Utilização de condutores alternativos ao tipo CAA

Grupo 03
Grupo de Estudo de Linhas de Transmissão - GLT
Utilização de condutores alternativos ao tipo CAA (ACSR) em projeto,
construção e manutenção de linhas aéreas.
GE
GLT
DEBATEDORES
ENTIDADE
1. Carlos Alexandre Meireles do Nascimento 1. Cemig
2. João Nelson Hoffmann
2. Copel
3. Sidnei Ueda
3. Nexans Brasil
4. Marcos José Miranda
4. LacTec
GGG NN
Entidades/Palestrantes/Foco
Cemig / Eng. 'Carlos Alexandre Meireles do Nascimento' (Foco no
desenvolvimento tecnológico em condutores alternativos ao tipo CAA (ACSR)
para linhas aéreas)
Copel / Eng. 'João Nelson Hoffmann' (Foco nas aplicações práticas dos
condutores alternativos ao CAA (ACSR))
Nexans / Eng. 'Sidnei Ueda' (Foco na visão internacional do Cigré na área de
condutores alternativos ao CAA (ACSR) - SC-B2-WG-48)
LacTec / Marcos José Miranda (Foco nos testes requeridos em condutores
alternativos ao CAA (ACSR)
GGG NN
Dados dos Apresentadores
Carlos Alexandre Meireles Nascimento tem doutorado em Engenharia Elétrica
pela Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) desde 2009. Engenheiro
de Tecnologia e Normalização Técnica com maior atuação em P&D na Cemig
Distribuição S.A.. Na gestão de 2014 a 2018 é coordenador do Comitê de
Estudo B2 – Linhas Aéreas do Cigré Brasil e atua em diversos WGs
internacional do Cigré. Desenvolve trabalhos usando tecnologia de
monitoramento em tempo real para aumentar a eficiencia operacional dos
ativos de linhas aéreas.
e-mail: [email protected]
GGG NN
Dados dos Apresentadores
João Nelson Hoffmann é formado em Engenharia Elétrica na Universidade Federal do
Paraná (1981), com mestrado na Unicamp (1993) e especialização em Formação
Gerencial na Puc-PR (2003). Trabalha na Copel Geração e Transmissão SA, subsidiária
integral da Copel - Companhia Paranaense de Energia - no Departamento de
Engenharia de Linhas de Transmissão, autor de diversos artigos técnicos relacionados
a estudos eletromecânicos de Linhas Aéreas de Transmissão.
[email protected]
GGG NN
Dados dos Apresentadores
Sidnei Ueda. Graduado em Engenharia Elétrica pela UNICAMP–Universidade de
Campinas e em Economia&Administração de Empresas pela Faculdade de
Guaratinguetá. Autor e coautor de vários trabalhos / brochuras técnicas, publicados e
apresentados em seminários nacionais e internacionais. Atua no mercado de cabos
condutores para linhas de transmissão e distribuição há 30 anos. Trabalha na Nexans
Brasil S.A. como Gerente de Engenharia.
GGG NN
Dados dos Apresentadores
Marcos José Mannala nasceu em Curitiba PR em 23 de Agosto de 1967. Recebeu o
título de técnico em eletrotécnica pelo CEFET em 1988, graduou-se em engenharia
elétrica pela UFPR em Março 2001 e mestrado em engenharia de produção e
sistemas com ênfase em sistema de controle em outubro de 2004 pela PUCPR.
Trabalhou na Companhia Paranaense de Energia - COPEL - como fiscal de obras de
LT's e na área de estudo de projetos de LT's no período de 1988 a 1994. Desde de
1994 até a atualidade, trabalha na área de pesquisa e desenvolvimento em ensaios
na área de distribuição e transmissão de energia no Instituto de pesquisa e
desenvolvimento (LACTEC). Doutorando em Engenharia Mecânica pela PUC PR, na
área de mecânica do sólidos com ênfase na área de vibração em cabos e acessórios.
Existe um universo de possibilidades de
novos condutores para linhas aéreas ...
