Cabos WTR 46kV a 69kV Índice Página Apresentação Cabo WTR-WD e Cabo WTR-DD 02 Aplicações, performance e benefícios 03 Vantagens de instalação Menor tempo de reparo 04 Construção geral Cabo WTR-WD e Cabo WTR-DD 05 Tripla extrusão Representação esquemática 06 Qualidade assegurada 07 Dados construtivos Cabos WTR-WD 27/46kV e 40/69kV 09 Dados construtivos Cabos WTR-DD 27/46kV e 40/69kV 10 Capacidade de condução de corrente - Ampacidade - Tabelas 12 a 16 Fatores de correção da ampacidade em função do agrupamento 17 a 19 Fatores de correção da ampacidade em função da resistividade térmica do solo 19 Fatores de correção da ampacidade em função do tipo de aterramento 20 Fatores de correção da ampacidade em função da temperatura ambiente 20 Fatores de correção da ampacidade em função da profundidade 21 Fatores de correção da ampacidade em função do fator de carga 21 Parâmetros elétricos 22 a 26 Características de curto-circuito 27 e 28 Aspectos gerais da instalação 29-1 -
CABOS WTR 46 A 69 KV Apresentação A FICAP, no processo contínuo de aprimoramento técnico de seus produtos, visando sempre atender as necessidades de desenvolvimento tecnológico do mercado, vem apresentar uma nova linha de cabos de alta tensão até 69 kv, denominados WTR, que utilizam isolação de Etilenopropileno (HEPR), ampliando assim até 69 kv, as inúmeras facilidades e vantagens inerentes a esse tipo de material. WTR significa, Water Treeing Resistant, uma marca registrada da FICAP para cabos com isolação de composto termofixo de Etilenopropileno High Grade (EPR-HG), especialmente formulada para inibir a formação do fenômeno de Water Treeing, aliado a um alto grau de pureza, obtido através de um rígido controle de contaminantes e da dispersão de componentes, durante o processo de fabricação do composto isolante, em nossa moderníssima unidade de produção de elastômeros. Os cabos WTR possuem duas construções básicas: WTR-WD - Wet Design, construção bloqueada, isolação de composto termofixo de Etilenopropileno (EPR-HG), blindagem metálica com fios corrugados aplicados longitudinalmente e cobertura de Polietileno. WTR-DD - Dry Design, construção estanque, isolação de composto termofixo de Etilenopropileno (EPR-HG), blindagem tubular de chumbo e cobertura de Polietileno. Esta nova linha de cabos, projetados para atender as exigências da EPF 8707 - Especificação de Produto FICAP - Cabos WTR 46 e 69 kv - incorpora os recentes avanços da filosofia WTR, aliados ao conceito de construção bloqueada à propagação longitudinal de água pelo condutor e pela blindagem, utilizando ainda nos cabos WTR-WD, a tecnologia UNISHIELD, que consiste na aplicação de fios de blindagem longitudinais corrugados incorporados à cobertura. Devidos a suas características construtivas, estes cabos possuem uma melhor performance durante o manuseio, permitindo instalações de grande simplicidade, culminando em baixo custo de operação e manutenção quando comparados aos tradicionais cabos isolados com papel impregnado a óleo fluído (OF). - 2 -
APLICAÇÕES Devido a sua concepção com construção bloqueada e, principalmente, pela utilização de compostos de EPR-HG, com excelentes parâmetros estatísticos de confiabilidade, os cabos WTR são particularmente recomendados para o transporte de grandes blocos de potência em sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica de concessionárias, complexos industriais e em todo sistema elétrico onde confiabilidade compatível e custos mínimos são desejáveis. Os cabos WTR podem ser instalados ao ar livre, em calhas ventiladas, em canaletas, diretamente enterrados no solo, em eletrodutos ou em dutos subterrâneos que estejam ou não sujeitos a contato com água. Para circuitos em que os cabos estejam sujeitos a contato eventual com água, sem estarem imersos, especialmente quando instalados diretamente no solo com boa drenagem e acima do lençol freático, é recomendada a utilização de cabos WTR-WD por sua construção bloqueada. No caso de instalações onde os cabos estejam sujeitos a contato prolongado com água, especialmente em dutos subterrâneos construídos ao nível do lençol freático, ou em Refinarias, Petroquímicas e em outros locais onde os cabos estejam sujeitos a contaminantes, é recomendada a utilização de cabos WTR-DD por sua construção estanque. Para informações adicionais