COMPANHIA PARANAENSE DE ENERGIA -COPEL

Transcrição

1 GLT/ a 26 de Outubro de 2001 Campinas - São Paulo - Brasil GRUPO III GRUPO DE ESTUDO DE LINHAS DE TRANSMISSÃO - LINHAS DE TRANSMISSÃO URBANAS COMPACTAS EM 69 kv PARA CIRCUITO DUPLO NOVAS SOLUÇÕES UTILIZADAS PELA COPEL NA TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA EM ÁREAS URBANAS *Nelson Prosdocimo Hermismar Mokdese COMPANHIA PARANAENSE DE ENERGIA -COPEL RESUMO Este Informe Técnico (IT) mostra, através de detalhamentos e fotos de uma linha já construída, que esta nova solução de Linha de Transmissão Aérea em 69 kv Urbana Compacta em Circuito Duplo é tecnicamente viável, e apresenta-se como mais uma alternativa para os novos empreendimentos em regiões urbanas, ou para a readequação de antigas Linhas de Transmissão convencionais que hoje encontram-se encrustadas em regiões densamente urbanizadas, quer por razões de segurança, de urbanização, ambientais ou imobiliária. Serão apresentadas neste trabalho as principais características e critérios de projeto utilizados nesta nova solução, destacando-se: Geometria das estruturas; Detalhamento das estruturas no que se refere a isoladores utilizados, distâncias, ferragens de fixação, aterramentos, conexões, etc.; Critérios de projeto ; Ferramentas de cálculo utilizadas. PALAVRAS CHAVES: Linha de Transmissão, Compacta, Urbana, Circuito Duplo. 1.0 INTRODUÇÃO. Visando atender subestações e grandes consumidores situados em regiões urbanas, e tendo em vista o elevado custo das instalações subterrâneas, há mais de 20 anos a Companhia Paranaense de Energia S/A, iniciou o desenvolvimento de Linhas Aéreas de Transmissão Compactas Urbanas, nas tensões de 69 e 138 kv. Desses estudos resultaram critérios de projeto, procedimentos técnicos, detalhamentos e outras soluções, que foram ao longo desses anos sendo aprimoradas, principalmente com base nos resultados obtidos nos 171 km de linhas de 69 kv e 81 km.de linhas de 138 kv desse tipo já construídas e em operação no estado do Paraná, numa extensão total de 252 km. Com isso, foi desenvolvido um padrão para linhas urbanas compactas para circuito simples, o qual reúne as diretrizes para o projeto, já apresentadas através do Informe Técnico (IT) intitulado DIRETRIZES PARA PROJETOS DE LINHAS ÁÉREAS DE TRANSMISSÃO COMPACTAS URBANAS [1], no. XII SNPTEE Seminário Nacional de Produção e Transmissão de Energia Elétrica de outubro/93, Recife, PE, e no SALTEE 96 Seminário Avançado em Linhas de Transmissão de Energia Elétrica de outubro/96, Belo Horizonte, MG. Em janeiro/1999, por razões de segurança e imobiliária, a necessidade de readequar para o padrão urbano, parte de uma antiga linha de transmissão convencional (torres metálicas) em circuito duplo que atende à duas subestações situadas no centro de Curitiba (subestação Centro e subestação Mercês), levou os técnicos da COPEL a desenvolver uma nova solução de LINHAS AÉREAS DE TRANSMISSÃO COMPACTAS EM CIRCUITO DUPLO, dada a impossibilidade de utilização de linhas em circuito simples devido às grandes dificuldades quanto as alternativas de traçado disponíveis. Utilizando a tecnologia já desenvolvida para as linhas urbanas aéreas compactas em circuito simples [1] [2], um novo padrão de linha urbana ainda mais compacta foi desenvolvido, de formas a permitir a construção do referido trecho de linha em circuito duplo, dentro dos mesmos critérios de segurança e impacto ambiental já utilizados. *Companhia Paranaense de Energia COPEL Rua José Izidoro Biazetto, 158, Mossunguê, Curitiba PR CEP: Fone: (0XX41) FAX: (0XX41)

