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Consultoria e Engenharia
Operação de Linhas de
Transmissão Subterrâneas
Julio Cesar Ramos Lopes
InovaTec
Consultoria e Engenharia
1. Introdução
2. Linhas de Transmissão Subterrâneas no
Brasil
3. Linhas de Transmissão Aéreas X Linhas
de Transmissão Subterrâneas
4. Procedimentos de Rede (ONS) Requisitos Mínimos para LTS
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Inovatec - Áreas de Atuação
• Geração de energia elétrica renovável
• Linhas distribuição e linhas de transmissão aéreas e
subterrâneas – 13,8 kV a 345 kV
• Subestações 13,8 kV a 138 kV
• Consumidores cativos e clientes livres
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Inovatec - Principais Atividades
• Estudos de viabilidade técnica e econômica
• Gestão de empreendimentos – gerenciamento de
projetos e obras
• Soluções de engenharia para linhas em cabos
isolados
• Estudos de efeitos eletromagnéticos – mitigação
de campos elétricos e magnéticos
• Gestão de energia elétrica: auditoria e
acompanhamento de contas de consumo,
viabilidade de migração para o mercado livre
• Projetos de Pesquisa e Desenvolvimento
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Inovatec - Principais Clientes
• ONS – Operador Nacional do Sistema Elétrico
• AES Eletropaulo
• Cocal – Comércio Ind. Canaã Açúcar e Álcool
• São João Energia Ambiental S.A.
• SKF do Brasil Ltda.
• Scialpha Participações - Shoppings Iguatemi.
• Abricem – Associação Brasileira de
Compatibilidade Eletromagnética
• Matrix Engenharia em Energia Ltda.
• Dow do Brasil S.A.
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Linhas de Transmissão
Subterrâneas no Brasil
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Quantidade total de cabos isolados instalados até 12/2012
em tensão igual ou superior a 69 kV – 1.944 km
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Porcentagem da Extensão Total de Circuitos que é
Subterrâneo no Mundo
Referência: Brochure 338 Statistics of AC Underground Cables
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Linhas de Transmissão Subterrâneas Planejadas pela EPE
NOME DA LTS
LT Brasília Sul - Samambaia
LT Porto Alegre 12 - Porto Alegre 1
LT Porto Alegre 1 - Porto Alegre 8
LT Gravataí 2 Porto Alegre 10
LT Biguaçu - Desterro (circuito 2)
LT Uberaba - Capanema 1-2
LT Bandeirantes - Piratininga II
LT Brasília Sul - Brasília Geral
DATA DA
CONCLUSÃO
TENSÃO
(KV)
CIDADE
EXTENSÃO
LTS (KM)
2015
2015
2015
2015
2017
2018
2018
2018
345
230
230
230
230
230
345
230
Brasília
Porto Alegre
Porto Alegre
Porto Alegre
Florianópolis
Curitiba
São Paulo
Brasília
15,00
4,00
4,00
4,00
4,50
8,00
15,00
15,00
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Linhas de Transmissão
Aéreas X Linhas de
Transmissão Subterrâneas
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Características de linhas subterrâneas e linhas aéreas de transmissão
 Aspectos de Planejamento do Sistema e Operação
 A maioria das faltas em linhas aéreas são transitórias enquanto que as das linhas
subterrâneas são permanentes.O tempo de reparo em linhas subterrâneas são longos o
que pode levar a uma redução na confiabilidade do sistema.Circuitos adicionais de
cabos podem ser necessários para obter a mesma confiabilidade do sistema com linhas
aéreas.
 Sobrecargas prolongadas são mais críticas para cabos subterrâneos do que para linhas
aéreas pois elas são mais propensas ao envelhecimento. Entretanto como os cabos tem
uma maior inércia térmica eles podem suportar operacionalmente sobrecargas maiores
e mais importantes de curta e média duração.
 Cabos subterrâneos tem menores impedâncias que linhas aéreas equivalentes o que
resulta em maiores níveis de corrente de falta e redução da graduação da seletividade
do sistema de proteção.
 Em redes de linhas aéreas altamente interligadas a introdução de cabos subterrâneos
pode resultar em modificações significativas do fluxo de potência.
 Cabos subterrâneos não são suscetíveis a intempéries e condições climáticas adversas
como contaminação salina, poluição, balanço de cabos devido a fortes ventos e danos
causados por tempestades.
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Características de linhas subterrâneas e linhas aéreas de transmissão
 Aspectos de Planejamento do Sistema e Operação
 Nas faixas de tensão mais elevadas, cabos subterrâneos com grandes extensões
podem causar ressonâncias de tensão de pequena monta resultando em problemas
operacionais.
