Dimensionar Barramentos

Para o dimensionamento dos barramentos das subestações e escolha dos isoladores que os suportem, os projetistas utilizam-se do valor eficaz da componente alternada inicial, da distância entre os condutores, do fator de forma e de uma constante variável (k) com a relação entre reatância e resistência do circuito, não vamos entrar nos detalhes dos cálculos nesse momento.

Os valores usuais das constantes, nos cálculos, são indicados a seguir:

Para k usa-se o valor k = 1, para cabos, dutos, barras redondas ou quadradas dispostos como condutores singelos, assim como para condutores retangulares com distância grande em relação às dimensões, também como condutores singelos.

Dois tipos de força devem ser considerados nos cálculos para condutores múltiplos: forças de atração entre condutores de uma mesma fase, que são elevadas pela pequena distância e forças de repulsão entre os conjuntos de condutores de uma e outra fase.

No primeiro caso, os condutores mais solicitados são os das fases externas porque a força de atração não sofre compensação como nas fases internas, o valor da força é calculado considerando a corrente dividida pelo número de condutores e aplicando-se a constante “k”.

Os valores de “k” são:
8 – Quando é desejado o dimensionamento com valores folgados.
9,9 – Só é aplicado a barramentos de geradores de potência muito elevada.
6,5 – Para circuitos alimentados por transformadores de grande potência.
4 – Para circuitos alimentados por transformadores de baixa e média potência.
5,1 – Para circuitos de baixa tensão.

Uma vez conhecida a força, o dimensionamento da seção do condutor poderá ser feito através de dois critérios.

No primeiro caso, o material deverá trabalhar no regime elástico, em que não há deformação permanente, no segundo caso, o material poderá trabalhar no regime elástico, permitindo uma pequena deformação permanente que, por razões estéticas, não deve ser perceptível a olho nu, essa deformação deverá ser de, no máximo, 0,2%.

O segundo critério é mais econômico, já que se pode admitir para a seção uma tensão 1,333 vezes menor do que a obtida pela outra opção, existem fórmulas que permitem um cálculo rápido da força, do módulo da seção da barra a ser utilizada e da distância entre os suportes isolantes do barramento, com a ajuda de uma tabela pode ser determinada a seção de condutor mais indicada para cada caso.

Nos cálculos, as forças são consideradas constantes em relação ao tempo, o que na realidade não acontece, pois a força, variando com o quadrado da corrente, terá uma freqüência dupla da mesma, no Brasil, adota-se a freqüência de 60 Hz e como conseqüência, o que existe de fato atuando nos barramentos é uma força com freqüência de 120 Hz, sendo que o valor da corrente instantânea de curto-circuito e o valor da força dependem do instante em que o curto acontece.

As forças são sempre perpendiculares aos condutores e às linhas de fluxo, fator que deve ser levado em consideração quando o sistema de condutores é tridimensional.

Devido à variação da força em relação ao tempo, é necessário verificar a relação entre a freqüência própria do barramento e a freqüência da força, para que não haja ressonância quando acontecem esforços muito elevados.

A norma alemã VDE-0103 fornece uma curva que pode ser usada para verificação do comportamento da barra com relação à freqüência natural do barramento e a freqüência da corrente, no eixo das abscissas temos a relação entre a freqüência natural do barramento e a freqüência da corrente, nas ordenadas, o fator pelo qual a força que atua sobre a barra precisa ser multiplicada para a obtenção da força no suporte, ou na própria barra.

Atualmente existem programas muito rápidos que funcionam em computadores que são utilizados no projeto mecânico das subestações de transmissão e na verificação de subestações alimentadas por novos circuitos, cujo (re)dimensionamento precisa ser revisto.

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