GLT/005
21 a 26 de Outubro de 2001
Campinas - São Paulo - Brasil
GRUPO III
LINHAS DE TRANSMISSÃO
CARREGAMENTO DE LINHAS DE TRANSMISSÃO AÉREAS :
DOS CRITÉRIOS DETERMINÍSTICOS À MONITORAÇÃO EM TEMPO REAL
Murilo Magalhães Nogueira (*)
LIGHT Serviços de Eletricidade SA
Georges Azzam
LIGHT Serviços de Eletricidade SA
RESUMO
Neste informe, buscou-se traçar um cenário do atual
estágio das técnicas de monitoração em tempo real de
linhas de transmissão aéreas.
São avaliadas as grandezas intervenientes e os
fatores limitantes, identificando os "calcanhares de
Aquiles" cujo controle permite definir a capacidade de
transporte de energia das LTAs.
Expõem-se os métodos determinístico e estatístico de
estimação da capacidade da LTA e suas limitações.
Passa-se então à análise dos produtos disponíveis no
mercado para monitoração em tempo real do
carregamento, suas vantagens e desvantagens.
PALAVRAS-CHAVE: Linhas
tempo real, Carregamento
aéreas,
Monitoração
1.0 - CONSIDERAÇÕES GERAIS
A determinação da real capacidade de transporte de
energia em linhas de transmissão foi sempre um
desafio para os planejadores e projetistas de sistemas
elétricos. Por depender de diversas grandezas de
difícil aferição  entre as quais se incluem parâmetros
ambientais e climáticos caracterizados pela elevada
dispersão e difícil previsibilidade  o carregamento
precisa ser estimado com algum grau de
conservadorismo.
Assim, o planejador/projetista deve definir a priori
valores para parâmetros tais como temperatura
ambiente e velocidade de vento. Seja baseada em
critérios determinísticos ou estatísticos, tal definição
sempre guarda uma margem de segurança para evitar
que condições extremas imponham solicitações não
suportáveis à LTA. Se por um lado evita-se assim o
risco de comprometer a segurança e continuidade dos
Flávio Luciano A. Souza
LIGHT Serviços de Eletricidade SA
serviços de transmissão de energia, por outro admitese a operação superdimensionada de um ativo caro,
prejudicando a capacidade de investimento da
concessionária.
Até recentemente, a única alternativa para otimizar a
utilização de linhas de transmissão residia no melhor
conhecimento dos dados climáticos na área de
concessão. Para tal era necessária a formação de uma
grande massa de dados, o que demandava
investimentos em estações coletoras e vários anos de
aquisição
de
dados
para
obter
resultados
estatisticamente significativos.
A partir da década de 90 começaram a se viabilizar
comercialmente instrumentos de monitoração on line
do carregamento de linhas de transmissão. Tais
instrumentos buscam determinar a capacidade
máxima de transporte de energia em tempo real,
substituindo as tabelas de capacidade de LTs e dando
ao pessoal de Operação um retrato mais acurado da
disponibilidade de carregamento das linhas. Como a
disponibilidade medida é normalmente superior àquela
tabelada (devido às margens de segurança embutidas
nos critérios de cálculo, já mencionadas) fica reduzida
a probabilidade de manobras e cortes de carga
durante contingências do sistema de transmissão.
A disseminação, no mesmo período, de sistemas
SCADA nas empresas concessionárias criou a
possibilidade de enviar os dados de monitoração em
tempo real para os Centros de Operação onde é
possível, via software, acrescentar às informações
sobre capacidade atual e máxima da linha, alarmes
antecipando a superação do limite de carregamento.
Por fim, as mudanças no setor elétrico com o advento
do Mercado Atacadista de Energia  instituindo a
comercialização de "pacotes" de energia entre
companhias
geradoras,
concessionárias
e
consumidores  exigirão que as linhas de transmissão
(*) Av. Marechal Floriano 168, 1º andar, sala 51-D – Rio de Janeiro, RJ – Brasil – 20080-002
tel: (021)211-4983 – fax:(021)211-7932 – e-mail: [email protected]
2
sejam usadas de maneiras não previstas em projeto:
além do atendimento a cargas e contingências
razoavelmente conhecidas e previsíveis, poderão
servir de passagem a blocos de energia contratados "à
parte". A posse de dados confiáveis sobre a
capacidade real de transporte de energia das linhas
será de grande valia para a definição de contratos,
seja de longo prazo ou no mercado spot, permitindo
maximizar a capacidade dos ativos de transmissão e
aproveitar oportunidades de negócio sem perda da
confiabilidade de fornecimento.
