prospecção e hierarquização de inovações tecnológicas · atua no mercado brasileiro de...

Inovaes Tecnolgicas

Prospeco e

Linhas de TransmissoAplicadas a

Hierarquizao de

Alexandre Maduro-Abreu Arnoldo Rodrigo SaavedraJos Alexander ArajoLeonardo Brant MuraRicardo Ramos FragelliSergio de Oliveira FrontinVincius Barros Rgo

GLIENDER P. MENDONAGerente do Projeto

Ps-graduado em Direito dosContratos pela UNIDF, atuadesde 2001 no segmento deEnergia Eltrica. Fez parte doquadro de funcionrios daANEEL e Eletronorte e, atual-mente, ocupa as funes decoordenador de Relaes Ins-

titucionais e Regulatrias e gerente dos Programas dePesquisa e Desenvolvimento da Holding TransmissoraAliana de Energia Eltrica S.A. TAESA.

SERGIO DE OLIVEIRA FRONTINCoordenador do Projeto

Pesquisador colaborador daUnB, Engenheiro Eletricista pelaEscola Nacional de Engenhariada UFRJ, Mestre em Power Sys-tems pelo Resselaer PolytechnicInstitute (RPI), Troy EstadosUnidos. Trabalhou na AgnciaNacional de Energia Eltrica,

Furnas Centrais Eltricas S.A., Itaipu Binacional e Cen-tro de Pesquisas de Energia Eltrica (CEPEL). Ex-pro-fessor da PUCRJ e do Instituto Militar de Engenharia.

ARNOLDO RODRIGO SAAVEDRAPesquisador do Projeto

Eng. civil eletricista (equiv.M.Sc.), 1963, Universidad Tc-nica Federico Santa Maria, Val-paraso, Chile. Atualmente con-sultor independente trabalhan-do para o ONS, na verificaode projetos de transmissoHVDC e CCAT. Foi chefe do

Departamento de Planejamento e Estudos da CHI-LECTRA, Gerente de Projetos da PTEL (ex-subsidiriada PTI). Profissional Executivo da PROMON.

JOS ALEXANDER ARAJOPesquisador do Projeto

Professor Adjunto 3 do Depar-tamento de Engenharia Mec-nica da UnB. Engenheiro Me-cnico pela Universidade Fede-ral de Uberlndia (UFU). Mes-tre em Engenharia Mecnicapela Universidade de Braslia(UnB). Ph.D em Engineering

Sciences pela University of Oxford, UK. Membro afiliadoda Academia Brasileira de Cincias. Pesquisador deProdutividade Nvel 2 do CNPq.

Inovaes Tecnolgicas

Prospeco e


Hierarquizao de

Inovaes Tecnolgicas

Prospeco e


Hierarquizao de

1 EdioTiragem: 3.000 livros

Teixeira Grfica e Editora

BRASLIA2010

Alexandre Maduro-Abreu Arnoldo Rodrigo SaavedraJos Alexander ArajoLeonardo Brant MuraRicardo Ramos FragelliSergio de Oliveira FrontinVincius Barros Rgo

Transmissora Aliana de Energia Eltrica S.A. TAESAPraa XV de Novembro, n 20, 10 andar.

Centro Rio de Janeiro RJ CEP 20.010-010Paulo Mota Henriques

Diretor Superintendente Geral

Fundao de Empreendimentos Cientficos e Tecnolgicos FINATECUniversidade de Braslia, Campus Universitrio Darcy Ribeiro

Av. L3 Norte Edifcio FINATECAsa Norte Braslia DF CEP 70.910-900

Prof Jlia Issy AbrahoDiretora Presidente

Capa, projeto grfico e diagramao:Goya Editora

Reviso:Prof. Ricardo Dayan

Esta publicao parte integrante das atividades desenvolvidas no mbito doConvnio de Cooperao Tcnica e Financeira n PT21BL/PI21NV/ETEO 331-01 de 10/08/2009

e Primeiro Termo Aditivo de 23/06/2010.Todos os direitos reservados pela FINATEC e Transmissora Sudeste Nordeste S.A. TSN; NOVATRANS

Energia S.A.; Empresa de Transmisso de Energia do Oeste S.A. ETEO. Empresas do Grupo TAESA.

Os textos contidos nesta publicao podero ser reproduzidos,armazenados ou transmitidos, desde que citada a fonte.

Fotos:Capa: Thiago Luis Gomes

Captulos 1, 2, 3, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13 e 15 www.sxc.huCaptulos 4, 5, 9 e 14 TAESA/Divulgao

Catalogao na fonteCentro de Documentao CEDOC / ANEEL

Prospeco e hierarquizao de inovaes tecnolgicas aplicadasa linhas de transmisso / Sergio de Oliveira Frontin(coordenador). --- Braslia : Goya, 2010.

368 p. : il.

ISBN: 978-85-88041-02-8

1. Energia eltrica, transmisso. 2. Linha de Transmisso.3. Inovao. 4. Prospeco. 5. Hierarquizao. I. Ttulo.

CDU: 621.3:62(81)

TAESA: Tecnologia e Sustentabilidade

Paulo Mota HenriquesDIRETOR SUPERINTENDENTE GERAL DA TAESA

Abusca por novas tecnologias e solues para fazer frente s necessi-dades do mercado de forma sustentvel tem sido o grande desafiodeste novo sculo. A evoluo tecnolgica vem acontecendo gra-dativamente e em propores cada vez mais velozes, necessitando,assim, do envolvimento e atuao de toda a academia na busca de novos co-nhecimentos, solues, produtos e servios.

A Transmissora Aliana de Energia Eltrica TAESA, controladora integraldas concesses de servio pblico de transmisso de energia eltrica, Transmis-sora Sudeste Nordeste S.A.; Novatrans Energia S.A.; Empresa de Transmissode Energia do Oeste S.A., e com participao acionria nas concesses BrasnorteTransmissora de Energia S.A. e Empresa de Transmisso do Alto Uruguai S.A.,atua no mercado brasileiro de transmisso de energia eltrica, buscando prestarcom excelncia o servio de transmisso, atender s normas inerentes ao setore, ao tempo, transportar a eletricidade de forma segura, ininterrupta e com qua-lidade ao consumidor.

Para tanto, faz-se necessrio que a TAESA busque constante e incessante-mente novas tecnologias, com o intuito de assegurar a continuidade do forne-cimento de energia eltrica, por meio da maximizao na disponibilizao desuas subestaes e linhas de transmisso. Assim, a TAESA procura, da melhorforma possvel, gerir os recursos derivados do Programa de Pesquisa e Desen-volvimento (P&D) da Agncia Nacional de Energia Eltrica - ANEEL.

Desde a publicao da Lei n 9.991/2000, a Companhia investiu um alto vo-lume de recursos em pesquisa, buscando sempre reconhecer a lei como oportu-nidade de investimento sustentvel e no como uma simples obrigao setorial.

O conhecimento produzido pelos projetos de P&D pode se transformarem insumo de grande valor para todas as partes envolvidas, companhia, governo,sociedade, investidores e demais instituies, pois permite alcanar os melhoresresultados, com destaque para a melhoria da qualidade de vida, desenvolvimentosustentvel, crescimento tcnico e efetiva difuso de conhecimento aplicado.

O projeto de P&D Prospeco e Hierarquizao de Inovaes TecnolgicasAplicadas a Linhas de Transmisso exemplo de pesquisa que contribuir comas plantas da Companhia e o fortalecimento do setor eltrico nacional.

Programa de Pesquisa e Desenvolvimento da Transmissora Aliana de Energia Eltrica S.A. TAESA.

