DESCARGAS ATMOSFÉRICAS EM LINHAS RURAIS DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA E SEUS EFEITOS

ATMOSPHERIC DISCHARGES IN RURAL ELECTRICITY TRANSMISSION LINES AND ITS EFFECTS

REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.7936747

Bruno Oliveira Alecrim¹
Hélio Barbosa Carneiro²
Micelen de Lima Cardoso³
Messias Pimentel Castanhede⁴

RESUMO

O presente estudo possui o objetivo de apresentar os efeitos gerados pelas descargas atmosféricas em linhas rurais de transmissão de energia elétrica. Uma vez que em uma linha de transmissão podem ocorrer anomalias capazes de provocar desligamentos e danos nos materiais componentes. Os surtos mais comuns detectados durante a operação de uma rede de transmissão de energia, são as descargas atmosféricas. Desta maneira, há vários problemas que são enfrentados por moradores das zonas rurais que são as descargas elétricas nas linhas de transmissões. Este evento ocasiona, na maioria das vezes, a interrupção da distribuição de energia, por falhas no aterramento, podendo até ocasionar vítimas como animais e pessoas que porventura estiverem próximo das linhas de transmissão. Assim, os sistemas de aterramento em torres de transmissão têm atingido os objetivos esperados, visto que, dispõe da utilização de eletrodos horizontais posicionados à uma dada profundidade sobre a porção de solo nas proximidades das estruturas. Esta configuração de aterramento, que é tipicamente utilizada em linhas de transmissão, traz benefícios como economia em materiais e tempo de execução das atividades construtivas da LT. Sendo assim, a metodologia foi de abordagem qualitativa, de método dedutivo, de pesquisa de revisão bibliográfica, utilizando-se de estudos dos principais doutrinadores sobre os assuntos estudados, cujo critérios de inclusão foram os artigos de estudos primários publicados entre o período de junho de 2022 a março de 2023. Os critérios adotados para exclusão foram os artigos repetidos, e que não tinham relação com a temática.

Palavras-chave: Descargas atmosféricas. Energia elétrica. Linhas de transmissão.

ABSTRACT

The present study has the objective of presenting the effects generated by atmospheric discharges in rural lines of electric energy transmission. Since anomalies can occur in a transmission line capable of causing shutdowns and damage to component materials. The most common surges detected during the operation of a power transmission network are lightning strikes. In this way, there are several problems that are faced by residents of rural areas, which are electrical discharges in transmission lines. This event causes, most of the time, the interruption of energy distribution, due to ground faults, and may even cause victims such as animals and people who may have been close to the transmission lines. Thus, the grounding systems in transmission towers have achieved the expected objectives, since they use horizontal electrodes positioned at a given depth on the portion of soil in the vicinity of the structures. This grounding configuration, which is typically used in transmission lines, brings benefits such as savings in materials and execution time of LT construction activities. Therefore, the methodology used a qualitative approach, a deductive method, a bibliographic review research, using studies by the main scholars on the subjects studied, whose inclusion criteria were primary study articles published between the period of June 2022 to March 2023. The criteria adopted for exclusion were repeated articles, which were unrelated to the theme.

Keywords: Atmosferic discharges. Electricity. Transmission lines.

1 INTRODUÇÃO

As linhas de transmissão são os grandes circuitos elétricos responsáveis pelo transporte de energia dos centros geradores até as unidades consumidoras. As características elétricas da linha de transmissão podem ser representadas por elementos elétricos simples, isto é, pode-se representar a resistência, a indutância e a capacitância da linha utilizando resistores, indutores e capacitores. Esses parâmetros se tornam mais presentes quanto maior for a linha, pois os circuitos elétricos usados para a representação das linhas de transmissão variam de acordo com o seu comprimento³.

Tendo em vista o papel desempenhado pelo setor elétrico no estado de Rondônia e no Brasil, as linhas de transmissão de energia elétrica sofrem constantemente as mais diversas ações, sendo uma delas as descargas atmosféricas. Diante disso, surge a seguinte problemática, quais os efeitos gerados pelas descargas atmosféricas em linhas rurais de transmissão de energia elétrica?

Há relação direta entre acidentes com descargas elétricas próximos a torres de transmissão devido ao mau aterramento. A fim de evitarmos que isso continue a acontecer, são necessários melhores equipamentos bem dimensionados e com frequentes manutenções para que possíveis falhas possam ser detectadas para que o aterramento funcione como planejado.

Desta maneira, os sistemas de aterramento em torres de transmissão têm atingido os objetivos esperados, sem suas atuações, muitas vidas teriam sido perdidas em acidentes visto em contas os altos índices de descargas que as torres recebem.