2.0 - CAPACIDADE DE CARREGAMENTO EM LTAs
Se deixarmos de lado restrições de caráter sistêmico,
como limites de tensão e de estabilidade, restará que a
capacidade de transmissão de energia em linhas
aéreas está ligada apenas a seu limite térmico, isto é,
à máxima elevação de temperatura permitida nos
cabos condutores.
Inicialmente, esse limite térmico não é um fator
restritivo à operação das linhas. Isso porque a escolha
da seção dos cabos é fruto de avaliação técnica e
1
econômica que considera o custo dos materiais
(cabos, ferragens e estruturas) e as perdas de energia
em operação (pelos efeitos Joule, corona etc.). Mais
raramente, como no caso de linhas compactas, podem
ser relevantes outros fatores, tais como balanço de
cabos sob vento ou radiointerferência. Tais restrições
costumam levar a seções grandes o suficiente para
reduzir as densidade de corrente nos cabos tornando
incomuns, portanto, problemas de aquecimento
excessivo.
Com o passar do tempo, entretanto, o crescimento da
carga leva ao aumento na densidade de corrente.
Nessa condição o aquecimento dos condutores pelo
efeito Joule pode se tornar fator limitante de extrema
importância. Esse cenário tem se tornado comum no
setor elétrico brasileiro, devido ao descompasso, nos
últimos anos, entre o investimento em corredores de
transmissão e o aumento da demanda, o que está
demonstrado pelo crescimento recente do número de
trabalhos voltados à recapacitação de linhas aéreas.
Por fim, condições de sobrecarga impostas por
contingências no sistema de transmissão podem levar
à superação do limite térmico das linhas, o que
usualmente implica a necessidade de manobras de
alívio de carga, incluindo (não raro) desligamento de
consumidores.
2.1 - Os riscos da superação do limite térmico
A limitação da temperatura máxima permitida nos
condutores visa prevenir três condições operativas de
2
risco , decorrentes dos fenômenos mecânicos e
elétricos que acompanham o aquecimento dos cabos:
1
Pela conhecida Lei de Kelvin: "a seção economicamente
ótima do condutor é aquela para a qual o custo anual das
perdas = custo anual do capital investido na LT + depreciação
anual". Cf. [1], pp. 47 a 50.
2
Adaptado de [2], p. 252
a) Aumento das flechas máximas: os projetos de
circuitos de transmissão levam em consideração, entre
outros aspectos, as flechas máximas admitidas nos
condutores. Essas flechas, por sua vez, ocorrem sob a
máxima temperatura (projetada) de operação.
Qualquer acréscimo não previsto na temperatura
aumentará as flechas, reduzindo as alturas de
segurança ao solo (clearance) exigidas em norma.
b) Deformação plástica e perda de resistência
mecânica: quando submetido a altas temperaturas, o
alumínio pode sofrer recozimento (annealing), levando
à deformação plástica e à perda cumulativa de
resistência mecânica. Esse fenômeno é menos
relevante para condutores com alma de aço (CAA).
c) Aumento das perdas técnicas: as perdas por
efeito Joule (R.I²) são proporcionais à resistência do
condutor, a qual aumenta com a temperatura. Assim, a
decisão pelo sobreaquecimento dos cabos tem
implicações econômicas ligadas ao custo das perdas.
Por outro lado, sobrecargas de curta duração para
evitar manobras ou cortes de carga serão quase
sempre vantajosas do ponto de vista econômico, uma
vez que o custo do não suprimento é sempre superior
ao das perdas técnicas.
Na prática, a preocupação com a superação do limite
térmico ocorre após algum tempo de operação da LTA,
quando o aumento da carga leva à inevitável busca
pela "maximização" do uso da capacidade instalada,
na expectativa de se adiarem novos investimentos em
ativos de transmissão.