SUMRIO

Prefcios Iniciais.......................................................................................................................13

Resumo Executivo .................................................................................................................21

CAPTULO 1

Implantao de Linhas de Transmisso .............................................................25Prefcio Os desafios da otimizao integrada...........................................................................26Objetivo.................................................................................................................................................28As Etapas...............................................................................................................................................28Estudos para a Expanso do Sistema de Transmisso................................................................29Estudos de Ampliaes e Reforos do Sistema Existente ..........................................................30Leiles de Linhas de Transmisso...................................................................................................30Contrato de Concesso do Servio Pblico de Transmisso de Energia Eltrica ................32Projeto Bsico para Atendimento dos Requisitos Tcnicos do Edital.....................................33Requisitos Tcnicos do Edital...........................................................................................................34Requisitos Eltricos ............................................................................................................................34Requisitos Mecnicos.........................................................................................................................45Requisitos Civis Fundaes...........................................................................................................48Construo e Comissionamento.....................................................................................................49Operao ..............................................................................................................................................49Remunerao do Ativo de Transmisso........................................................................................50Manuteno .........................................................................................................................................51Comentrios Gerais ...........................................................................................................................52Referncias ...........................................................................................................................................52

CAPTULO 2

Planejamento e Custos de Linhas de Transmisso...................................55Prefcio..................................................................................................................................................56Objetivo.................................................................................................................................................60Sistema Interligado Nacional ...........................................................................................................60Identificao das Necessidades de Transmisso da Rede Bsica..............................................61Extenso das Linhas de Transmisso em Operao ...................................................................62Extenso de Linhas de Transmisso Planejadas ..........................................................................64Investimento para as Linhas de Transmisso Planejadas ..........................................................66

VIISUMRIO

Oramento Simplificado de Linhas de Transmisso ..................................................................67Mdia dos Custos de Linhas de Transmisso Construdas nos ltimos Anos.....................68Banco de Preos da ELETROBRS ...............................................................................................69Preos de Referncia da ANEEL .....................................................................................................69Comentrios Gerais ...........................................................................................................................84Referncias ...........................................................................................................................................84

CAPTULO 3

Desempenho de Linhas de Transmisso ............................................................87Prefcio..................................................................................................................................................88Objetivo.................................................................................................................................................91Definies.............................................................................................................................................92Desligamentos Forados de Linhas de Transmisso...................................................................94Desligamentos de Linhas de Transmisso por Descargas Atmosfricas................................98Desligamentos de Linhas de Transmisso por Queimadas.......................................................99Desligamentos de Linhas de Transmisso por Queda de rvore..........................................101Desligamentos de Linhas de Transmisso por Falhas nos Componentes ...........................101Desligamentos de Linhas de Transmisso por Tipo de Curto-Circuito ..............................103Desligamentos Simultneos de Linhas de Transmisso ..........................................................103Desligamentos Forados de Linhas de Transmisso de Corrente Contnua (CC)............104ndices de Desempenho de Linhas de Transmisso.................................................................105Comentrios Gerais .........................................................................................................................106Referncias .........................................................................................................................................106

CAPTULO 4

Prospeces Tecnolgicas Realizadas ................................................................107Prefcio ...............................................................................................................................................108Objetivo ..............................................................................................................................................111Investimentos em P&D...................................................................................................................112Atual Produo Acadmica Brasileira .........................................................................................113Publicaes e Seminrios................................................................................................................114Patentes ...............................................................................................................................................116Panorama Geral ................................................................................................................................116Web of Science....................................................................................................................................124

CAPTULO 5

Estudos e Projetos para Implantaode Linhas de Transmisso .............................................................................................129Prefcio ...............................................................................................................................................130 Objetivo ..............................................................................................................................................133Palavras-chave...................................................................................................................................133

VIII SUMRIO

Pesquisas Realizadas ........................................................................................................................134Temas para Futuros Desenvolvimentos.......................................................................................140Comentrios Gerais .........................................................................................................................147Referncias .........................................................................................................................................148

CAPTULO 6

Recapacitao de Linhas de Transmisso.......................................................163Prefcio ...............................................................................................................................................164Objetivo ..............................................................................................................................................168Palavras-chave...................................................................................................................................168Pesquisas Realizadas ........................................................................................................................168Temas para Futuros Desenvolvimentos.......................................................................................172Comentrios Gerais .........................................................................................................................175Referncias .........................................................................................................................................176

CAPTULO 7

Estruturas de Linhas de Transmisso .................................................................183Prefcio ...............................................................................................................................................184Objetivo ..............................................................................................................................................187Palavras-chave...................................................................................................................................187Pesquisas Realizadas ........................................................................................................................187Temas para Futuros Desenvolvimentos.......................................................................................191Comentrios Gerais .........................................................................................................................194Referncias .........................................................................................................................................195

CAPTULO 8

Condutores de Linhas de Transmisso..............................................................203Prefcio ...............................................................................................................................................204 Objetivo ..............................................................................................................................................206Palavras-chave...................................................................................................................................206Pesquisas Realizadas ........................................................................................................................207Temas para Futuros Desenvolvimentos.......................................................................................211Comentrios Gerais .........................................................................................................................213Referncias .........................................................................................................................................214

CAPTULO 9

Isoladores de Linhas de Transmisso..................................................................223Prefcio ...............................................................................................................................................224Objetivo ..............................................................................................................................................226Palavras-chave...................................................................................................................................226

IXSUMRIO

Pesquisas Realizadas ........................................................................................................................226Temas para Futuros Desenvolvimentos.......................................................................................230Comentrios Gerais .........................................................................................................................232Referncias .........................................................................................................................................234

CAPTULO 10

Manuteno de Linhas de Transmisso...........................................................241Prefcio ...............................................................................................................................................242Objetivo ..............................................................................................................................................244Palavras-chave...................................................................................................................................244Pesquisas Realizadas ........................................................................................................................244Temas para Futuros Desenvolvimentos.......................................................................................249Comentrios Gerais .........................................................................................................................251Referncias .........................................................................................................................................252

CAPTULO 11

Monitoramento de Linhas de Transmisso...................................................259Prefcio ...............................................................................................................................................260Objetivo ..............................................................................................................................................262Palavras-chave...................................................................................................................................262Pesquisas Realizadas ........................................................................................................................263Temas para Futuros Desenvolvimentos.......................................................................................268Comentrios Gerais .........................................................................................................................272Referncias .........................................................................................................................................273

CAPTULO 12

Aspectos de Meio Ambiente Relacionados Implantao de Linhas de Transmisso ......................................................285Prefcio ...............................................................................................................................................286Objetivo ..............................................................................................................................................290Palavras-chave...................................................................................................................................290Pesquisas Realizadas ........................................................................................................................290Temas para Futuros Desenvolvimentos.......................................................................................295Comentrios Gerais .........................................................................................................................296Referncias .........................................................................................................................................298

CAPTULO 13

Hierarquizao dos Temas Mais Promissores..............................................303Prefcio ...............................................................................................................................................304Objetivo ..............................................................................................................................................306Seleo dos Temas Mais Promissores ..........................................................................................306

X SUMRIO

Metodologias de Hierarquizao ..................................................................................................316Primeira Rodada Delphi.................................................................................................................317Resultados da Primeira Rodada Delphi ......................................................................................319Segunda Rodada Delphi .................................................................................................................323Resultados da Segunda Rodada Delphi.......................................................................................325Anlise de Sensibilidade..................................................................................................................327Comentrios Gerais .........................................................................................................................329Referncias .........................................................................................................................................332

CAPTULO 14

Vibrao Elica e Fadiga de Cabos em Linhas de Transmisso:Estado da Arte, Teorias de Projeto e Roadmapping ............................333Prefcio ...............................................................................................................................................334Objetivo ..............................................................................................................................................336Palavras-chave...................................................................................................................................336Metodologia.......................................................................................................................................336Fadiga em Cabos Condutores........................................................................................................337Fadiga por Fretting............................................................................................................................337Fadiga por Fretting em Cabos Condutores.................................................................................338Metodologias de Avaliao da Vibrao em Condutores........................................................343Metodologia do EPRI......................................................................................................................344Metodologia do IEEE ......................................................................................................................345Metodologia do CIGR WG 22-04..............................................................................................345Roadmapping Estratgico ...............................................................................................................346Situao da Pesquisa no Brasil e no Mundo...............................................................................347Grupos de Pesquisa Cadastrados no CNPq ...............................................................................347Banco de Teses da CAPES..............................................................................................................348Programa de P&D da ANEEL.......................................................................................................349INPI .....................................................................................................................................................350Derwent Innovations Index SM......................................................................................................350Web of Science....................................................................................................................................350Roadmaps ...........................................................................................................................................351Comentrios Gerais .........................................................................................................................353Referncias .........................................................................................................................................354

CAPTULO 15

Concluses..................................................................................................................................359

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XII SUMRIO

PREFCIOS INICIAIS

Programa de Pesquisa e Desenvolvimento da Agncia Nacional de Energia Eltrica ANEEL

Mximo Luiz PompermayerSUPERINTENDENTE DA ANEEL

Oconhecimento cientfico e a evoluo tecnolgica so balizadoresdo nvel de desenvolvimento de um pas, regio ou setor de ati-vidade. Entre outros benefcios, a cincia e a tecnologia exercempapel relevante na qualidade, segurana, confiabilidade e efi-cincia na prestao de servios de interesse pblico, como a transmisso ea distribuio de energia eltrica.

