condutores
7. flecha para diferentes distâncias entre torres
8. resistência de aterramento, etc.
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Referências
• Camargo, C. C. B., Transmissão de energia elétrica: Aspectos 
Fundamentais, Ed. da UFSC, 2006.
• Curso de Geração, Transmissão e Distribuição de Energia 
Elétrica, Profa. Ruth P. S. Leão, Univ. Fed. Ceará, acesso em 
Maio/2001 @ www.dee.ufc.br/~rleao/GTD/Livro.htm
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