E DE E NERGIA ENERGIA LTE

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1 LINHAS DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA LTE Efeitos Ambientais na Transmissão de Energia Elétrica Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade 2010

2 Roteiro da Aula 5.1 Efeito Pelicular da Corrente 5.2 Efeito Corona cálculo do gradiente crítico visual E CRV cálculo numérico do raio do condutor equivalente r eq avaliação das perdas corona sob tempo bom e sob chuva 5.3 Rádio Interferência (RI) 54RuídoAudível(RA) Efeitos do Campo Eletrostático (5.6) incluindo os efeitos biológicos. Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

3 5.1 Efeito Pelicular Qualitativamente: o efeito Skin decorre da indução de campos magnéticos associados à passagem da corrente e aos campos elétricos induzidos, cujos sentidos tendem a opor-se ao movimento de elétrons no centro do condutor e reforçá-lo na periferia. Matematicamente: A distribuição resultante da corrente pode ser representada matematicamente pela equação: J s é o valor máximo da densidade de corrente é a distância da superfície, d é uma constante chamada profundidade pelicular é a resistividade do material μ é a permeabilidade absoluta do material Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

4 Efeito Pelicular conclusões da equação: Se d tender à infinito não haverá efeito pelicular, e a densidade de corrente será a mesma indepentemente da profundidade. Quanto menor o valor de d, maior a variação de J com a distância à superfície do condutor. Materiais mais condutores (baixa ) possuem efeito skin mais pronunciado. Quanto maior a freqüência, maior o efeito skin. Quanto maior a permeabilidadade d d do material, maior o efeito skin. Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

5 Efeito Pelicular Exemplos de Materiais Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

6 Densidade de Corrente X Frequência Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

7 Efeito Pelicular Consequências Práticas Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

8 Efeito Pelicular Consequências Práticas Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

9 5.2 Efeito Corona Descrição: o efeito Corona aparece na superfície dos condutores de uma linha aérea de transmissão quando o valor do gradiente de potencial aí existente excede o valor do gradiente crítico disruptivo do ar. o fenômeno óptico do efeito Corona ocorre quando E > E o Consequências: eflúvios visiveis ruídos audíveis perdas de energia geração de ozona vibração mecânicas +g sh km +g sh km Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

10 Corona Visível Gradiente Crítico Visual E CRV Ao longo do anos, as pesquisas mostraram que o fenômeno das descargas atmosféricas corona somente se inicia com gradientes acima do chamado gradiente crítico visual. E o = 30,5 kv/cm é válido apenas para situações específicas com campo elétrico uniforme. Na prática, somente o meio ambiente e a geometrica do condutor ou do feixe de condutores que irá determinar o E CRV.0,54187 ECRV 18,1 m ( 1 ) Kv/ cm r. correção da pressão atmosférica relativa (): temperatura t (t) e altitude (h): eq 0,386 ( 760 0,086 h) 273 t Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

11 Raio do Condutor Equivalente - r eq cálculo numérico da equação transcedental (Fuchs, 1977): Dm r eq nr Dm r ( ) eq R c onde o raio médio geométrico capacitivo (Rc), ver pág. 265 do livro texto, é dado por: R n r d d... d c n simboliza o raio de um condutor fictício, cilíndrico, possuindo a mesma carga e reproduzindo a mesma carga elétrica que um condutor múltiplo (feixe). Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

12 Perdas Corona sob Tempo Bom TDE - Transmissão e Distribuição de Energia 0, P f V F 2 2 D M log ( ) d onde: P, perda em kw/milha de condutor, DM, espaçamento equivalente entre condutores (cm), d, diâmetro do condutor (cm), V, tensão efetiva (fase-terra) em kv, f, frequência (Hz) F, um fator experimental, função de E e ECRV geralmente adota-se o campo de referência E igual a 16,5 kv/cm Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