Uma indstria ou setor pode adotar uma postura passiva perante a cinciae a tecnologia, ou criar mecanismos que estimulem e direcionem sua evoluopara o atendimento de suas demandas e o aproveitamento das oportunidadesde mercado. No primeiro caso, a base de conhecimento estaria fora de suaalada, e sua aplicao estaria condicionada a interesses de terceiros, que, ge-ralmente, no coincidem com o seus.

Por razes socioeconmicas histricas, vrios produtos, servios e setoresda economia brasileira so de baixa intensidade tecnolgica, o que coloca oPas em desvantagem competitiva perante um mundo globalizado. Outros,como o setor de energia eltrica, embora empreguem tecnologia de ponta,so altamente dependentes de tecnologia produzida fora do Pas, de modo

13PREFCIOS INICIAIS

Prospeco e Hierarquizao de Inovaes Tecnolgicas Aplicadas a Linhas de Transmisso

que os nveis de qualidade e o preo do servio prestado esto sujeitos aosinteresses e s condies impostas por agentes externos.

Diante do exposto, torna-se fundamental a criao de polticas pblicasque estimulem o desenvolvimento cientfico e tecnolgico de setores estra-tgicos para o Pas, como o setor de energia eltrica. Nesse contexto, desta-ca-se a Lei no 9.991, de 24 de julho de 2000, que obriga concessionrias, per-missionrias e autorizadas do setor de energia eltrica a realizar investimentosmnimos em pesquisa e desenvolvimento. Parte desse recurso destinada aoMinistrio de Minas e Energia (MME) e ao Fundo Nacional de Desenvolvi-mento Cientfico e Tecnolgico (FNDCT), este ltimo sob coordenao doMinistrio da Cincia e Tecnologia (MCT). Outra parte aplicada diretamentepelas empresas de energia eltrica, sob regulamentao da Agncia Nacionalde Energia Eltrica (ANEEL).

Ao longo de aproximadamente dez anos, foram aplicados, pelas empresasde energia, quase dois bilhes de reais em projetos de P&D, em diversas reasdo conhecimento e etapas da cadeia da inovao. Alm de melhorias na qua-lidade dos servios prestados, ganhos de produtividade, reduo de custos eimpactos ambientais, esses investimentos ampliam a capacidade tecnolgicado setor, tendo em vista a produo cientfica gerada, a capacitao profissionalrealizada durante a execuo dos projetos e a criao e fortalecimento de cen-tros de excelncia em reas estratgicas para o setor.

Centenas de instituies de pesquisa, incluindo universidades, fundaes,centros de pesquisa, empresas de base tecnolgica, fabricantes e consultores,e milhares de profissionais altamente qualificados participam do Programa.Milhares de produtos ou tcnicas, incluindo materiais, equipamentos, dis-positivos e procedimentos, foram desenvolvidos ou aprimorados, propor-cionando ganhos de produtividade e contribuindo para a reduo da depen-dncia tecnolgica do setor de energia eltrica.

Este livro mais um produto importante dessa parceria entre empresasde energia eltrica e instituies de pesquisa, reforando a importncia depolticas pblicas destinadas pesquisa e ao desenvolvimento tecnolgicodo setor. Com foco na prospeco de tecnologias e inovaes relevantes parao futuro da transmisso de eletricidade no Pas, o projeto INOVALT coloca disposio do setor o estado da arte, as melhores prticas e as tendnciastecnolgicas na implantao e na operao de linhas de transmisso.

Que sua aplicabilidade e relevncia estimulem a realizao de projetos,cujos resultados contribuam para a consolidao desse importante mecanismode promoo da pesquisa e do desenvolvimento tecnolgico no setor de ener-gia eltrica.

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PREFCIOS INICIAIS

Programa de Pesquisa e Desenvolvimento da Transmissora Aliana de Energia Eltrica S.A. TAESA

Gliender Pereira de MendonaGERENTE DOS PROGRAMAS DE P&D DA TAESA

Os vrios projetos de P&D executados e/ou em execuo pelasConcesses que integram o Grupo Transmissora Aliana de Ener-gia Eltrica S.A. (TAESA), a saber, Transmissora Sudeste NordesteS.A. (TSN), Novatrans Transmissora de Energia S.A. (NOVA-TRANS), Empresa de Transmisso de Energia do Oeste S.A. (ETEO), Empresade Transmisso de Energia do Alto Uruguai S.A.(ETAU) e Brasnorte Trans-missora de Energia S.A. (BRASNORTE), visam desenvolver novas alternativaspara o setor de transmisso de energia, alm de buscar constantemente projetosde pesquisa que contribuam com a sustentabilidade, meio ambiente, economia,razoabilidade e principalmente que gerem bons resultados e benefcios so-ciedade brasileira, estimulando a competitividade da indstria do nosso pas.Os resultados destes projetos contribuem para manter a vanguarda tecnolgicada Companhia no mbito do setor eltrico nacional.

Sabe-se que com a promulgao da Lei n 9.991 de 24 de julho de 2000,que estabeleceu os percentuais mnimos a investir em programas de P&D pelasempresas do setor eltrico brasileiro, as concessionrias de energia eltrica, sobprimorosa coordenao, regulao e fiscalizao da Agncia Nacional de Energia

15PREFCIOS INICIAIS


Eltrica (ANEEL), vm, exemplarmente, executando projetos de pesquisa edesenvolvimento que alavancam tecnologicamente o referido setor. Os resul-tados/produtos provenientes de estudos, desenvolvimento de novos materiaise capacitao profissional, contribuem, incessantemente, para que o pas sedesvincule da dependncia tecnolgica com outros pases, tendo como ganhoadicional a possibilidade de o Brasil exportar novas tecnologias. As Conces-sionrias de Transmisso que compem o Grupo TAESA vm investindo sig-nificativamente em projetos de P&D, pulverizados em diversos temas de pes-quisa de interesse da Companhia e na busca constante pela melhoria naprestao de seus servios. Nestes ltimos anos, a Empresa investiu um montanteconsidervel de recursos, buscando sempre reconhecer a determinao legalcomo oportunidade de investimento sustentvel, de ser um vetor de inovaoe no como uma simples obrigao setorial. A TAESA fortifica-se cada vezmais, beneficiando-se dos produtos advindos das pesquisas e orgulha-se defazer parte deste processo de P&D que se consolida neste setor.

Participar da equipe do projeto Inovaes Tecnolgicas Aplicadas a Li-nhas de Transmisso INOVALT e, principalmente, poder deixar registradasnesta obra algumas palavras, que antecedem relatrios originados por grandespersonalidades do setor eltrico brasileiro, me enaltece profundamente. Comcerteza, este livro, precursor de outros, vem mostrar a relevncia da INOVAoe do desenvolvimento, fatores que agregam avanos tecnolgicos do nossopas e convergem na segurana, eficincia e continuidade da prestao dosservios pblicos vinculados ao setor de energia eltrica.

Parabns ao Pesquisador Sergio Frontin e a toda a sua equipe pela bri-lhante pesquisa!