Portanto, sem a presença do sistema de aterramento, seria praticamente impossível a presença de animais e pessoas próximas a torres de transmissão devido aos grandes riscos de descargas elétricas provenientes das torres de transmissão.

O objetivo é apresentar os efeitos gerados pelas descargas atmosféricas em linhas rurais de transmissão de energia elétrica. Uma vez que o sistema de aterramento das torres quando atingidas diretamente ou em suas proximidades por descargas atmosféricas, ocorre o desligamento dessas linhas, devendo assim ser levado em consideração as falhas do aterramento. Além disso, foi realizado um levantamento bibliográfico sobre linhas de transmissão e aterramento; identificado os casos de interrupção das linhas de transmissão devidos descargas atmosféricas; apresentado as falhas do aterramento nos pés das torres de transmissão; e verificado as possíveis soluções na diminuição do número de desligamentos de linhas provocados por descargas elétricas.

Ademais, a escolha deste tema está atrelada a vários problemas que são enfrentados por moradores das zonas rurais que são as descargas elétricas nas linhas de transmissões. Este evento ocasiona, na maioria das vezes, a interrupção da distribuição de energia, por falhas no aterramento, podendo até ocasionar vítimas como animais e pessoas que porventura estiverem próximo das linhas de transmissão.

Segundo o jornal eletrônico News Rondônia⁴, o Grupo de Eletricidade Atmosférica (ELAT), apontou a ocorrência de 1,2 milhões de raios em outubro de 2022, o que corresponde a 49% dos eventos de todo o ano para o estado de Rondônia. A explicação está associada à aproximação da linha do Equador onde existe uma latitude de altas temperaturas e cenários de choques permanentes de massas de ar do Hemisfério Norte e Sul.

Desta forma, destaca-se a importância nas linhas de transmissões os aterramentos ao longo da linha e a observação da resistividade do solo para atingir os valores de ohms definido pela norma que rege as linhas de transmissões para quando acontecer de uma descarga cair na rede, os equipamentos possam atuar de forma que a eletricidade possa ser escoada para terra protegendo as pessoas e animais.

2 MATERIAL E MÉTODOS

O presente estudo foi de abordagem qualitativa, com intuito de gerar conhecimento para elaboração do texto científico, como o trabalho de conclusão de curso, se fez necessário um estudo pelo método dedutivo, utilizando-se de estudos dos principais doutrinadores sobre os assuntos estudados. E a análise dos resultados alcançados através da pesquisa e do referencial teórico adotado, utilizado os seguintes descriptores: descargas atmosféricas, linhas rurais de transmissão; transmissão de energia elétrica; efeitos das descargas atmosféricas.

Este trabalho é baseado na NBR 5419:2015, a qual estabelece os padrões para a implementação e manutenção do sistema de proteção contra descargas atmosféricas. Os critérios de inclusão foram os artigos de estudos primários publicados entre o período de junho de 2022 a março de 2023. Os critérios adotados para exclusão foram os artigos repetidos, e que não tinham relação com a temática. Os dados foram coletados a partir de dos critérios de inclusão e exclusão de artigos, extraindo as informações dos artigos selecionados a partir dos critérios estabelecidos para análise e posterior discussão dos resultados.

3 RESULTADOS

Em uma linha de transmissão, podem ocorrer anomalias capazes de provocar desligamentos e danos nos materiais componentes. Os surtos mais comuns detectados durante a operação de uma rede de transmissão de energia, são as descargas atmosféricas.

O tipo de descarga atmosférica que mais ocorre são as descargas atmosféricas negativas descendentes. Estas descargas podem incidir de maneira direta ou indireta sobre uma rede, não só de transmissão, mas também de distribuição, telefonia, bem como, qualquer estrutura que ofereça um caminho de baixa impedância para terra⁵.

Para linhas de transmissão existe a possibilidade da incidência de descargas diretas nas torres, descargas próximas à torre. Outro caso importante é de descargas incididas diretamente sobre o condutor da linha de transmissão. Ambos os eventos comprometem e colocam em risco a continuidade da operação da LT, para evitar estas situações as linhas sempre possuem pára-raios (ou cabos guardas). Porém, mesmo com a presença de cabos para-raios, ainda existem ocorrências de surtos capazes de provocar desligamentos na linha de transmissão⁶.

Ambos são fenômenos oriundos de descargas atmosféricas que atingem a rede são eles: flashover e backflashover. O flashover ocorre quando uma descarga atmosférica atinge diretamente os cabos condutores da LT. A sobretensão incidir diretamente sobre os condutores é capaz de romper o isolamento das cadeias de isoladores que garantem o isolamento elétrico entre a estrutura e os condutores. Este tipo de fenômeno também é conhecido como Descarga Disruptiva Direta⁷.

