Cable Constants - ATP

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Cable Constants - ATP
Transmissão em Corrente Contínua
Cable Constants - ATP
A principal função da rotina Cable Constants é calcular as matrizes de resistência, indutância e capacitância de cabos coaxiais com um único núcleo (single core coaxial cables) que estão alocados através das possíveis configurações:
Cabos no interior de tubo metálico (pipe-type cable).
Cabos enterrados ou dispostos sobre a superfície da terra sem a presença do tubo metálico.
Linhas de transmissão aéreas (overhead transmission lines).
Para isso, necessita-se das informações sobre:
 Geometria do cabo e do sistema.
 Propriedades dos materiais que compõe o sistema.
Cabo coaxial Single Core - SC
Seção transversal de um cabo coaxial single-core
Seção transversal de um cabo coaxial single-core
As blindagens do condutor e da isolação são constituídas de material polimérico semicondutor e possuem finalidades semelhantes. Ambas são utilizadas para eliminarem a presença de vazios ionizáveis entre suas superfícies de contato podendo evitar assim a ocorrência de descargas parciais. Além disso, a blindagem do condutor também garante uma uniformidade na distribuição do campo elétrico na superfície do condutor. A blindagem metálica é aplicada sobre a blindagem da isolação e tem como principais funções confinar o campo elétrico no interior da isolação, fornecer um caminho de baixa impedância para escoamento das correntes de curto-circuito e propiciar uma distribuição simétrica e radial do campo elétrico na isolação [28]. Além disso, é aplicada uma fita de bloqueio sob a blindagem metálica com o intuito de evitar a penetração de água no núcleo do cabo isolado [10]. A armadura tem como principal função uma proteção adicional contra danos mecânicos, sendo muitas vezes inexistente caso os cabos não sejam submetidos a grandes esforços mecânicos. Por fim, tem-se a capa externa, constituída de material isolante, cujo principal objetivo é proteger o núcleo dos cabos, sobretudo em sua fase de instalação.
Pipe-type cable
Três cabos coaxiais SC no interior de um tubo metálico
Três cabos coaxiais SC no interior de um tubo metálico
Cabos no interior de tubo metálico são utilizados para sistemas de transmissão de energia elétrica de alta tensão (69kV a 345kV).
Inside steel pipes, three conductors are surrounded by a dielectric oil which is maintained at
200 pounds per square inch (psi). This fluid acts as an insulator and does not conduct electricity.
The pressurized dielectric fluid prevents electrical discharges in the conductors’ insulation. An
electrical discharge can cause the line to fail. The fluid also transfers heat away from the conductors.
The fluid is usually static and removes heat by conduction. In some situations the fluid is pumped
through the pipe and cooled through the use of a heat exchanger. Cables with pumped fluids
require aboveground pumping stations, usually located within substations. The pumping stations
monitor the pressure and temperature of the fluid. There is a radiator-type device that moves the
heat from the underground cables to the atmosphere. The oil is also monitored for any degradation
or trouble with the cable materials.
The outer steel pipe protects the conductors from mechanical damage, water infiltration, and
minimizes the potential for oil leaks. The pipe is protected from the chemical and electrical
environment of the soil by means of a coating and cathodic protection.
Problems associated with HPFF pipe-type underground transmission lines include maintenance
issues and possible contamination of surrounding soils and groundwater due to leaking oil.
Linhas de transmissão aéreas
Linhas de transmissão aéreas
Linhas de transmissão aéreas
Construindo o cartão
Cartão Perfurado 
Versão Texto
Conjunto de cartões
Cada linha é um cartão
“C “ indica cartão de comentário
Formato dos dados
IX: 
“I” indica que deve ser inserido um número inteiro.
“X” determina o número de colunas a serem ocupados por aquele campo.
Os números devem ser alinhados a direita (espaços são considerados 
zeros).
EX.Y:
“E” indica que um número decimal deve ser inserido e pode ser incluso notação científica com potência de 10.
“X” é o número de colunas a serem ocupados por aquele campo.
“Y” indica que os “Y” últimos dígitos a direita são pontos decimais (se um ponto decimal for inserido manualmente, este campo é irrelevante)
Os números devem ser alinhados a direita (espaços são considerados zeros).
Exemplo de um campo I9
Exemplo de um campo E9.3
Formato dos dados
AX: 
A indica que qualquer caractere pode ser inserido (letras, números ou pontuações)
“X” é o número de colunas a serem ocupados por aquele campo.
