3 Transmissão

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PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 
 
Prof. Carlos Henriques V R Oliveira 
EMENTA – TEE00025 A1 
Geração e controle da energia elétrica. Princípios. Tipos de geradores e turbinas 
Dispositivos para controle da tensão e da frequência. Transporte da energia 
elétrica. Análise técnico-econômica para a escolha do nível da tensão de 
transmissão e dos condutores de linhas aéreas. Transmissão em Corrente 
Alternada versus Corrente Contínua. Distribuição da energia elétrica. 
Desequilíbrio de fases. Subestações de energia elétrica e seus equipamentos. 
Eficiência energética. Qualidade da energia elétrica. Proteção de sistemas 
elétricos. Proteção dos equipamentos elétricos. Complexidade versus custo da 
proteção. Proteção sistêmica. Esquemas de proteção. Planejamento e operação 
de sistemas elétricos. Planejamento da expansão e da operação de um sistema 
elétrico. Otimização. 
 
 
PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 
 
PROGRAMA 
 1. INTRODUÇÃO 
 2. GERAÇÃO E CONTROLE DA ENERGIA ELÉTRICA 
 3. TRANSPORTE DA ENERGIA ELÉTRICA 
 4. DISTRIBUIÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 
 5. PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
 6. PLANEJAMENTO E OPERAÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
 
 
PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 
PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 
3 - Transmissão 
 
 Transmissão de Energia 
- Elétrica sob forma natural (linhas de CA). 
- Transporte de combustível (conversão através de motores/geradores) 
Vantagens do Combustível (gás, carvão, petróleo etc) 
- Pode ser armazenado; 
- Pode ser transportado a grandes distâncias (rodoviária, fluvial, tubulações etc). 
Características do transporte de Energia Elétrica 
- Não pode ser acumulada, significa que a geração ou produção deve ser dimensionada 
conforme a solicitação (carga); 
- O consumidor ou usuário pode com facilidade controlar o fluxo de energia; 
- A distância a ser transportada depende de questões econômicas, técnicas e ambientais. 
Vantagens da Energia Elétrica 
- Pode ser convertida facilmente em qualquer outra forma de energia (térmica, mecânica); 
- Transporte fácil, de fácil distribuição, com baixo custo; 
- Flexibilidade de operação. 
PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 
3 - Transmissão 
PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 
3 - Transmissão 
 
Principais componentes das Linhas de Transmissão 
•Cabos condutores 
•Cabos pára-raios 
•Estruturas 
•Fundações 
•Cadeias de isoladores 
•Ferragens 
•Espaçadores 
•Amortecedores 
•Contrapeso 
•Outros acessórios (sinalização, proteção, etc). 
Condutores 
Função: Transporte da energia elétrica 
 
• Camadas fios encordoados 
 
• Materiais: alumínio, aço, ligas etc 
 
• Mais utilizado no Brasil: CAA ou ACSR: Condutor 
de alumínio com alma de aço 
Condutores 
Materiais utilizados para fabricação: 
 
-Cobre (mais rígido, menor resistividade), mais 
empregado em médias e baixas tensões. 
 
- Alumínio (custos inferiores e ligas), mais utilizado 
em alta tensão. 
 
As ligas resultam em maior resistência à corrosão e 
à abrasão, facilita a conexão, maior capacidade de 
condução de corrente, entre outras vantagens 
mecânicas. 
 
Condutores 
Formação de cabos/condutores 
 
Cabos encordoados em camadas pois diminuem a 
rigidez mecânica. 
N = 3 n (n+1) + 1 
N número total de fios 
N número de camadas (2, 3...) 
 
Diâmetro do Condutor 
D = (2n+1) d 
d diâmetro de um fio. 
Condutores 
Cabos de Alumínio 
Nomenclatura no Brasil seguem padrões canadenses. 
Cabos de Alumínio – CA 
Nomes de flores e plantas 
Ex: CA Violet - 715,5 MCM, 37 fios , 3 camadas 
Cabos de Alumínio com alma de aço – CAA (ACSR – 
Aluminium Conductor Steel Reinforced) 
Nomes de Pássaros 
Ex: CAA Hawk (falcão) 477MCM, 26 fios, 2 camadas, 7 
fios de aço. 
OBS: ACSR animais, répteis, aves. 
Condutores 
Ligas 
Principais tipos de ligas utilizadas: 
•Alumínio 1350, em cabos CA e CAA 
•Liga 5005 
•Liga 6201 
•São formadas por ligas a base de magnésio e 
silício, conhecidas na Europa como Aldrey, Almalec 
ou Silmalec. 
•Nos EUA utiliza muito a liga 6021: AAAC- All 
Aluminium Alloy Conductor; ACAR – Aluminium 
Conductor Alloy Reinforced; AASCR - Aluminium 
Alloy Conductor Steel Reinforced. 
 