solicitamos contactar nossa Engenharia de Aplicação. PERFORMANCE E BENEFÍCIOS 1 - CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS A compactação dos condutores, em toda a faixa de seção, permite a fabricação de cabos com menor diâmetro externo, resultando em uma menor massa unitária, maior aproveitamento do espaço nos dutos, menores raios de curvatura e maiores lances de puxamento e acondicionamento. O bloqueio do condutor à propagação longitudinal de água além de eliminar a corrosão no condutor impede que a água, por efeito capilar, contamine os terminais causando defeitos prematuros. E torna-se mais vantajoso ainda, em cabos com condutores de alumínio, que quando em contato com água salgada ou salobra, produzem uma reação que libera hidrogênio (H2), podendo o interior do cabo atingir pressões elevadas, o que pode vir a comprometer sua integridade e a da instalação. A elevada estabilidade térmica da isolação de Etilenopropileno (EPR), permite sua utilização nas seguintes condições de temperatura do condutor: Regime contínuo... 90 ºC Regime de sobrecarga... 130 ºC Regime de curto-circuito... 250 ºC Dada a elevada temperatura de operação do condutor, permitida pela isolação termofixa de EPR, este tipo de cabo propicia uma maior capacidade de condução de corrente e um melhor desempenho sob severas condições de curto-circuito, quando comparado com os tradicionais cabos isolados com papel impregnado a óleo fluído (OF). A alta confiabilidade conferida pela utilização de compostos EPR-HG do tipo WTR permite a utilização dos cabos WTR em contato eventual com água sem que haja degradação de propriedades elétricas, devido ao fenômeno do treeing. Quando comparado com cabos isolados com papel impregnado a óleo fluído (OF), os cabos WTR apresentam grande flexibilidade, proporcionando fácil manuseio durante a instalação. Os cabos WTR-WD possuem a blindagem metálica do tipo UNISHIELD, constituída por fios de cobre estanhado, corrugados, aplicados longitudinalmente e incorporados à cobertura, proporcionando uma seção e impedância efetiva da blindagem constante ao longo do tempo. A concepção UNISHIELD apresenta uma melhor performance durante o manuseio e dobramento quando comparada com as blindagens convencionais. O bloqueio da blindagem a propagação longitudinal de água protege os fios da blindagem contra a corrosão mantendo sua continuidade por toda a vida útil do cabo. A cobertura de Polietileno Termoplástico (PE) além de elevada impermeabilidade à água e estabilidade perante produtos químicos, possui excelente resistência à abrasão, permitindo a baixo custo, instalações simples e seguras. - 3 -
2 - VANTAGENS DE INSTALAÇÃO Os cabos WTR permitem instalações de grande simplicidade e custos extremamente reduzidos quando comparados com cabos isolados com papel impregnado a óleo fluído (OF), pois estes, no que tange à instalação, necessitam de mão de obra especializada e tecnologias próprias, normalmente em poder do fabricante, dificultando e encarecendo todo o processo de instalação. Os cabos OF necessitam da instalação de grande número de acessórios e, já na fase de projeto, precisa-se conhecer o perfil da linha, pois a escolha dos acessórios requer sempre um minucioso projeto hidráulico para a alocação de emendas especiais de retenção e/ou alimentação. Durante a instalação, os cabos OF devem estar sempre com uma pressão interna superior à atmosférica, a fim de evitar a contaminação da isolação significando que durante a montagem dos acessórios, eles devem ser também mantidos sob pressão. A tudo isto acresce-se ainda, a instalação de equipamentos de supervisão e proteção do desempenho operacional do sistema hidráulico, necessários a este tipo de cabo, onerando ainda mais o processo de instalação, inicialmente de custo bastante elevado. Em contrapartida, os cabos WTR, pelo tipo de dielétrico utilizado, além da simplicidade e do baixo custo de instalação, necessitam de pequeno número de acessórios e dispensam a instalação de equipamentos de supervisão operacional, apresentando com isso amplas vantagens em relação a outros tipos de cabos. A FICAP, através de sua Engenharia de Aplicação, fornece apoio para instalação dos cabos desta nova linha. 