 Religamentos instantâneos são empregados nas linhas aéreas de transmissão para
melhorar a confiabilidade do sistema, mas em circuitos com comprimentos extensos de
cabos subterrâneos esta prática não é recomendada.
 Requisitos de regulamentação para prover um fornecimento de energia seguro e
confiável também devem ser considerados adicionalmente às restrições ambientais e de
custos quando se compara alternativas de linhas aéreas e cabos subterrâneos.
 Aspectos Ambientais
 Linhas aéreas de alta tensão mesmo quando a rota é adequadamente escolhida pode,
de alguns locais, ter um visual incômodo, enquanto que cabos subterrâneos, apesar dos
seus terminais, não podem ser vistos. Entretanto técnicas de mitigação podem ser
aplicadas para reduzir o impacto visual das linhas aéreas.
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Características de linhas subterrâneas e linhas aéreas de transmissão
 Aspectos Ambientais
 Linhas aéreas e cabos subterrâneos produzem campos magnéticos. Para magnitudes
de correntes similares os campos magnéticos produzidos no nível do solo pelos cabos
terão tipicamente uma maior magnitude mas uma largura mais estreita que os
produzidos por uma linha aérea .
 Cabos subterrâneos não produzem ruído audível ou interferência elétrica ao longo de
suas rotas.
 Um circuito de cabos subterrâneos ocupa um espaço menor sobre o solo que sua linha
aérea equivalente embora usualmente existam maiores limitações para o uso do solo
sobre o circuito subterrâneo do que sob a linha aérea.
 Os serviços de instalação de cabos subterrâneos geralmente são mais demorados e
causam maiores transtornos ao trânsito e nas áreas urbanas do que a construção de
linhas aéreas. Em algumas condições de solo pode ser muito difícil a instalação de
cabos.
 Reclamações de depreciação de terrenos são frequentemente associados a linhas
aéreas e raramente com cabos pois eles não tem impacto visual ou audível e são
geralmente locados ao longo de vias públicas.
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Características de linhas subterrâneas e linhas aéreas de transmissão
 Aspectos Ambientais
 Os cabos a óleo podem, se danificados, apresentar riscos de poluição do solo. Os
cabos de dielétrico sólido e as linhas aéreas não apresentam este problema.
 O tempo requerido para obter os licenciamentos e aprovações de órgãos públicos são
geralmente menores para cabos subterrâneos do que para linhas aéreas.
 Aspectos Técnicos
 A corrente capacitiva de cabos subterrâneos de alta tensão é significativamente maior
do que a de uma linha aérea equivalente, e circuitos longos de cabos podem requerer a
instalação de reatores para compensação de reativos.
 Linhas aéreas geralmente podem ser recapacitadas para aumentar sua potência com
custos razoáveis através da troca de condutores. Esta recapacitação não é prática para
a maioria dos circuitos subterrâneos.
 Para as faixas de tensão mais elevadas (750 – 1.000 kV), as emendas para cabos de
dielétrico sólido ainda estão em desenvolvimento.
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Características de linhas subterrâneas e linhas aéreas de transmissão
 Custos
 Quanto maior o nível de tensão do circuito maior é o custo por km ou por MVA do cabo
subterrâneo comparado com uma linha aérea equivalente.
 As relações de custo de investimento entre cabos subterrâneos e linhas aéreas são as
seguintes (referência da TB 110*, 1996):
 Faixa de tensão 110 – 219 kV
5 a 10 vezes
 Faixa de tensão 220 – 362 kV
9 a 16 vezes
 Faixa de tensão 363 – 764 kV
15 a 25 vezes
 Estas relações de custos são baseadas na mesma extensão de rota. Elas podem variar
significativamente devido aos diferentes requisitos de rota, planejamento, legais e
compensações ambientais para cada projeto. Existe uma tendência de decréscimo
destas relações para anos futuros.
 Quando se inclui os custos das perdas nestas relações de custos elas sofrem uma
ligeira redução, porém a diferença de custos entre cabos subterrâneos de alta tensão e
linhas aéreas permanece muito significativa.
* TB 110 – Brochure 110 Comparison of High Voltage OHL and UGC do Cigre
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Características de linhas subterrâneas e linhas aéreas de transmissão
 Custos
 Os custos de manutenção para cabos subterrâneos geralmente são menores do que os
de linhas aéreas. Os defeitos em cabos são raros mas os custos de reparo são
consideráveis.
 Linhas aéreas e cabos subterrâneos tem vida útil similares e duração estimada
conservativamente de 30 anos.
 As relações de custos acima podem ser refinadas considerando todos os custos
envolvidos incluindo os custos operacionais, manutenção e desmantelamento.
