Evren ve Örneklem

A fim de se verificar se haverá ou não uma disrupção, dada uma determinada sobretensão resultante da injeção de uma onda de corrente em um ponto a meio de vão no cabo pára raios, deve se calcular a suportabilidade do isolamento do espaçamento entre este cabo e o cabo fase mais próximo naquela região. Quando a sobretensão excede tal suportabilidade, um arco elétrico pode ocorrer entre os cabos.

Tal espaçamento é definido pela disposição dos cabos fase e cabos pára raios na região a meio de vão, dependendo das distâncias verticais e horizontais entre os cabos. As distâncias horizontais são ditadas pela geometria da torre e, desprezando se a influência dos ventos, não variam ao longo do vão. Já as distâncias verticais são definidas pelas

diferenças de altura dos cabos em relação ao solo. Sabe se que geralmente a distância vertical dos cabos é diferente na torre e ao longo do vão, uma vez que, geralmente, as flechas dos cabos pára raios são menores que as flechas dos cabos fase. As flechas são definidas como a diferença entre o valor da altura do cabo na torre e a altura do mesmo a meio de vão.

Pode se concluir que os principais fatores que influenciam na distância de isolamento dos cabos são: a geometria da torre, responsável pelas distâncias horizontais e pela altura dos cabos na torre e também a flecha dos cabos, que variam em função do percentual da carga de ruptura que é aplicado aos mesmos de modo a tencioná los. É importante ainda avaliar a necessidade de consideração da variação das flechas com a temperatura dos condutores. Tal variação pode ser considerável para grandes variações de carregamento das linhas.

O mecanismo de flashover entre condutores a meio de vão é considerado de grande complexidade devido às correntes de pré descarga que aparecem durante o processo disruptivo. Na referência (WAGNER, 1963), Wagner e Hileman descreveram o fenômeno e observaram que quando uma onda impulsiva de tensão é aplicada a espaçamentos do tipo condutor condutor, à medida que a tensão entre o cabo pára raios e o cabo fase se aproxima do valor crítico de ruptura, após um curto intervalo de tempo uma corrente elevada passa a fluir. Tais correntes estão associadas ao crescimento de arcos ou canais luminosos ao longo dos cabos. Se a tensão aplicada for de alguma forma atenuada ou anulada antes dos canais se unirem ou obterem uma boa condutividade, a ruptura do isolamento é evitada. Os autores enfatizam a diferença entre correntes devido ao efeito corona e as correntes de pré descarga aqui discutidas, relacionadas à formação dos canais disruptivos ao longo do cabo. As correntes devido ao corona são de baixa magnitude e de curta duração enquanto as correntes de pré descarga são relativamente elevadas e ocorrem por quase todo o intervalo de disrupção.

Os autores do trabalho concluem que esse mecanismo seria capaz de retardar a ruptura suficientemente de forma a permitir que as reflexões negativas de torres adjacentes retornassem ao ponto de impacto a tempo de evitar que a disrupção do isolamento ocorresse. Uma ruptura a meio de vão seria, portanto, extremamente rara e seriam

necessárias correntes de descarga de amplitude elevada e tempos de frente bastante reduzidos.

Entretanto, os ensaios apresentados na referência (WAGNER, 1963) foram baseados em se aplicar impulsos padrão entre condutores simples ou tubos de aço. As influências de reflexões e refrações que ocorrem na interface entre a torre e os cabos pára raios e entre a torre e o aterramento não foram levadas em conta. As formas de onda das sobretensões resultantes, que afetam diretamente a suportabilidade do espaçamento formado entre os condutores e possivelmente o fenômeno das correntes de pré descarga, dependem fortemente das ondas refletidas. Como observado no próximo capítulo, tais sobretensões tem um caráter oscilatório, que se amortece após muitos ciclos e cujas características variam com o comprimento do vão e com o tempo de frente da descarga incidente.

Outro importante parâmetro não levado em conta nos ensaios é o efeito da geometria dos feixes de condutores. Tais feixes são concebidos de modo a aumentar o SIL (Potência Natural de Surto) de linhas de transmissão. Dois tubos de aço galvanizados ou mesmo dois condutores simples, dispostos em paralelo, utilizados em ensaios, não representam de forma precisa o espaçamento formado na prática entre feixes de condutores e cabos pára raios. O fenômeno das correntes de pré descarga, bem como a suportabilidade crítica do espaçamento deve ser diferente para cada caso.

Com isso, os resultados obtidos nos ensaios podem não representar corretamente as sobretensões resultantes de incidências a meio de vão, bem como o fenômeno de pré descarga que ocorre na prática. Seriam necessárias novas séries de ensaios levando se em conta a influência de torres e dos aterramentos, ou então se devem utilizar formas de onda de tensão não padronizadas a serem aplicadas entre o cabo pára raios e diversas configurações de feixes utilizadas na prática, a fim de se representar as sobretensões resultantes de incidências a meio de vão para linhas de transmissão convencionais e não convencionais. Possivelmente, a metodologia de cálculo da suportabilidade do espaçamento, levando se em conta os diversos parâmetros de influência citados, seria mais complexa.

Além disso, ainda que o fenômeno de ruptura a meio de vão não seja freqüente, o mesmo pode causar forte influência no desempenho de linhas acima de 230 kV, que possuem taxas de desligamento bastante reduzidas em relação à linhas de tensão de operação inferior.

Neste trabalho, no entanto, como uma primeira aproximação, são adotados os valores de suportabilidade crítica das referências (WAGNER, 1963) e (WAGNER, 1964), sem se considerar o efeito das correntes de pré descarga na sobretensão resultante, , o que é detalhado no Capítulo 4 desta dissertação.