2 2 2.0 GEOMETRIA DAS ESTRUTURAS A geometria das estruturas de suspensão para circuito duplo, obedece a mesma configuração básica já utilizada na estrutura de circuito simples [1], conforme mostra a FIGURA 1. Um detalhe importante a ser destacado refere-se a fixação dos isoladores, onde foram utilizados parafusos passantes, acomodando-se sob a base dos isoladores uma porca de travamento que permite a substituição dos mesmos sem comprometimento do circuito oposto. que permitiu um maior grau de compactação, característica desejável nesta solução de projeto, viabilizando assim a implantação deste tipo de linha nas calçadas com largura da ordem de 4,0 metros. Nas estruturas de ancoragem, foram utilizados isoladores poliméricos tipo suspensão, em substituição as cadeias de isoladores de vidro temperado convencionais, objetivando minimizar os problemas de vandalismo e impacto. 3.2 Distâncias de isolamento Tanto nas estruturas de suspensão como nas ancoragens, foram mantidas as distâncias de isolamento utilizadas nas estruturas de circuito simples já apresentadas nas referências [1] e [2]. 3.3 Condutores, pára-raios e aterramentos Os condutores utilizados são do tipo CAA 795 kcm DRAKE, formação 26/7, sendo um condutor por fase. Os cabos pára-raios e cabos-auxiliares (contrapeso aéreo) utilizados são do tipo CAA 4/0 AWG PENGUIN, já empregados no padrão para circuito simples, assim como o sistema de aterramento. 3.4 Ferragens e conexões Nas estruturas de suspensão, duas mudanças fundamentais foram introduzidas: a não utilização da Base-Deformável (fusível mecânico) na fixação do isolador ao poste pelo fato de utilizar-se isoladores poliméricos e não de porcelana, e a fixação dos cabos condutores ao isolador através de grampo de suspensão do tipo preformado, conforme mostra a FIGURA 2. Para os dois cabos-auxiliares e os dois pára-raios, a fixação é mostrada nas FIGURAS 1 e 3. As demais ferragens e conexões, assim como as utilizadas nas estruturas de ancoragem obedeceram os padrões já utilizados nas estruturas de circuito simples já apresentadas nas referências [1] e [2]. FIGURA 1 Estrutura de suspensão Nas ancoragens em grandes ângulos e fins de linha foi utilizada a mesma configuração das estruturas de circuito simples já mostradas no Informe Técnico (IT) citado nas referências [1] e [2], ou seja, estruturas independentes para cada um dos circuitos. 3.0 CARACTERÍSTICAS GERAIS As principais características que diferenciam este novo padrão de Linha de Transmissão Aérea em 69 kv Urbana Compacta em Circuito Duplo, daquelas já utilizadas nas linhas urbanas apresentadas nas referências [1] e [2], são: 3.1 Isolamento Nas estruturas de suspensão foram utilizados isoladores poliméricos tipo Line-Post de silicone, fixados diretamente sobre a superfície dos postes, o FIGURA 2 Fixação dos cabos condutores