Desenvolvimento tecnológico em condutores alternativos ao tipo CAA (ACSR)
para
GGG
NN
linhas aéreas – Breve Histórico
1900
19xx
1950
1970
1980
2000
2010 a 2020
Condutores de
cobre
Condutores CA
(AAC)
Condutores
CAA (ACSR)
Condutores Liga Al
Especiais
Alta Temperatura
Condutore
s de Baixa
Flexa
Condutores
com
tratamento
superficial
Condutores
Inteligentes
GGG NN
Dilatação Térmica Flecha do condutor
Materiais e Formas Construtiva
Coeficiente de
Dilatação Linear
ACSR
Liga Al 1350
Aço
0,000020 °C-1
0,000023 °C-1
0,0000115 °C-1
GGG NN
Dilatação Térmica Flecha do condutor
Operar em temperatura acima do Knee point no Al 1350 gera
recozimento no ACSR acima de 10% (não é recomentado)
90
ACSR
150
230
TAL – ZTAL – Al Recozido
Geometrias
Fios Redondos
Condutores Tradicionais
ACSR – Liga Al 1350
Trapezoidal
Aero-Z
Condutores Especiais
Geometria ou Liga ou
Materiais
Amplitude (micro m)
Vibração Eólica
Autoamortecimento
TLinnet
Limite EPRI
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
Linnet
Trapezoidal
0
25
50
75
100
Frequencia (Hz)
FIGURA 5 – Amplitude de Vibração - Linnet e TLinnet. Medição em LT
experimental da Cemig
Fios
Redondos
Apresentações Técnicas PeD_DDC (contexto)
Ruídos
RIV
Cilindro perfeito
Encordoado
Compacto trapezoidal - TW
Redução e Uniformização dos Campos Elétricos na Superfície
GGG NN
Desenvolvimento tecnológico em condutores alternativos ao tipo
CAA (ACSR) para linhas aéreas – Gap Type (HTLS)
Coeficiente de
Dilatação Linear
ACSR
Liga Al 1350
Aço
0,000020 °C-1
0,000023 °C-1
0,0000115 °C-1
GRUPO – III - GLT
GRUPO DE ESTUDOS DE LINHAS DE TRANSMISSÃO - GLT
A EXPERIÊNCIA DA CEMIG NO USO DE CONDUTORES ESPECIAIS NAS
FASES DE VIABILIDADE, PROJETO E CONSTRUÇÃO DE LINHAS AÉREAS
DE TRANSMISSÃO.
Carlos A. M. Do Nascimento(*)
Maurissone F. Guimarães
Igor Luiz de M. Motta
Edino B. Giudice filho
Cemig Distribuição S. A.
•Apuração dos Resultados das Simulações na Expansão (Linha Nova)
Insumo
[Tipo] Condutor
Potência em Regime Normal
Fator Multiplicador do Custo Condutor Especial em relação ao
Condutor Referencia
Fator de Investimento
Custo Fixo / km
Custo Variável / km
Custo Investimento / km
Fator de Perdas Elétricas
VPL - Perdas Elétricas por Efeito Joule / km (perdas
monitoradas)
Insumo
Custo do Km de Linha Nova no 138 kV
Custo da Perda Elétrica (Mega Watt hora)
Custo do kg de Perfil de Aço
Custo do kg de Alumínio
Temperatura do Condutor em Regime Normal
Temperatura do Condutor em Regime Normal
Horizonte para cálculo do Valor Presente Líquido
Taxa de Retorno do Investimento ao Ano
Crescimento de Carga
Solução 1
[ACSR]
Linnet 336 mcm
125 MVA
Solução 3
[GZTACSR]
185 mm2
125 MVA
1
2 vezes
1
R$ 107.608,00
R$ 112.392,00
R$ 220.000,00
1
1,57
R$ 107.608,00
R$ 176.455,44
R$ 284.063,44
0,90
$
.
,
R$ 491.668,20
Simulação
R$ 150.000,00 / km
R$ 130,00 / MWh
R$ 6,00 / kg
R$ 20,00 / kg
75°C
100°C
30 anos
12%
Não foi considerado
•Apuração dos Resultados das Simulações na Expansão (Linha Nova)
VPL − Perdas Elétricas por Efeito Joule / km (perdas monitoradas)
Custo Investimento LT 138 kV / km
$
.