Nessa condição, as restrições a) e b) anteriores
trabalharão contra os planejadores e projetistas,
estabelecendo os limites de carregamento da linha.
2.2 - Parâmetros térmicos de um condutor de LTA
Os parâmetros que definem a temperatura de um
3
condutor aéreo em operação têm 3 origens distintas :
!
!
!
corrente elétrica e a conseqüente perda ôhmica
(RI²) nos cabos;
condições climáticas (velocidade e direção do
vento, temperatura ambiente e radiação solar);
propriedades físicas do cabo (resistividade
elétrica, emissividade, absorção solar e calor
específico).
Outros fatores, como a evaporação e fenômenos
ferromagnéticos e ionizantes são menos relevantes e
podem ser desprezados.
Os parâmetros térmicos podem ser visualizados na
figura 1. Em regime estático, há um equilíbrio entre o
calor absorvido e perdido pelo cabo:
Σ calor absorvido = Σ calor perdido
Qj + Qs = Qc + Qr
RI² + Qs = Qc + Qr
3
⇒
I=
Qc + Qr − Qs
(eq. 1)
R
Adaptado de [3], capítulos 3 e 7 (inclusive a figura 1).
3
Qj : calor absorvido devido ao efeito joule (W/m)
Qs : calor absorvido devido à radiação solar (W/m)
Qc : calor perdido por convecção (W/m)
Qr : calor perdido por irradiação (W/m)
I : corrente no condutor (A)
Manuais de referência [3] estabelecem que a operação
do condutor sob máxima temperatura não deve reduzir
em mais do que 10 % a resistência mecânica do cabo,
ao longo da vida útil da linha (tipicamente 50 anos).
Já a literatura técnica [4] [5] indica que, para cabos de
alumínio, temperaturas de operação acima de 100 ºC
ocasionam rápida, progressiva e cumulativa perda de
resistência mecânica nos condutores. Aplicando-se o
método de Harvey [4] a um cabo com fios de alumínio
4
duro (1350-H19) , verifica-se que uma perda de 9,4 %
na resistência mecânica nesses fios pode ser atingida
com qualquer dos regimes de operação abaixo:
15
10 h a 100 ºC
5
10 h a 110 ºC
12 h a 150 ºC
OBS: a perda em todo o condutor
será menor se o cabo tiver
alma de aço
R : resistência 60 Hz ac do condutor (Ω/m)
Para prevenir o enfraquecimento mecânico do cabos e
o conseqüente aumento das flechas, os projetistas de
linhas de transmissão aéreas costumam estabelecer,
como temperaturas máximas nos condutores, valores
entre 75ºC e 100º C (regime normal) e de 100 ºC a 110
5
ºC (emergência) .
FIGURA 1 - Diagrama representativo do balanço
térmico em um condutor aéreo
2.4 - Relação de projeto entre temperatura no cabo e
altura cabo-solo
A análise detalhada do comportamento térmico do
condutor como função das grandezas climáticas e das
propriedades do cabo não é objetivo deste trabalho.
Entretanto, é possível afirmar que:
No momento da preparação do projeto executivo da
LTA, já estão definidos o tipo do cabo condutor e a
região onde será implantado o sistema de transmissão
(com suas implicações climáticas). Ao projetista, cabe
escolher o traçado e efetuar a locação das estruturas,
de modo a garantir as alturas de segurança mesmo na
condição mais desfavorável: condutor sob fluência de
10 anos e temperatura máxima de operação.
!
!
!
!
O calor ganho por absorção solar (Qs) não é tão
relevante, sendo contrabalançado (às vezes com
folga) pelo calor irradiado (Qr). Os coeficientes de
absorção solar e de emissividade estão
correlacionados, aumentando gradualmente ao
longo da vida útil do cabo e compensando
mutuamente seus efeitos.
O principal fator condicionante no carregamento
dos cabos é a velocidade do vento, que impacta
drasticamente o calor dissipado por convecção
(Qc). Ventos fortes são mais favoráveis ao
carregamento do que ausência de sol.
Mesmo na ausência total de vento, o calor
dissipado pela convecção natural (movimento
ascendente do ar quente) é da ordem de grandeza
do calor perdido por irradiação em cabos antigos
(alta emissividade).
