1. Melhoria do desempenho de linhas de transmissão de alta tensão através da utilização de malhas de aterramento de baixo valor de impedância

2. Projeto P&D ANEEL - Ciclo 2006/2007 Companhia Transirapé de Transmissão Companhia Transleste de Transmissão Universidade Federal de Minas Gerais Fundação Christiano Ottoni Agosto 2009 - Agosto 2010

3. UFMG - FCO TRANSIRAPE - TRANSLESTE Prof. José Osvaldo S. Paulino Eng. José Renato S. Machado Prof. Ivan J. S. Lopes Adm. Marco Antônio Rennó Prof. Eduardo N. Cardoso Mestrando Alexander B. Lima Estagiário Thiago C. Dias A equipe

4. Desenvolvimento de uma solução para a melhoria do desempenho, frente a descargas atmosféricas, de linhas de transmissão de 230 e 345 kV através da aplicação de malhas de aterramento especiais. Os resultados de desempenho e os custos desta solução foram comparados com os custos e índices de desempenho da solução baseada na instalação de pára-raios de linha. OBJETIVO

5. Valores das impedâncias de aterramento de pé de torre de linhas de 230 e 345 kV que proporcionem um desempenho similar ao de linhas protegidas por pára-raios; Projetos de malhas de aterramento com valores de impedância inferiores aos especificados para as linhas de 230 e 345 kV, instaladas em solos de resistividade aparente variando de 100 a 4500  m. Principais produtos

6. O fenômeno: 1 - Falha de blindagem Descarga atinge a fase Descarga salta da fase para a torre aterrada

7. O fenômeno: 2 – Backflashover Descarga atinge o cabo pára-raios Descarga salta da torre aterrada para a fase

8. Técnicas de proteção: pára-raios de linha Cabo pára-raios Cruzeta Cordoalha Fase

9. Técnicas de proteção: aterramento eficiente da torre I 0 V F R Aterramento V CPR

10. Expectativa de desempenho entre 0,5 e 1,0 desligamentos/100km/ano , para linhas de transmissão de 230kV e 345kV. Os resultados obtidos para os valores médios para as resistências de aterramento, que levariam essas LT’s a apresentar desempenhos satisfatórios, situaram-se na faixa de 7 Ω a 12,5 Ω para uma linha de 230 kV e de 19 Ω a 27 Ω para uma linha de 345 kV. Estudo publicado em 2008 por pesquisadores japoneses sugere que o valor da resistência de aterramento “ideal” nas faixas de tensão de 275 e 500 kV é de 13 Ω . O problema

11. Impedância e resistência de aterramento O comprimento crítico  l d 2a I I I Cabo enterrado

13. O solo de Minas Gerais 100 80 60 40 20 0 2000 4000 6000 8000 10000 Intervalo de classe de resistividade (  .m) % de valores acima da abscissa Resistividade aparente em Minas Gerais Média – 2400  .m Desvio padrão – 2600  .m Mediana – 1700  .m Moda – 1500  .m 0

14. A solução Poste de concreto L 1 L 1 L 2 D

15. A prova A) B) C) Resistividade =  0 Resistividade =  0 /2 Resistividade =  0 100 m 100 m

16. A prova 2 4 6 Tempo (  s) 0 40 50 Tensão (kV) 0 Caso A Caso C Caso B T F = 1 µs  = 1.000  m 1 3 5 30 20 10

17. A prova 0 40 Tensão (kV) Caso A Caso C Caso B T F = 3 µs  = 1.000  m 30 20 10 2 4 6 Tempo (  s) 8 10 0

18. A solução: visão 3D

19. A solução para solos mineiros R = 13  a)   600  .m – 4 cabos – L = 30 m b)   1000  .m – 6 cabos – L = 30 m – Trat. com bentonita c)   2000  .m – 2x6 cabos – L = 50 m d)   3000  .m – 2x6 cabos – L = 50 m – Trat. com bentonita e)   4500  .m – 2x6 cabos – L = 75 m – Trat. com bentonita d) e) b) c) a) 0,5 m 0,2 m 0,2 m Terra 50% terra 50% bentonita

20. a) atende o critério de R<13  em 10% dos casos; b) atende o critério de R<13  em 30% dos casos; c) atende o critério de R<13  em 62% dos casos; d) atende o critério de R<13  em 80% dos casos; e) atende o critério de R<13  em 88% dos casos. A solução para solos mineiros

21. O custo da solução – linha de 230 kV Custo de uma malha - arranjo e) Mesmo quando computados os custos das duas malhas, o custo total do sistema de aterramento atingiria R$ 20.200,00 , ainda inferior aos R$ 36.000,00 * correspondentes à instalação de pára-raios *Ref. [8] do artigo Insumo Quantidade Custo unitáro (R$) Custo Total (R$) Poste de concreto duplo T – 150 kgf 02 unidades 250,00 500,00 Cabo de aço 3/8 EHS 150 m 1,00 150,00 Fio de aço-cobre (Coperweld) 21,15 mm 2 450 m 2,00 900,00 Bentonita 180 sacos de 50 kg 30,00 5.400,00 Abertura de vala 450 m 7,00 3.150,00 Total --- --- 10.100,00

22. O futuro As soluções propostas para malhas de aterramento de baixo valor de impedância são inéditas e atendem aos objetivos do projeto de pesquisa. Entretanto, estas soluções precisam ser avaliadas em campo e também em laboratório para que as conclusões do estudo teórico possam ser confirmadas e validadas. Estes estudos estão previstos para uma segunda etapa do projeto.

23. O futuro: malha alternativa com cabo pára-raios abaixo das fases Poste de concreto