nbr5422 draft9 cap10 coordenacaoisol 080806 by YSUoKDY

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10. COORDENAÇÃO DO ISOLAMENTO ELÉTRICO DE LINHAS
DE TRANSMISSÃO

10.1. Geral

10.1.1.       Neste capítulo são definidos a metodologia e os critérios técnicos de
projeto a serem utilizados na coordenação do isolamento elétrico de uma linha de
transmissão. Inclui também recomendacoes para valores de indicadores de
desempenho de linha de transmissão.

10.1.1.1.    Nao serao abordados neste capítulo, os critérios técnicos de projeto
quanto ao isolamento elétrico para manutencao em linha viva.

10.1.2.      O projeto do isolamento elétrico deverá atender ao desempenho
planejado para a linha de transmissao nos aspectos referentes às sobretensões
de frente lenta, as sobretensões de frente rápida e as tensões de frequência
fundamental.

10.1.3.       Na definicao final do isolamento elétrico da linha de transmissão,
deverão ser verificados também, outros aspectos técnicos que poderão afetar os
comprimentos dos espaçamentos, tais como, efeito corona, rádio e TV
interferência, ruído audível e campos elétrico e magnético ao nível do solo, a
serem calculados de acordo com o capítulo 12 – Campos elétricos, magnéticos,
corona e interferencias.

10.1.4.     Os comprimentos dos espaçamentos calculados entre o cabo
condutor com seus acessórios e as diversas partes aterradas do suporte deverão
ser avaliados quanto aos aspectos relativos a segurança da equipe de
manutencao, exigidos para os trabalhos de manutenção em linha viva.


10.2. Normas de referência

NBR 6939 - Coordenação de isolamento – Procedimento.

NBR 8186 - Guia de Aplicação de Coordenação de Isolamentos – Procedimento.

NBR IEC 60815 – Guide for the selection of insulators in respect of polluted
conditions.




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10.3. Comprimentos dos espaçamentos a serem dimensionados

10.3.1.      No projeto do isolamento elétrico de uma linha de transmissão,
deverão ser calculados os comprimentos dos espaçamentos das configurações,
relacionadas nos itens a até f, onde aplicável:

a) Configuracao cabo condutor- suporte, na direcao para o lado, para cima e para
abaixo;

b) Configuracao cabo condutor central- suporte, na janela;

c) Configuracao cabo condutor-estai;

d) Configuracao cabo condutor-cabos de sustentação;

e) Cabo condutor – cabo condutor,de fases diferentes, no suporte;

f) Cabo condutor-cabo pára-raios, no suporte..


10.4. Número mínimo de isoladores

10.4.1.     O número mínimo de isoladores para a tensao de freqüência
fundamental deverá ser calculado pela fórmula (1).

     U s .De
n                                           (1)
      d ei

Onde:

Us   = tensão máxima de operação, em kV;
De = distância de escoamento específica nominal mínima, em mm/kv;
d ei = Distancia de escoamento nominal do isolador, em mm.


10.4.2.      Para sobretensões de frente lenta e de frente rápida, o número de
isoladores necessários corresponde à relação entre a distância específica nominal
mínima a ser calculada nos itens 10.5 e 10.6 respectivamente e o comprimento
do isolador




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10.4.3.      A tabela 1 apresenta os valores da distância de escoamento
específica nominal mínima requerida para os quatro níveis de poluição definidos
para esta norma.


Tabela 1 – Distancia de escoamento específica nominal mínima
                       Distância de escoamento específica nominal mínima -
Nível de poluição                                    De
                                              (mm/Kv-fase-fase)
Sem poluição                                        12
I =leve                                             16
II=médio                                            20
III=alto                                            25
IV=muito alto                                       31



10.5. Comprimento do espaçamento necessário para suportar sobretensões
de frente lenta

10.5.1.      Para sobretensões de frente lenta, a distância mínima entre o cabo
condutor de uma fase ou de seus acessórios as partes aterradas ou as outras
fases deverá ser calculada utilizando-se as fórmulas:



                       8.U 50 fl
d efl                                                 (2)
          (3400.K fl .Ka fl )  U 50 fl


              2
                  .U s .Fsfl
U 50 fl      3
                                                       (3)
            (1  3.Cvfl )




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Onde:

d efl = Espaçamento elétrico para impulsos de frente lenta em metro;

U 50 fl = Tensão disruptiva de impulso de frente lenta, em kV, para a configuração
do espacamento em consideracao, correspondente a uma probabilidade de 50 %
de disrupcao;

Ka fl = Fator de correção das condições atmosféricas para impulso de frente
lenta;

K fl = Fator de espaçamento para a configuração adotada para impulso de frente
lenta;

U s = Tensão máxima de operação, em Kv;

Fsfl = Fator de sobretensão de frente lenta referido à tensão máxima de operação,
correspondente a um limite de exclusão de 2% na distribuição de freqüências
acumulada das sobretensões;

Cvfl = Coeficiente de variação da distribuição estatística da suportabilidade da
isolação, para impulso de frente lenta, cujo valor deverá ser considerado igual a
0,06.

