Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica Aula 15 12 04 16

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Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Professor: Paulo Roberto Costa Silva 
E-mail: pr@task.com.br 
ENGENHARIA ELÉTRICA – GRADUAÇÃO 
EMENTA 
1. ESTRUTURA DA INDÚSTRIA DE ENERGIA ELÉTRICA 
 
2. REPRESENTAÇÃO DAS REDES DE ENERGIA ELÉTRICA 
 
3. LINHAS DE TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO 
 
4. FERRAMENTAS DE SIMULAÇÃO 
 
5. PLANEJAMENTO E OPERAÇÃO 
 
6. COORDENAÇÃO DO ISOLAMENTO 
 
7. MONITORAMENTO E DIAGNÓSTICO DE FALHAS EM EQUIPAMENTOS 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
Distribuição e Transmissão de Energia Elétrica 
Perturbações Elétricas 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
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Conceito Perturbações Elétricas 
• As perturbações elétricas causadas pelas linhas de transmissão podem ser divididas 
em: 
 
• Efeitos dos campos elétricos e magnéticos 
 
• Efeito corona 
 
• Transferência de potencial 
Linhas de Transmissão e Distribuição 
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Efeitos dos campos elétricos e magnéticos Perturbações Elétricas 
• Efeitos dos campos elétricos e magnéticos: 
 
• Um condutor elétrico conduzindo corrente criará um campo magnético com linhas 
concêntricas em torno de seu eixo 
 
• Quanto menos magnético for o meio, menor será o nível de indução magnética 
neste meio 
• Onde: 
• B - indução magnética 
• H - intensidade de campo magnético 
• μ - permeabilidade magnética do meio 
• Φ - fluxo magnético 
• A - área de circulação do campo magnético 
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Efeitos dos campos elétricos e magnéticos Perturbações Elétricas 
• Efeitos dos campos elétricos e magnéticos: 
 
• A indução magnética obedece às seguintes condições: 
 
 
 
 
• Segundo o Cigré, a OMS e a International Radiation Protection Association (IRPA), as 
pesquisas até então realizadas não permitem afirmar de forma conclusiva que: 
 
• Os campos elétricos e magnéticos normalmente produzidos por instalações 
elétricas de alta tensão possam ser prejudiciais à saúde das pessoas 
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Efeitos dos campos elétricos e magnéticos Perturbações Elétricas 
• Nos projetos de linhas e subestações normalmente são tomadas medidas de forma a 
não acarretar risco à segurança de pessoas que entrem em contato com esses objetos 
ou que estejam situadas próximas às instalações 
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Efeitos dos campos elétricos e magnéticos Perturbações Elétricas 
• A tabela abaixo apresenta os valores recomendados quanto à: 
• Densidade de corrente e seus equivalentes em termos de campo elétrico e 
magnético 
• As descargas corona se manifestam quando o campo existente na superfície dos 
condutores atinge valores suficientemente altos de forma a ionizar o meio isolante em 
sua volta 
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Corona Perturbações Elétricas 
• Corona: 
 
• Existe um gradiente elétrico crítico para o ar, que quando excedido, resulta em 
descarga elétrica 
 
• Qualquer tentativa de aumento do gradiente resulta em profusa ionização do ar 
 
• Tal fenômeno de disruptura é denominado de Corona 
• O gradiente crítico disruptivo do ar atmosférico EC é da ordem de 30,5 kV/cm, em 
atmosfera padrão de 20°C e pressão barométrica de 760 mm de Hg 
 
• Em CA, o valor eficaz do gradiente disruptivo é igual a EC=21,6 kV/cm 
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Corona Perturbações Elétricas 
• Corona: 
• A intensidade do campo elétrico crítico EC para o qual se dá início a ionização para 
o ar seco é: 
 
 
 
 
 
 
• Onde: 
 
• δ = (3,92b)/T Densidade relativa do ar 
• b - Pressão atmosférica em cm Hg 
• T - Temperatura absoluta em graus Kelvin 
• m - Fator de encordoamento m=1, cilindro suave e m=0,9 ACSR 
• r - Raio do condutor em cm 
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Corona Perturbações Elétricas 
• Corona: 
 
• O uso de feixe de condutores por fase tende a produzir um maior raio efetivo por 
fase e, portanto reduz o nível de intensidade do campo elétrico nas vizinhanças do 
condutor 
 
 
• Para linhas acima de 230 kV as linhas são construídas em feixes de 2, 3, 4 ou 
vários condutores por fase 
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Corona Perturbações Elétricas 
• O fenômeno corona constitui fonte de: 
 