 Perspectivas Futuras
 Devido às restrições para o uso e ocupação do solo, ao aumento das preocupações
ambientais com maiores dificuldades para obtenção de licenças, e ao desenvolvimento
crescente de novas tecnologias, é esperado um incremento do enterramento de linhas,
particularmente as de menor tensão de transmissão, onde as relações de custo são
menores.
 Para as tensões maiores de transmissão o predomínio das linhas aéreas continuará no
futuro previsível. Entretanto, esforços consideráveis continuarão a ser feitos no
desenvolvimento de novos tipos de cabos subterrâneos e de novas técnicas de
instalação para reduzir os diferenciais de custos.
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Procedimentos de Rede do ONS
Requisitos Mínimos para Linhas de
Transmissão Subterrâneas
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Procedimentos de Rede
Os Procedimentos de Rede são documentos que estabelecem as sistemáticas
e os requisitos técnicos necessários ao exercício, no âmbito do SIN, das
atribuições de:
planejamento e programação da operação;
supervisão, coordenação e controle da operação;
administração de serviços de transmissão de energia elétrica;
garantia do livre acesso à rede básica;
proposição de ampliações e reforços para a rede básica.
• Os Procedimentos de Rede estão agrupados em 25 Módulos.
• Cada Módulo é subdividido em vários Submódulos.
• Módulo 2 - Requisitos Mínimos para Instalações e Gerenciamento de
Indicadores de Desempenho
• Submódulo 2.4 - Requisitos mínimos para linhas de transmissão aéreas
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PROPOSTA DE REQUISITOS MÍNIMOS PARA
LINHAS DE TRANSMISSÃO SUBTERRÂNEAS –
230 a 525 kV
 Novas versões dos Módulos e Submódulos dos Procedimentos de Rede
foram encaminhados em 2011 para avaliação da ANEEL e ainda
necessitam ser submetidos à Audiência Pública e posteriomente
homologados por esta Agência.
O ONS propôs incluir requisitos para LTS na proposta de revisão do
Submódulo 2.4. uma vez que na versão vigente dos Procedimentos de
Rede não há de requisitos mínimos para linhas de transmissão subterrânea
CA e o número desse tipo de instalação na Rede Básica é crescente.
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Síntese dos requisitos para Linhas de
Transmissão Subterrâneas
Capacidades operativas – Premissas e critérios
Atende prescrições das normas IECs 60.287 e 60.853
 Curva de carga cíclica diária e fator de carga típicos da
instalação;
 Máxima temperatura do solo da região;
 Média das máximas temperaturas ambientes da região;
 Resistividade térmica do backfill seco igual ou inferior a 1,2
ºC.m.W-1;
 Máxima resistividade térmica do solo da região;
 Número de circuitos operando simultaneamente;
 Máxima tensão operativa do sistema.
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Síntese dos requisitos para Linhas de
Transmissão Subterrâneas
Capacidades operativas – Curva de carga típica
 Deve ser estimada a curva de carga cíclica diária
considerando um fator de carga de, no mínimo,
80%;
 Caso não seja possível estimar a curva de carga
cíclica diária, poderá ser adotado um ciclo de
carga de topo plano conforme preconizado no item
5.2.2 da Norma Técnica IEC 60.853.
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Síntese dos requisitos para Linhas de
Transmissão Subterrâneas
Capacidades operativas
 Longa duração (condição normal):
 Corrente máx. (ILD)  Temperatura isolante máx. θLD 
Duração = ∞ p/ condições mais desfavoráveis
 Curta duração (emergência):
 Corrente máx. (ICD)  Temperatura isolante máx. θCD 
Duração máx. p/ condições mais desfavoráveis
 Temporária:
 Corrente máx. (ITEMP) > (ICD)  Temperatura isolante máx. θLD 
Duração = f(condições locais e temporais)  Monitoramento
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Síntese dos requisitos para Linhas de
Transmissão Subterrâneas
Isolamento para tensão máxima operativa
Dimensionamento da espessura do isolamento e campo elétrico limite:
 Adotar os valores indicados na Tabela da AEIC CS9-06.
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Síntese dos requisitos para Linhas de
Transmissão Subterrâneas
Isolamento para sobretensões de manobra e
descargas atmosféricas
Sobretensões máximas:
 Adotar os valores indicados na Tabela 3 da IEC 62.067
Sobretensões máximas (kV)
Classe de Tensão
(kV)
descargas atmosféricas
manobra
230
1050
NE
345
1175
950
500
1550
1175
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Síntese dos requisitos para Linhas de
Transmissão Subterrâneas
Campos Elétricos e Magnéticos
Referência técnica:
 Os campos elétrico e magnético a um metro acima do
solo deve ser igual ou inferior ao limite estabelecido
para o público em geral pela Resolução Normativa 398
de 23 de março de 2010 da ANEEL.
InovaTec
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Obrigado
JULIO LOPES
[email protected]