AULA 3 INSTALAÇÕES DE SEP

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SENAI - UMUARAMA
INSTALAÇÕES DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
DE POTENCIA
PROFESSORA: CAMILA GALINDO CRUZ
LINHAS DE TRANSMISSÃO
COMPONENTES DE UMA LT
CONDUTORES
ISOLADORES
ESTRUTURA DE SUPORTE
PARA-RAIOS
Linhas de Transmissão
Transmissão de energia elétrica é o processo de transportar energia entre dois pontos. O transporte é realizado por linhas de transmissão de alta potência, geralmente usando corrente alternada, que de uma forma mais simples conecta uma usina ao consumidor.
Linhas de Transmissão
Os componentes básicos de uma linha de transmissão aérea são:
Condutores
Isoladores
Estrutura de Suporte
Para-Raios
Linhas de Transmissão
Fatores Envolvidos no Dimensionamento da LT
Fatores elétricos
Determinam o tipo de condutor, a área e o numero de condutores por fase 
Capacidade térmica: condutor não deve exceder limite de temperatura, mesmo sob condições de emergência quando pode estar temporariamente sobrecarregado 
Número de isoladores: manter distâncias fase-estrutura, fase-fase etc. 
Deve operar sob condições anormais (raios, chaveamentos, etc.) e em diferentes ambientes (umidade, sal, gelo, etc.) 
Esses fatores determinam os parâmetros da linha relacionados com o modelo da linha
Linhas de Transmissão
Fatores Envolvidos no Dimensionamento da LT
Fatores mecânicos
Condutores e estruturas sujeitos a forças mecânicas (vento, neve, gelo, etc.) 
Fatores ambientais 
Uso da terra (valor, população existente, etc.) 
Impacto visual (estético) 
Fatores econômicos 
Deve atender todos os requisitos a um mínimo custo 
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
Constituem os elementos ativos propriamente ditos das LTs 
Sua escolha adequada representa um problema de fundamental importância no dimensionamento das linhas 
Condutores ideais – características
Alta condutibilidade elétrica 
Baixo custo 
Boa resistência mecânica 
Baixo peso específico 
Alta resistência à oxidação 
Alta resistência à corrosão por agentes químicos poluentes
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
Os materiais condutores mais empregados para as LT’s são:
Cobre – depois do ferro, o cobre é o metal de maior uso na indústria elétrica;
Alumínio – possui propriedades mecânicas e elétricas que o tornam de fundamental importância em certas aplicações da engenharia. 
Linhas de Transmissão
COBRE
Obtenção do Cobre:
Fonte primária: minérios;
Pureza dos minérios de cobre: 3,5% a 0,5%;
Pureza do cobre para fins elétricos: 99,99%. 
Linhas de Transmissão
COBRE
Classes do Cobre:
Cobre eletrolítico: classe de cobre mais puro (99,99%, ρ=0,01639Ω mm2/m);
Cobre recozido: adotado como o cobre padrão nas transações comerciais (ρ=0,01724Ω.mm2/m) e normalmente usado em escala industrial;
Cobre semiduro;
Cobre duro: usados em alimentadores (97,3% de condutibilidade);
Cobre duro telefônico. 
Linhas de Transmissão
COBRE
Características do Cobre:
Cor avermelhada, o que o distingue de outros metais que, com exceção do ouro, são geralmente cinzentos com diversas tonalidades;
Depois da prata é o melhor condutor de corrente elétrica e calor;
Muito dúctil e maleável;
 A ductibilidade é a propriedade de um material de sofrer deformações permanentes numa determinada direção sem atingir a ruptura. Indica a maior ou menor possibilidade do material ser estirado ou reduzido a fios. 
A maleabilidade é a capacidade do material de sofrer grandes deformações permanentes, em todas as direções, sem atingir a ruptura. 
Quando estirado a frio duplica sua resistência mecânica e dureza;
Linhas de Transmissão
COBRE
Características do Cobre:
Não é atacado pela água pura a qualquer temperatura. 
Resiste bem à ação da água, de fumaças, sulfatos, carbonatos, sendo atacado pelo oxigênio do ar e, em presença deste, ácidos, sais e amoníaco podem corroer o cobre. 
Os agentes atmosféricos (óxido de enxofre – SO2) formam em sua superfície uma película verdosa, constituída por sulfato de cobre, formando uma camada protetora, o que reduz o processo de oxidação a 1μ/ano, aproximadamente, mas prejudica os contatos elétricos devido à alta resistividade. 
Quando aquecido em presença do ar, à temperatura acima de 120o C, forma uma película de óxido (camada escura).