Quando é rompido o isolamento entre os condutores da LT e os isoladores da estrutura o caminho que possui a menor impedância para escoamento da corrente elétrica, acaba sendo os próprios cabos condutores da linha de transmissão. O módulo de sobretensão adicionado à tensão operação da LT, além de romperem o isolamento, ocasionam o surgimento de um arco elétrico, a este efeito se deve a origem do termo flashover.

Para prevenir desligamentos de uma LT ocasionado por um flashover é necessário um bom dimensionamento do SPDA a fim de diminuir a possibilidade de uma incidência direta de uma descarga atmosférica nos cabos condutores da linha originária⁸.

Outro fenômeno capaz de causar desligamentos em uma linha de transmissão é o backflashover. Este fenômeno ocorre quando uma descarga atmosférica incide sobre os cabos guardas da Linha de Transmissão⁹. Se a resistência de aterramento da malha sobre a estrutura estiver com elevados índices, ou foi maior que a impedância equivalente da LT, haverá um retorno da corrente da descarga atmosférica sobre o eletrodo.

O método preventivo mais eficaz contra o backflashover é o dimensionamento correto da malha de aterramento sobre os pés das estruturas, além disso realizar o aferimento da resistência de aterramento periodicamente a fim de evitar possíveis desligamentos e comprometimentos com as estruturas.

Há também a ocorrência de desligamentos ocasionados devido a incidências indiretas sobre as LT’s. Quando uma descarga atmosférica de alta intensidade atinge o solo, ou a outra estrutura próximo a linha de transmissão, haverá a dispersão de um campo eletromagnético de extrema intensidade¹⁰. Este campo é capaz de induzir tensões sobre os condutores, ocasionando novamente sobre tensões e consequentemente desligamentos na LT.

Diante disso, é necessário que seja executado o aterramento nas estruturas da LT, que dispõe da utilização de eletrodos horizontais posicionados à uma dada profundidade sobre a porção de solo nas proximidades das estruturas. Esta configuração de aterramento, que é tipicamente utilizada em linhas de transmissão, traz benefícios como economia em materiais e tempo de execução das atividades construtivas da LT.

Um aterramento consiste em conduzir e dispersar a energia do raio diretamente para o solo, de forma proposital, através de um caminho de baixa resistência utilizando os chamados eletrodos de aterramento. Quanto menor a resistência do subsistema de aterramento, melhor é a proteção oferecida pelo sistema de proteção contra descarga atmosférica. A atual NBR 5419/15¹¹ não estabelece um valor máximo para a resistência do subsistema, apenas estabelecendo que deverá “obter a menor resistência de aterramento possível, compatível com o arranjo do eletrodo, a topologia e a resistividade do solo no local”.

Dessa forma, qualquer elemento vinculado a essa estrutura estará devidamente protegido contra as correntes de descarga, além disso as armaduras de aço e estruturas metálicas são usadas como elementos naturais do sistema.

Assim, também é necessário o conhecimento das dimensões do sistema de aterramento, para que se possa avaliar as condições do terrômetro. As dimensões do sistema de aterramento serão as variáveis que irão condicionar o posicionamento das hastes de corrente e potencial, uma vez que a ABNT 15749¹² menciona que a haste de sondagem de corrente auxiliar deve estar a uma distância de no mínimo à três vezes o maior comprimento do sistema de aterramento. Também é preciso ter a convicção de que o aparelho se encontra em condições de uso, bem como, verificar a validade do certificado de calibração, a fim de garantir a obtenção de medições confiáveis.

Portanto, para a linha de transmissão em questão é sugerido um estudo mais detalhado sobre o modelo de sondagem, bem como, a execução de medições de resistividade de solo, a fim de obter um valor de resistência de aterramento adequado.

4 DISCUSSÃO

4.1 Torres de linhas de transmissão de energia elétrica

As torres de linhas de transmissão de energia elétrica têm como finalidade sustentar os cabos condutores e pára-raios, respeitando distância de segurança, desempenho e custo. “No Brasil as torres de transmissão de energia elétrica mais usuais são as metálicas treliçadas, pois permite-se obter estruturas altas, esbeltas, mais leve e versáteis em um espaço limitado”¹³.

