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Monitoramento do Desempenho Elétrico e Mecânico das Linhas de Transmissão

Apresentação

No Brasil, a grande maioria dos cabos condutores, utilizados em linhas de transmissão, é constituído por fios de alumínio enrolados na forma de hélice ao redor de um núcleo constituído por fios de aço; Estes cabos são comumente denominados cabos condutores ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced). Recentemente, os cabos ACSR vêm sendo substituídos pelos de alumínio com o núcleo constituído por material compósito reforçado por fibras de carbono. Esses novos cabos condutores são mais leves e possuem maior resistência mecânica e à temperatura.

 

Os cabos condutores são submetidos a esforços mecânicos de tração da ordem de 20 kN ou, aproximadamente, 20% de sua carga mecânica de ruptura. Além da carga mecânica de tração (carregamento estático), os cabos condutores também estão sujeitos a carregamentos dinâmicos oriundos da ação do vento sobre os mesmos. Por exemplo, a vibração mecânica induzida pelo vento nos cabos condutores (denominada vibração eólica) é um fenômeno extremamente complexo e responsável pelo aumento dos níveis de tensão mecânica a que são submetidos os fios constituintes dos cabos condutores, as torres e as cadeias de isoladores. 

 

O carregamento cíclico oriundo da ação contínua do vento pode levar a completa ruptura do cabo condutor e à interrupção no fornecimento de energia elétrica em razão da degradação do material por um mecanismo conhecido como fadiga. 

A medição e o monitoramento de grandezas como velocidade e direção do vento, carga mecânica de tração aplicada aos condutores e sua amplitude de vibração são atividades desafiadoras e importantes para avaliação do desempenho mecânico da linha, e fazem parte do escopo das atividades de pesquisa teórica e experimental. Em termos de pesquisa no tema vibrações eólica em cabos condutores, o Cepel desenvolveu um programa computacional para previsão dos níveis de vibração em cabos condutores e para a otimização de seu sistema de amortecimento, visando à minimização do risco de ruptura do condutor por fadiga. 

 

A medição dos níveis de vibração em uma linha de transmissão é realizada com o auxílio de instrumentos denominados vibrógrafos. Estes instrumentos são fixados nos cabos condutores e dotados de circuitos eletrônicos (devidamente protegidos e blindados contra a ação do campo eletromagnético da linha) que permitem medir e armazenar os valores de deslocamento do cabo condutor em função da frequência de excitação. Esta medição permite uma avaliação rápida da intensidade de vibração eólica na linha e um diagnóstico mais acurado da susceptibilidade à fadiga do cabo condutor e de sua vida remanescente. Estas informações são importantes para a tomada de decisão de intervir imediatamente na linha para mitigar os efeitos desta vibração ou de postergar seu desligamento até a parada programada. 

 

TENSÃO MECÂNICA NOS CABOS E NA TORRE

 

A crescente demanda de energia elétrica sobrecarrega o sistema de transmissão requerendo a construção de novas linhas de transmissão. Este processo vem enfrentando grandes dificuldades em função da obtenção de licenças ambientais para novas faixas de servidão. Surge, então, a necessidade de recapacitar a linha para atender aos desafios do desenvolvimento.

 

O monitoramento dos parâmetros que determinam a distância cabo-solo de linhas de transmissão, sejam eles, a tração mecânica, a flecha ou a temperatura dos cabos condutores, acenam com a possibilidade de aumento dos atuais níveis de ampacidade, sem decréscimo da confiabilidade operacional. 

 

A pesquisa em monitoramento da velocidade de vento e dos esforços atuantes em torres de transmissão permite o disparo de alarme em situações críticas de ventos fortes a fim de se prevenir contra um possível acidente na linha de transmissão.

 
Contato

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