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Avaliação de Modelos Computacionais para Simulação de Interferências
EletromagnéticasAmauri G. Martins Jr.
ENGECORR ENGENHARIA
Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
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Interferência entre LTs e Dutos
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Aspectos Normativos CENELEC
EN 50443: Effects of electromagnetic interference on pipelines caused by high voltage a.c. electric traction systems and/or high voltage a.c. power supply systems.
CIGRÉ
Working Group 36.02: Guide on influence of high voltage AC power systems on metallic pipelines – Electromanetic Compatibility with telecomunication circuits, low voltage networks and metallic strutures, 1995.
ABNT (em discussão)
CEE 212 - Comissão Especial de Estudo de Mitigação de Interferências Elétricas - da ABNT (Coordenação: João Paulo Klausing Gervásio/Petrobrás).
Participantes: CEG; CEGÁS; COMGÁS; CPTM; CTEEP; ELETROPAULO; ELEKTRO; ENGECORR; GASMIG ;EGD; IPT; IEC; LACTEC; METROFOR; METRO SP; NSA; PAIOL; PETROBRAS; SOTA; TBG; TECNOCORR; TRANSPETRO; VIA QUATRO
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Fenômenos EnvolvidosIndutivo
Condutivo
Capacitivo
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Acoplamento Condutivo• Intensidade da corrente
elétrica pelo solo• Distância entre o
aterramento e ponto no solo
• Resistividade do solo estratificado em camadas
• Existência de outros pontos de injeção de corrente no solo
• Geometria dos sistemas de aterramento
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Acoplamento Indutivo• Comprimento de
paralelismo• Separação entre
estruturas• Perfil das torres da LT• Pára-raios• Tipo de revestimento• Resistividade elétrica do
solo na camada profunda• Corrente de
carregamento / curto• Presença de cruzamentos
e/ou descontinuidades
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Acoplamento Capacitivo• Intensidade da tensão• Distância entre tubulação
e linha de transmissão• Presença de pontos de
aterramento• Geometria dos elementos
envolvidos
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Resistividade do Solo
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Resistividade do Solo
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Resistividade do Solo
• Estudo realizado na Irlanda:
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Resistividade do SoloAté onde medir?
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Estudo de CasoModelo a Parâmetros Concentrados
DUTO
ρ rI P
IF,A IF,B
IR,A IR,B
• Fonte concentrada de corrente
• Eletrodo de aterramento hemisferoidal
• Solo uniforme
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Estudo de CasoModelo a Parâmetros Distribuídos
DUTO
ρ1I1 P
IF,A IF,B
IR,A IR,B
ρ2
ρN...
h1
h2
hN→∞
I2 I3 I4 I5 I6 I7 In...
r1 r2 r3 r4 r5 r7 rnr6
• Múltiplas fontes de corrente distribuídas
• Dimensões físicas do condutor de aterramento
• Estratificação do solo em camadas• Distribuição não uniforme da
corrente de fuga
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Estudo de CasoGeometria
Gasoduto
Contra
peso
s
Contra
peso
s
150 m
SE “A”
SE “B”
Torre #01
Torre #02
188 m
25 m
8,5
m6,
5 m
9,9 m8,24 m
• Gasoduto 8 / 10”• Aço Carbono Sch. 40• Revestimento PE3L• 12 km• Profundidade 1,2 ~ 1,5 m• Contrapesos 4 x 150 m
TUBULAÇÃO ENTERRADA
1,2
m 0,7
m
CORTE
CONTRAPESO
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Estudo de CasoParâmetros Elétricos
• LT 500 kV• Circuito Horizontal Simples• Dois Pára-Raios• 183 km• Vão Médio 334 m
TUBULAÇÃO ENTERRADA
CONDUTOR FASE
CONDUTOR PÁRA-RAIOS
FALTA
SE "A" SE "B"
23,73 kA ∠ -84,56º
27,39 kA ∠ -87,22º
21,99 kA ∠ -87,41º
22,86 kA ∠ -86,37º
6305,39 A ∠ -87,22º
• Torre #01ρ1 = 531,15 Ω.mρ2 = 1864,75 Ω.mh = 3,12 mρ = 528 Ω.m (uniforme)
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Estudo de CasoResposta em Tensão de Stress
Gasoduto
Contra
peso
s
Contra
peso
s
150 m
SE “A
”
SE “B
”
Torre #01
Torre #02
188 m
Curva Máxima tensão provável Desvio Tempo computacional