Além disso tais estruturas são modulares, facilitando a implantação em terrenos de diferentes naturezas. As estruturas das linhas de transmissão de energia elétrica são classificadas em três principais critérios: sua função na linha, sistema estrutural e o material empregado. De acordo Amara^l14 a classificação é dividida entre:

Torres de ancoragem que possuem uma subdivisão entre torres de ancoragem intermediária e ancoragem total. As intermediárias servirão como pontos de tensão e localizadas em pontos intermediários da linha. Já as torres de ancoragem total terão a estrutura mais robusta para que portem cargas dos cabos de maneira unilateral – sem equilíbrio das cargas de tração, circunstância que há no início e no fim das linhas de transmissão. Por esse motivo essas estruturas também são denominadas de torres de fim de linha. Torres de suspensão que suportam carregamentos verticais e horizontais permanentes e carregamentos devidas à ação do vento no sentido longitudinal e transversal das linhas de transmissão. Esforços horizontais no sentido transversal também poderão ser previstos quando estruturas adjacentes proporcionam pequena mudança angular sobre a torre no trajeto da linha de transmissão devido ao resultante das componentes de tração dos cabos. Torres em ângulo serão locadas nos pontos onde há mudança no trajeto da linha de transmissão. Estas estruturas terão de ser dimensionadas para as solicitações horizontais, transversais à linha de transmissão oriundas da formação de ângulo.

A outra classificação das estruturas de linhas de transmissão de energia elétrica é em relação ao sistema estrutural que é empregado: autoportante e estaiada, vejamos a seguir a figura 1.

Figura 1 Torres de linha de transmissão do tipo autoportante.

Fonte: CASAL JR., 2019.

As autoportantes são utilizadas em terrenos mais acidentados devido a sua forma mais compacta. Quando há terrenos com relevos mais suaves, poderá empregar a estrutura com estais, pois haverá o espaço necessário para a ancoragem dos estais. De acordo com Chaves¹⁵:

A vantagem em utilizar estes tipos de torres se dá pelo fato de serem mais leves, sendo menos onerosas que as autoportantes. Estas, por sua vez, são torres mais robustas que transmitem ao solo cargas de magnitude elevada. Estas estruturas serão as torres objeto de estudo neste trabalho. As autoportantes são subdivididas de acordo com sua rigidez. Elas podem ser classificadas como flexíveis, semi flexíveis e rígidas. Em relação ainda às autoportantes, são geralmente empregadas em mudanças de direção e ancoragens de início e fim das LTs, Dependendo da situação as mesmas podem ser utilizadas para suspensão de condutores, mesmo que tal função seja majoritariamente feita por torres estaiadas.

Já a segunda tem seu equilíbrio proporcionado pela própria estrutura, sem subestruturas para garanti-lo como os estais, como na figura 2.

Figura 2 Torres de linha de transmissão do tipo estaiadas.

Fonte: INCOMISA, 2022.

As estruturas estaiadas utilizam elementos que reagem à tração em decorrência dos carregamentos horizontais, em especial as ações devidas ao vento. Estes estão fixados na parte superior da estrutura e possuem um espraiamento de geralmente 30° com a vertical. O uso de uma estrutura em detrimento a outra é em função da topografia local¹⁶.

Diante disso, é necessário estudar acerca dos problemas técnicos relacionados às redes de distribuição rurais, envolvendo temas como queda nos níveis de tensão, normas regulamentares, técnicas de regulação de tensão, geração distribuída, entre outros.

4.2 Linhas de transmissão de energia elétrica

As linhas de transmissão “conduzem energia elétrica sob tensões que variam de 69 a 750 kV, tensões apropriadas para uso no Brasil”. As linhas de transmissão têm diferentes número de fases a serem conduzidos; sendo classificado em função desta quantidade: circuito simples, circuito duplo e circuito múltiplo¹⁷.

De acordo com Borelli e Barros¹⁸:

A resistência e a indutância constituem a impedância z em série da linha, enquanto a capacitância e a condutância determinam a admitância y em paralelo, entre linhas ou entre linha e neutro. A condutância será desconsiderada nas modelagens por ser muito pequena em linhas de transmissão aérea, sendo considerada somente quando o interesse é estudar o efeito corona. Os modelos de linha de transmissão consideram que as cargas estão equilibradas entre as fases ou que as linhas de transmissão estão transpostas. Assim, o circuito equivalente monofásico, que representa a linha, está diretamente relacionado à extensão da linha de transmissão.

As linhas com menos de 80 km de extensão e frequência de 60 Hz são consideradas linhas curtas. Nesse caso, a capacitância da linha pode ser desconsiderada e o modelo da linha se resumir à impedância em série Z representada e concentrada em um único ponto da linha. Aquelas cuja extensão está entre 80 e 240 km são consideradas linhas médias. Com isso, a capacitância da linha pode ser representada em duas partes localizadas próximo à fonte e à carga, formando o modelo π. Por fim, as linhas com mais de 240 km são consideradas linhas longas. Assim sendo, seus parâmetros são representados e distribuídos ao longo da linha¹⁹.