Entre as pequenas coisas que no fazemose as grandes que no podemos fazer,

o perigo est em no tentarmos nenhuma.Confcio

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PREFCIOS INICIAIS

O Impacto da Lei 9.991 Sobre Projetos de Pesquisa e Desenvolvimento com o Setor Eltrico na Faculdade de Tecnologia da UnB

Antonio Cesar Pinho Brasil JuniorCHEFE DO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA DA UNB

Jos Alexander ArajoPROFESSOR DO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA DA UNB

Ivan Marques de Toledo CamargoPROFESSOR DO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA DA UNB

Indicadores recentes do Ministrio da Cincia e Tecnologia, amplamentedivulgados nos diversos veculos da imprensa nacional, mostraramque, nas ltimas duas dcadas, o Brasil praticamente dobrou sua par-ticipao percentual na produo mundial de conhecimento em termosdo nmero total de artigos publicados em peridicos indexados. Ocupamoshoje posio de destaque nesse indicador e, entre os anos de 1980 a 2006,fomos o sexto pas a apresentar maior nvel de crescimento nas publicaesmundiais indexadas. Por outro lado, nossa participao no pedido de patentesde inveno depositadas no escritrio de marcas e patentes dos EUA muitomodesta, e o crescimento registrado nos ltimos vinte anos no acompanhao ritmo de crescimento de nossas publicaes. De uma forma ou de outra,esse um indicador claro de que a pesquisa realizada no Brasil tem carterfortemente acadmico com pouco reflexo ainda no desenvolvimento tec-nolgico do pas. Nesse sentido, a Lei 9.991 de 24 de julho de 2000, queobriga as empresas concessionrias, permissionrias e autorizadas do setorde energia eltrica a investirem um pequeno percentual de sua receita ope-racional lquida no desenvolvimento de projetos de P&D, tem representado

17PREFCIOS INICIAIS


uma verdadeira revoluo na produo de conhecimento, de prticas e deprodutos de carter tecnolgico para o setor eltrico brasileiro. O processosinrgico, disparado pela publicao da referida Lei entre os pesquisadoresde diversos laboratrios da Faculdade de Tecnologia da UnB e as empresasparceiras, exemplo caracterstico. Pelo lado das empresas do setor eltrico,estes recursos, que inicialmente foram considerados por algumas como umnus ou at mesmo como uma tributao extra, tm sido agora claramenteconsiderados como uma importante ferramenta para o seu desenvolvimentoestratgico. Graas a esses projetos de P&D, verifica-se uma maior aproxi-mao entre engenheiros e pesquisadores na tentativa de se criar ferramentastecnolgicas e produtos inditos e/ou inovadores que representem soluesrobustas para problemas e processos de fundamental importncia para osetor eltrico brasileiro. Um crculo virtuoso foi criado, onde a soluo deproblemas existentes no mbito dos projetos de P&D parece aguar cadavez mais a curiosidade dos profissionais envolvidos nestes projetos, gerandomais demandas por novos problemas e por um intenso processo de capa-citao e transferncia tecnolgica.

Do outro lado do balco, pesquisadores usualmente distantes dos pro-blemas prticos e das necessidades tecnolgicas das empresas do setor foramatrados pela perspectiva de novas fontes de financiamento, com volumerazovel de recursos protegidos por fora da lei. A conduo de pesquisasde carter mais aplicado tem imposto novos desafios e motivaes aos pes-quisadores que agora veem os resultados de seus trabalhos serem revertidosde maneira clara em benefcio das empresas e, consequentemente, da so-ciedade como um todo. Um novo ambiente foi criado nos diversos labo-ratrios de pesquisa da FT-UnB envolvidos com o desenvolvimento dessetipo de projeto de P&D. A maior presena dos engenheiros do setor eltriconos nossos laboratrios despertou um grande interesse de docentes e dealunos de graduao e ps-graduao pelo desenvolvimento de pesquisaaplicada para o setor. Apenas como alguns exemplos recentes de projetosde P&D no mbito da Lei 9.991 na FT-UnB, pode-se citar a criao de umlaboratrio com caractersticas inditas no Hemisfrio Sul para ensaios defadiga de cabos condutores de energia, o desenvolvimento e patenteamentode uma turbina hidrocintica para gerao de energia a partir da correntezados rios (com grande impacto e projeto social associado a comunidadesisoladas da Amaznia, entre outras), o desenvolvimento de metodologiaspara projeto contra a fadiga e para a modelagem do comportamento din-mico de hidrogeradores, o estudo, o desenvolvimento e implantao debiocombustveis e clulas combustveis, estudo e controle dos nveis de par-

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PREFCIOS INICIAIS

tculas poluentes emitidas por gases gerados em usinas termoeltricas, mo-nitoramento e controle da qualidade de energia eltrica, entre outros.

nesse contexto que o projeto INOVALT foi proposto. Com o objetivode prospectar e hierarquizar tecnologias e inovaes aplicadas a linhas detransmisso, o principal resultado desse projeto de pesquisa o estabele-cimento de uma agenda para a priorizao de investimentos nessa rea.Neste livro, o hercleo trabalho de prospeco executado pela equipe doprojeto apresentado de forma coerente. A metodologia de hierarquizaoadotada ento descrita e aplicada s tecnologias e inovaes prospectadaspara definio das prioridades cientficas que apresentem a melhor relaoentre recurso/tempo investido e retorno/financeiro para a empresa.

19PREFCIOS INICIAIS


RESUMO EXECUTIVO

Sergio de Oliveira Frontin COORDENADOR DO PROJETO

OPrograma de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) da AgnciaNacional de Energia Eltrica (ANEEL) menciona, no contextodo tema Planejamento de Sistemas de Energia Eltrica, que arede bsica, com vida mdia na faixa de 20 a 30 anos de servio,em pouco tempo apresentar inevitvel degradao. Por este motivo, vemsendo enfatizada a importncia do desenvolvimento de tecnologias que per-mitam aumentar a capacidade de transporte e a confiabilidade.

Com este objetivo, foi realizada a pesquisa Prospeco e Hierarquizaode Inovaes Tecnolgicas Aplicadas a Linhas de Transmisso patrocinadapela Transmissora Aliana de Energia Eltrica (TAESA), tendo como enti-dades executoras a Fundao de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico(FINATEC) e a Universidade de Braslia (UnB).

Este projeto intitulado de INOVALT foi, primordialmente, conduzidoem trs etapas. Na primeira delas, foi realizada a contextualizao do assuntoem pauta a partir da anlise dos diversos estudos e atividades necessriospara a implantao de uma linha de transmisso, da anlise do sistema detransmisso atual, da expanso planejada e dos indicadores de desempenho

21RESUMO EXECUTIVO


das linhas em operao. A segunda etapa refere-se apresentao dos resul-tados das prospeces efetuadas para a identificao e anlise dos temas quepoderiam conduzir a inovaes tecnolgicas. J a terceira refere-se ao esta-belecimento e aplicao de metodologia de hierarquizao aos temas sele-cionados, considerando as dimenses: aumento da capacidade de transporte,aumento da confiabilidade, reduo do impacto ambiental, reduo dos custose expanso do sistema.

A contextualizao do assunto em pauta foi apresentada nos Captulos1, 2 e 3.

O Captulo 1 Implantao de Linhas de Transmisso apresenta, deforma resumida, as fases necessrias para a implantao de uma linha detransmisso de acordo com o atual modelo do Setor de Energia Eltrica. Aapresentao destas fases tem, igualmente, o objetivo de prover uma visoglobal dos aspectos tcnicos relacionados s linhas de transmisso e permitira sua reflexo sobre as diversas possibilidades de aplicao de inovaes tec-nolgicas. Estas inovaes podem impactar qualquer um dos componentesenvolvidos (estruturas, condutores, isoladores etc.) e contribuir para a reali-zao de estudos voltados para a otimizao tcnica e econmica da linha.

O Captulo 2 Planejamento e Custos expe a situao atual do sistemade transmisso e a sua expanso planejada, considerando os dados do PlanoDecenal Energia 2019 (PDE 2019). Os diversos componentes de custos de-correntes da implantao de uma linha de transmisso tambm um assuntoanalisado neste Captulo.

O Captulo 3 Desempenho de Linhas de Transmisso mostra os re-sultados principais dos relatrios sobre este assunto, publicados pelo OperadorNacional do Sistema (ONS), analisando as causas, frequncia e durao dosdesligamentos.

A segunda etapa, referente prospeco dos temas mais promissores,considerou as seguintes fontes de pesquisa em mbito nacional: Programade P&D da ANEEL; Coordenao de Aperfeioamento de Pessoal de NvelSuperior (CAPES); Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI) e Se-minrio Nacional de Produo e Transmisso de Energia Eltrica (SNPTEE).Para obter parmetros comparativos com o cenrio internacional, foram con-sideradas tambm as fontes Institute of Electrical and Eletronic Engineers(IEEE); Conseil Internacional des Grands Rsaux Electriques (CIGR) e pu-blicaes cientficas do banco de dados Web of Science.

