| | B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica | | | CONCEPÇÃO DE UM SISTEMA PASSIVO PARA CONTROLE DOS NÍVEIS DE CAMPO MAGNÉTICO NAS PROXIMIDADES DE LINHAS DE TRANSMISSÃO DE ALTA TENSÃO E CORRENTE ALTERNADA | | | Weberton Luiz Gonçalves Eller 1 (autor) weberton@es.cefetmg.br | | Marco Aurélio de Oliveira Schroeder 2 (orientador) schroeder@des.cefetmg.br |
| | 1. Depto. Acadêmico de Eng. Elétrica, Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais - CEFET-MG | | 2. Depto. Acadêmico de Eng. Elétrica, Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais - CEFET-MG |
| | INTRODUÇÃO:
Os grandes centros urbanos do Brasil sofreram, a partir das últimas décadas do século passado, crescimentos populacionais e em extensão física de ordem gigantesca. Em decorrência, diversas comunidades se desenvolveram nas proximidades de linhas de transmissão (LT’s) de corrente alternada e de alta tensão. Desta forma, a população que reside em tais comunidades são submetidas aos campos magnéticos gerados pelas correntes destas linhas, por um período de tempo muito longo. Conseqüentemente, tensões e correntes são induzidas na população local. Apesar da inexistência de um estudo conclusivo em relação aos danos que, eventualmente, possam surgir no corpo humano, alguns mecanismos internacionais (ICNIRP) desenvolveram estudos com o objetivo de definir limites de exposição (83 μT). A norma brasileira vigente (NBR 5422/1985), ainda, não estabeleceu um limite correspondente. A situação técnica recomendável neste caso corresponde a uma postura conservadora, ou seja, a busca de soluções (técnica e economicamente viáveis) que reduzam as intensidades de campo magnético. Tendo em vista tal situação, foi desenvolvido um estudo para promover tal redução. Trata-se de um sistema passivo constituído por um conjunto de espiras localizadas nas proximidades da linha. A corrente induzida neste conjunto tende a criar um campo magnético que se opõe ao campo magnético que a originou e, assim, o campo magnético resultante será menor que o campo natural (gerado pelas correntes das LT’s). | | METODOLOGIA:
Em função da complexidade do sistema sob análise, o estudo foi dividido em etapas: inicialmente, deduziu-se uma expressão matemática para o vetor densidade de fluxo magnético (vetor B), num ponto arbitrário, gerado por uma corrente senoidal em uma LT monofásica (1φ) de extensão semi-infinita sobre um solo ideal (condutor elétrico perfeito, ρ→0). Posteriormente, com o auxílio do método das imagens complexas (profundidade complexa), determinou-se a expressão de B considerando um solo real (condutividade finita). Em seguida, tendo em vista que o sistema é linear e utilizando o teorema da superposição, deduziu-se uma expressão de B tendo como fontes as correntes em LT’s trifásicas (3φ). Utilizando o método da elipse (a rotação do vetor B no plano descreve uma elipse) solucionou-se o comportamento dos níveis máximos de B nas vizinhanças de LT’s em condições reais de aplicação. Finalmente, projetou-se um conjunto de condutores (espiras), posicionado nas proximidades da LT, com o objetivo de diminuir os níveis máximos de campo magnético. Ao longo de todo o estudo, foram elaborados programas computacionais, através do pacote MATLAB®6.5, baseados nas formulações desenvolvidas, a fim de tornar mais clara a visualização e de proceder a análises de sensibilidade: variação de B com a geometria (distâncias horizontal e vertical), resistividade do solo, seqüência de fase assumida para as correntes (abc ou cba) e posicionamento ótimo da espira (máxima diminuição dos níveis de B). | | RESULTADOS:
Para visualizar o comportamento do campo nas vizinhanças de uma LT, foram realizados diversos cálculos para configurações reais. Os resultados apresentados referem-se a uma LT típica da CEMIG (Companhia Energética de Minas Gerais): 345 kV, 2000 A/fase e os condutores das fases a, b e c possuem altura de 23 m, em relação à superfície do solo, e são espaçados de 8,2 m. Conforme as normas internacionais, os valores de campo foram avaliados a 1 m do solo: i) evidentemente, os níveis de campo diminuem à medida que se afasta da fonte; ii) a seqüência de fase não influencia os valores de B; iii) na consideração de solo ideal os valores máximos de B são maiores que aqueles de solo real; iv) para solos com resistividade abaixo de 1 Ω.m os valores máximos ocorrem próximos às fases extremas da LT, enquanto que para solos a partir de 1 Ω.m, ocorrem próximos à fase central; v) o perfil de B (variação horizontal e valores máximos) não sofre alteração significativa para solos com resistividade acima de 1 Ω.m e distância horizontal até 50 m; vi), para distâncias horizontais acima de 50m há variação perceptível no perfil de B em função da resistividade; vii) o valor máximo encontrado para esta configuração de linha foi de 10,3 μT para solo real e de 12,82 μT para solo ideal. A inclusão do conjunto de condutores nas proximidades da linha (posicionamento ótimo) promoveu uma redução de 40 a 50 % nos valores máximos de campo magnético. | | CONCLUSÕES:
Em função do crescimento desordenado, principalmente, das grandes cidades brasileiras, é muito comum a existência de comunidades próximas às linhas de transmissão. A interação da população destas comunidades com o campo magnético é uma questão de interesse social e de intensa pesquisa. Neste caso, é imprescindível o desenvolvimento de um sistema que minore os níveis de campo magnético. Tendo em vista este quadro, buscou-se neste trabalho desenvolver os princípios básicos de um sistema passivo constituído por um conjunto de condutores (ou espiras) posicionado nas proximidades da linha. Com base nas Equações de Maxwell foram desenvolvidas expressões matemáticas que quantificam o campo magnético em função de parâmetros geométricos e eletromagnéticos. Os resultados obtidos são bastante satisfatórios. O sistema, além de não provocar alterações na configuração da linha de transmissão, é posicionado de tal forma a promover redução máxima de campo magnético. A redução alcançada nos estudos realizados foi da ordem de 40 % a 50 %. | | | Instituição de fomento: Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais - Depto. de Ensino Superior | | | Trabalho de Iniciação Científica | | | Palavras-chave: Linhas de Transmissão; Níveis de Campo Magnético; Sistema Passivo para redução de campo. |
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Anais da 56ª Reunião Anual da SBPC - Cuiabá, MT - Julho/2004 |