Desta forma, é de suma importância a proteção das linhas de transmissão, principalmente com o uso de cabos de guarda, componente que desempenha seu papel com eficiência quando bem projetados, instalados em quantidade e posicionamento correto com o cabo adequado. Vale ressaltar que este componente sozinho não extingue os perigos das descargas atmosféricas às linhas de transmissão, devendo ser analisada a alternativa correta em cada caso.

4.3 Linhas rurais de transmissão de energia elétrica

No Brasil, o transporte de energia elétrica é predominante realizado através de redes aéreas, que conectam as centrais de geração às subestações, e estas aos consumidores. Se trata de uma opção mais atrativa economicamente, em relação ao uso de outros tipos de redes (como as subterrâneas, por exemplo), tanto do ponto de vista da instalação, quanto da manutenção e operação. Apesar de que, o uso desta configuração torna as linhas mais expostas às condições climáticas, a vegetação e ao vandalismo²⁰.

As linhas de transmissão rural podem percorrer vários quilômetros e atravessam muitos obstáculos no seu percurso como vales, montanhas e rios. No que tange a qualidade das linhas de transmissão, pode-se dizer que o relevo é um dos elementos que afeta o desempenho em sua totalidade devido ao aumento da exposição à incidência de descargas atmosféricas, uma vez que, estas são responsáveis por um grande número de desligamentos dessas linhas e distribuição de energia elétrica.

As redes de distribuição rurais seguem as mesmas configurações topológicas. De acordo com Lima²¹.

De forma geral, possuem como característica a baixa densidade populacional, e consumidores com poucas cargas instaladas ao longo de grandes extensões de linhas de distribuição. Tal característica faz com que estes alimentadores forneçam eletricidade a média tensão, para se evitar perdas. Por conseguinte, a variedade de tipos de consumidores faz com cada unidade (ou grupo de unidades) possua seu próprio transformador abaixador na distribuição.

Tomando, como exemplo, um produtor rural que utiliza sistemas de irrigação, motores e equipamento de refrigeração, este terá uma demanda de potência bem maior que uma carga residencial comum, que consiste apenas em alguns eletrodomésticos e iluminação, e desta maneira, os dois devem ser atendidos de forma individualizada e adequada²².

De acordo com Severino²³ sobre as linhas de distribuição de propriedades rurais:

Nas propriedades rurais brasileiras, assim como nas de muitos outros países, predomina a distribuição realizada por alimentadores trifásicos de média tensão, que se derivam em ramais monofásicos, fase-neutros ou bifásicos. Devido à baixa densidade de unidades consumidoras, as concessionárias de energia elétrica consideram as redes rurais ineficientes ao avaliar o custo-benefício econômico. Tal afirmativa está pautada na relação entre as magnitudes do retorno financeiro obtido, em comparação ao investimento realizado para planejamento e construção das linhas de distribuição.

Além disso, geralmente redes rurais apresentam grandes extensões, tal característica proporciona também o aumento de perdas elétricas, contribuindo ainda mais com ineficiência da rede. Outra desvantagem relacionada às redes rurais, seria a tendência de demandar muito tempo para resolver problemas técnicos que podem vir a ocorrer eventualmente. Por se tratar de áreas remotas, e de grande distanciamento entre o consumidor e a equipe técnica especializada, são comuns relatos de demora na resolução de problemas envolvendo a qualidade do serviço de energia, como interrupção parcial ou total do fornecimento, e níveis inadequados de tensão, ocasionando grandes transtornos aos consumidores²⁴.

Entretanto, a importância da eletrificação em áreas rurais, demonstrada na contextualização deste trabalho, destaca a relevância de estudos sobre a qualidade e confiabilidade das instalações elétricas que venham atender estas localidades. De nada adiantaria fornecer energia a uma comunidade sem que possa garantir a manutenção deste bem.

Deste modo, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), órgão responsável pela regulamentação do setor elétrico brasileiro, impõe padrões de serviço a serem seguidos pelas concessionárias através das normas do Procedimento de Distribuição (PRODIST).

4.4 Efeitos gerados pelas descargas atmosféricas em linhas rurais de transmissão de energia elétrica

No que tange os motivos causadores da degradação da qualidade da energia em alimentadores rurais de distribuição, as responsabilidades se encontram centradas nas longas distâncias existentes entre o consumidor e as subestações de suprimento.

O nível de tensão auferido no alimentador principal de uma Linha de Distribuição (LD) é determinado pela tensão na subestação, conversões de tensão realizadas por transformadores e pela queda de tensão. Tais fatores, associados às características horo-sazonais das cargas conectadas à rede, fazem com que os níveis de tensão se situem fora das faixas adequadas de tensão²⁵.

Dentre estes fatores, a queda de tensão está relacionada à impedância natural do circuito, pois os materiais que compõem os cabos da LD não são condutores perfeitos de energia elétrica. Assim sendo, as linhas apresentam resistência elétrica, indutância e capacidade ao longo de sua extensão. De acordo com Lima²⁶.