3 - MENOR TEMPO DE REPARO As estatísticas das grandes concessionárias de energia elétrica tem demostrado que a maior parte dos defeitos em cabos de boa qualidade, se devem a danos mecânicos provocados por escavações, no caso de cabos diretamente enterrados, desalinhamentos de dutos devido a acomodações do subsolo, ataque de roedores em túneis ou galerias, etc. Para cabos convencionais e com dielétrico sólido, nas instalações em regiões com a presença de água, esta penetra através do defeito e se propaga longitudinalmente pelos espaços vazios entre os fios da blindagem e dos fios componentes do condutor. Se o defeito demora a ser localizado ou se o reparo não é rapidamente providenciado a água pode atingir uma grande extensão do cabo, exigindo, com isto, a secagem do condutor ou a substituição de uma extensão significativa da linha e confecção de, no mínimo, duas emendas. Todavia, tanto a substituição de parte do cabo, bem como a secagem do condutor, técnica que utiliza a aplicação de nitrogênio seco, eliminando a água, porém, não totalmente a umidade, demandam recursos e exigem longo tempo de execução deixando, com isto, o sistema fora de serviço por um tempo prolongado. Para cabos isolados com papel impregnado a óleo fluído, a ocorrência de defeitos gera uma série de atividades, tais como a necessidade de injetar óleo para manter a pressão mínima, controlar a pressão através de manômetros etc., multiplicando a demanda de recursos e aumentando o tempo de execução e a permanência do sistema fora de serviço. A localização de defeitos, neste tipo de cabo, é um trabalho que exige mão-de-obra especialmente qualificada e equipamentos de características especiais, culminando na montagem de emendas que também se destacam pelo alto custo, longo tempo de execução e aplicação de alto conhecimento técnico. Já para os cabos WTR, que possuem bloqueio longitudinal, mesmo instalados em locais com presença de água, esta fica confinada a um espaço de alguns centímetros adjacentes ao defeito, não sendo necessário a retirada de nenhum trecho de cabo, e exigindo, no caso da maioria das instalações, a confecção de somente uma emenda (reconstituição da isolação), proporcionando uma redução significativa no tempo e custo de manutenção, recolocando rapidamente o sistema em operação. - 4 -
CONSTRUÇÃO GERAL 1 - Condutor De cobre estanhado, têmpera mole, bloqueado, compactado na seções de 70 a 500 mm 2. 2 - Bloqueio do condutor Os interstícios internos entre os fios componentes do condutor, são preenchidos com composto de bloqueio, de modo a impedir a propagação longitudinal da água. 3 - Blindagem do condutor Camada de material condutor não metálico (semicondutor) termofixo, para uniformizar a distribuição de campo elétrico no condutor. 4 - Isolação Camada de composto termofixo de Etilienopropileno High Grade (EPR-HG) do tipo WTR ( Water Treeing Resistant ) obtida pela copolimerização de etileno e propileno pelo processo de vulcanização. 5 - Blindagem da isolação Camada de material condutor não metálico (semicondutor) em íntimo contato com a isolação, tornando o campo elétrico radial e uniforme. Os cabos WTR são produzidos pelo processo de tripla extrusão que significa a aplicação simultânea da blindagem do condutor, da isolação e da blindagem da isolação, em ambiente com atmosfera controlada, objetivando a eliminação de contaminantes e a obtenção de uma ligação a nível molecular das blindagens com a isolação. 6 - Bloqueio da blindagem Nos cabos WTR-WD, a interface blindagem da isolação/fios de blindagem-cobertura é preenchida com composto de bloqueio que quando em contato com a água se expande, impedindo sua propagação longitudinal. Nos cabos WTR-DD, entre a blindagem da isolação e o bloqueio metálico radial é aplicada uma camada com material semicondutor que em contato com água se expande, e impede sua propagação longitudinal, no caso de eventual dano ao bloqueio radial. 7 - Blindagem metálica Nos cabos WTR-WD, a blindagem metálica é do tipo UNISHIELD constituída por fios de cobre estanhado, corrugados, aplicados longitudinalmente sobre a blindagem da isolação, simultaneamente com o bloqueio da blindagem e incorporados à cobertura, com a seção mínima de 16mm 2. Nos cabos WTR-DD, a blindagem metálica é constituída por uma camada extrudada de chumbo que, além de ter a função de bloqueio radial contra a penetração de água ou contaminantes, exerce a função de blindagem metálica da isolação. 8 - Cobertura Camada de Polietileno (PE - ST7) na cor preta, que nos cabos WTR-WD envolve os fios da blindagem, apresenta alta resistência à ação das intempéries e à luz solar, e garante ao cabo elevada impermeabilidade à água e estabilidade perante produtos químicos. Caso seja necessário pode ser especificada cobertura em Policloreto de Vinila (PVC-ST2) na cor preta, que apresenta elevada estabilidade perante produtos químicos, alta resistência à ação das intempéries e à luz solar, possuindo ainda características de não propagar a chama. Neste caso, a blindagem metálica é aplicada helicoidalmente. - 5 -
