Estruturas de Linhas de Transmissão

Alunos: Clariele Almeida; Keylla Guerra; Pedro Paulo; Priscila Marques. Disciplina: Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica

Introdução 

A energia que alimenta residências, comércio e indústrias é gerada em usinas hidrelétricas, que transforma a energia em subestações elétricas com diversos níveis de tensão definidos no SEP – Sistema Elétrico de Potência.

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A energia é transportada por meio de cabos elétricos, e esses, por sua vez, são apoiados em estruturas metálicas conhecidas como Torre de Transmissão.

Introdução 

As torres metálicas de transmissão de energia elétrica caracterizam-se por serem obras de grande extensão linear, geralmente com difíceis condições de acesso, suportadas por estruturas metálicas.

Evolução 

A primeira linha de transmissão de que se tem registro no Brasil foi construída por volta de 1883, na cidade de Diamantina, Minhas Gerais. Tinha por fim transportar a energia produzida em uma usina hidroelétrica, constituída por duas rodas d’ água e dois dínamos Gramme, a uma distância de 2 km, aproximadamente.

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Em 1914, com a entrada em serviço da Usina Hidroelétrica de Ituparanga, a mesma empresa introduziu o padrão 88 kV, que até hoje mantem e adotou também para subtransmissão.

Linhas Aéreas 

São o tipo mais comum de linhas de transmissão. São suportadas por torres, e seus cabos ficam expostos.

Linhas Subterrâneas 

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São pouco comuns, mais utilizadas em centros urbanos. Custo bastante elevado por conta da blindagem dos condutores.

Linhas Submarinas 

Especificas para travessia de rios e canais, que, por linhas aéreas demanda um projeto especial, pois a catenária formada pelos cabos será imensa, necessitando o uso de cabos com liga especial e torres gigantescas.

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Mas essa linha tem a limitação de possuir uma grande capacitância, reduzindo o seu alcance prático para aplicações em corrente alternada, facto no qual é preferível o uso de linhas em corrente contínua.

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As estruturas constituem os elementos de sustentação dos cabos das linhas de transmissão. Terão tantos pontos de suspensão quanto forem os cabos condutores e cabos pará-raios a serem suportados.

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Suas dimensões e formas dependem, portanto, de diversos fatores, destacandose:

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Disposições dos condutores;

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Distância entre os condutores;

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Dimensões e formas de isolamento;

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Flechas dos condutores;

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Altura de segurança;

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Função mecânica;

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Forma de resistir;

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Materiais estruturais;

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Número de circuitos.

Triangular 

Os condutores estão dispostos segundo os vértices de um triangulo.

Horizontal 

Os condutores são fixados em um mesmo plano horizontal, dando o nome, ás vezes usado, de lençol horizontal. Sua principal vantagem reside em permitir estruturas de menor altura para um mesmo condutor e vão do que as demais disposições porém exige estruturas mais largas.

Vertical 

Ou lençol vertical, é a disposição para linhas de circuito duplo e para linhas que acompanham vias públicas.

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As dimensões principais das estruturas são determinadas principalmente pelos seguintes fatores:  Tensão Nominal;  Sobretensões previstas.

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Os fatores secundários intervêm:  Flecha do condutores;  Forma de sustentação dos condutores;  Diâmetro dos condutores.

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Quanto à sua função na linha;

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Quanto à sua forma de Resistir;

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Quanto ao material empregado em sua fabricação.

Cargas Verticais:    

Componentes verticais dos esforços de tração dos cabos(condutores e paráraios); Peso dos acessórios de fixação dos cabos(ferragens e isoladores); Peso Próprio do suporte e eventuais cargas verticais, devido ao estaiamente; Sobrecarga de montagem, manutenção e/ou outras eventuais.

Cargas Horizontais transversais: 

Ação do vento sobre os cabos e respectivos acessórios de fixação;

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Ação do vento sobre o suporte, na direção normal da linha;

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Componentes horizontais transversais dos esforços de tração dos cabos eventuais esforços horizontais introduzidos pelo estaiamento.

Cargas Horizontais longitudinais: 

Componentes horizontais longitudinais dos esforços dos cabos e eventuais esforços introduzidos pelo estaiamento;

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Ação do vento sobre o suporte, na direção da linha.

Funções subsidiárias das Linhas de transmissão 

As cargas acima relacionadas, que podem ser consideradas como normais, sobrepõem-se ainda cargas anormais, ou excepcionais, às quais sob certas condições, os condutores devem resistir. São elas as cargas provocadas pelo rompimento de um ou mais cabos.

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As estruturas possuem funções subsidiárias, cuja influencia é marcante em seu dimensionamento.

Funções subsidiárias das Linhas de transmissão

Estruturas de Suspensão

Estruturas para ângulos

Funções subsidiárias das Linhas de transmissão

Estruturas de Derivação

Estruturas de Transposição ou rotação de fase

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Estruturas de Ancoragem:  Ancoragem total: São também chamadas estruturas de fim de linha são

dimensionadas para resistir a todas as cargas normais e excepcionais, unilateralmente. São as estruturas mais reforçadas das linhas.  Ancoragem parcial: Também chamadas de ancoragem intermediária, são

colocadas em pontos intermediários, servindo como pontos de tensionamento. Menos reforçadas que as primeiras, resistem a esforços normais e tração unilateral, nas condições diárias de operação, além dos esforços transversais e longitudinais normais e às cargas excepcionais.

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Autoportantes: São estruturas que transmitem seus esforços diretamente para as suas fundações, podendo ainda ser: Rígidas, Flexíveis, Mistas ou semi-rígidas.  Rígidas: São dimensionadas para resistir aos esforços normais e sobrecargas,

sem deformações elásticas, sem deformações elásticas perceptíveis, e às cargas excepcionais, com deformações elásticas de menor importância.  Flexíveis: Resistem apenas às cargas normais e sem deformações perceptíveis, resistindo às sobrecargas e esforços excepcionais com deformações elásticas consideráveis.  Mistas ou Semirrígidas: São rígidas em uma direção e flexíveis em outras.

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Estaiadas: São estruturas flexíveis ou mistas que são enrijecidas através de tirantes ou estais.

Materiais para estruturas 

Nos Estados Unidos;

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No Brasil;

Materiais para estruturas 

Concreto Armado: No Brasil por volta de 1940.

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Estruturas Metálicas: São construídas normalmente de aço-carbono normais ou de alta resistência em perfilados ou tubos, podendo ser obtidas as mais variadas formas e dimensões.