10.5.2.      Fatores de espacamento para isolação fase-terra

10.5.2.1.           Os fatores do espaçamento para impulso de frente lenta para
as diversas configurações fase – terra serao definidos tabela 2.



Tabela 2- Fatores do espaçamento        K fl para   configurações fase - terra para
impulso de frente lenta
                                                                     Kfl
                 CONFIGURAÇÃO
                                                         s/ cadeia         c/ cadeia
CONDUTOR – JANELA                                           1,20              1,15
CONDUTOR – SUPORTE ABAIXO                                   1,30                -
CONDUTOR – SUPORTE ACIMA                                    1,35              1,30
CONDUTOR – ESTAIS                                           1,40                -
CONDUTOR – PONTA DA MÍSULA                                  1,55              1,50


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10.5.3.      Fatores de espacamento para isolação fase-fase

10.5.3.1.            Para a isolacao fase – fase, o fator de espaçamento é
influenciado não apenas pela configuração do espaçamento, mas também pela
relação , definida pela fórmula (4).


  U  /(U  / U  )                                        (4)


Onde:

U  = Valor de crista da componente de polaridade positiva;
U  = Valor de crista da componente de polaridade negativa.

10.5.3.2.            Os fatores do espaçamento para diversas configurações
fase-fase serão definidos na Tabela 3.



Tabela 3 – Valores dos fatores do espaçamento    K fl   para impulso de frente lenta
para configurações fase-fase
                 CONFIGURACAO                               = 0,5     = 0,33
Anel - anel                                                 1,80        1,70
Condutores cruzados                                         1,65        1,53
Condutor - condutor ao longo do vão                         1,62        1,52



10.5.4.     Ângulo de balanço da cadeia de suspensao vertical para
sobretensões de frente lenta

10.5.4.1.             Para configurações que utilizam cadeias de suspensão
verticais, a distância mínima de segurança deverá ser verificada considerando-se
a cadeia de isoladores deslocada sob a ação de um vento com período de retorno
de 10 anos e intervalo de integração de 1 minuto. O ângulo de balanço deverá ser
calculado de acordo com o capítulo 7 - Acoes dos ventos para projeto sobre
componentes e elementos de uma linha de transmissao.




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10.6. Comprimento do espaçamento necessário para suportar sobretensões
de frente rápida

10.6.1.       Para sobretensões de frente rápida, a distância mínima entre o cabo
condutor de uma fase ou de seus acessórios as partes aterradas do suporte
deverá ser, no mínimo, igual a distância de isolamento medida ao longo dos
isoladores utilizados.

10.6.1.1.                 A cadeia de isoladores deverá ser considerada em repouso.

10.6.2.     O comprimento do espacamento necessário para                     suportar
sobretensoes de frente rápida deverá ser calculado pela fórmula (5).


          U 50 fr .K fr
d efr                                                         (5)
          530.Ka fr

Onde:

d efr = comprimento do espaçamento necessário para suportar sobretensoes de
frente rápida em (m)

U 50 fr    = Tensão disruptiva de impulso de frente rápida, em kV, para a
configuração em consideracao, correspondente a uma probabilidade de 50 %
(cinqüenta por cento) de disrupcao;

K fr  = Fator de espaçamento para a configuração adotada para impulso de frente
rápida;

Ka fr     = fator de correção das condições atmosféricas para impulso de frente
rápida.




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10.6.3.        Fatores de espacamento para impulso de frente rápida

10.6.3.1.            O fator de espaçamento K fr para impulsos de frente rápida,
de polaridade positiva, deverá ser calculado pela fórmula (6).


K fr  0,74  0,26 .K fl                                       (6)

Onde:

K fl   = fator do espaçamento para impulsos de frente lenta, para a configuração
em adotada.


10.7. Comprimento do espaçamento necessário para suportar tensões a
frequência fundamental


10.7.1.      Para tensões a freqüência fundamental a distância mínima entre os
cabos condutores de uma fase ou de seus acessórios as partes aterradas ou as
outras fases deverá ser calculada pelas fórmulas (7) e (8)


                                                  0 ,833
                         U 50 f
                                              
d ef  1,65 e                              1
               750.       2 . Ka f . K f

                                                             (7)
                                             

               2
                   .U s
U 50 f        3
                                                               (8)
           (1  3.Cvf )


Onde:

d ef   = comprimento do espaçamento necessário para suportar tensoes a
freqüência fundamental, em metro;




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U 50 f   = Tensão disruptiva a frequencia fundamental, em kV, para a configuração
do espacamento em consideracao, correspondente a uma probabilidade de 50 %
de disrupcao;

Ka f = fator de correção das condições atmosféricas para impulso a freqüência
fundamental;
Kf   = Fator de espaçamento para a configuração adotada para impulso a
freqüência fundamental;

Us     = tensão máxima de operação, em kV;

C vf   = coeficiente de variação da distribuição estatística da suportabilidade da
isolação, para tensões a freqüência fundamental.

