Que comprimento da seção da linha utilizar na análise de risco?*

Um dos parâmetros que mais causa dúvidas na análise de risco conforme a ABNT NBR 5419-2: 2015 é: que comprimento da seção da linha devo utilizar?

Este parâmetro é essencial para o cálculo das áreas de exposição equivalente de descargas que atingem a linha em m2 (AL ) e das áreas de exposição equivalente de descargas para a terra perto da linha também em m2 (AI). A primeira é calculada pela equação A.9 da norma:

AL = 40 ´ LL , onde LL é o comprimento da seção da linha.

A segunda é calculada pela equação A.11 da norma:

AI = 4 000 ´ LL

Na Figura 1 extraída da parte 2 da norma fica mais fácil entender as diversas áreas de exposição equivalente que necessitamos para a análise de risco.

Figura 1 – Áreas de exposição equivalentes.

No texto da norma temos algumas informações para definição deste comprimento:

“Onde o comprimento da seção da linha é desconhecido, LL = 1 000 m pode ser assumido”.

“Comitês nacionais de normalização podem melhorar esta informação no sentido de fornecer condições nacionais mais reais das linhas de energia e telecomunicações”.

“Uma avaliação mais precisa de AI pode ser encontrada na Electra n. 161 e 162 de 1995 para linhas de energia e na ITU‑T Recomendação K.46 para linhas de telecomunicações”.

A norma apresenta também algumas definições:

“Linhas de energia: linhas de transmissão que fornecem energia elétrica para dentro de uma estrutura aos equipamentos eletrônicos e elétricos de potência localizados nesta, tais como os quadros elétricos de baixa tensão (BT) ou alta tensão (AT)”.

“Linhas de telecomunicações: linhas utilizadas para comunicação entre equipamentos que podem ser instalados em estruturas separadas, tais como as linhas telefonicas e as linhas de dados”.

“Seção de uma linha (SS): parte de uma linha com características homogêneas onde somente um conjunto de parâmetros está envolvido na taxa de um componente de risco”.

“Nó: ponto de uma linha a partir do qual a propagação do surto pode ser assumida como irrisória. Exemplos de nós são: o ponto em um ramal de distribuição de uma linha de energia no transformador AT/BT ou em uma subestação de potência, a estação de telecomunicação ou um equipamento (por exemplo, o multiplexador ou um equipamento xDSL) em uma linha de telecomunicação”.

Mas, mesmo com estas informações e definições, devido aos diversos tipos de instalações existentes, dúvidas neste parâmetro ainda podem pairar. Podemos citar algumas destas instalações:

1. Linha de baixa tensão vem um trecho aéreo e um outro subterrâneo;
2. Linha de baixa tensão ou alta tensão vem aérea ou subterrânea de uma cabine primária dentro de um mesmo empreendimento;
3. Distribuição em média tensão aérea, transformador de distribuição no poste e linha de baixa tensão alimentando a estrutura;
4. Subestação de energia de alta tensão (localização conhecida), linha de média tensão e linha de baixa tensão;
5. Empreendimento com várias estruturas, a alimentação elétrica é feita até uma estrutura e esta alimenta as outras, inclusive a estrutura sob estudo.
6. Distribuição de energia em média tensão subterrânea;

Estas são algumas das situações que podemos encontrar, mas certamente existem outras. Algumas das descrições citadas acima ajudam na estimativa do comprimento da linha, mas este é o caso em que o bom senso e um pouco de “engenharia” devem prevalecer, pois é o caso em que não se tem uma “receita de bolo” completa à disposição.

O caso 1 é um destes, em que devemos observar o comprimento do trecho aéreo e comparar com o subterrâneo; qual é mais significativo? Podemos também utilizar a definição de “seção de uma linha” e, assim como a divisão por “zonas de estudo” frequentemente utilizada na análise de risco, dividir a linha em dois trechos e fazer estudos separados e complementares.

Os casos 2, 3, 4 e 5, aparentemente, são mais fáceis se considerarmos a cabine primária, o transformador, a subestação e/ou a estrutura que recebe a energia elétrica (e depois distribui para as outras) como “nós”, mas, e se não pudermos considerar a propagação do surto como irrisória a partir destes pontos?

Até que ponto as descargas atmosféricas influenciam linhas subterrâneas? O caso 6 geralmente acontece em grandes centros onde, além da blindagem “natural” por estarem subterrâneas, geralmente, existe a blindagem real dos cabos e também dos diversos edifícios existentes no local de estudo (apesar que muitos destes fatores são analisados em outros parâmetros da análise de risco).

A ABNT NBR 5419-2: 2015 aponta também que, para uma avaliação mais precisa, principalmente para os surtos induzidos pelas descargas, deve-se procurar as publicações 161 e 162 da Electra de 1995 para linhas de energia e a ITU-T, recomendação K.46 para telecomunicações. As publicações da Electra referem-se às tensões induzidas por descargas atmosféricas em linhas aéreas de energia. O artigo foi publicado em duas partes e apresenta o trabalho realizado pelo grupo de estudos do Cigré (WG 33.1 – Lightning), em que são discutidos os diversos modelos para avaliação destas sobretensões induzidas. Para trabalhar com estes modelos (no artigo são apresentados o de Bruce-Golde (BG); o da linha de transmissão (TL); o Master, Uman, Lin e Standler (MULS); o Travelling Current Source (TCS); o da linha de transmissão modificado (MTL); o Diendorfer-Uman (DU), sendo que após 1995 quando foi publicado este trabalho, outros modelos foram desenvolvidos), é necessário ter um conhecimento muito bom da teoria de campos eletromagnéticos.

Mesmo que o usuário da ABNT NBR 5419 tenha este conhecimento (o que não é muito usual), a quantidade de situações, parâmetros a serem utilizados e complexidade dos cálculos talvez não justifique o tempo empregado para a obtenção de um dos parâmetros utilizados na análise de risco. O objetivo deste artigo é iniciar a discussão e tentar chegar a valores mais realistas para este parâmetro através de regras gerais e que possa ser obtido de uma forma mais fácil e rápida. Contribuições para a discussão, favor enviar para [email protected].

*Artigo de autoria do engenheiro Hélio Eiji Sueta, Doutor em Engenharia Elétrica e Secretário da CE-003.064-10.