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QUALIDADE ASSEGURADA Objetivando o controle do processo de produção, todos os cabos WTR produzidos são submetidos a ensaios em nosso laboratório de alta tensão, destacando-se: Tensão elétrica - consiste na aplicação da tensão 2,5 Vo durante 30 minutos. Descargas parciais - consiste na observação do nível de descargas parciais (menor que 10 pc) quando da aplicação da tensão 1,5 Vo. Além dos ensaios de controle da qualidade da produção, a FICAP sempre voltada para a qualidade de seus produtos e de acordo com seu Programa de Garantia da Qualidade, submeteu, em seu laboratório de Pesquisa e Desenvolvimento de Produtos, protótipos de cabos WTR a ensaios de tipo de acordo com a EPF 8707 Especificação de Produto FICAP - Cabos WTR 46 a 69 kv. - 7 -
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Dados Construtivos Seção Nominal Diâmetro do Condutor (mm) Espessura da Isolação (mm) Espessura da Cobertura (mm) WTR - WD 27/46 kv Diâmetro Massa Externo (mm) (kg/km) 70 9,75 9,0 3,0 40,5 2068 95 11,42 9,0 3,0 42,5 2387 120 12,83 9,0 3,0 43,5 2692 150 14,40 9,0 3,0 45,5 3050 185 16,05 8,0 3,0 45,0 3283 240 18,27 8,0 3,0 47,5 3894 300 20,46 8,0 3,0 49,5 4549 400 23,65 8,0 3,0 53,0 5617 500 26,71 8,0 3,0 56,0 6678 Dimensões e massas apresentadas são nominais e, portanto, sujeitas às tolerâncias previstas nas especificações. Seção Nominal Diâmetro do Condutor (mm) Espessura da Isolação (mm) Espessura da Cobertura (mm) WTR - WD 40/69 kv Diâmetro Massa Externo (mm) (kg/km) 120 12,83 12,0 3,0 50,0 3227 150 14,40 12,0 3,0 52,0 3605 185 16,05 12,0 3,0 53,0 4034 240 18,27 12,0 3,0 56,0 4682 300 20,46 12,0 3,0 58,0 5374 400 23,65 12,0 3,0 61,0 6495 500 26,71 12,0 3,0 64,0 7608 Dimensões e massas apresentadas são nominais e, portanto, sujeitas às tolerâncias previstas nas especificações. - 9 -
Dados Construtivos Seção Nominal Diâmetro do Condutor (mm) Espessura da Isolação (mm) Espessura da Cobertura (mm) WTR - DD 27/46 kv Diâmetro Massa Externo (mm) (kg/km) 70 9,75 9,0 2,0 42,5 3901 95 11,42 9,0 2,1 44,5 4324 120 12,83 9,0 2,1 46,0 4706 150 14,40 9,0 2,2 47,5 5164 185 16,05 8,0 2,2 47,5 5378 240 18,27 8,0 2,3 50,0 6125 300 20,46 8,0 2,3 52,0 6902 400 23,65 8,0 2,5 56,0 8178 500 26,71 8,0 2,6 59,0 9427 Dimensões e massas apresentadas são nominais e, portanto, sujeitas às tolerâncias previstas nas especificações. Seção Nominal Diâmetro do Condutor (mm) Espessura da Isolação (mm) Espessura da Cobertura (mm) WTR - DD 40/69 kv Diâmetro Massa Externo (mm) (kg/km) 120 12,83 12,0 2,4 53,0 5615 150 14,40 12,0 2,4 55,0 6081 185 16,05 12,0 2,5 56,0 6617 240 18,27 12,0 2,6 59,0 7407 300 20,46 12,0 2,6 61,0 8222 400 23,65 12,0 2,7 65,0 9542 500 26,71 12,0 2,8 68,0 10847 Dimensões e massas apresentadas são nominais e, portanto, sujeitas às tolerâncias previstas nas especificações. - 10 -
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Os valores de ampacidade fornecidos nas tabelas a seguir, foram calculados de acordo com a norma IEC-287, Calculation of the Continuous Current Rating of Cables (100% load factor), second edition 1982. Em todas as situações considerou-se as blindagens metálicas aterradas em, no mínimo, dois pontos, por ser esta a condição de operação mais usual. Para cabos diretamente enterrados são fornecidos os valores de ampacidade em duas situações distintas: Caso A: Temperatura do condutor igual a 90º C Caso B: A temperatura da superfície do cabo foi limitada a 60ºC para evitar o processo de migração de umidade do solo nas regiões próximas ao cabo, o que pode ocorrer a partir desta temperatura mudando assim, as condições iniciais do terreno e alterando significativamente sua resistividade térmica. Para condições de operação diferentes das utilizadas nestas tabelas, ou para agrupamentos diferentes dos considerados, são fornecidos os fatores de correção apropriados para a ampacidade. - 12 -