Na maior parte do tempo, a linha de transmissão
terá limites de carregamento muito superiores
àqueles estabelecidos por critérios meramente
determinísticos, que levam em conta cenários
conservadores (velocidades baixas de vento, sol a
pino, temperatura ambiente elevada etc.).
Esta última observação é muito importante e será
retomada adiante na análise das vantagens da
supervisão em tempo real do carregamento de LTAs.
Devido a essas considerações, toda vez que uma LTA
operar sob condições-limite de carregamento ocorrerá
violação simultânea de dois critérios de projeto:
!
!
Isso significa que o controle da temperatura do cabo
pode ser feito indiretamente monitorando sua altura
em relação ao solo. Esta depende da flecha a qual é,
por sua vez, função da tração mecânica do cabo.
Conclui-se que a capacidade de transporte de energia
de uma linha de transmissão pode ser calculada a
qualquer momento tanto pela supervisão direta da
temperatura nos cabos quanto, indiretamente, pelo
controle da altura cabo-solo, da flecha ou da tração de
esticamento.
4
Os resultados variam com o diâmetro dos fios. Aqui tomouse fio de 4,44 mm ∅, como no cabo CAA 795 MCM 26/7
(Drake).
5
2.3 - O efeito da temperatura no desempenho
mecânico dos cabos
temperatura máxima do cabo;
altura cabo-solo (clearance).
Os cabos ACAR (em alumínio termorresistente) são
capazes de operar a temperaturas muito superiores sem
sofrer recozimento, embora com grandes flechas.
4
3.0 - CARREGAMENTO
DETERMINÍSTICO
DE
LTAs
:
MÉTODO
Tradicionalmente, as concessionárias de energia têm
estimado o carregamento máximo ao qual uma LTA
pode ser submetida usando critérios determinísticos:
partindo de valores pré-estabelecidos (e naturalmente
conservadores) de velocidade de vento, temperatura
ambiente, características do cabo etc. calcula-se (v.
eq. 1), a corrente que leva o cabo à temperatura
máxima de operação.
Tomando como exemplo uma LTA com condutores
Drake 795 MCM 26/7 operando a 100ºC, sob sol a
pino, vento perpendicular de 0,6 m/s (2,2 km/h ou 2
ft/s) e temperatura ambiente 35ºC, entre outras
considerações, chega-se a uma corrente de 1.080 A.
Vale ressaltar que, uma vez repassado ao Centro de
Operação, esse valor torna-se o teto de referência nas
decisões sobre carregamento da linha, sob qualquer
condição climática. Se, contudo, apenas elevarmos a
velocidade de vento para 10 km/h a corrente máxima
ultrapassa 1.500 A  uma elevação da ordem de
40%. Assim, por desconhecer a real situação térmica
da linha, o Centro de Controle pode ser levado, diante
de uma sobrecarga de 30 % (1.400 A), a manobras
desnecessárias ou até mesmo corte de carga.
Verifica-se que a adoção do método determinístico,
indo ao encontro da segurança operativa, acaba indo
simultaneamente contra a qualidade e continuidade do
fornecimento de energia. Outras conseqüência
negativas são os gastos com recapacitação e/ou
construção de novas linhas, quando os circuitos
existentes guardam, na maior parte do tempo,
capacidade extra não utilizada.
4.0 - CARREGAMENTO
ESTATÍSTICO
DE
LTAs
:
MÉTODO
Dado que a incerteza sobre as variáveis climáticas é o
principal empecilho à determinação mais apurada da
ampacidade em LTAs, nada mais natural que reduzir
essa incerteza pela aplicação de técnicas estatísticas
sobre grandes massas de dados climáticos.
Além de um melhor conhecimento das variáveis é
possível buscar resultados menos conservadores
correlacionando-se diferentes variáveis cujas piores
condições raramente ocorrem simultaneamente. Por
exemplo, pode-se concluir que dias muito quentes
apresentam brisas moderadas (Vv > 0,6 m/s). As
variáveis analisadas e suas correlações podem ser
muitas, com considerações de caráter espacial ou
6
temporal .