3 3 referências [1] e [2], equipadas com isoladores poliméricos tipo suspensão FIGURA 3 Fixação dos cabos pára-raios 4.0 CRITÉRIOS DE PROJETO Os critérios básicos de projeto no que se refere a levantamento de dados, escolha do traçado, levantamentos topográficos, locação da estruturas, trações nos cabos, aplicação e carregamento das estruturas, engastamentos, fundações, alturas e distâncias de segurança, locação das estruturas e outros, são os mesmos já apresentados nas referências [1] e [2]. A seguir são mostradas as novas soluções de projeto que associadas às já desenvolvidas pela COPEL para as Linha de Transmissão Aérea em 69 kv Urbana Compacta em Circuito Simples, permitiram viabilizar esta nova alternativa de transmissão de energia elétrica em áreas urbanas. 4.1 Configuração das estruturas Quando da concepção da solução a ser utilizada no que se refere a configuração das estruturas, procurou-se uma alternativa baseada nos padrões e critérios de segurança já empregados para as linhas de circuito simples [1] [2], e que oferecessem o maior grau de compactação possível, dado que se trata de uma linha de circuito duplo, composta de dez cabos, sendo seis cabos condutores, dois cabos pára-raios e dois cabos auxiliares (contrapeso aéreo). Esta diretriz teve por objetivo reduzir ao máximo o grau de impacto visual, o que poderia inviabilizar a sua implantação nas calçadas das vias públicas. Após a análise das concepções estudadas, definiu-se: Estruturas de ancoragem Por se tratar de estruturas de grande carga nominal e dada a inviabilidade de se obter estruturas compactas para circuito duplo, optou-se pela utilização de estruturas de ancoragem para circuito simples nos ângulos acima de 35º e fins de linha, obedecendo os padrões já apresentados nas Estruturas de suspensão A solução encontrada foi a utilização de isoladores poliméricos tipo Line-Post de silicone fixados diretamente sobre a superfície do poste, em substituição aos isoladores de porcelana, o que permitiu a eliminar a Base Deformável (fusível mecânico), dado que tais isoladores admitem grandes deformações que absorvem de forma equivalente os diferenciais de tração longitudinal resultantes das variações de temperatura, vibrações e impactos, e aquelas conseqüentes da ruptura de condutor. Esta solução além de permitir uma significativa compactação da estrutura, associada ao emprego de grampos de suspensão do tipo preformado na fixação dos condutores ao isolador, viabilizou também a sua utilização em ângulos até 35º, reduzindo-se assim a quantidade de estruturas de ancoragem. A FIGURA 4 a seguir, mostra alguns detalhes desta estrutura já utilizada na readequação para o padrão urbano, em janeiro/1999, por razões de segurança e imobiliária, de parte de uma antiga linha de transmissão convencional (torres metálicas) em circuito duplo que atende à duas subestações situadas no centro de Curitiba (subestação Centro e subestação Mercês). FIGURA 4 Estrutura de suspensão, vista geral A seguir, também são mostrados nas FIGURAS 5, 6 e 7 alguns detalhes construtivos, ferragens utilizadas e aplicação desta estrutura em ângulos, na mesma linha já construída citada anteriormente.

4 4 Para se obter os resultados desejados no que se refere a compactação e segurança, e por tratar-se de região urbana, foram utilizados isoladores poliméricos de silicone, tipo Line-Post nas estruturas de suspensão e nas ancoragens tipo suspensão também de silicone. A fixação dos isoladores foi feita através de parafusos passantes, com porca de travamento alojada sob a base de apoio, para permitir a substituição dos mesmos sem comprometimento do circuito adjacente, conforme mostra as FIGURAS 8 e 9 a seguir. FIGURA 5 Fixação dos isoladores FIGURA 8 Fixação dos isoladores e aterramento FIGURA 6 Fixação dos condutores FIGURA 9 Base de fixação dos isoladores A fixação dos condutores ao isolador através de grampo de suspensão preformado conforme FIGURA 6, o qual dispõem de coxim de neoprene, teve também por objetivo uma melhor proteção do condutor face os esforços provenientes dos ângulos significativos aplicados nas estruturas de suspensão. Para os cabos pára-raios e cabosauxiliares (contrapeso aéreo), foram utilizados os mesmos dispositivos e acessórios já mostrados nas referências [1] e [2]. 4.3 Critérios de projeto Também os critérios de projeto no que diz respeito tipo e bitola dos cabos, distâncias de segurança, hipóteses de carregamento das estruturas, limitações de diâmetro, altura e flecha das estruturas, engastamentos, sistema de aterramento e medidas de segurança adotadas na escolha da locação das estruturas, sinalização, utilização de seção maciça na base dos postes, braço de proteção e outros, são FIGURA 7 Aplicação em ângulos 4.2 Isolamento e ferragens de fixação