Desta maneira, levando em consideração as simplificações, pode-se entender com mais clareza a ocorrência do efeito da queda de tensão ao longo do alimentador. Como a impedância é proporcional ao comprimento da linha, alimentadores muito grandes reduzem proporcionalmente a tensão resultante em sua extremidade final. Além disso, a impedância das cargas conectadas a rede também auxilia a potencializar o problema

Por conta disso, os circuitos de distribuição devem ser projetados em conformidade com seu o carregamento e dimensão, a fim de se evitar transtornos relacionados à tensão. Porém, os níveis de consumo vêm se elevando a cada ano, obrigando as concessionárias a realizarem melhorias e reforços nas LD’s para regular a tensão.

4.4.1 Parâmetros relacionados à descarga atmosférica

A densidade de descargas atmosféricas para o solo (ng) indica a frequência de incidência geográfica de descargas numa determinada região e é representada pelo número de descargas plenas (flashes) por km². Este parâmetro pode variar de uma região para outra devido à influência de diversos fatores como distribuição de chuvas e relevo, por exemplo. É importante atentar ao fato de que ao atribuir um determinado valor deste índice para uma região, deve ser preservada a perspectiva de que, para as áreas interiores à região, a densidade de descargas pode variar numa ampla faixa de valores²⁷.

Uma linha de transmissão pode percorrer regiões com densidades de descargas atmosféricas diferentes, principalmente devido à influência do relevo e da extensão da linha. Os trechos da linha localizados em pontos com maior densidade estão expostos a um risco maior de incidência de descargas. Por esse motivo, o cálculo deste parâmetro por trecho da linha é importante na avaliação de seu desempenho.

De acordo com Visacro²⁸ os parâmetros de maior influência no desempenho de uma linha são a intensidade da corrente e o tempo de frente, quando se analisa a incidência de descargas diretamente nas torres ou nos cabos para-raios”.

O efeito corona é um fenômeno não-linear que surge quando o campo elétrico nas proximidades do condutor excede a um valor crítico relacionado à rigidez dielétrica do ar provocando sua ionização. No caso das linhas, este efeito pode ser promovido em decorrência da sobretensão gerada no condutor pelo fluxo da corrente de descargas²⁹. Este efeito provoca a injeção de cargas no entorno do condutor, e pode ser modelado por um aumento do raio do mesmo e, consequentemente, da capacitância transversal da linha.

O efeito corona é um efeito que atenua as sobretensões associadas às correntes das descargas e por esse motivo é um fenômeno que reduz a probabilidade de ocorrência de desligamentos por descarga, principalmente no caso em que há o trânsito da onda (incidência da descarga no meio do vão).

As chamadas correntes de pré-ruptura surgem quando a sobretensão desenvolvida no condutor pela corrente de descarga atinge um valor acima do valor crítico para flashover e dá-se início ao processo de ruptura com a formação de canais de plasma (streamers). Antes do aquecimento do gás e da fase de arco do flashover, correntes ionizantes de pré-ruptura são injetadas nos canais em formação, dando início ao processo de formação do leader.³⁰.

Desta forma, com a injeção dessas correntes, a tensão a qual está submetido o gap é reduzida, podendo cair abaixo do nível crítico inibindo a ruptura. Este fenômeno é tido como o principal fator de redução de probabilidade de ruptura por meio de vão.

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Como visto, as linhas rurais de transmissão estão expostas, em diferentes classes de vulnerabilidade, como à ocorrência de desligamentos por conta da ação de descargas elétricas atmosféricas. Tais eventos indesejáveis ocorrem principalmente devido ao mecanismo de backflashover que atinge as linhas de transmissão, que está associado a condições de aterramento que desfavorecem o escoamento e dissipação no solo da corrente elétrica gerada pelo surto atmosférico.

Ademais, no decorrer do estudo, foi verificado que a partir de levantamento de informações sobre as características dos sistemas de proteção contra descargas atmosféricas e dos sistemas de aterramento, que condições de solo ruins para a dispersão das descargas atmosféricas, tais como alta resistividade elétrica, que por sua vez é influenciada predominantemente pela umidade do solo, favorecem a ocorrência de eventos de backflashover.

Ressalta-se ainda, a importância do presente estudo, visto que considera as condições de umidade do solo como um dos fatores associados à vulnerabilidade de linhas de transmissão a desligamentos por descargas atmosféricas.

Diante disso, o presente estudo contribui para o desenvolvimento de eventuais trabalhos futuros relacionados ao tema, informações sobre a vulnerabilidade de linhas de transmissão aos desligamentos causados por descargas atmosféricas, considerando-se o desempenho dos sistemas de aterramento.