6
A referência [6] propõe, para o sistema aéreo de
transmissão da Suécia, dois valores para cada uma das
variáveis abaixo:
! coeficiente de emissividade ε (regiões com alto ou baixo
nível de poluição industrial);
! temperatura ambiente (verão e inverno);
! velocidade de vento (operação normal/emergência).
O método estatístico ganhou força na virada dos anos
70-80, devido principalmente à disponibilidade de
computadores para manipulação dos dados. O maior
problema reside, entretanto, na quantidade e
confiabilidade desses dados: estações meteorológicas
demoram vários anos para acumular séries
estatisticamente coerentes. Torna-se então necessário
agregar dados de diferentes origens o que, por outro
lado, dificulta o estabelecimento de correlações entre
eles. Some-se a esse fato a extrema dispersão
espacial de algumas variáveis climáticas: trabalhos [7]
[16] têm apontado, por exemplo, uma baixa correlação
entre velocidades de vento medidas simultaneamente
em vãos diferentes de uma mesma LTA.
Todas essas dificuldades levam a maior parte das
concessionárias a restringir, na prática, o uso da
abordagem estatística ao mero desdobramento do
cálculo determinístico em 2 ou 4 cenários.
Tomando novamente como exemplo uma LTA com
cabos Drake, 4 cenários podem ser criados : dia/noite
e verão/inverno. No inverno (Ta = 25 ºC), à noite (Qs =
0), a ampacidade-limite sobe em 18 % (v. tabela 1).
TABELA 1 - Ampacidade estatística para o cabo Drake
Noite
Dia
Inverno (Ta = 25ºC) Verão (Ta = 35ºC)
1.273 A
1.193 A
1.170 A
1.080 A
O uso do método estatístico permite maior flexibilidade
operativa, porém eleva o risco de violar o limite térmico
e as alturas de segurança dos cabos. Graves
ocorrências registradas nos E.U.A. [8] [9] estão
aparentemente ligadas à conjunção de fatores
desfavoráveis que levaram a ampacidade real de LTAs
abaixo das capacidades projetadas.
5.0 - CARREGAMENTO DE LTAs EM TEMPO REAL
Representando uma evolução em relação aos
métodos de avaliação anteriores, ditos estáticos (static
rating), começaram a surgir nos anos 90 equipamentos
que se propunham a supervisionar em tempo real a
capacidade de carregamento de LTAs, reavaliando
periodicamente a ampacidade (dynamic rating) com
base na leitura de dados climáticos e/ou da própria
linha.
Esse equipamentos só precisam ser instalados nos
vãos críticos ("elos fracos") da linha, onde pode
ocorrer violação das condições-limite.
Conjugando sensores e programas computacionais,
esses sistemas buscam tirar partido da capacidade
extra disponível nas linhas aéreas durante a maior
parte do tempo. Integrada ao sistemas SCADA da
concessionária, a monitoração da ampacidade em
tempo real pode disponibilizar ao Centro de Operação
relatórios on-line sobre a capacidade ociosa das LTAs,
alarmes de violação das condições de segurança etc.,
o que significa óbvia vantagem em relação às singelas
tabelas de capacidade até então disponíveis.
5
Embora a tecnologia de monitoração em tempo real de
linhas aéreas esteja completando 10 anos, não há
ainda um consenso quanto à melhor abordagem. Os
itens abaixo apresentam as técnicas existentes, suas
vantagens e desvantagens.
5.1 - Monitoração das variáveis climáticas
O controle on-line das variáveis climáticas surgiu como
decorrência
natural
da
instalação,
pelas
concessionárias, de estações meteorológicas cujo
objetivo primário era, muitas vezes, a coleta de dados
para análise estatística. A automação do sistema
elétrico criou a possibilidade de enviar as medições e
7
executar, em tempo real , os cálculos de ampacidade
que anteriormente seriam realizados a posteriori nos
escritórios da concessionária.
A grande desvantagem de simples monitoração das
variáveis climáticas são a elevada dispersão e baixa
correlação temporal e espacial, já mencionadas.
Seriam necessárias diversas estações ao longo da
LTA para elevar a confiabilidade da capacidade
calculada. O elevado custo/benefício não recomenda
essa técnica.