5 5 os já apresentados nas referências [1] e [2]. Alguns novos critérios foram adotadas resultantes dos estudos elaborados, objetivando garantir a segurança e integridade: Limitação do vão máximo em 70 metros, para atender as distâncias mínimas na condição de balanço máximo, face as pequenas distâncias horizontais utilizadas e limite desejável de carga nominal das estruturas de suspensão (até kgf); Utilização da mesma seqüência de fase em ambos os circuitos relativamente, objetivando atender as distâncias mínimas de isolamento entre circuitos na condição de balanço máximo; Limitação da tração máxima nos cabos condutores em 500 kgf objetivando garantir a integridade dos isoladores e respectivas ferragens, bem como manter o limite desejável de carga nominal das estruturas de suspensão; Ferramentas de cálculo As ferramentas de cálculo utilizadas também foram as mesmas já utilizadas nas linhas de circuito simples apresentadas nas referências [1] e [2], sendo desenvolvidas algumas planilhas que permitissem avaliar os esforços resultantes sobre as estruturas de suspensão nas várias situações de aplicação. 4.0 VISTA GERAL DA LINHA AÉREA DE TRANSMISSÃO COMPACTA EM CIRCUITO DUPLO CONSTRUÍDA PELA COPEL EM CURITIBA FIGURA 11 Vista geral 2 Pode-se observar que as ruas apresentam calçadas de largura relativamente pequena, em geral na ordem de 4,5 metros. A seguir são apresentadas nas FIGURAS 10, 11, 12, 13 e 14 vistas gerais de alguns trechos da readequação para o padrão urbano em circuito duplo, de parte de uma antiga linha de transmissão convencional (torres metálicas) que atende à duas subestações situadas no centro de Curitiba (subestação Centro e subestação Mercês), em operação desde janeiro/1999. FIGURA 10 Vista geral 1 FIGURA 12 Vista geral 3

6 6 6.0 ESCLARECIMENTOS Para melhor entendimento e como complemento a este Informe Técnico (IT), é fundamental que se disponha do documento citado na referência [1], já apresentado pela COPEL no XII SNPTEE. As FIGURAS 1, 2 e 3, foram importadas de desenhos em CAD, sendo assim maiores detalhes poderão ser claramente observados através de Zoom nas respectivas páginas REFERÊNCIAS FIGURA 13 Vista geral 4 FIGURA 14 Vista geral CONCLUSÃO Este Informe Técnico (IT) mostra, através de detalhamentos e fotos de uma linha já construída, que esta solução é tecnicamente viável, e apresentase como mais uma alternativa a ser utilizada principalmente na readequação para o padrão urbano de antigas linhas convencionais em estruturas metálicas que hoje encontram-se encrustadas em regiões densamente urbanizadas, quer por razões de segurança, urbanização, ambientais ou imobiliária. Também no atendimento a consumidores industriais e subestações situadas em regiões urbanas, esta solução mostra-se bastante viável, como é o caso do consumidor LACTA em Curitiba, o qual será atendido por uma linha deste tipo que já se encontra em construção. [1] DIRETRIZES PARA PROJETOS DE LINHASAÉREAS DE TRANSMISSÃO COMPACTAS URBANAS Nelson Prosdocimo XII SNPTEE, Recife, PE, outubro/1993, SALTEE 96, Belo Horizonte, MG, outubro/1996. [2] Todas as referências citadas no Informe Técnico (IT) DIRETRIZES PARA PROJETOS DE LINHAS AÉREAS DE TRANSMISSÃO COMPACTAS URBANAS, quais sejam: Copel: (IT) Experiência com uma LT 69 kv urbana. VI SNPTEE 1981, Camboriú, SC. Copel: (IT) RI E TVI em decorrência de Lts 138 kv urbanas compactas da Copel. VII SNPTEE. 1983, Brasília, DF. Copel: (IT) Aterramento de linhas de transmissão em áreas urbanas. XI SNPTEE. 1991, Rio de Janeiro, RJ. Copel: (IT) Cálculo das correntes de curto circuito para terra em linhas de transmissão urbanas. X SNPTEE Curitiba, PR. Copel: (IT) Medição e cálculo de campos eletromagnéticos de 60 Hz em linhas de transmissão na região de Curitiba : I ENCONTRO NACIONAL DE LABORATÓRIOS DE ALTA TENSÃO, 1995, Curitiba, PR. Copel: (IT) Medições de campo elétrico e campo magnético em linhas de transmissão da Copel - Relatórios Copel: (IT) Controle das tensões de toque de passo em linhas de transmissão urbanas. Seminário Avançado em Linhas de Transmissão de Energia Elétrica, UFMG, MG Epri: Transmission line reference book kv compacta line design. 1991, Rio de Janeiro, RJ. Copel: Programa computacional Catenari. Copel: Programa computacional Matcar. ABNT NBR 5422: Projeto de Linhas de Transmissão Aéreas. ABNT : Componentes de concreto armado para suporte de linhas de transmissão e subestações.