Linhas de Transmissão
COBRE
Vantagens do Cobre:
Baixa resistividade (0,0172Ωmm2/m do Cu recozido);
Características mecânicas favoráveis;
Baixa oxidação – oxidação lenta perante elevada umidade em relação a diversos outros metais; oxidação rápida a temperatura acima de 120o C;
Fácil deformação a frio e a quente;
Alta resistência à corrosão;
Permite fácil soldagem. 
Linhas de Transmissão
COBRE
Linhas de Transmissão
ALUMíNIO
Obtenção do Alumínio:
Fonte primária: minérios de bauxita que é transformada em alumina (óxido de alumínio) e então por um processo de redução obtém-se o alumínio. 
Linhas de Transmissão
ALUMíNIO
Características do Alumínio:
Cor branca prateada;
Pequena resistência mecânica;
Grande ductibilidade e maleabilidade;
A soldagem não é fácil;
Grande afinidade pelo oxigênio do ar;
É atacado pelo ácido sulfúrico, ácido clorídrico, ácido nítrico diluído e por soluções salinas. 
Linhas de Transmissão
ALUMíNIO
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
A tabela a baixo apresenta dados comparativos entre o cobre e alumínio para igual resistência ôhmica. 
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
Inicialmente → Condutores de Cobre Atualmente → Condutor de Alumínio
Razão: preço mais baixo 
Problemas do Alumínio: baixa resistência mecânica
Solução: Fio de aço de alta resistência mecânica colocado no centro do condutor (Coaxial); 
	
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
Os cabos condutores são encordoados em camadas e quando formados por fios de mesmo diâmetro vale a seguinte relação: 
N = 3x² + 3x + 1 
N → número total de fios componentes 
x → número de camadas 
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
Em transmissão recomenda-se utilizar a bitola mínima
4 AWG (American Wire Gauge) para o alumínio → 41 740 CM  
6 AWG para o cobre → 26 250 CM 
1 CM = 0,5067x10-3 mm2 (CM → circular mil) Equivale à área de um circulo de um milésimo de polegada de diâmetro
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
Comprovação das Vantagens
Para as mesmas condições de perdas por efeito Joule, a seção do condutor de alumínio é 1,6 vezes maior que a seção do condutor de cobre. Seu diâmetro será 1,261 vezes maior e seu peso unitário será aproximadamente a metade do peso do condutor equivalente de cobre.
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
Comprovação das Vantagens
Considerando-se que o investimento com alumínio será de aproximadamente 30% do valor do cobre mesmo com sua resistência mecânica cerca de 25% inferior, pois é amplamente compensada no caso dos cabos de alumínio-aço. 
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
Padrão de Comercialização
AWG – Americano
IEC – Europeu
No Brasil utilizamos os dois padrões.
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
Padrão de Comercialização
AWG: O número que identifica o padrão é dado pelo número de vezes que o condutor é trefilado, isto é, pelo número de vezes que o condutor passa pela trefila (ferramenta de corte em forma circular que desbasta o condutor até ele atingir o diâmetro desejado). Em outras palavras, quanto maior o padrão AWG do condutor, menor o seu diâmetro efetivo.
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
Padrão de Comercialização
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
Padrão de Comercialização
IEC
Série Métrica: A bitola é dada diretamente pela sua seção em mm²
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
Existem diferentes tipos de condutores, os mais usados em LT’s por razoes econômicas, são os de alumínio
CA: condutor de alumínio puro;
AAAC: condutor de liga de alumínio, de All Aluminium Alloy Conductor;
CAA: condutor de alumínio com alma de aço, cuja denominação muito conhecida em inglês é ACSR, de Aluminium Cable Steel Reiforced;
ACAR: condutor de alumínio com alma de liga de alumínio,de Aluminium Cable Alloy Reiforced
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
CA: condutor de alumínio puro
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
AAAC: condutor de liga de alumínio
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
CAA: condutor de alumínio com alma de aço
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
ACAR: condutor de alumínio com alma de liga de alumínio
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
Exemplo de condutor CAA:
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
No processo de encordoamento os fios descrevem uma trajetória helicoidal em torno do centro do condutor. 
Os cabos sofrem uma deformação provocada pelo seu peso, formando uma curva denominada catenária. 
O comprimento real é um pouco maior que a extensão da linha l.