5.2 - Monitoração da temperatura do cabo
Sendo o limite térmico a restrição teórica para o
carregamento de LTAs, a abordagem mais intuitiva
para monitoração é o acompanhamento da
temperatura no condutor. Essa idéia se concretizou em
produtos surgidos no início dos anos 90 que se
propunham a medir a temperatura superficial dos
cabos. Em conjunto com uma estação meteorológica e
um sistema de comunicação, tais dispositivos
permitem avaliar em tempo real a capacidade da LTA.
O produto comercial mais utilizado é instalado
diretamente no condutor, medindo a temperatura
superficial do cabo no ponto de fixação. A principal
crítica a esse método está no fato de medir a
temperatura localmente: em um vão longo, onde os
cabos podem estar simultaneamente sob vento
forte/fraco ou sob sol/sombra, a leitura em um só ponto
específico pode levar a erros no cálculo da capacidade
da linha [10].
Em adição, a medição é feita sobre o condutor
energizado, criando uma dificuldade adicional para a
instalação/manutenção do equipamento.
5.3 - Monitoração da altura cabo-solo
Conforme já discutido no item 2.4, a medição da altura
cabo-solo representa uma alternativa à supervisão da
temperatura dos cabos, com a vantagem de refletir a
resposta mecânica do condutor a sua temperatura
média, evitando assim os possíveis erros de uma
medição pontual.
Um dos produtos comercialmente disponíveis se utiliza
de técnica de sonar [11]: instalado no solo, no meio do
vão, sob os cabos, esse equipamento mede a altura
do cabo por ultra-som, enviando os resultados via
celular ao Centro de Operação. A alimentação da
aparelhagem é garantida por painéis fotovoltáicos e
baterias.
A desvantagem, nesse caso, é a necessidade de
instalar o aparelho diretamente sob os cabos, o que é
inviável em vãos sobre travessias (rodovias, estradas
de ferro etc.), os quais são, muitas vezes, exatamente
os vãos críticos cujo clearance deve ser monitorado. O
fato de que, na maioria das LTAs, a concessionária
não têm a posse do terreno sob a faixa também
dificulta a instalação do equipamento, além de expô-lo
à curiosidade de terceiros e ao vandalismo.
Uma tecnologia em estudo [12] contorna esse
problema, ao fazer uso de uma vídeo câmera (que
pode ser montada na estrutura), direcionada a um alvo
reflexivo sobre o condutor. A imagem é analisada para
determinar a altura cabo-solo e os resultados podem
ser enviados em tempo real ao centro de controle via
celular ou rádio.
5.4 - Monitoração da tração mecânica do cabo
A supervisão da tração dos condutores é uma
estratégia particularmente interessante para monitorar
a capacidade da linha e tem sido até o momento a
tecnologia comercialmente mais bem sucedida.
Estando diretamente relacionada à altura cabo-solo, a
tração mecânica se apresenta como grandeza de fácil
medição, cuja aplicação para cálculo do carregamento
apresenta vantagens adicionais:
! seu valor é constante para todo o cabo;
! reflete o comportamento de vários vãos (entre
estruturas de ancoragem);
! o sensor é instalado atrás da cadeia de isoladores
(portanto, do lado "desenergizado" em ponto de fácil
acesso).
O produto comercial mais conhecido que aplica essa
técnica baseia-se em uma célula de carga que mede
continuamente a tração de um tramo. Em lugar de uma
estação meteorológica, tem-se um conjunto mais
simples: um sensor de radiação solar (na verdade,
uma réplica do cabo, instalada no mesmo alinhamento
que este) que fornece a temperatura do condutor
desenergizado e um termômetro para a temperatura
ambiente. Com esses dados (que permitem inferir o
resultado de Qc + Qr - Qs) pode-se efetuar o cálculo
de ampacidade.
7
Devido à relativa lentidão da resposta térmica e mecânica
dos cabos à variação instantânea das condições climáticas,
a monitoração "em tempo real" deve ser entendida como
monitoração "a cada 5 a 15 minutos", o que reduz bastante
o volume de dados e o processamento digital dos cálculos.