Ampacidade WTR - WD 27/46 kv Ao Ar Em Canaleta Em Banco de Dutos Seção Nominal 70 285 313 251 269 223 244 95 347 380 303 323 267 290 120 398 435 346 366 303 328 150 454 495 391 412 345 367 185 520 567 444 466 384 411 240 612 664 518 538 451 471 300 699 754 587 603 507 525 400 812 869 673 683 577 592 500 934 991 765 765 651 662 Diretamente Enterrados Em Eletroduto Enterrado Seção Nominal 70 260 249 269 258 280 278 228 95 312 296 323 306 335 327 273 120 355 333 366 344 379 366 310 150 400 371 412 383 424 405 354 185 453 414 467 426 479 448 394 240 525 475 541 488 550 508 463 300 592 531 609 545 616 561 522 400 675 598 692 612 696 625 595 500 762 669 782 684 780 691 672 Caso A: temperatura do condutor: 90ºC. Caso B: temperatura da superfície do cabo: 60ºC. Fator de carga: 100% Resistividade térmica do solo: 0,9 m K/W. Resistividade térmica do banco de dutos: 1,2 m K/W. Temperatura ambiente - dutos e solo: 25ºC Temperatura ambiente - canaleta, eletrodutos e ao ar: 30ºC Blindagens multiaterradas. - 13 -
Ampacidade WTR - WD 40/69 kv Ao Ar Em Canaleta Em Banco de Dutos Seção Nominal 120 395 427 343 361 304 326 150 450 485 388 406 342 365 185 512 552 439 457 385 409 240 604 647 512 528 447 469 300 689 735 580 593-525 400 798 847 665 671-591 500 918 966 755 753-662 Diretamente Enterrados Em Eletroduto Enterrado Seção Nominal 120 350 335 361 347 371 367 312 150 394 374 406 387 416 406 351 185 445 418 458 432 468 452 396 240 517 481 531 495 540 514 459 300 583 537 598 552 605 569-400 664 604 680 620 685 634-500 752 676 769 693 770 703 - Caso A: temperatura do condutor: 90ºC. Caso B: temperatura da superfície do cabo: 60ºC. Fator de carga: 100% Resistividade térmica do solo: 0,9 m K/W. Resistividade térmica do banco de dutos: 1,2 m K/W. Temperatura ambiente - dutos e solo: 25ºC Temperatura ambiente - canaleta, eletrodutos e ao ar: 30ºC Blindagens multiaterradas. - 14 -
Ampacidade WTR - DD 27/46 kv Ao Ar Em Canaleta Em Banco de Dutos Seção Nominal 70 294 323 257 275 227 249 95 357 392 310 330 271 296 120 411 450 354 375 311 335 150 466 510 399 420 349 373 185 536 587 454 477 395 419 240 630 684 528 547 456 477 300 719 775 597 610 512 529 400 833 886 682 683 580 590 500 952 1000 771 754 651 651 Diretamente Enterrados Em Eletroduto Enterrado Seção Nominal 70 266 252 274 261 286 280 232 95 319 298 328 309 341 329 277 120 363 336 373 347 386 368 320 150 408 374 419 386 431 407 359 185 463 417 475 430 488 451 406 240 536 478 548 491 558 509 469 300 603 533 615 546 621 560 528 400 683 598 696 610 695 618 599 500 768 665 779 676 771 676 673 Caso A: temperatura do condutor: 90ºC. Caso B: temperatura da superfície do cabo: 60ºC. Fator de carga: 100% Resistividade térmica do solo: 0,9 m K/W. Resistividade térmica do banco de dutos: 1,2 m K/W. Temperatura ambiente - dutos e solo: 25ºC Temperatura ambiente - canaleta, eletrodutos e ao ar: 30ºC Blindagens multiaterradas. - 15 -
Ampacidade WTR - DD 40/69 kv Ao Ar Em Canaleta Em Banco de Dutos Seção Nominal 120 404 437 349 366 308 330 150 460 496 394 411 346 368 185 524 562 445 461 389 410 240 615 656 518 528 449 468 300 702 742 585 589 451 520 400 812 849 669 658 509 580 500 929 958 756 727 560 641 Diretamente Enterrados Em Eletroduto Enterrado Seção Nominal 120 356 338 366 350 375 368 317 150 401 376 411 389 420 407 355 185 452 420 462 434 471 451 400 240 523 482 534 495 539 510 463 300 588 537 599 550 602 561-400 668 602 677 614 675 620-500 751 669 758 679 751 680 - Caso A: temperatura do condutor: 90ºC. Caso B: temperatura da superfície do cabo: 60ºC. Fator de carga: 100% Resistividade térmica do solo: 0,9 m K/W. Resistividade térmica do banco de dutos: 1,2 m K/W. Temperatura ambiente - dutos e solo: 25ºC Temperatura ambiente - canaleta, eletrodutos e ao ar: 30ºC Blindagens multiaterradas. - 16 -