Linhas de Transmissão
CONDUTORES
Linhas de Transmissão
CONDUTORES MULTIPLOS
Advento, em 1950, das primeiras linhas em tensões extra-elevadas (380 kV);
Utilizados para redução do efeito corona;
De um modo geral, linhas acima de 300 kV utilizam condutores geminados
Linhas de Transmissão
CONDUTORES MULTIPLOS
Linhas de Transmissão
EFEITO CORONA
Descargas que se formam na superfície do condutor quando a intensidade do campo elétrico ultrapassa o limite de isolação do ar
Principais consequências 
Emissão de luz 
Ruído audível 
Ruído de radio (interferência em circuitos de comunicação) 
Vibração do condutor 
Liberação de ozônio 
Aumento das perdas de potência (deve ser suprida pela fonte)
Linhas de Transmissão
EFEITO CORONA
Os elétrons livres próximos à superfície do condutor ganham energia do campo elétrico, suficiente para sua aceleração. Estes munidos de energia cinética, chocam-se com os átomos de oxigênio, nitrogênio e outros gases presentes, dando-lhes essa energia que faz os átomos mudarem para um estado mais elevado;
Os átomos para voltarem à sua condição original, cedem energia em forma de calor, luz , energia acústica, radiações eletromagnéticas;
Tal fato é denominado ionização por impacto;
A tensão crítica pela qual se inicia o efeito corona é chamada tensão crítica de corona (Vc).
Linhas de Transmissão
ISOLADORES
Para o isolamento de linhas de transmissão são necessários dispositivos especialmente desenhados, conhecidos como isoladores. 
O isolador deve apresentar, além de apreciáveis características dielétricas, ótimas características mecânicas, tendo em vista a natureza severa do trabalho que irá realizar. 
O isolador deve suportar altas tensões de compressão, deve ser duro e apresentar a superfície altamente polida.
Linhas de Transmissão
ISOLADORES
Seu desenho deverá ser tal que minimize a acumulação de linhas de fluxo eletrostáticas, o que não permitirá o rompimento de arcos elétricos na sua superfície. 
Seu desempenho eletromecânico deve-se manter estável em quaisquer condições de umidade, temperatura, chuva, neve, poeira, gases, etc. 
Linhas de Transmissão
Os isoladores são produzidos de: 
Porcelana(cerâmica) 
Vidro
Linhas de Transmissão
ISOLADORES
Com relação aos condutores, os isoladores têm a função de: 
Suspensão 
Ancoragem (fixar) 
Separação 
 
Linhas de Transmissão
ISOLADORES
Os isoladores são sujeitos a solicitações mecânicas e elétricas. 
Solicitações Mecânicas: 
Forças verticais pelo peso dos condutores;
Forças horizontais axiais para suspensão;
Forças horizontais transversais pela ação dos ventos.
Linhas de Transmissão
ISOLADORES
Linhas de Transmissão
ISOLADORES
Os isoladores são sujeitos a solicitações mecânicas e elétricas. 
Solicitações Elétricas: 
Tensão nominal e sobretensão em frequência industrial;
Oscilações de tensão de manobra;
Transitórios de origem atmosférica. 
 
Linhas de Transmissão
ISOLADORES CERAMICOS
ISOLADORES DE PINO
O isolador tipo pino é responsável por isolar um corpo condutor de eletricidade de um outro corpo qualquer. 
No ato da sua instalação é necessário que se utilize um anel de silicone para amarrar o cabo em seu próprio corpo. 
Cada isolador tipo pino vem com furo roscado na parte inferior para rosquea-lo no pino de aço. 
Neste mesmo furo possui uma massa de calafeta na cor cinza, que tem a função de isolar o pino de aço do isolador.
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ISOLADORES
ISOLADOR DE PINO
Linhas de Transmissão
ISOLADORES CERAMICOS
ISOLADORES DE SUSPENSÃO
Constituem-se no tipo de isolador de maior importância para as linhas de transmissão. 
Pode ser usado uma única peça ou mais (formando as cadeias de isoladores). 
Os isoladores de suspensão têm, entre outras vantagens: A manutenção é mais econômica por não se precisar trocar toda a cadeia, mas o disco com defeito; 
Absorve a maior parte das vibrações mecânicas dos cabos; 
Para aumentar seu poder de isolação, basta aumentar o número de discos e não trocar a cadeia inteira. 
Podem suportar grandes esforços de tração. 
Linhas de Transmissão
ISOLADORES CERAMICOS
ISOLADORES DE SUSPENSÃO
Linhas de Transmissão
ISOLADORES CERAMICOS
ISOLADORES PEDESTAL
Para atender os esforços metálicos, os pedestais são feitos normalmente em 3 classes, nas séries 29000, 30000 e 31000, respectivamente leves, pesados e extra-pesados.
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ISOLADORES CERAMICOS
ISOLADORES PEDESTAL
Para tirar o máximo proveito dos Isoladores Pedestal, é normal montá-los em colunas escalonadas nas quais se instalam os Isoladores extra-pesados nos locais de maior momento fletor e Isoladores da série 30.000 onde essa solicitação seja menor.