Alm da identificao e anlise dos temas mais promissores, foram le-vantados outros aspectos considerados relevantes para a pesquisa, como porexemplo: investimentos realizados nos projetos de P&D, as instituies pro-

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RESUMO EXECUTIVO

ponentes e executoras e a quantidade de trabalhos por instituio e por pas.Uma viso geral deste levantamento foi apresentada no Captulo 4.

Devido grande abrangncia do tema Linhas de Transmisso, o trabalhode prospeco foi dividido em oito reas, conforme indicadas abaixo:

1) Estudos e Projetos ...................................Captulo 52) Recapacitao...........................................Captulo 63) Estruturas .................................................Captulo 74) Condutores...............................................Captulo 85) Isoladores..................................................Captulo 96) Manuteno..............................................Captulo 107) Monitoramento........................................Captulo 11 8) Meio Ambiente ........................................Captulo 12

Como resultado desta pesquisa, foram selecionados 98 temas mais pro-missores em termos de desenvolvimento de projetos P&D.

O Captulo 13 detalha a terceira etapa do projeto, que se refere ao estabe-lecimento e aplicao de metodologia de hierarquizao aos temas identificadose consolidados a partir das prospeces apresentadas nos captulos anteriores.

Foram analisadas diversas metodologias, dentre as quais foi escolhida aMetodologia Delphi. Esta metodologia utilizada para se obter consenso deopinies entre especialistas sobre um objeto investigado. Baseia-se na aplicaode questionrios durante sucessivas rodadas a um grupo de especialistas. Acada rodada, os participantes recebem um feedback sobre os resultados darodada anterior, os quais so submetidos previamente a um tratamento es-tatstico, ou seja, uma abordagem quantitativa dos dados.

No nosso caso, foram utilizadas duas rodadas de consulta aos especialistas.Uma primeira rodada foi realizada durante Seminrio ocorrido na cidade

de Braslia, onde foi apresentado um questionrio contendo os 98 temas se-lecionados previamente para avaliao dos participantes.

Aps a anlise e consolidao das respostas, foi realizada via internetuma segunda rodada de consulta aos especialistas. Para esta rodada foramescolhidos 15 temas mais promissores, selecionados a partir das respostasdos especialistas no seminrio. Para cada tema foram apresentadas cinco per-guntas especficas, abordando as dimenses Desempenho, Expanso do Sis-tema, Custos, Melhoria do Sistema Existente e Meio Ambiente.

Como resultado final, apresentou-se a hierarquizao dos temas mais pro-missores, objetivando fornecer subsdios importantes para a construo daAgenda Estratgica das empresas na escolha dos seus projetos de P&D. Espe-

23RESUMO EXECUTIVO


ra-se igualmente que os investimentos nos temas apontados tragam benefciospara reduo dos custos decorrentes das diversas atividades para implantaode uma linha de transmisso; melhoria do desempenho com consequente re-duo das sadas das linhas; reduo dos impactos ambientais; e indicao denovos processos e tecnologias que possam ser utilizados para aumentar a ca-pacidade das linhas existentes e aplicados na expanso do Sistema Eltrico.

Aps a hierarquizao dos temas mais promissores, seria igualmentepossvel avanar e promover um maior detalhamento das aes necessriaspara o pleno desenvolvimento de um item especfico.

O Captulo 14 exemplifica essa possibilidade a partir da apresentaoda metodologia de roadmapping e sua aplicao ao tema Vibrao Elica eFadiga de Cabos. Essa metodologia analisa o fenmeno, as teorias correlatas,levanta os indicadores pertinentes e, com base nesse conhecimento e em umapesquisa junto a especialistas na rea, estabelece as aes necessrias para oaprimoramento das pesquisas, infraestrutura, tecnologia e produo do co-nhecimento relacionados ao tema em questo.

O Captulo 15 apresenta os principais fatos e concluses abordados aolongo dos captulos anteriores.

Os resultados deste projeto podem ser aplicados de forma geral. Entre-tanto, torna-se necessrio ressaltar que no foi dada nfase s alternativasno convencionais para a transmisso de energia eltrica longa distnciacomo, por exemplo, transmisso em ultra alta tenso em corrente alternada,sistemas de corrente contnua acima de 600 kV, sistemas em meia onda, sis-temas hexafsicos etc, tendo em vista que este tema faz parte do projeto es-tratgico do programa de P&D da ANEEL denominado Chamada 005.

Durante o desenvolvimento do projeto, contamos com a ajuda de diversaspessoas, dentre as quais devemos citar: Marcio Szechtman e Geyza GabrielliRigo pela TAESA, Francisco Rogrio Fontenele Arago, Cludio HumbertoAmncio, Dbora Fernandes da Cunha, Carolini Priscila Silva de Oliveira,Marinela Dias Piloto pela FINATEC.

Finalmente, gostaria, em nome da equipe, agradecer ao Gerente do Pro-jeto, Gliender P. Mendona, pelo apoio sempre presente durante o desenvol-vimento dos trabalhos. Agradecemos tambm aos renomados especialistasque contriburam apresentando os seus comentrios por meio de prefciosaos diversos captulos.

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RESUMO EXECUTIVO

CAPTULO 1

Implantao de Linhas de Transmisso

Sergio de Oliveira Frontin

25CAPTULO 1


PREFCIO

Os desafios da otimizao integrada

Jos Roberto de Medeiros

Um projeto de linha de transmisso busca atender aos requisitosde planejamento de sistema, ou seja, transmitir uma determinadapotncia em regime normal de operao (carregamento de longadurao) e em emergncia (carregamento de curta durao) aum determinado nvel de tenso, ao menor custo total, qual seja custo de in-vestimento acrescido do custo de perdas, com baixo impacto ambiental e so-cial, altos ndices de confiabilidade e disponibilidade, atendendo a requisitostcnicos mnimos tanto do ponto de vista eltrico como mecnico.

O pargrafo anterior, basicamente, indica os principais elementos quecompem o processo de otimizao de projeto de linha de transmisso.Alguns destes elementos dizem respeito ao custo de investimento do projetoassociado funo de transmisso, ou seja, torres (geometria, espaamentos,alturas etc), cabos (tipo e nmero de condutores, comprimento de vo, flechaetc), outros ao custo de investimento do projeto associado s questes am-bientais (faixa de passagem, restries quanto definio de rotas, compen-saes ambientais, interferncias no meio ambiente de uma forma geral, bemcomo em servios e sistemas telefonia, rdio etc, e nos seres humanos potenciais perigosos toque e passo, rudos audveis etc).

Observa-se que, para que o projeto seja desenvolvido de forma segura,um conjunto expressivo de dados deve estar disponvel de forma confivel.Como exemplo, pode-se citar dados meteorolgicos (vento, chuva, umidade

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etc), dados ambientais (poluio ambiental, nvel de sinais de rdio e telef-nicos, localizao de instalaes sujeitas interferncia etc), custos de com-ponentes (cabos, ferragens etc), dados ambientais, requisitos mnimos de de-sempenho etc.

No atual modelo do setor eltrico brasileiro, os ativos de transmissoso remunerados por meio de uma parcela fixa acrescida de uma parcela va-rivel que est relacionada disponibilidade destes ativos no cumprimentoda sua funo de transmisso. Assim sendo, um equilbrio entre o custo doprojeto e seu desempenho operativo (disponibilidade) fundamental paraque se possa garantir a adequada remunerao.

O desenvolvimento integrado de um projeto de linha de transmissovoltado otimizao de todos estes fatores constitui-se em um desafio per-manente para o setor eltrico, mesmo porque os pesos dos diversos elementosque participam do processo de otimizao variam com o tempo. Da a ne-cessidade de contnuo aprimoramento tecnolgico na busca de inovaesque possibilitem ganhos contnuos tanto para o empreendedor como para asociedade como um todo, contribuindo para o aumento do nvel de riquezae desenvolvimento do pas.

Este primeiro captulo (Implantao de Linhas de Transmisso) apresenta,de forma objetiva e ordenada, todos os aspectos envolvidos em um projetode linha de transmisso e, certamente, contribui para uma viso abrangentedeste processo.