10.7.2.        Fatores de espacamento para tensoes a frequencia fundamental

10.7.2.1.           Os fatores de espacamento para a frequencia fundamental
deverao ser calculados de acordo com a tabela 4.


Tabela (4) – Valores dos fatores de espacamento para a frequencia fundamental
                          Fatores de Espacamento     K fr
          Espacamento  2 metros                   Espacamento  2 metros
                     1                                  Igual a   K fl


10.7.3.      Ângulo de balanço da cadeia de suspensão vertical para tensao a
frequencia fundamental

10.7.3.1.           O comprimento do espaçamento fase-terra dado pela fórmula
7, em configurações que utilizam cadeias de suspensão vertical, deverá ser
verificado considerando a cadeia de suspensao deslocada sob a ação de um
vento com período de retorno de 50 anos e intervalo de integração de 1 minuto. O
ângulo de balanço deverá ser calculado de acordo com o capítulo 7.




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10.8. Distância horizontal entre fases em circuitos diferentes na mesmo
suporte

10.8.1.      Para tensao de frequência industrial e com os cabos condutores em
repouso, adotar o maior valor entre:

d ef  0,22  0,01 .U s                                         (9)

Ou

d ef  0,37. f  0,0076.U s                                     (10)

Onde:

Us      = valor em metros, correspondente à tensao máxima de operacao em kv.

    f
   = flecha do cabo condutor, na condição de trabalho de maior duração, em
metro.

10.9. Distância fase-fase no meio do vão

10.9.1.     Deverá ser verificado se a distância fase-fase definida na estrutura
para sobretensões de frente lenta é suficiente para evitar o choque dos cabos
condutores no meio do vão devido à ação do vento.

10.9.2.        A verificacao da distancia fase – fase no meio do vao deverá ser
verificada a partir da fórmula (11).



d ff  K1. f  l  U ff / 150                                          (13)

Onde:

d ff    = distancia entre fases em metro;
K1      = Constante de valor igual a 0,9 para condutores CAA;
    f = flecha do condutor em metro;
l = comprimento da cadeia de isoladores em metro;
U ff = tensão entre fases em kv:
.


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10.10. Desempenho elétrico da linha de transmissao para sobretensao de
frente lenta

10.10.1.     Para tensões superiores a 345 kV, os espaçamentos mínimos nos
suportes para sobretensoes de frente lenta deverao ser dimensionados de tal
forma, que o risco de descarga fase - suporte seja determinado para um período
de retorno de 30 anos.

10.10.2.      Os valores típicos de risco de falha de isolamento sobretensoes de
frente lenta por ocasiao da energização e do religamento da linha de transmissao
deverao ser da ordem de 10-3 pu e de 10-2 pu, respectivamente.


10.11. Desempenho elétrico da linha de transmissao para sobretensoes de
frente rápida

10.11.1.     A linha de transmissão deverá ser dimensionada de modo a
apresentar um índice de desligamentos por 100 km de extensão por ano, devido a
sobretensoes de frente rápida, que seja compatível com o seu grau de importância
quando inserida no sistema elétrico.

10.11.2.     Como recomendacao, os seguintes valores poderao ser tomados
como referências:

10.11.2.1.         Sobretensoes de frente rápida de descarga direta

a) As linhas de transmissão de tensão máxima de operação superior a 69 kV
deverão ser dimensionadas, sempre que possível, de modo a estarem isentas de
falhas de blindagem, através do posicionamento adequado dos cabos pára-raios.

10.11.2.2.         Sobretensoes de frente rápida de descarga indiretas

a) Para a linha de transmissao que atravessa regiões de solo de resistividade não
muito    excessiva,     recomenda-se      os    valores     de    número       de
desligamentos/100km/ano indicados na tabela 5.


Tabela 5 – Valores típicos de desligamentos/100km/ano
         V (KV)              69      138       230        345         500
  Nº desl/100km/ano ≤        15       10        3          2           1




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b) Valores elevados de desligamentos/100km/ano em geral estão associados a
altos valores de resistividade do solo, densidade de descargas da região , perfil do
terreno e etc. Dependendo da importância da linha de transmissao para o sistema
elétrico ou do tipo de consumidor atendido , soluções técnicas de melhoria das
resistências de aterramento e/ou aplicação de pára-raios de linha (ZnO) deverao
ser implementadas para melhoria do desempenho da linha de transmissao.


10.12. Desempenho elétrico da linha de transmissao para tensoes a
frequencia fundamental

10.12.1.      Os espaçamentos mínimos nas estruturas para suportar as tensoes
a frequencia fundamental deverao ser dimensionados de tal forma que não haja
falha na linha de transmissão para um período de retorno de, no mínimo, 50 anos,
na condição de máximo ângulo de balanço, calculado de acordo com capítulo 7.




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