Fator de Correção Ampacidade A seguir são apresentados fatores de correção de ampacidade, para condições de operação ou agrupamentos diferentes dos apresentados. Estes fatores são multiplicativos e devem ser aplicados sobre a configuração básica de ampacidade correspondente dos cabos WTR-WD e WTR-DD. Com a utilização destes fatores de correção, consegue-se atender a maioria das situações usuais de instalação. Em função do agrupamento Instalação: Ao ar livre em calha ventilada Disposição Número de Bandejas Número de Sistemas por Calha 1 2 1 1 0,98 2 1-1 1 0,97 2 0,97 - Instalação: Canaleta Seção 185 0,89 0,88 >185 0,87 0,85-17 -
Fator de Correção - Ampacidade Em função do agrupamento Instalação: Banco de dutos Seção (mm2) 185 0,88 0,85 >185 0,86 0,84 Instalação: Diretamente enterrados Caso Seção A 185 >185 0,84 0,81 0,84 0,81 B 185 >185 0,79 0,77 0,78 0,76 Caso A - Temperatura do condutor: 90ºC Caso B - Temperatura da superfície do cabo: 60ºC - 18 -
Fator de Correção - Ampacidade Em função do agrupamento Instalação: Eletrodutos enterrados Seção 185 0,89 >185 0,88 Em função da resistividade térmica do solo Resistividade Instalação Tipo Térmica Banco Diretamente enterrados Eletroduto de (m.k/w) de dutos Caso A Caso B Flexível Enterrado Solo 0,7 1,04 1,08 1,13 1,05 úmido 0,85 0,9 1,01 1,02 1,03 1,01 normal 1,0 1,2 0,98 0,95 0,96 0,90 0,95 0,87 0,98 0,93 seco 1,5 2,0 0,91 0,84 0,83 0,74 0,78 0,67 0,88 0,80 muito seco Caso A - Temperatura do condutor: 90ºC Caso B - Temperatura da superfície do cabo: 60ºC Em função do espaçamento A ampacidade de três cabos instalados em disposição esteira pode ser considerada, para todos os fins práticos, a mesma dos cabos instalados em disposição trifólio. - 19 -
Fator de Correção - Ampacidade Em função do tipo de aterramento No caso de instalação com blindagens aterradas em um só ponto, a ampacidade dos cabos unipolares aumentará nas disposições em esteira, com afastamento de um diâmetro ou mais (conforme tabela). Para cabos com disposição em trifólio ou esteira com cabos encostados, a ampacidade não se altera significativamente para todos os fins práticos. Disposição Seção <120 150 185 240 300 400 500 1,01 1,03 1,04 1,04 1,06 1,07 1,09 1,03 1,04 1,05 1,07 1,08 1,09 1,11 1,03 1,05 1,07 1,08 1,10 1,12 1,14 Em função da temperatura ambiente Temperatura Ambiente (ºC) Temperatura Considerada (ºC) 20 25 30 35 40 45 25 1,04 0,96 0,92 0,88 0,83 30 1,08 1,04 0,96 0,91 0,87 Para cabos diretamente enterrados, estes fatores de correção são válidos somente para o caso A - 20 -
Fator de Correção - Ampacidade Em função da profundidade Profundidade Diretamente enterrados Eletrodutos diretamente (m) Caso A Caso B enterrados 0,90 1,20 0,97 0,96 0,98 1,50 0,95 0,93 0,97 Caso A - Temperatura do condutor: 90ºC Caso B - Temperatura da superfície do cabo: 60ºC Em função do fator de carga Instalação Fator de Carga (%) Seção Banco Diariamente enterrados Eletroduto de dutos Caso A Caso B Flexível Enterrado 185 100 >185 90 185 >185 1,03 1,04 1,04 1,05 1,06 1,07 1,03 1,04 80 185 >185 1,07 1,08 1,08 1,10 1,13 1,15 1,06 1,07 75 185 >185 1,08 1,10 1,11 1,13 1,17 1,19 1,08 1,09 Caso A - Temperatura do condutor: 90ºC Caso B - Temperatura da superfície do cabo: 60ºC - 21 -
Parâmetros Elétricos A seguir são apresentados os valores de Rca, X L e X C para os cabos WTR para as configurações de instalação mais comumente utilizadas e levando-se em consideração as seguintes condições de operação: Freqüência do sistema igual a 60 Hz. A reatância capacitiva X C foi calculada entre condutor e blindagem. A resistência elétrica à corrente alternada Rca foi calculada tomando por base os valores máximos de resistência elétrica à corrente contínua a 20ºC (Rcc 20) de condutores de cobre nu, de acordo com a norma NBR 6880. Estes valores, apesar de serem mais baixos que a Rcc20 para condutores de cobre estanhado, que são empregados em nossa linha de cabos WTR, são garantidos pela FICAP. A blindagem do cabo foi considerada aterrada em mais de um ponto e, portanto, o efeito de circulação de corrente pela blindagem foi levado em conta. Os parâmetros Rca e X L representam a impedância de seqüência positiva do cabo, para as condições especificadas. - 22 -