27CAPTULO 1



Srgio de Oliveira Frontin

Objetivo

Apresentar de forma resumida as etapas necessrias para implantaode uma linha de transmisso de energia eltrica de acordo com o atual modelodo Setor de Energia Eltrica Brasileiro.

A apresentao destas etapas tem o objetivo de prover o leitor de umaviso global dos aspectos tcnicos relacionados s linhas de transmisso e,em decorrncia, permitir a sua reflexo sobre as diversas possibilidades deaplicao de inovaes tecnolgicas, que podem impactar qualquer um doscomponentes envolvidos (estruturas, condutores, isoladores etc.) e fornecersubsdios importantes para a realizao de estudos voltados para a otimizaotcnica e econmica da linha.

As Etapas

A implantao de uma linha de transmisso se inicia pela identificaode sua necessidade, com vistas expanso do sistema eltrico ou necessidadede reforo das instalaes existentes at a sua efetiva operao.

De maneira global, estas etapas podem ser nomeadas da seguinte forma:

Estudos para a expanso do sistema de transmisso. Estudos de ampliaes e reforos do sistema existente. Realizao de leiles de linhas de transmisso. Contrato de concesso do servio pblico de transmisso de energia

eltrica.

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Elaborao do projeto bsico para atendimento dos requisitos do edital. Construo e comissionamento. Operao. Remunerao do ativo de transmisso. Manuteno.

A seguir ser detalhada cada uma destas etapas.

Estudos para a Expanso do Sistema de Transmisso

Para a definio das alternativas de expanso do sistema de energia el-trica, basicamente so realizados, na fase de planejamento, estudos de fluxode potncia, curto-circuito, estabilidade e sobretenses transitrias.

Estes estudos e outros especficos relacionados s questes econmicas eambientais so realizados pela Empresa de Pesquisa Energtica (EPE) que, a partirdo conhecimento da demanda de energia no horizonte do planejamento e dasalternativas de gerao, determina as solues tecnicamente e economicamentemais adequadas para a expanso do sistema de energia eltrica. Alm de outrosparmetros, as alternativas de transmisso devero ser identificadas pelo seumodo de transmisso (corrente alternada ou corrente contnua), nvel de tensoda linha de transmisso, carregamento em operao normal e em emergncia,suas subestaes terminais e a data requerida para entrada em operao.

Os resultados dos estudos convergem para o Plano Decenal de Expansode Energia, que apresenta os principais aspectos que norteiam o estabeleci-mento da configurao de referncia do sistema de gerao e transmisso esua evoluo ao longo do perodo de 10 anos.

No item Gerao de Energia Eltrica, deste Plano Decenal, so apresen-tadas as hipteses da expanso da gerao e as diversas anlises realizadas,tais como riscos de dficit, custos marginais de operao, evoluo dos fluxosnas interligaes, estimativa do total de investimentos, anlise de sensibilidadea prazos mais longos para obteno de licenas ambientais etc.

No item Transmisso de Energia Eltrica, a expanso da transmisso descrita por regio geoeltrica do Sistema Interligado Nacional (SIN) e porunidade de estado dessas regies. Alm das estimativas de investimentos, soindicadas a avaliao da estabilidade eletromecnica do sistema interligado,a projeo da evoluo dos valores mdios das tarifas de uso do sistema detransmisso, a avaliao dos ndices de confiabilidade da rede eltrica e aevoluo dos nveis de curto-circuito nos barramentos.

29CAPTULO 1


No item Anlise Socioambiental do Sistema Eltrico, apresentado umpanorama das questes socioambientais referentes s configuraes propostaspara a expanso da gerao e da transmisso.

A partir do Plano Decenal, a EPE elabora o Programa de Expanso daTransmisso (PET), onde so indicadas as linhas de transmisso e subestaesnecessrias para a adequada prestao dos servios de transmisso de energiaeltrica pela Rede Bsica (RB) do Sistema Interligado Nacional (SIN).

Estudos de Ampliaes e Reforos do Sistema Existente

O Operador Nacional do Sistema (ONS), a partir de estudos de sistemasno horizonte de at 5 anos, pode, por sua vez, identificar a necessidade deampliaes e reforos no sistema atual que so apresentados no Plano deAmpliaes e Reforos (PAR).

As novas linhas de transmisso apresentadas no PET e PAR so analisadase consolidadas pelo Ministrio de Minas e Energia (MME) que representa aUnio como poder concedente do servio pblico de transmisso. A partirdesta anlise, o MME compe os lotes de linhas de transmisso e subestaespara submeter ao mercado por meio de realizao de leiles.

Leiles de Linhas de Transmisso

O MME, dentre as suas competncias legais, vem delegando AgnciaNacional de Energia Eltrica (ANEEL) a realizao de licitao, na modalidadeleilo, para a seleo das propostas para contratao de servio pblico detransmisso, mediante outorga de concesso, incluindo a construo, mon-tagem, operao e manuteno das instalaes de transmisso.

O procedimento para a declarao do vencedor, de acordo com as atuaisregras do leilo de linhas de transmisso e subestaes, o seguinte:

Ser declarada vencedora de cada lote a proponente que ofertar, emenvelope lacrado, o menor valor da receita anual permitida para ex-plorao da concesso do servio pblico de transmisso, desde queos valores ofertados pelas demais proponentes, em cada lote, sejamsuperiores a 5% (cinco por cento) do valor ofertado pela menor pro-posta financeira apresentada em envelope lacrado. Em cada lote, a sesso do leilo prosseguir, com lances sucessivos efe-

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tuados a viva-voz, no caso de haver: Diferena entre os valores damenor proposta financeira e das demais propostas ofertadas pelasproponentes igual ou inferior a 5% (cinco por cento), ou empate entreos menores valores dos lances ofertados nos envelopes.

No edital da licitao, a ANEEL exige dos proponentes empreendedoresdiversos requisitos, dentre os quais se podem citar:

A transmissora dever promover, junto aos proprietrios, priorizando aforma amigvel, a liberao da faixa de terra necessria passagem dalinha de transmisso. Caso a transmissora venha requerer a Declaraode Utilidade Pblica de reas de terra e benfeitorias para fins de instituiode servido administrativa ou desapropriao, a ANEEL examinar aquesto e se for deferida a solicitao, cabendo transmissora as provi-dncias necessrias para efetivao das servides administrativas e dadesapropriao, com o conseqente pagamento das indenizaes.

Este item particularmente importante considerando que o estabeleci-mento da rota da linha de transmiso, mesmo com a utilizao de modernasferramentas de geoprocessamento, est se tornando uma tarefa cada vez maiscomplexa, tendo em vista a preocupao crescente com o meio ambiente. Sendoassim, a escolha da rota da linha de transmisso deve ser cuidadosamente rea-lizada considerando os aspectos de engenharia, meio ambiente e economia.

Outros itens importantes so:

Ser de responsabilidade exclusiva da transmissora a construo,montagem, operao e manuteno das instalaes de transmisso,cabendo-lhe, para isso, captar os recursos financeiros, desenvolver di-retamente ou contratar com terceiros: servios, aquisio de materiaise equipamentos para reserva ou substituio. Responder ainda atransmissora pela integridade das instalaes, submetendo-se re-gulamentao especfica estabelecida pela ANEEL e aos procedimentosde rede, bem como s condies definidas no Contrato de Concessoe no Contrato de Prestao de Servios de Transmisso CPST.Os requisitos aqui estabelecidos aplicam-se ao pr-projeto, ao projetobsico e executivo bem como s fases de construo, manuteno eoperao do empreendimento. Aplicam-se ainda ao projeto, fabricao,inspeo, ensaios e montagem de materiais, componentes e equipa-mentos utilizados no empreendimento.

31CAPTULO 1


A transmissora dever apresentar ANEEL o projeto bsico das insta-laes de transmisso, vinculadas ao seu contrato de concesso. de responsabilidade da transmissora obter os dados, inclusive os des-critivos das condies ambientais e geomorfolgicas da regio de implan-tao, a serem adotados na elaborao do projeto bsico, bem como nasfases de construo, manuteno e operao das instalaes. de responsabilidade e prerrogativa da transmissora o dimensionamentoe especificao dos equipamentos e instalaes de transmisso que compemo servio pblico de transmisso, objeto desta licitao, de forma a atenderao edital e as prticas da boa engenharia, bem como a poltica de reserva.