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ISOLADORES CERAMICOS
ISOLADORES PEDESTAL
Linhas de Transmissão
ISOLADORES DE VIDRO
ISOLADOR DE DISCO
Isoladores de disco são usados para tensões acima de 70 kV. 
O número de isoladores depende da tensão:
110kV (4 a 7 discos)
230 kV (13 a 16 discos)
Tensões acima de 500 kV usam feixes de isoladores. 
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ISOLADORES
ISOLADOR DE DISCO
Linhas de Transmissão
ESTRUTURA DE SUPORTE
As estruturas de suporte tem a função de fornecer sustentação aos cabos condutores e para-raios;
São dimensionadas para suportar esforços mecânicos;
O suporte serve para manter o espaçamento entre os cabos, respeitando uma distancia elétrica compatível com a tensão;
São torres treliçadas com perfis de aço galvanizado ou postes de aço, concreto ou madeira.
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ESTRUTURA DE SUPORTE
Para tensão menor ou igual a 138kV, é comum o uso de postes metálicos, composto por módulos que encaixados atingem aproximadamente 60m.
Por serem compactos, possibilita a instalação em canteiros centrais ou mesmo em calçadas laterais
Linhas de Transmissão
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ESTRUTURA DE SUPORTE
Para tensões superiores ou iguais a 138kV, normalmente emprega-se o suporte do tipo torre, formado por treliças metálicas modulares.
Permite obter uma estrutura leve e com bom comportamento mecânico
Chega a ultrapassar os 100m de altura
Linhas de Transmissão
Linhas de Transmissão
ESTRUTURA DE SUPORTE
Torres Treliçadas
O designe das torres segue na maioria dos casos, uma forma padronizada, composta por uma estrutura treliçada de aço.
Linhas de Transmissão
ESTRUTURA DE SUPORTE
Linhas de Transmissão
ESTRUTURA DE SUPORTE
Linhas de Transmissão
ESTRUTURA DE SUPORTE
Torres de transmissão são projetadas para manter os condutores separados dos arredores locais e entre si. 
Quanto mais elevada for a tensão de transmissão de energia maior deve ser a distância de separação. 
Quando um arco pode saltar da linha de transmissão para o chão, isso provoca uma falha no chão, isto é, quando existe uma transferência de energia para o ambiente.  
Também pode ocorrer entre os condutores. Isso é chamado de erro de fase a fase.
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ESTRUTURA DE SUPORTE
A primeira consideração sobre concepção é a distância entre os condutores, a torre e outras estruturas de arco potenciais, fornecendo uma ideia geral para as dimensões físicasda torre. Incluímos a altura da torre, espaçamento entre os condutores e comprimento do isolador para a montagem.
Linhas de Transmissão
ESTRUTURA DE SUPORTE
Próxima concepção a ser considerada é a resistência estrutural da armação da torre para manter os primeiros requisitos da concepção. Isso leva em conta o componente tempo e possíveis cargas de impacto.
A consideração final do projeto é fornecer a base necessária para apoiar a torre e as cargas do projeto pré-determinadas.
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ESTRUTURA DE SUPORTE
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ESTRUTURA DE SUPORTE
Os espaços fase-torre normalmente são mantidos por cadeias de isoladores que devem levar em conta o eventual movimento do condutor. 
A depuração da fase-terra é baseada na altura da torre, para minimizar a temperatura da linha, o potencial risco de afundamento e o controle da vegetação e estruturas de arco potenciais.
A separação fase-fase é controlada através da geometria da torre, limitando o movimento da linha.
Linhas de Transmissão
ESTRUTURA DE SUPORTE
Linhas de Transmissão
ESTRUTURA DE SUPORTE
Descargas Atmosféricas
Quanto mais alta a torre, maior a chance de um grande relâmpago atingi-la.
Para minimizar os danos dos relâmpagos, um conjunto extra de cabos é instalado a partir do topo da torre até o chão, a serem seguidos pelo relâmpago.
São geralmente referidos como os fios de blindagem e ajudam a assegurar que a falha do equipamento seja impedida.
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ESTRUTURA DE SUPORTE
vídeos
Montagem de torre com helicóptero
https://www.youtube.com/watch?v=Gwf38e2Y0l8
Linha de Transmissão Tucurui – Manaus
https://www.youtube.com/watch?v=zxfHdS6Klqg
Linha de Corrente Contínua
https://www.youtube.com/watch?v=zUEL2qlriQQ
Duvidas?
Respondam o questionário passado no quadro!