Além disso, não foi possível ser realizada, no presente estudo, a comparação dos resultados de classificação de vulnerabilidade obtidos com o histórico de incidentes registrados em LTs por ação das descargas atmosféricas, devido à indisponibilidade de dados detalhados acerca desses eventos, que contemplassem a localização e consequências. Assim, sugere-se que tal levantamento possa ser realizado por meio de trabalhos futuros, agregando ainda mais informações que possam ser utilizadas para o aprimoramento do planejamento, tendo como resultado a minimização da vulnerabilidade das LTs.

Assim, é importante que se consolide uma base de informações relacionadas aos riscos que as LTs estão submetidas a desligamentos por ação de descargas atmosféricas. Devem ser consideradas ainda as ocorrências relacionadas a outros fatores que geram interrupção na transmissão, tais como queimadas, ventos de intensidade elevada, falhas humanas e de equipamentos, dentre outros.

Todas essas informações serviram não somente para a execução das obras dos sistemas de transmissão de energia elétrica, que se utilizam desses dados para adoção de medidas e soluções tecnológicas visando reduzir os possíveis danos a seus empreendimentos, mas também seriam de suma importância para o planejamento do Sistema Interligado Nacional, no que tange à otimização de recursos e minimização da vulnerabilidade do sistema.

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⁴NEWS RONDÔNIA. Proporção de raios em Porto Velho é de 8,7 km²/ano: ‘ser atingido por descarta elétrica é mais fácil que ser mordido por cachorro’, diz Inpe. 2022. Disponível em: https://www.newsrondonia.com.br/noticia/192763-proporcao-de-raios-em-porto-velho-e-de-87-kmano-ser-atingido-por-descarta-eletrica-e-mais-facil-que-ser-mordido-por-cachorro-diz-inpe#:~:text=Levantamento%20do%20Grupo%20de%20Eletricidade,Norte%20e%20Centro%20do%20mapa. Acesso em: 01 nov. 2022.
⁵MAYER, Elton Anthony Novais. Aterramento de uma linha de transmissão 138kv em ambiente semiárido – estudo de caso. 2018. Disponível em: https://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/16225/1/PG_COELE_2018_1_02.pdf. Acesso em: 30 mar. 2023.
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⁸MAYER, Elton Anthony Novais. Aterramento de uma linha de transmissão 138kv em ambiente semiárido – estudo de caso. 2018. Disponível em: https://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/16225/1/PG_COELE_2018_1_02.pdf. Acesso em: 30 mar. 2023.
⁹BERARDO, Benício Luiz. Estudo do Aterramento dos Pés de Torres de Linhas de Transmissão frente às Descargas Atmosféricas. Dissertação. Faculdade de Engenharia de Bauru, Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho (Unesp). Bauru, 2012. Disponível em: https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/87185/berardo_bl_me_bauru.pdf?sequence=1. Acesso em: 29 mar. 2023.
¹⁰BERARDO, Benício Luiz. Estudo do Aterramento dos Pés de Torres de Linhas de Transmissão frente às Descargas Atmosféricas. Dissertação. Faculdade de Engenharia de Bauru, Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho (Unesp). Bauru, 2012. Disponível em: https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/87185/berardo_bl_me_bauru.pdf?sequence=1. Acesso em: 29 mar. 2023.
¹¹ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Norma brasileira regulamentadora (nbr) NBR 5419-3: Danos físicos a estrutura e perigos a vida. Rio de Janeiro: ABNT, 2015.
¹²ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Norma brasileira regulamentadora (nbr) 15749. Medição da Resistência de Aterramento e de potenciais na superfície do solo em sistema de aterramento. Rio de Janeiro, 2012.
¹³VELOZO, L. T. Metodologia do estudo das fundações para suportes de linhas de transmissão. 2010. Rio de Janeiro. Tese (Doutorado) – Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Departamento de Engenharia Civil. Disponível em: http://www.maxwell.vrac.pucrio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=16178@1. Acesso em: 02 nov. 2022.
¹⁴AMARAL, Rodrigo Costa do. Dimensionamento de fundações para torres metálicas de linha de transmissão de energia elétrica. 2015. https://repositorio.ufsc.br/xmlui/bitstream/handle/123456789/157039/TCC_Amaral_RC.pdf?sequence=1&isAllowed=y. Acesso em: 05 nov. 2022.