Parâmetros Elétricos WTR - WD 27/46 kv Blindagens multiaterradas Seção Nominal Xc Rca XL Rca XL Rca XL 70 15121 0,3457 0,1783 0,3563 0,2467 0,3732 0,3115 95 13817 0,2502 0,1700 0,2608 0,2384 0,2766 0,2999 120 12888 0,1993 0,1630 0,2096 0,2314 0,2248 0,2913 150 11997 0,1625 0,1577 0,1728 0,2261 0,1871 0,2828 185 10270 0,1311 0,1487 0,1413 0,2171 0,1557 0,2746 240 9401 0,1013 0,1430 0,1113 0,2114 0,1245 0,2651 300 8680 0,0822 0,1375 0,0920 0,2060 0,1042 0,2568 400 7812 0,0661 0,1318 0,0756 0,2003 0,0864 0,2462 500 7130 0,0537 0,1268 0,0628 0,1953 0,0724 0,2373 NOTAS: Rca a 90ºC em Ohm/km XL em Ohm/km XC em Ohm.km Freqüência 60 Hz WTR - WD 40/69 kv Blindagens multiaterradas Seção Nominal Xc Rca XL Rca XL Rca XL 120 15590 0,1992 0,1735 0,2096 0,2419 0,2219 0,2919 150 14583 0,1624 0,1677 0,1728 0,2362 0,1843 0,2833 185 13664 0,1308 0,1610 0,1410 0,2295 0,1520 0,2753 240 12605 0,1010 0,1554 0,1111 0,2238 0,1211 0,2658 300 11717 0,0819 0,1495 0,0918 0,2180 0,1011 0,2574 400 10633 0,0657 0,1424 0,0754 0,2109 0,0836 0,2467 500 9772 0,0532 0,1368 0,0626 0,2053 0,0698 0,2377 NOTAS: Rca a 90ºC em Ohm/km XL em Ohm/km XC em Ohm.km Freqüência 60 Hz - 23 -
Parâmetros Elétricos WTR - WD 27/46 kv Blindagens aterradas em um único ponto ou com transposição Seção Nominal Xc Rca XL Rca XL Rca XL 70 15121 0,3421 0,1785 0,3421 0,2481 0,3421 0,3163 95 13817 0,2467 0,1702 0,2466 0,2399 0,2466 0,3044 120 12888 0,1958 0,1632 0,1957 0,2328 0,1957 0,2956 150 11997 0,1591 0,1578 0,1589 0,2275 0,1589 0,2869 185 10270 0,1276 0,1488 0,1274 0,2185 0,1273 0,2787 240 9401 0,0979 0,1431 0,0975 0,2128 0,0974 0,2689 300 8680 0,0789 0,1377 0,0783 0,2074 0,0782 0,2604 400 7812 0,0629 0,1319 0,0621 0,2016 0,0619 0,2495 500 7130 0,0505 0,1269 0,0495 0,1966 0,0492 0,2403 NOTAS: Rca a 90ºC em Ohm/km XL em Ohm/km XC em Ohm.km Freqüência 60 Hz WTR - WD 40/69 kv Blindagens aterradas em um único ponto ou com transposição Seção Nominal Xc Rca XL Rca XL Rca XL 120 15590 0,1958 0,1737 0,1957 0,2433 0,1957 0,2956 150 14583 0,1590 0,1679 0,1589 0,2376 0,1589 0,2869 185 13664 0,1275 0,1612 0,1274 0,2308 0,1273 0,2787 240 12605 0,0977 0,1555 0,0975 0,2252 0,0974 0,2689 300 11717 0,0787 0,1497 0,0783 0,2193 0,0782 0,2604 400 10633 0,0626 0,1425 0,0620 0,2122 0,0619 0,2495 500 9772 0,0502 0,1370 0,0494 0,2067 0,0492 0,2403 NOTAS: Rca a 90ºC em Ohm/km XL em Ohm/km XC em Ohm.km Freqüência 60 Hz - 24 -
Parâmetros Elétricos WTR - DD 27/46 kv Blindagens multiaterradas Seção Nominal Xc Rca XL Rca XL Rca XL 70 15121 0,3452 0,1820 0,3551 0,2505 0,3701 0,3123 95 13817 0,2499 0,1735 0,2602 0,2420 0,2749 0,3002 120 12888 0,1992 0,1672 0,2098 0,2356 0,2242 0,2913 150 11997 0,1625 0,1609 0,1734 0,2292 0,1876 0,2825 185 10270 0,1310 0,1527 0,1419 0,2210 0,1560 0,2743 240 9401 0,1014 0,1468 0,1127 0,2149 0,1263 0,2644 300 8680 0,0825 0,1412 0,0941 0,2092 0,1074 0,2557 400 7812 0,0668 0,1358 0,0791 0,2036 0,0914 0,2445 500 7130 0,0545 0,1306 0,0673 0,1981 0,0789 0,2351 NOTAS: Rca a 90ºC em Ohm/km XL em Ohm/km XC em Ohm.km Freqüência 60 Hz WTR - DD 40/69 kv Blindagens multiaterradas Seção Nominal Xc Rca XL Rca XL Rca XL 120 15590 0,1997 0,1778 0,2121 0,2457 0,2254 0,2907 150 14583 0,1630 0,1719 0,1759 0,2397 0,1887 0,2818 185 13664 0,1315 0,1651 0,1446 0,2327 0,1572 0,2735 240 12605 0,1020 0,1592 0,1156 0,2267 0,1275 0,2636 300 11717 0,0830 0,1532 0,0970 0,2205 0,1084 0,2549 400 10633 0,0672 0,1470 0,0819 0,2140 0,0923 0,2438 500 9772 0,0549 0,1412 0,0701 0,2079 0,0796 0,2344 NOTAS: Rca a 90ºC em Ohm/km XL em Ohm/km XC em Ohm.km Freqüência 60 Hz - 25 -
Parâmetros Elétricos WTR - DD 27/46 kv Blindagens aterradas em um único ponto ou com transposição Seção Nominal Xc Rca XL Rca XL Rca XL 70 15121 0,3421 0,1821 0,3421 0,2518 0,3421 0,3163 95 13817 0,2467 0,1736 0,2466 0,2433 0,2466 0,3044 120 12888 0,1958 0,1674 0,1957 0,2371 0,1957 0,2956 150 11997 0,1590 0,1611 0,1589 0,2308 0,1589 0,2869 185 10270 0,1276 0,1529 0,1274 0,2226 0,1273 0,2787 240 9401 0,0978 0,1470 0,0975 0,2167 0,0974 0,2689 300 8680 0,0788 0,1414 0,0783 0,2111 0,0782 0,2604 400 7812 0,0628 0,1361 0,0621 0,2058 0,0619 0,2495 500 7130 0,0504 0,1308 0,0494 0,2005 0,0492 0,2403 NOTAS: Rca a 90ºC em Ohm/km XL em Ohm/km XC em Ohm.km Freqüência 60 Hz WTR - DD 40/69 kv Blindagens aterradas em um único ponto ou com transposição Seção Nominal Xc Rca XL Rca XL Rca XL 120 15590 0,1958 0,1780 0,1957 0,2477 0,9570 0,2956 150 14583 0,1590 0,1721 0,1589 0,2418 0,1589 0,2869 185 13664 0,1275 0,1653 0,1273 0,2350 0,1273 0,2787 240 12605 0,0977 0,1595 0,0974 0,2292 0,0974 0,2689 300 11717 0,0786 0,1535 0,0783 0,2231 0,0782 0,2604 400 10633 0,0625 0,1473 0,0620 0,2170 0,0619 0,2495 500 9772 0,0501 0,1415 0,0493 0,2112 0,0492 0,2403 NOTAS: Rca a 90ºC em Ohm/km XL em Ohm/km XC em Ohm.km Freqüência 60 Hz - 26 -
