UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO - UERJ

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DO RIO DE JANEIR ADE DO ESTADO UERJ UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO - UERJ FACULDADE DE ENGENHARIA ÊNFASE EM SISTEMAS DE POTÊNCIA Disciplina: Transmissão de

1 DO RIO DE JANEIR ADE DO ESTADO UERJ UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO - UERJ FACULDADE DE ENGENHARIA ÊNFASE EM SISTEMAS DE POTÊNCIA Disciplina: Transmissão de Energia Elétrica II Ampacidade Alunos: Alex Martins Browne Marcelo de Oliveira Paula dos Santos Marçal Thiago America de O. rosa professor: Pós-dsC. José Eduardo telles Villas

2 Ampacidade Objetivo: Calcular a Máxima Corrente que pode passar em um Cabo de Alumínio com Alma de Aço a uma determinada Temperatura. Fonte: portuguese.alibaba.com

3 Definição: Ampacidade: Capacidade Máxima de Corrente Elétrica que pode ser conduzida em uma LT diante do Aquecimento dos Condutores em relação à Corrente Elétrica e as Condições Ambientais. Fonte:

4 Elevação de Temperatura do Condutor Aumento da Flecha Fonte:

5 Elevação de Temperatura do Condutor Aumento da Resistência do Condutor Fonte:

equação de equilíbrio para as várias formas de energia: qc - Perda de Energia por Convecção

6 Cálculo da Ampacidade condições de equilíbrio de velocidade do vento, temperatura, radiação solar e corrente elétrica. equação de equilíbrio para as várias formas de energia: qc - Perda de Energia por Convecção qr - Perda de Energia por Radiação qs - Ganho de Energia por Radiação Solar I2.R(Tc ) - Ganho de Energia por devido a Corrente Elétrica que passa pelo Condutor

7 Tipos de Perdas de Energia no Condutor Energia Dissipada por Convecção (qc ), em W/m; Energia Dissipada por Radiação (qr), em W/m. Fonte:

8 Perda de Energia por Convecção (qc) Perda de Energia por Convecção Natural: Velocidade do Vento nula; Perda de Energia por Convecção Forçada: Velocidade do Vento diferente de zero.

9 Perda de Energia por Convecção Natural (qc) ρf - Densidade do Filme do Ar, em kg/m³; D - Diâmetro do Condutor, em mm; Tc - Temperatura do Condutor, em C; Ta - Temperatura do Ambiente, em C.

10 Perda de Energia por Convecção Natural (qc) Cálculo da Densidade do Filme do Ar (ρf) He - Altitude da Região, em m; Tf - Temperatura do Filme do Ar, em C.

11 Perda de Energia por Convecção Natural (qc) Temperatura do Filme do Ar (Tf) Tc - Temperatura do Condutor, em C; Ta - Temperatura do Ambiente, em C.

12 Cálculo da Perda de Energia por Convecção Natural (qc)

13 Perda de Energia por Convecção Forçada (qc) v - Velocidade do Vento, em m/s; μf - Viscosidade Filme do Ar, em kg/(m.s); kf - Condutividade Térmica do Filme do Ar, em W/(m. C); kθ - Fator de Direção do Vento. Obs: Fórmula - Número de Reynolds entre 0,1 e 1000.

14 Perda de Energia por Convecção Forçada (qc) v - Velocidade do Vento, em m/s; μf - Viscosidade Filme do Ar, em kg/(m.s); kf - Condutividade Térmica do Filme do Ar, em W/(m. C); kθ - Fator de Direção do Vento. Obs: Fórmula - Número de Reynolds entre 1000 e

15 Perda de Energia por Convecção Forçada (qc) Número de Reynolds (Re): v - Velocidade do Vento, em m/s; μf - Viscosidade filme do Ar, em kg/(m.s); ρf - Densidade do Filme do Ar, em kg/m³; D - Diâmetro do Condutor, em m.

16 Perda de Energia por Convecção Forçada (qc) Viscosidade Absoluta do Ar (μf) Tf - Temperatura do Filme do Ar, em C.

17 Perda de Energia por Convecção Forçada (qc) Condutividade Térmica do Filme do Ar (Kf ) Tf - Temperatura do Filme do Ar, em C.