• Interferência eletromagnética na rádio recepção nas faixas de frequências 
das transmissões em: 
• Amplitude modulada (AM) 
• Frequências de rádio de 0,2 a 4 MHz, centralizada em f0 = 0,8 MHz 
- em rádio e televisão 
• Na faixa AM, frequências acima de 50 kHz podem trazer problemas 
de rádio interferência 
 
• Ruído audível - frequências de funcionamento abaixo de 20 kHz podem 
ocorrer perturbações audíveis 
 
• Poluição acústica causada pelo ruído característico provocado pelos eflúvios 
do corona 
 
• Eflúvios de corona também ocorrem em outros componentes das linhas, tais 
como ferragens e isoladores, porém a intensidade dos ruídos gerados é 
bastante inferior à dos gerados pelos condutores 
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Corona Perturbações Elétricas 
• Corona: 
 
• As perdas elétricas em decorrência do efeito corona foram definidas por 
Peterson para condições de tempo regular, linha monofásica como: 
 
 
 
 
 
• Onde: 
 
• V -Tensão eficaz fase-neutro em kV 
• f - Frequência em Hz 
• F - Fator corona determinado por teste 
• s - Espaçamento entre condutores 
• d - Diâmetro do condutor 
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Corona Perturbações Elétricas 
• Corona: 
 
• A perda de potência é pequena 
 
• Ex.: linha de 500 kV é de cerca de 1 a 2 kW por km 
 
• As perdas por corona aumentam drasticamente no caso de precipitações, sendo a 
geada a pior situação 
 
• Ex.: as perdas podem atingir valores de 30 kW/km, com uma média de 2,4 
kW/km para uma linha convencional de 500 kV 
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Transferência de Potencial Perturbações Elétricas 
• Transferência de Potencial: 
 
• Os curtos circuitos entre fase e terra ocasionam elevações de potencial no 
entorno das torres de linhas 
• E a possibilidade de transferência de potencial, ocasionando o risco de 
choques elétricos 
• Tais efeitos são evitados ou reduzidos mediante projetos adequados, 
conforme normas de uso corrente 
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Efeito Ferranti 
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Conceito Efeito Ferranti 
• Efeito Ferranti: 
 
• As sobretensões temporárias acontecem entre fases ou fase e terra e tem como 
origem: 
• Curto-circuitos trifásicos 
• Ressonâncias 
• Efeito Ferranti 
• Rejeição de carga 
• Definição: 
• Elevação de tensão sustentada (regime permanente) na extremidade aberta de 
uma linha de transmissão 
• Ou seja, tensão na recepção em vazio superior à tensão na geração 
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Efeito Ferranti Conceito 
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Efeito Ferranti 
• Seja uma linha longa descrita pelo quadripolo: 
 
 
 
 
 
 
 
• Ganho de tensão da linha (no caso de linha aberta): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conceito 
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Efeito Ferranti 
• Formas de atenuação é prática comum a instalação de reatores em derivação em 
ambos os terminais de linha, de forma a compensar a potência reativa gerada e reduzir 
a sobretensão no terminal aberto 
 
• Evitar danos ao isolamento dos equipamentos terminais da linha 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conceito 
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Efeito Ferranti 
• Exemplo 3.2: Calcular o ganho de tensão para uma LT 440 kV, considerando diferentes 
comprimentos de linha 
• Dados: 
• Condutor de fase : cabo Grosbeak 
• Raio externo : 12,57 mm 
• Raio interno : 4,635 mm 
• Resistência CC : 0,089898 W/km 
• Temperatura : 75 °C 
• Cabos pára-raios : EHS 3/8² 
• Raio externo : 4,572 mm 
• Resistência CC : 4,188 W/km 
• Temperatura : 45 °C 
• Resistividade do solo : 2000 W.m 
• Flecha a meio vão 
• Fase : 13,43 m 
• Pára-raios : 6,4 m 
• Frequência : 60 Hz 
Exemplo 
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Efeito Ferranti Solução 
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Efeito Ferranti Solução 
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Efeito Ferranti Solução 
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Efeito Ferranti 
• Calculando 𝛾 𝑒 𝑍𝑐: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Solução 
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Efeito Ferranti 
• Resultado em 60 Hz: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Solução 
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Efeito Ferranti 
• Resultado em 60 Hz: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Solução 
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Efeito Ferranti 
• Resultado em 60 Hz: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Solução 
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Efeito Ferranti 
• Solução: 
• Transmissão em ½ comprimento de onda 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Solução 
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Efeito Ferranti 
• Solução: 
• Ganho de Tensão em 60 Hz 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Solução 
Próxima Aula 
• Unidade II 
• Próxima aula teórica: Linhas de Transmissão 
• Continuação 
 
• Sugestão: 
• Ver Fontes de Leitura na Ementa do Curso 
 
 
 
• Boa Noite! 
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