,
R$220.000,00
= 2,5 vezes maior
Trapezoidal
20% redução da resistencia elétrica ACSR-TW
R$ 110.000,00 / km LT 138 kV
A Cemig pode “aposentar” os condutores com fios
circulares na padronização das suas novas linhas...
Fios
Redondos
CARACTERÍSTICAS DOS CONDUTORES NÃO CONVENCIONAIS
de baixa dilatação técmica – Low Sag
• núcleo de aço tipo Invar
• alumínio recozido ACSS (Aluminium Conductor Steel
Suported)
• núcleo em matriz de Compósito
– ACCR (Aluminium Conductor Composite Reinforced)
– ACCC (Aluminium Conductor Composite Core)
– Outros tipos de matrizes
Condutor ACCC/TW
Condutor ACCR/TW
GGG NN
Desenvolvimento tecnológico em condutores alternativos ao tipo
CAA (ACSR) para linhas aéreas – Visão Macro
Dimensão
Onde
Como
Técnica
Efeito no Projeto
Compactação dos
Redução de até 20%
Camadas de
Aumento da área de
fios circulares de
do nível global de
alumínio
alumínio
alumínio para fios
perdas por efeito
trapezoidais
Joule
Eficiência elétrica
Melhoria da
Camada Externa de
Superfície da
alumínio
Camada Externa do
Condutor
Redução do RIV
Melhoria superficie
externa
(nanotecnologia)
Aumento
Ampacidade
GGG NN
Desenvolvimento tecnológico em condutores alternativos ao tipo
CAA (ACSR) para linhas aéreas – Visão Macro
Dimensão
Onde
Como
Técnica
Efeito no Projeto
Redução do perfil
Camadas de alumínio
Aumento da área de
alumínio
Compactação dos fios
circulares de alumínio
para fios trapezoidais
térmico do condutor
Melhoria do
autoamortecimento do
condutor ou redução de
vibrações
Eficiência mecânica
Camada Externa de
alumínio
Núcleo do Condutor
Melhoria da Superfície
Compactação dos fios
Redução do arrasto –
da Camada Externa do
circulares de alumínio
redução dos esforços
Condutor
para fios trapezoidais
nas estruturas
Uso de materiais com
Construção de núcleos
dilatação térmica
especiais para os
reduzido
condutores
Redução das flechas
dos condutores
GGG NN
Desenvolvimento tecnológico em condutores alternativos ao tipo
CAA (ACSR) para linhas aéreas – Visão Macro
Dimensão
Onde
Como
Técnica
Uso de materiais com
Construção de núcleos
dilatação térmica
especiais para os
reduzido
condutores
Aumento da área de
Regime Normal
alumínio
Compactação dos fios
circulares de alumínio
para fios trapezoidais
Efeito no Projeto
Aumento da segurança
operacional
Redução das perdas
elétricas
Aumento da
Eficiência operacional
Uso de Alumino
temperatura de
Aumento da capacidade
Termorresistente
operação dos
até 2X
condutores
Regime Emergência
Idem acima
Aumento da
Aumento da capacidade
temperatura de
até 2X
operação dos
condutores
Aumento confiabilidade
CABO ÓPTICOS ESPECIAIS
Desenvolvimento tecnológico em condutores alternativos ao tipo
CAA (ACSR) para linhas aéreas – Futuro: Condutor Inteligente
Furukawa
GGG NN
Desenvolvimento tecnológico em condutores alternativos ao tipo
CAA (ACSR) para linhas aéreas – Futuro: Condutor Inteligente
Núcleo compósito
Fibras ópticas
Recobrimento
Condutor de alumínio
P&D-421 Cemig / CPqD
Grupo 03
Comentários Finais
Utilização de condutores alternativos ao tipo CAA (ACSR) em projeto,
construção e manutenção de linhas aéreas.
Em projeto
Diversas Possibilidades
Construção
Treinamento,
Adaptações e Muita Fiscalização
Manutenção Novas ferramentas para trabalhar em
linha viva (elevada temperatura no condutor (150 a
230 C)
LT 138 kV (Gap-ACSR)
2008 – 2,2 km