¹⁵CHAVES, R. A. Fundações de Torre de Linhas de Transmissão e de Telecomunicação. 2004. Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas, Universidade Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte, 2004. Disponível em: https://repositorio.ufmg.br/handle/1843/FACO-6AYNJF. Acesso em: 05 nov. 2022.
¹⁶AMARAL, Rodrigo Costa do. Dimensionamento de fundações para torres metálicas de linha de transmissão de energia elétrica. 2015. https://repositorio.ufsc.br/xmlui/bitstream/handle/123456789/157039/TCC_Amaral_RC.pdf?sequence=1&isAllowed=y. Acesso em: 05 nov. 2022.
¹⁷QUENTAL, J. C. Comportamento Geomecânico dos Solos de Fundações das Torre da Linha de Transmissão. Recife II/Bongi. 2008. Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Pernambuco, CTG. Recife, 2008. Disponível em: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/5315. Acesso em: 02 nov. 2022.
¹⁸BORELLI, Reinaldo; BARROS, Ricardo Luis Gedra Benjamim Ferreira de. Geração, transmissão, distribuição e consumo de energia elétrica. Ed. Érica. São Paulo/SP, 2014. p. 44.
¹⁹Ibidem. p. 44.
²⁰FANDI, J. C. O., Sistema de Distribuição de Energia Elétrica a Dois Condutores para Atendimento a Cargas Rurais Trifásicas. Tese de Doutorado em Engenharia Elétrica. 2013. Universidade Federal de Uberlândia, GO. Disponível em: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14337?mode=full. Acesso em: 06 nov. 2022.
²¹LIMA, Thiago Carvalho Bezerra de. Avaliação de níveis de tensão em redes rurais de distribuição utilizando OPENDSS. 2019. Disponível em: https://bdm.unb.br/bitstream/10483/25291/1/2019_ThiagoCarvalhoBezerraDeLima_tcc.pdf. Acesso em: 08 nov. 2022.
²²FANDI, J. C. O., Sistema de Distribuição de Energia Elétrica a Dois Condutores para Atendimento a Cargas Rurais Trifásicas. Tese de Doutorado em Engenharia Elétrica. 2013. Universidade Federal de Uberlândia, GO. Disponível em: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14337?mode=full. Acesso em: 06 nov. 2022.
²³SEVERINO, M. M. Avaliação técnico-econômica de um sistema híbrido de geração distribuída para atendimento a comunidades isoladas da Amazônia. Tese de Doutorado em Engenharia Elétrica – Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade de Brasília, Brasília – DF. 2008. Disponível em: https://repositorio.unb.br/bitstream/10482/6902/1/2008_MauroMouraSeverino.pdf. Acesso em: 07 nov. 2022.
²⁴Ibidem
²⁵LIMA, Thiago Carvalho Bezerra de. Avaliação de níveis de tensão em redes rurais de distribuição utilizando OPENDSS. 2019. Disponível em: https://bdm.unb.br/bitstream/10483/25291/1/2019_ThiagoCarvalhoBezerraDeLima_tcc.pdf. Acesso em: 08 nov. 2022.
²⁶Ibidem
²⁷DIAS, Rosilene Nietzch. Nova metodologia para identificação de pontos críticos em linhas de transmissão baseada na aplicação de sistemas de localização de descargas atmosféricas. Tese de Doutorado, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Dezembro, 2006. Disponível em: https://www.escavador.com/sobre/2351957/rosilene-nietzch-dias. Acesso em: 22 mar. 2023.
²⁸VISACRO, Silvério. Descargas Atmosféricas: Uma Abordagem de Engenharia. Ed. Artliber, São Paulo/SP, 2005. p.55.
²⁹CUNHA, Leandro Veloso. Desempenho de linhas de transmissão frente a descargas atmosféricas: influência do efeito corona na ruptura a meio de vão.2010. Disponível em: https://www.ppgee.ufmg.br/defesas/112M.PDF. Acesso em: 30 mar. 2023.
³⁰CUNHA, Leandro Veloso. Desempenho de linhas de transmissão frente a descargas atmosféricas: influência do efeito corona na ruptura a meio de vão.2010. Disponível em: https://www.ppgee.ufmg.br/defesas/112M.PDF. Acesso em: 30 mar. 2023.

¹Acadêmico de Engenharia Elétrica. E-mail: bruno.alecrim1337@gmail.com. Artigo apresentado a Faculdade Uniron Sapiens, como requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Elétrica, Porto Velho/RO, 2023.
²Acadêmico de Engenharia Elétrica. E-mail: hélio_barbosa28@outlook.com. Artigo apresentado a Faculdade Uniron Sapiens, como requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Elétrica, Porto Velho/RO, 2023.
³Acadêmico de Engenharia Elétrica. E-mail: micelecardoso00@gmail.com. Artigo apresentado a Faculdade Uniron Sapiens, como requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Elétrica, Porto Velho/RO, 2023.
⁴Professor Orientador. Professor do curso de Engenharia Elétrica. E-mail: messias.castanhede@uniron.edu.br