Características de curto-circuito O ábaco a seguir possibilita ao usuário dos cabos WTR determinar: a máxima corrente de curto-circuito permitida por um cabo, em função da seção do seu condutor; a seção do condutor de um cabo, necessária para suportar uma determinada corrente de curto-circuito; o tempo máximo que um cabo pode ser submetido a uma determinada corrente de curto-circuito, sem dano para a isolação. As curvas da ábaco são obtidas pela equação: onde: lcc - Corrente de curto-circuito (ka); S - Área do condutor ; t - Tempo de duração do curto-circuito (s); Ti - Temperatura do condutor antes do curto-circuito (ºC); Tf - Temperatura do condutor após o curto-circuito (ºC); NOTAS: 1. No caso de se ter conexões em emendas ou terminais feitas por meio de solda com liga de estanho e chumbo, a temperatura do condutor em regime de curto-circuito deverá ser limitada a 160ºC, para que as conexões não percam suas características físicas e mecânicas. 2. Para correntes de curto-circuito superior a 20 ka recomenda-se o prévio estudo das forças eletrodinâmicas envolvidas. - 27 -
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Aspectos gerais de instalação O processo de instalação de cabos de energia tem grande influência não só no custo inicial, como também no custo operacional e na continuidade de serviço do sistema, pois os efeitos danosos da utilização de práticas incorretas de instalação podem se fazer sentir após a entrada em operação do sistema, refletindo-se durante toda a vida útil do cabo. Para os cabos aqui apresentados, que operam em sistemas de transmissão urbano ou alimentação de complexos industriais de grande porte, onde a confiabilidade e a continuidade do serviço são fatores preponderantes, é necessária a adoção de princípios corretos de instalação, pois os cabos desempenham função de grande responsabilidade. A seguir são apresentados dados que visam permitir a escolha de técnicas corretas de instalação. Para maiores informações, consultar o Manual Ficap de Instalação de Cabos de Energia. pequenos trechos de cabos ou mesmo para arrumação dos cabos no interior das caixas de passagem. Ensaios após a instalação O cabo ou circuito (incluindo acessórios), imediatamente antes da sua entrada em serviço, poderá ser submetido à tensão de ensaio em corrente contínua, especificada na tabela abaixo, durante 15 minutos sem interrupção. Se por motivos de falhas no cabo ou acessórios o tempo total das aplicações atingir a 30 minutos, o tempo de aplicação dos eventuais ensaios subsequentes deve ser reduzido a 5 minutos. Tensão de isolamento (kv) Tensão de ensaio (kv cc) 27/46 78 40/69 108 Curvatura admissível O raio de curvatura mínimo para os cabos WTR é 12 vezes o diâmetro externo do cabo, respectivamente para os cabos WTR - WD e WTR - DD, sendo este valor aplicado à superfície interna do cabo e não ao seu eixo. Este limite não se aplica a dutos curvos, roldanas ou qualquer outra superfície curva, sobre a qual o cabo será tracionado durante a instalação. Neste caso, utilizar os valores indicados no Manual Ficap de Instalação de Cabos de Energia. Tensão Máxima de Puxamento O valor máximo recomendado para puxamento dos cabos WTR de cobre é de 4 kgf/mm 2 quando tracionados pelo condutor e de 500 Kgf quando tracionados pela cobertura. O puxamento pelo condutor deve ser adotado preferencialmente, pois a tensão máxima permissível é bem mais elevada do que quando o tracionamento é feito pela cobertura. Este último é normalmente adotado para Condições de armazenagem As bobinas deverão ser estocadas em terrenos firmes, não sujeito a inundações, e caso a estocagem ultrapasse 90 dias recomenda-se apoiar as bobinas sobre dormentes de madeira. Toda as bobinas deverão permanecer fechadas com réguas de madeira em toda periferia, mesmo após retirada de um lance parcial do cabo. E a cada 12 meses ambos os flanges das bobinas deverão receber uma aplicação com produto adequado. Em qualquer situação, as pontas dos cabos deverão ser sempre mantidas lacradas. Acessórios A FICAP dispõe de soluções para acessórios (emendas e terminais) para utilização nos cabos de sua linha de alta tensão e, particularmente, os do tipo WTR. Para maiores informações consultar nossas publicações específicas, relativas a estes produtos. - 29 -