Torres Compactas e Feixes Expandidos

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL DO RIO DE JANEIRO UERJ FACULDADE DE ENGENHARIA ÊNFASE EM SISTEMAS DE POTÊNCIA Disciplina: Transmissão de Energia Elétrica II Torres Compactas e Feixes Expandidos Alunos: Davi Rodrigues Natasha de Oliveira Thiago Saraiva Professor: Pós-DSc. José Eduardo Telles Villas

2 ÍNDICE Linhas de Transmissão Conceitos Básicos Impedância Característica Indutância/Reatância Indutiva Capacitância/Reatância Capacitiva Potência Natural Feixe Expandido Torres e Arranjos Poblemas Potenciais

3 Linhas de Transmissão tem como função transportar Energia Elétrica de uma unidade de Geração a uma unidade de Distribuição

4 Linhas de Transmissão Cabos Condutores de Energia e Acessórios Estruturas Isolantes: Cadeia de Isoladores Estrutura de Suporte: Torres Fundações Cabos Pára-Raios Aterramento Acessórios Diversos

5 Conceitos Básicos Teoria Básica de Otimização de Linha de Potência Natural Elevada (LPNE): para um mesmo Nível de Tensão a Potência Natural (SIL) da LT aumenta: - - com a Equalização e Maximização dos Campos Elétricos Superficiais dos Subcondutores de cada Fase; com o Aumento do Número de Subcondutores por Fase.

6 Conceitos Básicos Performance Elétrica do Circuito: Propriedades dos Condutores Resistência/Indutância/Capacitância Configurações em uma LT: Espaçamento entre Fases Espaçamento entre Fases e Terra Altura da LT Alterações das Propriedades da LT

7 Conceitos Básicos Teoria de Impedâncias: Aumenta-se a Capacidade aplicando os conceitos de: de Transmissão Compactação (redução da Distância entre as Fases); Feixe Expandido (aumento da Distância dos Subcondutores do mesmo Feixe) ou combinação desse 2 (dois) Conceitos. a aplicação dessas Técnicas objetiva a redução da Impedância Característica e o aumento da

8 Impedância Característica Energia Armazenada em um Campo Elétrico Energia Armazenada em um Campo Magnético Condição Limite: Energia Armazenada em L ambos os Campos são iguais = Em Z = = Ec X.X C C L C

9 Impedância Característica Impedância de Sequência Positiva: Va = Zs.Ia + Zm.(Ib + Ic) Va/Ia = (Zs Zm) Z1= Zs Zm onde: Zs Próprias e Zm Mútuas Representação Elétrica de uma LT

10 Impedância Característica Impedância de Sequência Zero: Influência Contrária Z0 = ZP + 2.Zm Impedâncias Própria depende:. Condutor. Geometria do Feixe de cada Fase Impedância Mútua depende: Distância entre Fases

11 Indutância/Reatância Indutiva a - comprimento do Condutor, em m; DM - Distância Geométrica Média entre Fases, em m; rb - Raio Equivalente do Feixe, em m; r - Raio do Subcondutor, em m;

12 Capacitância/Reatância Capacitiva DM - Distância Geométrica Média entre Fases, em m; rb - Raio Equivalente do Feixe, em m; hm - Altura Condutor Solo, em m.

13 Potência Natural

14 Feixe Expandido Reposicionamento dos Subcondutores no Feixe; Largamente utilizado em Novos Projetos de LT s e na Recapacitação das LT s existentes; Expansão do Feixe proporciona:. aumento na Capacitância Shunt;. redução da Reatância Série;. redução da Impedância Característica;

15 Torres e Arranjos Geometria da Torre é de grande importância para o Aumento da Potência Natural da LT. para todos os Casos Analisados é utilizado um Feixe de 4 subcondutores por Fase (porém com Dimensões dos Feixes e Distância entre Fases diferentes).

16 Torres e Arranjos Torre Raquete (Torre Compacta) : a Distância entre Fases é bastante reduzida em Arranjo Triangular o que propicia um SIL maior em função da compactação.

17 Torres e Arranjos Torre Cross Rope

18 Torres e Arranjos Torre V Feixe Expandido Simétrico a Torre VX-simétrico também possui a concepção em Suporte V Estaiado com as Fases no mesmo Plano e Mastro entre elas o que impede sua compactação.

19 Torres e Arranjos Torre Cara de Gato Concepção em Suportes Auto-Portantes com Parte Estrutural entre Fases o que limita sua compactação; Para se obter um SIL maior utiliza-se Feixe Expandido (quadrado de lado 1,2m).

20 Torres e Arranjos Torre Monomastro Pequena redução na Distância entre Fases as quais são dispostas na Forma Triangular; Ganho do SIL se deve a uma combinação de uma pequena compactação e o uso do Feixe Expandido (quadrado de lado 0,9m)

21 Problemas Potenciais Impedância Característica: relaciona-se com as Reatâncias Indutiva (redução) e Capacitiva de Sequencia Positiva (aumento) sendo essas função: - Parâmetros de Geometria dos Feixes; - Espaçamento entre Fases; - Número de Condutores; - Número de Subcondutores por Fase.

22 Cálculo do Campo Elétrico Distorção do Campo Elétrico

23 Cálculo do Campo Elétrico Distorção da Densidade de Cargas no Condutor: aplicação do Método das Sucessivas Imagens alocaca-se Cargas a uma Distância Δn=r²/(D-Δn-1) do Centro do Condutor visando manter a Superfície do mesmo Equipotencial.

24 Cálculo do Campo Elétrico Número de Imagens necessárias está relacionada com a Precisão exigida para o cálculo; após Alocar todas as Densidades de Cargas pode-se calcular a contribuição de cada uma para obter o Valor do Campo Elétrico:

25 Cálculo do Campo Elétrico Conjunto de Condutores: Análise feita levando-se em consideração a Influência de cada Densidade de Carga sobre um Condutor.

26 Cálculo do Campo Elétrico

27 Programa: Cálculo da SIL

28 Programa: Potência Natural (SIL) da LT Aplicativo em Excel Análise Comparativa - Variação da Potência Natural Raio Condutor m Raio Buddle m Distância - Feixes m Altura útil Torre m TENSÃO kv Calcular SIL