18 Perda de Energia por Convecção Forçada (qc) Fator de Direção do Vento (kθ): Φ - Ângulo da Direção do Vento, em ( ).

19 Cálculo da Perda de Energia por Convecção Forçada (qc)

20 Cálculo da Perda de Energia por Convecção Forçada (qc)

21 Perda de Energia por Radiação (qr) ε - Fator de Emissividade D - Diâmetro do Condutor, em m; Tc -Temperatura do Condutor, em C; Ta - Temperatura do Ambiente, em C; Obs: Valor Médio de Fator Emissividade = 0,5.

22 Ganhos de Energia no Condutor: Energia Recebida por Radiação Solar (qs ), em W/m; Energia Recebida Devido a Corrente Elétrica que Passa Pelo Condutor [I².R(Tc)], em W/m.

23 Ganho de Energia por Radiação Solar (qs) α - Coeficiente de Absorção do Cabo Qse - Radiação Solar corrigida, em W/m²; θ - Ângulo Efetivo de Incidência do Sol, em ; D - Diâmetro do Condutor, em mm.

24 Radiação Solar Corrigida (Qse ) Radiação Solar Corrigida (Qse ) Fator de Correção da Radiação Solar (Ksolar ) He - Altitude da Região, em m. A = 1; B = 1,148x10-4; C = 1,108x10-8

25 Ganho de Energia por Radiação Solar (qs) Radiação Solar Não Corrigida (Qs ) Hc = Altitude do Sol, em. Atmosfera Atmosfera Limpa Industrial A -42, ,1821 B 63, ,2110 C -1,922 6,6138x10-1 D 3,46921x ,1658x10-2 E 3,46921x10-3 5,4654x10-4 F 1,94318x ,3446x10-6 G -4,07608x10-9 1,3236x10-8

26 Ganho de Energia por Radiação Solar (qs) Cálculo da Altitude do Sol (Hc ) lat - Latitude da Região, em ; δ - Inclinação Solar, em ; ω - Hora local, em.

27 Ganho de Energia por Radiação Solar (qs) Inclinação Solar (δ) N - Dia do Ano Obs: N varia de 1 (1 de janeiro) a 365 (31 de dezembro)

28 Ganho de Energia por Radiação Solar (qs) Hora Local (ω ) o Ângulo Efetivo de Incidência do Sol (θ ) Hc - Altitude do Sol, em ; Zc - Azimute do Sol, em ; ZL - Azimute da LT, em.

29 Ganho de Energia por Radiação Solar (qs) Azimute do Sol (Zc) C - Constante de Zc, em ; Ângulo da Hora C do Dia ω (0) -180 o=< ω <0 0 0=< ω <180 o 180 X - Variável de Zc

30 Ganho de Energia por Radiação Solar (qs) Variável de Zc (X) lat - Latitude da Região, em ; δ - Inclinação Solar, em ; ω - Hora Local, em.

31 Cálculo do Ganho de Energia por Radiação Solar (qs)

32 Cálculo do Ganho de Energia por Radiação Solar (qs)

33 Cálculo da Corrente Admissível no Condutor à Temperatura Tc

34 Ganho de Energia por Devido a Corrente Elétrica que Passa pelo Condutor Rr - Resistência CA na Temperatura Tr, em Ω/m; Tc - Temperatura do Condutor, em C; R(Tc) - Resistência CA na Temperatura Tc, em Ω/m; Tr - Temperatura do Condutor para uma Rr, em C.

35 Referências [1] Institute of Electrical and Eletronics Enginneers. IEEE Std IEEE Standard for Calculating the Current-Temperature of Bare Overhead Conductors. Nova York: 2007; [2] ALCOA: Current-Temperature Characteristics of Aluminum Conductors, Alcoa Conductor Engineering Handbook, Section 6; [3] Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5422 Projeto de Linhas Aéreas de Transmissão de Energia Elétrica. Rio de Janeiro, 1984.

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