1 5,68 kV 22,81% 2 min, 23 s
2 27,98 kV 14,21% 1 h, 42 min, 19 s
3 48,23 kV 6,41% 1 h, 45 min, 26 s
4 177,5 kV 43,43% 3 min, 21 s
• Grande transferência de energia da LT para o gasoduto
• Resultados agravados pela estrutura do solo (coeficiente k)
• Riscos à integridade do duto
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Estudo de CasoDistribuição da Corrente nos Contrapesos
Gasoduto
Contra
peso
s
Contra
peso
s
150 m
SE “A
”
SE “B
”
Torre #01
Torre #02
188 m
4.863 4.8635 4.864 4.8645 4.865 4.8655
x 105
7.4768
7.4769
7.477
7.477
7.4771
7.4771
7.4772x 10
6
5
10
15
20
25
30
35
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Estudo de CasoEfeito da Estratificação do Solo
4.863 4.8635 4.864 4.8645 4.865 4.8655 4.866
x 105
7.4768
7.4769
7.477
7.477
7.4771
7.4771
x 106
0.5
1
1.5
2
2.5
x 104
4.863 4.8635 4.864 4.8645 4.865 4.8655 4.866
x 105
7.4768
7.4769
7.477
7.477
7.4771
7.4771
x 106
0.5
1
1.5
2
2.5x 10
4
ρ1 = 531,15 Ω.m, ρ2 = 1864,75 Ω.m, h = 3,12 m
k = -0,556618Rg = 5,45848 Ω
Us,max = 28150,4 V
ρ1 = 1864,75 Ω.m, ρ2 = 531,15 Ω.m, h = 3,12 m
k = 0,556618Rg = 5,17306 Ω
Us,max = 25785,5 V
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Estudo de CasoResposta em Tensão de Passo
ρ1 = 531,15 Ω.m, ρ2 = 1864,75 Ω.m, h = 3,12 m
Up,max = 7273,8 V
ρ1 = 1864,75 Ω.m, ρ2 = 531,15 Ω.m, h = 3,12 m
Up,max = 7490,37 V
4.863 4.8635 4.864 4.8645 4.865 4.8655 4.866
x 105
7.4768
7.4769
7.477
7.477
7.4771
7.4771
x 106
50
100
150
200
250
300
350
400
450
4.863 4.8635 4.864 4.8645 4.865 4.8655 4.866
x 105
7.4768
7.4769
7.477
7.477
7.4771
7.4771
x 106
200
400
600
800
1000
1200
1400
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Estudo de CasoMitigação
TUBULAÇÃO ENTERRADA
ESTRUTURA EM FALTA
L
CONTRAPESO A SER REMANEJADO
CONFIGURAÇÃO ATUAL
NOTA:
O CONTRAPESO DEVERÁ SER SECCIONADO NO PÉ DA TORRE E REMOVIDO COMPLETAMENTE.
L
CONTRAPESO A SER REMANEJADO
TUBULAÇÃO ENTERRADA
ESTRUTURA EM FALTA
LL (no mínimo)
CONFIGURAÇÃO APÓS REMANEJAMENTO
NOTA:
A RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO RESULTANTE DEVERÁ SER IGUAL OU INFERIOR A 15 OHMS.
LL (no mínimo)
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Estudo de CasoTensão de Stress Após Mitigação
6800 7000 7200 7400 7600 7800 8000 8200 8400 8600
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Elevação Potencial SoloComponente IndutivaTensão Stress Revestimento
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Conclusões
• Simplificado• Tempos de cálculo
reduzidos• Impreciso a depender das
distâncias envolvidas (D >> DEf) e estrutura do solo
• Útil para estimativas rápidas e geometrias simples
Parâmetros Concentrados
• Realista• Maior esforço computacional
(embora aceitável)• Modela corretamente as
estruturas e parâmetros envolvidos, evitando omissões ou superdimensionamentos
• Deve ser utilizado para estudos de interferências reais e projetos de mitigação
Parâmetros Distribuídos
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Conclusões
• Responsabilidade: ética, técnica, civil e criminal• Compartilhada entre consultores, operadores de LTs e de dutos• Projeto de instalações seguras, sem abrir mão da viabilidade técnica
e econômica
Qualquer software científico, por melhor e mais sofisticado que seja, responde cegamente aos parâmetros inseridos. É igualmente importante zelar pela qualidade dos dados obtidos em campo (resistividade, levantamento topográfico), valendo-se de instrumentos precisos, calibrados e operados por profissionais treinados. A boa técnica deve sempre prevalecer.
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Seminário de Proteção Catódica e Mitigação de Interferências Elétricas – 12/11/2015
Obrigado!Amauri G. Martins Jr., Engº. EletricistaENGECORR [email protected] | www.engecorr.com.br
Antônio Carlos Rodrigues Valente, Engº. EletricistaCIA. DE GÁS DE SÃO PAULO – COMGÁ[email protected] | www.comgas.com.br
Paulo César de Oliveira Teixeira, Engº. Eletricista, M.Sc.CIA. DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA PAULISTA – [email protected] | www.cteep.com.br