 
 
 
Condutores 
Linhas acima de 230 kV 
 
•Utilização de vários condutores por fase (chamado 
feixe) 
 
•Com 2 a 4 condutores espaçados, em geral 10 a 30 
vezes o diâmetro do cabo condutor. 
exemplo: 400 a 460 mm 
 
 
 
Pára-raios 
Função: Proteção da linha contra surtos atmosféricos, 
evitando que as descargas atmosféricas atinjam 
diretamente os cabos condutores 
 
• Materiais: aço, alumínio, ... 
 
• OPGW (com fibra ótica para telecomunicações) 
 Tipos de cabos: aço – revestido (Alumoweld) ou não 
(EHS e HS) – ACSR extra-fortes e OPGW; 
 Cabos de aço são revestidos com zinco 
(galvanização), enquanto que os Alumoweld são 
revestidos de alumínio; 
 Critérios de seleção do cabo: desempenho mecânico, 
atenuação do sinal de comunicação, corrosão, 
capacidade de corrente e perdas. 
 Cabos OPGW possuem em geral um tubo óptico 
revestido por fios de aço, Alumoweld ou liga de 
alumínio. Estes fios determinam o comportamento 
mecânico do cabo; 
Pára-raios 
Desempenho mecânico 
 Posicionamento dos cabos pára-raios em relação aos 
cabos condutores, que determina a eficiência da 
blindagem e o desempenho da linha frente à 
descargas atmosféricas. 
 
 Cabos ACSR extra-fortes possuem alta percentagem 
de aço, o que leva à redução de suas flechas em 
relação aos ACSR convencionais. 
Pára-raios 
Arranjo dos cabos pára-raios (aterrados, isolados/transpostos 
e isolados/seccionados); 
 Aterrados: os cabos pára-raios são aterrados em todas 
as estruturas. As perdas são devidas às tensões 
induzidas nos pára-raios, originadas pelos cabos 
condutores; 
 Isolados/transpostos: os cabos pára-raios são isolados 
em todas as estruturas, mas aterrados nas 
extremidades. 
 Isolados/seccionados: os cabos pára-raios são 
divididos em seções, isoladas umas das outras por 
isoladores. 
Pára-raios 
Estruturas 
Função: Suporte dos cabos condutores e pára-raios 
 
• Deve garantir distâncias seguras entre condutores, 
entre os condutores e o solo, entre os condutores e 
objetos externos 
 
• Materiais: aço, concreto e madeira 
Estruturas 
Disposição dos condutores 
Estruturas 
Estruturas 
Estruturas Estaiadas 
Estruturas 
Espaçamentos 
Estruturas 
Outras estruturas 
Fundações 
Função: Fixação das estruturas 
 
• Seu projeto depende de um estudo criterioso das 
características do solo 
 
• Materiais: aço, concreto. 
Fundações 
Cadeia de Isoladores 
Função: Isolar eletricamente os cabos condutores 
das estruturas 
 
• Materiais: vidro e porcelana mais utilizados. 
Alguns de materiais especiais (borracha, 
polímeros). 
Cadeia de Isoladores 
Tipo Pilar 
Tipo Pino 
Tipo 
Suspenção 
Ferragens 
Função: Fixação de cabos condutores, pára-raios, cadeias 
de isoladores, estruturas. 
 
• Material: aço 
Espaçadores 
Função: Manter o espaçamento adequado entre os 
subcondutores de um feixe. 
 
• Espaçadores amortecem as oscilações dos condutores de 
um mesmo feixe. 
 
• Materiais: aço ou alumínio. 
Amortecedores 
As linhas aéreas de transmissão podem ser afetadas 
diferentemente por vibrações, dependendo da topografia do 
terreno e da classe de tensões dos condutores. 
 
Os amortecedores devemser, na medida do possível, 
posicionados de forma a atingirem a máxima eficácia numa 
ampla faixa de condições ambientes compreendendo 
diferentes frequências, comprimento de onda e velocidades 
de vento. 
Amortecedores 
Função: Amortecer vibrações dos cabos (pára-raios e 
condutores) provocadas pela ação do vento 
• Evita a fadiga, rompimento e redução da vida útil 
• Materiais: aço e alumínio 
Contrapesos 
Função: Redução da resistência de aterramento das 
estruturas. Melhoria do desempenho na presença de 
descargas atmosféricas. 
 
• Cabos enterrados conectados à estrutura da linha. 
 
• Materiais: aço, cobre.