13 Perdas Corona sob Tempo Bom Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

14 Perdas Corona sob Tempo Ruim (Chuva) P KP n K f 50 log R. log R log R R 1 0,3 / r 18 nr 4 para condutores múltiplos l, cm 2 c c ( nr ) 18 r para condutores simples onde: P n, perdas reduzidas, função de E e ECRV Cs, é a capacitância de seqüência positiva da linha trifásica como a capacitância C calculada no capítulo 3 do livro. Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

15 Perdas Corona sob Chuva Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

16 Perdas Corona sob Chuva Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

17 5.3 Radio Interferência (RI) Definição: distúrbio indesejado atuando na faixa de radio-interferência de 500 khz a 1600 khz (faixas AM) Causas: efeito corona irregularidades e partículas sólidas na superfície dos condutores Fatores de Influência: configuração dos condutores nas linhas resistividade do solo condições ambientais como vento, umidade e preciptação Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

18 Medida da Interferência TDE - Transmissão e Distribuição de Energia Medida do sinal (estação) e do ruído. V S db R ( db ) 20 log R 1 Vs ( ) 20 log 1 Relação entre o sinal e o ruído: S R V / V S V V ( db) 20 log ( ) ( db) 20 log 20 log 1 R 1 1 S R S R Qualidade da recepção dada pela diferença de sinais: S R ( db ) S ( db ) R ( db ) Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

19 Qualidade da Recepção - Normatização Relação Sinal/Ruído (db) Qualidade de Recepção Classe de Recepção 32 Inteiramente satisfatória A 27 a 32 Muito boa, ruído não oportuno B 22 a 27 Boa, fundo ligeiramente evidente C* 16 a 22 Fundo muito evidente, voz humana facilmente compreensível D 6 a 16 Voz humana inteligível somente com intensa concentração, ruído de fundo muito evidente E < 6 Voz humana ininteligível F Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

20 Método de Estimação da RI Ontário Hydro EMAX d 30,5 C 1 R Ro A n 40 n ( ) B n 20 n onde: 18,8 2,54 D C f R o é um valor de referência, para uma distância radial de 30,5 m, dado por: 34 6 db, para linhas horizontais (valor médio, tempo bom) 34 6 db, para linhas verticais (idem) 63 db, para linhas horizontais (valor máximo para tempo ruim) 66 db, para linhas verticais (valor máximo para tempo ruim). A = 146 p/ tempo bom e A=120 p/ tempo ruim B = 40 p/ linhas horizontais e B = 32 p/ linhas verticais C = 1 p/ f maior que 1 MHZ e C = 0,5 p/ f menor ou igual a 1 MHZ E MAX = gradiente máximo, kv/cm d= diâmetro do condutor, cm D= distância radial do condutor a antena, m 2 Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

21 Radiointerferência (RI) 138KV Florianópolis - Jorge Lacerda Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

22 Radiointerferência (RI) 138KV Florianópolis - Jorge Lacerda Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

23 Radiointerferência (RI) 230KV Areira - Curitiba TDE - Transmissão e Distribuição de Energia Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

24 Radiointerferência (RI) 230KV Areira - Curitiba TDE - Transmissão e Distribuição de Energia Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

25 Sinal e Qualidade de recepção das emissoras medidas Pesquisa da Eetrosul Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

26 5.4 Ruído Audível (RA) Fatores de Influência: tamanho e número de subcondutores gradiente do condutor intensidade de chuva envelhecimento do condutor Medidas para a Redução do RA: cobertura dos cabos com camada isolante otimização da geometria Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

27 5.4 Ruído Audível (RA) - Estimação Fórmula de Weeks (1981): RA Knd E 2,2 3,6 K é uma constante de proporcionalidade n é o número de subcondutores d é o diâmetro dos subcondutores E é a intensidade de campo na superfície do condutor Fórmula de Kirkhan e Gajda (1983) P 10 log ( C ( E E ) ( 1 exp ( K ( E E ) ))) 2,4 4/3 1 o 2 o Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade

28 5.4 Ruído Audível (RA) TDE - Transmissão e Distribuição de Energia Aula 3: Efeitos Ambientais na Transmissão Prof. Fabiano F. Andrade