Contrato de Concesso do Servio Pblico de Transmisso de Energia Eltrica

Uma vez atendidas as exigncias processuais indicadas no edital, a em-presa transmissora vencedora assina o Contrato de Concesso: contrato comprazo de vigncia de 30 anos, a ser celebrado entre a transmissora e a Unio,por intermdio da ANEEL, regendo a concesso da prestao do servio p-blico de transmisso. Este contrato contm as seguintes clusulas principais,dentre outras:

Definies. Condies de prestao do servio. Obrigaes e encargos da transmissora. Prerrogativas da transmissora. Receita do servio de transmisso. Reviso da receita anual permitida. Fiscalizao dos servios. Penalidades. Interveno na concesso. Extino da concesso e reverso dos bens vinculados. Prazo de concesso.

A transmissora, na mesma data ou em at 60 dias aps a celebrao doContrato de Concesso, dever firmar o Contrato de Prestao de Servios deTransmisso (CPST) com o Operador Nacional do Sistema, consubstanciandoas condies tcnicas e comerciais relativas disponibilidade das instalaes detransmisso para a operao interligada.

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Projeto Bsico para Atendimento dos Requisitos Tcnicos do Edital

O Edital de Licitao para fins de verificao da conformidade com os re-quisitos tcnicos exige que a transmissora apresente o Projeto Bsico das instalaespara anlise e aprovao da ANEEL. Sendo enfatizado que, sempre que solicitada,a transmissora deve comprovar, mediante estudo, que as solues adotadas nasespecificaes e projetos das instalaes de transmisso so adequadas.

O Projeto Bsico deve ser composto de relatrios tcnicos com roteiro com-pleto e descrio detalhada do tratamento e das hipteses assumidas para osdados de vento, as presses dinmicas e as cargas resultantes, os esquemas e ashipteses de carregamentos e o respectivo memorial de clculo com o dimen-sionamento completo da linha de transmisso incluindo:

Mapas (istacas). Estaes anemomtricas usadas. Velocidade mxima anual de vento a 10 m de altura e mdia de 3 segundos,

tempo de retorno de 250 anos (para linha com tenso superior a 230 kV)e 150 anos (para linha com tenso igual ou inferior a 230 kV) e, tambm,com mdia de 10 minutos.

Mdia de velocidade mxima anual de vento a 10 m de altura e mdia de3 segundos, tempo de retorno de 250 anos (para linha com tenso superiora 230 kV) e 150 anos (para linha com tenso igual ou inferior a 230 kV)e, tambm, com mdia de 10 minutos.

Coeficiente de variao da velocidade mxima anual a 10 m de altura (emporcentagem).

Coeficientes de rajadas a 10 m de altura e mdia de 10 minutos. Relao de normas tcnicas oficiais utilizadas. Memorial de clculo dos suportes. Desenho da diretriz selecionada e suas eventuais interferncias. Desenho da faixa de passagem, clearances e distncias de segurana. Regulao mecnica dos cabos: caractersticas fsicas, estados bsicos e

presso resultante dos ventos. Suportes (estrutura metlica ou de concreto armado e/ou especiais). Tipos, caractersticas de aplicao e relatrios de ensaios de cargas para

os suportes pr-existentes. Desenhos das silhuetas com as dimenses principais. Coeficientes de segurana. Presses de ventos atuantes (cabos e suportes), coeficientes de arrasto,

foras resultantes e pontos de aplicao.

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Esquemas de carregamentos e cargas atuantes. Cargas resultantes nas fundaes. Ensaio de carregamento de prottipo (para os suportes de suspenso sim-

ples de maior incidncia). Programa preliminar do ensaio de carregamento a ser realizado com a

indicao da data prevista, hipteses e a determinao das cargas (Kgf)e respectivos locais de aplicao.

Tipos de fundaes: critrios de dimensionamento e desenhos dimen-sionais.

Cabos condutores: caractersticas. Cabos para-raios: caractersticas. Cadeias de isoladores: coordenao eletromecnica, desenhos e demais

caractersticas. Contrapeso: caractersticas, material, mtodo e critrios de dimensio-

namento. Ferragens, espaadores e acessrios: descrio, ensaios de tipo, caracte-

rsticas fsicas e desenhos de fabricao. Vibraes elicas. Relatrios dos estudos de vibrao elica e de sistemas de amortecimentos

para fins de controle da fadiga dos cabos. Projeto do sistema de amortecimento para fins de controle da fadiga dos

cabos, de forma a garantir a reduo de danos aos cabos.

Requisitos Tcnicos do EditalComo j mencionado, o Projeto Bsico deve ser elaborado de forma a atender

aos diversos requisitos tcnicos apresentados no edital. A seguir, sero apresentadose analisados alguns destes requisitos. O leitor deve analisar estes requisitos tentandoidentificar as possibilidades de inovaes tecnolgicas que possam ser aplicadasobjetivando a reduo dos custos, melhoria da segurana e confiabilidade, reduodo impacto sobre o meio ambiente etc. Este o objetivo primordial deste projetode P&D, e neste sentido as atividades seguintes sero desenvolvidas visando iden-tificar os itens mais promissores com relao aos aspectos indicados.

REQUISITOS ELTRICOS

Parmetros eltricos Os parmetros eltricos das linhas de transmisso sodefinidos pelas matrizes de impedncia srie e admitncia shunt, tanto para fre-quncia industrial como para altas frequncias para aplicao de sinal de carrier.

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Estes parmetros dependem essencialmente da geometria da torre, dafrequncia, caractersticas naturais do condutor e resistividade do solo. Os t-picos relacionados mais importantes so impedncia de surto, desbalano,tenses induzidas, campo eltrico, campo magntico, tenses ressonantes.

O edital do leilo disponibiliza todos os dados que foram utilizados nosestudos de planejamento, que levaram concluso da necessidade da linhade transmisso em pauta. Entretanto, para evitar qualquer discordncia nosestudos futuros, onde sero considerados os parmetros da linha efetivamenteprojetada, torna-se muito importante o seguinte requisito:

A impedncia equivalente vista dos terminais de cada trecho delinha de transmisso, composta por suas componentes de seqnciapositiva e zero e tambm por seu grau de compensao srie e/ouparalela, deve possibilitar que o desempenho sistmico da instalaoseja similar ao da configurao bsica. Este desempenho caracte-rizado pelo resultado obtido em termos de fluxo de potncia e res-posta dinmica em um conjunto de situaes em regime normal esob contingncias apresentado nos estudos documentados nos rela-trios listados no edital.

Capacidade de corrente dos condutores Para a adequada transmissode energia, tanto durante operao normal como durante situaes de emer-gncia, essencial que a linha de transmisso tenha garantida a sua capacidadede corrente de longa e curta durao. Neste sentido, exige-se que:

A capacidade de corrente de longa durao deve corresponder ao valorde corrente da linha de transmisso em condio normal de operaoe deve atender s diretrizes fixadas pela norma tcnica NBR 5422 daABNT. A capacidade de corrente de curta durao deve atender condio de emergncia estabelecida na mesma norma.

Capacidade de corrente dos acessrios, conexes e demais componentes No necessrio somente garantir a capacidade de corrente dos condutores,mas preciso tambm garantir a capacidade de corrente em todos os compo-nentes da linha que sejam submetidos ao fluxo de corrente, assim:

Os acessrios, conexes e demais componentes que conduzem correntedevem ser dimensionados de forma a no criar restrio operaoda linha. Devero ser atendidas, tambm, as prescries das normas

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de dimensionamento e ensaios de ferragens eletrotcnicas de linhasde transmisso, em especial da Norma Tcnica NBR 7095 da ABNT,ou sua sucessora.

Capacidade de corrente dos cabos para-raios Considerando que onmero e posio (altura e ngulo) j tenham sido determinados pelo estudode desempenho a descarga atmosfrica, restam outros itens que necessitamserem estudados e definidos para finalizao do projeto dos cabos para-raios.