A comunicação para o Centro de Operação é feita via
rádio, com o transmissor  alimentado por painéis
fotovoltáicos e baterias  instalado na estrutura.
6
5.5 - Comparação das técnicas de monitoração
7.0 - BIBLIOGRAFIA
As características acima apresentadas sugerem que a
medição da altura cabo-solo ou da tração mecânica,
desde que realizadas por equipamentos montados na
própria linha ou suas estruturas, são as técnicas mais
indicadas para a monitoração em tempo real.
[1] A. STILL. Electrical Power Transmission. McGrawHill. USA. 1927.
[2] R.D. FUCHS. Transmissão de Energia Elétrica Vol. 1. LTC/EFEI. Brasil. 1977.
[3] R. THRASH et al. Overhead Conductor Manual.
Southwire Co. USA. 1994.
[4] J.R. HARVEY. Effect of elevated temperature
operation on the strength of aluminum conductors.
IEEE-PAS Paper T 72 189-4. Vol Jul-Dec 1973,
pp. 1769-1772.
[5] V.T. MORGAN. The loss of tensile strength of
hard-drawn conductors by annealing in service.
IEEE-PAS Paper F 78 728-8. Vol May-Jun 1979,
pp. 700-709.
[6] L. SVENSSON, A. ENGQVIST, S. MELIN. Thermal
design criteria for overhead lines with regard to load
and short-circuit currents. CIGRÉ. Art. 22-009.
France. 1980.
[7] T. SEPPA et al. Use of on-line tension monitoring
for real-time thermal ratings, ice loads, and other
environmental effects. CIGRÉ. Art. 22-102. France.
1998.
[8] Competition, deregulation: is the US rushing into
the dark ? Electrical World T&D Vol 210. Oct 1996.
[9] Tapani SEPPA. Risks, games and gambles.
Electrical World T&D. Oct 1998.
[10] R. STEPHEN. Description of state of the art methods
to determine thermal rating of lines in real-time and
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SC22 WG12. 2000.
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sag monitor. The UPVG Record. Fall 1996.
[12] EPRI. Dynamic rating concepts for overhead lines.
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[13] O. NIGOL, J.S. BARRET. Characteristics of ACSR
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Vol. PAS-100, nº 2. Feb 1981, pp. 485-493.
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characteristicas at high temperatures. Southeastern
Exchange Annual E/O Meeting. USA. May 1996.
[15] D.A. DOUGLAS, Y. MOTLIS, T. SEPPA. IEEE's
approach for increasing transmission line ratings in
North America. CIGRE Art. 22-048. France. 2000.
[16] T. SEPPA, D. DOUGLASS. Safe weather
assumptions for line ratings. Electrical World T&D.
Jan-Feb 2001.
Deve-se acrescentar que, sob temperaturas muito
elevadas, as flechas reais em cabos CAA podem ser
maiores do que as calculadas, devido a variações nos
parâmetros de fabricação do cabo e transferência de
carga do alumínio para a alma de aço [7] [13] [14].
Assim, a violação do clearance ocorre antes de se
atingir a máxima temperatura no cabo, o que sugere
ser a supervisão da altura cabo-solo ou da tração mais
eficaz que o controle da temperatura no cabo. Essa
conclusão coincide com análises do IEEE [15].
Após análise das tecnologias e produtos disponíveis, a
LIGHT optou por instalar, em 2001, um sistema-piloto
de monitoração da tração na LTA São José Cascadura 138 kV.
6.0 - CONCLUSÃO
Após décadas limitando o carregamento de linhas
aéreas de modo conservador (método determinístico),
seguidas de tentativas de operá-las sob um risco
calculado (método estatístico), as concessionárias
podem hoje buscar maximizar o uso das linhas
minimizando os riscos de violação dos limites térmicos
e das alturas de segurança pela aplicação de técnica
de monitoração em tempo real.
Essa tecnologia parece estar atingindo a maturidade,
com a disponibilização de diversos produtos no
mercado.
Dentre os produtos existentes, nos parecem mais
promissores aqueles que buscam aferir a tração nos
cabos (solução adotada pela Light) ou a altura cabosolo, usando aparelhagem instalada nas estruturas
adjacentes, sem contato com partes energizadas.