Monitoramento térmico de linhas de transmissão

Abstract

Resumo: A ampacidade de um condutor elétrico pode ser definida como sua máxima capacidade de transmissão de corrente. Em uma linha de transmissão (LT) esta capacidade está relacionada com a máxima distância entre o cabo e o solo aceitável para não comprometer a segurança do sistema. Este trabalho apresentou como objetivo geral a contribuição para redução de incertezas na determinação de ampacidade de LTs em tempo real. Para tanto foi estudada a norma vigente para cálculo de ampacidade, e desenvolvidos estrutura física e procedimento para ensaiar amostras de cabos utilizados em LTs a fim de determinar seus parâmetros radiativos, utilizados nos cálculos de troca de calor por radiação. Neste ensaio são controlados e/ou coletados os dados acerca das variáveis relacionadas aos mecanismos de transferência de calor que este componente está sujeito. Utilizando uma câmara de vácuo foi possível determinar a emissividade e absortividade de uma amostra de cabo com incerteza de 0,0008. Paralelamente, com o objetivo de monitorar de forma distribuída a temperatura em um cabo OPGW (Optical Ground Wire), foi instalado um equipamento DTS (Distributed Temperature Sensing) em uma subestação de transmissão 230 kV. Este documento apresenta o desenvolvimento de uma técnica de calibração deste equipamento para operar em um sistema composto por mais de uma fibra óptica, validado em uma linha com aproximadamente 20 km de extensão. Foi possível monitorar esse sistema com erro máximo de 6 ºC e resolução espacial de 1m. Por fim, como proposta de alternativa para monitoramento de temperatura e corrente foi desenvolvido um protótipo de sensor pontual de corrente e temperatura para aplicação em linhas de transmissão 230 kV. Este equipamento conta com alimentação proveniente da própria corrente a ser medida e transmite os dados por meio de comunicação sem fio. Desta forma pode ser utilizado como medidor indireto de ampacidade pontual. O protótipo foi validado em laboratório para correntes de até 500 A, apresentando relação sinal ruído de 119 dB

Abstract: The ampacity of an electric conductor can be defined as its maximum current transmission capacity. In a transmission line (TL) this capacity is related to the maximum acceptable sag without compromising safety. The main objective of this work was the contribution to the reduction of uncertainties in the real-time ampacity determination of transmission lines. In order to do so, the current IEEE standard for ampacity calculations was studied, in addition to the development of physical structure and procedure to test samples of cables applied in TLs in order to measure its radiative parameters, used in the calculation of radiative heat exchange. In this test, the controlled and/or collected data are those related to the heat transfer mechanisms that this component is subject to. Using a vacuum chamber it was possible to determine the emissivity and absorptivity of a sample of cable with uncertainty of 0.0008. At the same time, a DTSS equipment was installed at a 230 kV transmission substation in order to monitor the distributed temperature on an OPGW cable. This document presents the development of a calibration technique for this equipment to operate in a system composed of more than one optical fiber, validated in a line of approximately 20 km of extension composed by three different fibers. It was possible to monitor this system with maximum error of 6 ºC and spatial resolution of 1 m. Also, as a proposal of alternative for temperature and current monitoring, a prototype to measure current and temperature in TL cables was developed. This equipment is powered by the current in the conductor and transmits the data via wireless communication, and can be used as an indirect punctual ampacity meter. The prototype was validated in laboratory with currents up to 500 A, with a signal to noise ratio of 119 dB