A suportabilidade a curto-circuito um destes itens, principalmenteprximo s subestaes. Economicamente justificado escolher um cabopara-raios de bitola maior, perto das subestaes e um de bitola menor aolongo do restante da linha.

Outro ponto a escolha da ligao do cabo para-raios a torre. O modomais simples o aterramento em todas as torres com a desvantagem de apre-sentar perdas maiores. A diminuio das perdas pode ser considerada com otipo seccionado, isolado e aterrado no ponto central. Outra alternativa o caboisolado (quando para uso de comunicao) que requer vrias transposiespara diminuio de tenses induzidas. O requisito do edital o seguinte:

Os cabos pra-raios conectados ou no s malhas de aterramentodas subestaes terminais e ao sistema de aterramento das estruturasda linha devem ser capazes de suportar, sem dano, durante o perodode concesso da linha de transmisso, a circulao da corrente asso-ciada ocorrncia de curto-circuito monofsico franco em qualquerestrutura por durao correspondente ao tempo de atuao da proteode retaguarda.

Definio da flecha mxima dos condutores A determinao daflecha mxima ou altura mnina do condutor-solo feita por meio de estudosde efeitos eletrostticos.

O campo eltrico ao nvel do solo, embaixo da linha de transmisso ouna faixa de passagem, altamente influenciado pela tenso e pela configuraodas fases (horizontal, delta ou vertical) e pela presena de condutores auxiliaresnas proximidades.

Em certas regies (por exemplo, travessias por rodovias), a reduo docampo pode ser conseguida por intermdio de aplicao de cabos aterradosembaixo das linhas. Esta rede de cabos pode ser horizontal ou vertical. Po-de-se ainda pensar em blindagem natural (rvores ou casas) e ainda linhasde menor nvel de tenso (aplicvel para linhas de Ultra Alta Tenso).

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A seleo dos valores para projeto deve ser determinada a partir do esta-belecimento de critrios para os seguintes aspectos: induo nos objetos, induoem pessoas, efeitos biolgicos, ignio de combustvel, corona de objetos ater-rados e descargas eltricas. Em relao ao tpico de distncia de segurana docondutor ao solo, o requisto estabelecido o seguinte:

A linha de transmisso deve ser projetada de acordo com as prescriesda Norma Tcnica NBR 5422, da ABNT, de forma a preservar, emsua operao, as distncias de segurana nela estabelecidas. Devemser previstas a circulao das capacidades de longa e de curta duraona linha de transmisso e a ocorrncia simultnea das seguintes con-dies climticas:

(a) temperatura mxima mdia da regio;(b) radiao solar mxima da regio; e(c) brisa mnima prevista para a regio, desde que no superior a ummetro por segundo.

Transposio A deciso de transpor uma linha de transmisso dependebasicamente dos fatores desbalano, proteo, configurao da torre, com-pensao reativa, corrente de arco secundrio e tenso induzida.

Um dos efeitos indesejveis da linha de transmisso no transposta ograu de desbalano de sequncia negativa e sequncia zero. A corrente de se-quncia negativa (I2) afeta os geradores (aquecimento no reator) e a correntede sequncia zero afeta os rels. Linhas de transmisso no transpostas pro-duzem impedncias desbalanceadas que devem ser levadas em conta noajuste dos rels. Uma linha de transmisso no transporta influencia nega-tivamente a corrente de arco secundrio quando da utilizao do religamentomonopolar.

Na anlise de linhas de transmisso em paralelo, especial ateno deveser dada na escolha de compensao por reatores em derivao. Existe umafaixa de valores de MVAr que deve ser evitada, pois induz altos valores detenso, devido ressonncia entre os circuitos. Se as linhas de transmissoforem transpostas, estas faixas so menores, tornando mais fcil a escolhaotimizada da compensao reativa.

O intervalo da transposio um objetivo do projeto a ser determinadoa fim de se obter a transposio completa da linha. Entretanto, em algunscasos conveniente investigar a possibilidade de realizar a transposio nassubestaes intermedirias em lugar de realiz-la ao longo da linha de trans-

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misso. Nesta situao, embora no se obtenha uma transposio completa,o desempenho pode ainda ser adequado no atendimento em nvel desejado.

Para evitar estes problemas, o edital indica o seguinte requisito:

As linhas de transmisso de comprimento superior a 100 km devemser transpostas com um ciclo completo de transposio, de prefernciacom trechos de 1/6, 1/3, 1/3 e 1/6 do comprimento total.Caso a linha no seja transposta, o desequilbrio de tenso de seqncianegativa e zero deve estar limitado a 1,5% em vazio e a plena carga.Linhas de transmisso em paralelo na mesma faixa ou em faixas con-tguas ou linhas de circuito duplo, que necessitem ser transpostas, devemter os ciclos de transposio com sentidos opostos.

Travessia de linhas sobre linhas de telecomunicao, dutos e outraslinhas de transmisso Em relao induo magntica, a maior preocu-pao refere-se induo de tenso ou correntes em objetos que estejam navizinhana da linha de transmisso, por exemplo oleodutos, linhas de tele-comunicaes, outras linhas de transmisso, cercas etc.

A aproximao entre linhas de transmisso e linhas de telecomunicaopode causar perturbaes no sinal telefnico transmitido e danos ao pessoalde manuteno. Desta forma, deve-se, quando da ocorrncia de tais aproxi-maes, avaliar as distncias recomendveis entre as duas linhas, de tal formaque o desempenho das linhas de telecomunicao esteja enquadrado dentrode limites aceitveis. As tenses que causam distrbios em sistemas de co-municao podem ser divididas em duas classes:

Tenso de perigo: tenso induzida pela linhas de transmisso devidoao acoplamento indutivo, capacitivo e resistivo (hmico).

Tenso de rudo: tenso induzida ponderada em frequncia, para linhastelefnicas. Ela corresponde a uma tenso equivalente com a frequnciade referncia que, atuando no lugar da tenso induzida, causa o mesmoprejuzo qualidade de transmisso.

A tenso de perigo origina-se dos acoplamentos indutivos e resistivosresultantes de correntes desequilibradas da linha de transmisso. Tal dese-quilbrio adquire importncia prtica quando da ocorrncia de faltas dese-quilibradas envolvendo a terra, em particular curtos-circuitos monofsicos.

A tenso de rudo surge da circulao de correntes harmnicas nas linhasde transmisso.

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Pela existncia de uma camada isolante que reveste os dutos, que apre-senta uma tenso mxima de suportabilidade, cuidados devem ser tomadosquando da aproximao de linhas de transmisso e dutos. Basicamente, atenso imposta a este revestimento pode ser dividida em dois componentes.A primeira devido fora eletromotriz induzida pela linha quando da cir-culao de uma corrente desequilibrada originada por uma falta, e a segundadevido elevao do potencial do solo pela disperso da corrente de curto-circuito drenada pelas torres localizadas em cada travessia.

Estas tenses de solicitao devem ser calculadas para as con-dies mais desfavorveis de desequilbrio e disperso de correntepelo solo, ou seja, para um curto-circuito monofsico nas torres maisprximas ao duto em cada travessia.

A tenso induzida no duto devido ao acoplamento magntico deste coma linhas de transmisso depende, entre outros fatores, do ngulo de aproxi-mao do duto em relao ao traado da linhas de transmisso, da extensodo trecho do duto sob influncia, da resistividade do solo ao longo da apro-ximao, da corrente de curto-circuito, dos parmetros do duto. Este valorde tenso pode ser alterado pela presena ou no de juntas isolantes no duto,de cabos para-raios ou outros cabos enterrados ao longo do trecho de in-fluncia que funcionam como agentes de blindagem.

A elevao do potencial do solo provocada pela corrente de dispersoque flui pelo aterramento da torre de travessia funo da resistividade dosolo, da magnitude da corrente de disperso, do raio da esfera equivalente li-gado s dimenses da base da torre, do posicionamento dos fios contrapeso,quando da realizao do aterramento. Por meio da alterao das resistnciasde aterramento das torres situadas nas travessias e nas torres adjacentes aestas, pode-se diminuir o fluxo de corrente pelas torres de travessias, fazendocom que a corrente de falta seja desviada por intermdio dos cabos p

prospecção e hierarquização de inovações tecnológicas · atua no mercado brasileiro de...

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