FX.Y:
Similar ao EX.Y com a diferença que não são permitidas potências de 10.
Exemplo de um campo F9.3
1) Início e 2) Chamando Rotina
Primeiro cartão: BEGIN NEW DATA CASE (iniciar novo caso)
Segundo cartão: Requisitar a rotina Cable Constants
3) Cartão de Dados de Características Diversas
Estrutura do cartão:
ITYPEC: indica qual dos três casos será implementado
1: sistema de transmissão aéreo (Classe C)
2: sistema de cabos coaxiais sem tubo metálico (Classe A)
3: sistema de cabos coaxiais no interior de um tubo metálico (Classe B)
ISYST: 
Para Classe A ou B:
-1: cabos enterrados
0: cabos aéreos e tocando a superfície da terra
+1: cabos sobre a superfície terrestre, sem encostá-la
Para Classe C:
0: linhas não transpostas
2: linhas transpostas
3) Cartão de Dados de Características Diversas
Estrutura do cartão:
NPC: 
Classe A ou B: número de cabos coaxiais no sistema
Classe C: número de circuitos no sistema (não é número de fases)
IEARTH: modelo da terra
0: terra homogênea
99: terra estratificada com 3 camadas
Terra estratificada
3) Cartão de Dados de Características Diversas
Estrutura do cartão:
KMODE: mostrar matrizes modais
0: não mostrar
 IZFLAG: formato dos parâmetros série
0: exibir as matrizes em termos de [R] e [L]
1: exibir as matrizes em termos de [R] e [wL]
2: imprimir ambas
NPP e NGROUND: mantidas em branco para a Classe C
IYFLAG: formato dos parâmetros em derivação
0: exibir as matrizes em termos de [G] e [C]
1: exibir as matrizes em termos de [G] e [wC]
2: imprimir ambas
A análise modal consiste em representar um sistema trifásico por três circuitos monofásicos desacoplados (sequência positiva, negativa e zero).
4) Características geométricas e materiais dos condutores
Estrutura do cartão 1
NP: número de fases do circuito
NG: número de cabos aterrados do circuito
KBP: número de condutores individuais que compõe cada feixe das fases
KBG: número de condutores individuais que compõe cada feixe dos cabos aterrados
Fase formada por quatro condutores individuais formando um feixe (bundle)
4) Características geométricas e materiais dos condutores
Exemplo:
4) Características geométricas e materiais dos condutores
Estrutura do cartão 2
Para cada condutor do feixe da fase:
ROUTP e RINP:
Para cada condutor do feixe aterrado:
ROUTG e RING
4) Características geométricas e materiais dos condutores
Estrutura do cartão 2 
Para cada condutor do feixe da fase:
SEPP: separação entre condutores adjacentes no feixe da fase
SEPG: separação entre condutores adjacentes no feixe do cabo aterrado
4) Características geométricas e materiais dos condutores
Estrutura do cartão 3:
PP e UP: resistividade e permeabilidade relativa do material que compõe os condutores da fase.
PG e UG: resistividade e permeabilidade relativa do material que compõe os condutores do cabo aterrado.
Obs.: são utilizados, nesta etapa, 3 cartões para cada circuito. Se tivesse um segundo circuito, deveria ser acrescentando mais três cartões para ele e assim por diante.
5) Estrutura geométrica do sistema
Estrutura do cartão (cada cartão consegue representar no máximo 2
feixes):
Vtowern: altura do centro do feixe da fase n ou do condutor aterrado n
VMIDn: altura da flecha da fase n ou do condutor aterrado n
HORIZn: distância do centro do feixe da fase n ou condutor aterrado n até 
uma linha de referência.
5) Estrutura geométrica do sistema
Estrutura do cartão (cada cartão consegue representar no máximo 2 feixes):
Regras:
Inserir primeiramente todos os feixes das fases do circuito 1, depois do circuito 2, e assim sucessivamente.
Após finalizado a inserção dos feixes das fases, inserir os condutores aterrados do circuito 1, 2 e assim sucessivamente...
A ordem dos feixes dentro do mesmo circuito é arbitrária, mas a matriz gerada vai seguir a ordem adotada.
6) Cartão de Frequência
Estrutura do cartão 
RHO: resistividade da terra
FREQ: frequência em Hertz
Exemplo