A utilização de linhas de transmissão subterrâneas tem crescido significativamente nos últimos anos no Brasil e no mundo, principalmente em áreas urbanas. Tal crescimento pode ser explicado pelas dificuldades encontradas na expansão do sistema de transmissão de energia elétrica pelo modo convencional, que seria por linhas aéreas, devido a diversos fatores como: dificuldades na obtenção de licenças ambientais, rejeição da população, questões fundiárias relacionadas a desapropriações de terras, etc. Em consequência do elevado custo de implantação é fundamental que o sistema de transmissão subterrâneo seja utilizado de forma a aproveitar e otimizar o seu máximo potencial. Entretanto, para que esse potencial seja aproveitado é imprescindível um amplo conhecimento sobre ampacidade, uma vez que é esse o fator limitante da capacidade de transmissão de uma linha subterrânea. Com o objetivo de alcançar esse conhecimento, este trabalho destaca as principais etapas e parâmetros que compõem a elaboração de projetos de linhas subterrâneas de modo a obter informações e dados necessários para o cálculo de ampacidade. A proposta básica da dissertação consiste em analisar e propor um procedimento de cálculos de ampacidade em regime permanente de linhas de transmissão subterrâneas baseados no método estabelecido pela IEC-60287, com o intuito de permitir que os profissionais envolvidos na elaboração ou conferência dos projetos, obtenham um modelo estruturado em etapas, de modo a compreender a norma e agilizar o processo de cálculo de ampacidade. O procedimento foi separado em quatro etapas: análise do método de cálculo, elaboração, caso de aplicação e consolidação do resultado. Basicamente o procedimento é composto por uma estrutura principal formada por três grandes blocos que armazenam as informações necessárias para o cálculo. Tais blocos são tabelas de variáveis criadas visando facilitar a inserção dos dados nas equações. Com os dados concentrados e organizados em tabelas é utilizado o fluxograma sequencial de equações, criado estrategicamente para chegar ao resultado final de maneira a evitar erros e aumentar a confiabilidade dos cálculos. Para validar o procedimento proposto foi desenvolvido um caso de aplicação com dados reais de uma linha de transmissão subterrânea, que será construída em Curitiba – PR. Essa linha de transmissão interligará as subestações Centro e Uberaba, constituída de dois circuitos de 230 kV, com extensão aproximada de 7800 metros, implantada em banco de dutos preenchidos com bentonita e recobertos com backfill, através do método não destrutivo (perfuração direcionada), cabos XLPE seção 1200 mm² de alumínio, com as blindagens aterradas no sistema cross-bonding. Por meio da utilização do software Mathcad foi possível validar o resultado do cálculo realizado através do método proposto, no qual ambos os valores ficaram próximos de 917 A. Verifica-se que o procedimento desenvolvido cumpriu o objetivo esperado, obtendo um processo de execução de cálculos a ser seguido de maneira objetiva e organizada, proporcionando um modo simplificado de entendimento da IEC 60287, gerando assim ganho de tempo aos profissionais que trabalham diretamente com análises e elaboração de projetos.
The use of underground transmission lines has grown significantly in the past years in Brazil and all over the word, especially in urban areas. Such growth can be explained by the difficulties found on the conventional way of expansion of the electric energy transmission lines system, which would be by overhead line, due to several factors: difficulties on the environmental licenses obtainment, population rejection, land issues related to land expropriations, etc. In consequence of the implantation high cost, it is fundamental that the underground transmission system is used to take advantage of, and optimize its maximum potential. However, in order for this potential to be harnessed, a broad knowledge about ampacity is indispensable, once it is a limiting factor for the transmission capacity of an underground line. With the objective of achieving this knowledge, this paper highlights the main steps and parameters that sets the project elaboration of underground lines, in order to obtain information and data required to ampacity calculation. The dissertation basic proposal is a methodology for calculating the steady state ampacity of underground transmission lines, based on the IEC-60287 established method, with the intention of allowing the professionals involved in the elaboration or conference of the projects to obtain a parameter referring to the stages of the calculation process. The methodology was separated in four steps: calculation method analysis, elaboration, application case and result consolidation. The methodology is basically composed of a main structure formed by three big blocs that store calculation information. These blocs are variables spreadsheets created to facilitate the data insertion on the equations. With the data concentrated and organized in spreadsheets, a sequential flowchart of equations is used, strategically made to reach the final result, avoiding errors and increasing the reliability of the calculations. To validate the proposed methodology, an application case was developed with real data from an underground transmission line, which will be built in Curitiba, Paraná, Brazil. This transmission line will connect the substations Downtown and Uberaba, consisting of two circuits of 230 kV, with an approximate extension of 7800 meters, implanted in a duct bank filled with bentonite and covered with backfill, through the non-destructive method (directed drilling), XLPE section 1200 mm² aluminum cables, with grounded shields in the cross-bonding system. By using the software Mathcad, it was possible to validate the calculation results through the proposed method, as both values were close to 910 A. It is verified that the developed methodology fulfilled the expected objective, obtaining the calculation in an objective, simplified and organized way, offering a parameter for the calculation process to the professionals that work directly in project analyzing and development.
Data da defesa: 31/08/2017
Banca Examinadora
Orientador (a): Cresencio Silvio Segura Salas (Lactec)
Membro da Banca: Sebastião Ribeiro Junior (Lactec)
Membro da Banca: Edemir Luiz Kowalski (Lactec)
Membro da Banca: Rafael Martins (COPEL)
Palavra(s)-Chave: Ampacidade. Linha de transmissão subterrânea. Cabos isolados. Resistência térmica do solo.
Keywords: Ampacity, underground transmission line, isolated cables, ground thermic resistance.