Como parte de um projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) mais amplo, que está sendo desenvolvido pela Escola de Engenharia de São Carlos - USP e Companhia Paulista de Força Luz (CPFL), com previsão de conclusão para 2010, este trabalho tem por objetivo apresentar os principais procedimentos para a realização da repotenciação de linhas de subtransmissão de 34,5 KV para 69 KV. Para atingir esse objetivo, é realizada inicialmente uma apreciação do estágio atual dos estudos sobre o tema, abordando inclusive outros métodos além daquele que será objeto específico desse estudo. Em seguida, discutem-se tópicos relevantes dos métodos apresentados de forma que, esse estudo, além de cumprir o já mencionado objetivo específico de apresentar soluções para aumentar a capacidade de transmissão de uma determinada linha, mantendo a sua faixa de servidão, indicará parâmetros válidos para a realização de outros projetos da mesma natureza. Sequencialmente são apresentadas as etapas desenvolvidas para a operacionalização da repotenciação de uma linha, a começar pela escolha da mais adequada, a seleção do método a ser utilizado, levando-se em consideração tanto a alteração do limite térmico da linha quanto à elevação de sua tensão operativa e os aspectos ambientais que envolvem a repotenciação. Finalmente, fazendo uso dos softwares ATP, através da interface gráfica ATPDraw (empregado para as XIV simulações de transitórios eletromagnéticos) e do Flux®, para as simulações dos campos elétricos em torno dos isoladores, realizou-se um conjunto de simulações computacionais pertinentes para um bom conhecimento do funcionamento da linha de subtransmissão a ser repotenciada na classe de interesse. Todas as etapas e as conclusões preliminares sobre o assunto delineado serão apresentadas neste documento. / As part of a wider research and development project, which is being developed between Escola de Engenharia de São Paulo USP and Companhia Paulista de Força e Luz (CPFL), scheduled to be finished in 2010, this work aims to present the main procedures to perform a repowering on subtransmission lines from 34.5 KV to 69 KV. To achieve this purpose, an assessment of the current studies about the subject is carried out, including an approach of other methods besides the one which is going to be the specific object of this study. After this, relevant points about the main methods are discussed in such a way that this study, in addition to serve its specific purpose, that is to present solutions in order to increase the transmission capacity of a determined line, keeping its right-of-way, can also point out valuable parameters which can be used to develop other projects of similar nature. Sequentially, the steps followed to operationalize the line repowering are presented, starting with the choice of the most suitable line, the selection of the method to be used, and taking into consideration both the change in the line thermal limit and the elevation on its operating voltage and also the environmental aspects involving repowering. At last, making use of ATP software throughout ATPDraw graphical interface (which is used to simulate electromagnetic transients) and Flux®, that simulates electrical fields around insulators, it is carried out a set of computational XVI simulations which are relevant to a good knowledge of the line subtransmission running. All the steps and preliminary conclusions about the subject are going to be outlined on this document.

Este trabalho visa apresentar uma análise metodológica para viabilizar a realização da repotenciação, elevando a classe de tensão de linhas de distribuição de 34,5 kV para a classe de subtransmissão de 69 kV. Foi realizado um levantamento de casos de repotenciação de linhas de transmissão, inclusive para a alternativa de elevação da tensão de operação da linha. Foram analisados modelos matemáticos apropriados para a representação da linha frente a transitórios eletromagnéticos como curtos-circuitos e descargas atmosféricas e ainda, um estudo sobre o procedimento a ser realizado dispondo-se de um software baseado na teoria de elementos finitos para a verificação do nível básico de isolamento das estruturas pertencentes à linha. Assim, a linha piloto foi representada no software ATP, utilizando-se a interface ATPDraw, e foi submetida a diversos transitórios eletromagnéticos. A partir dos valores de tensão observados nesses distúrbios, iniciaram-se novas simulações computacionais por meio do software FLUX®, que é baseado na teoria dos elementos finitos, para avaliar o comportamento do campo elétrico nas diferentes estruturas da linha, considerando a cruzeta de madeira e os isoladores cerâmicos. Dessa forma, esse estudo, avalia as simulações computacionais realizadas e aponta quais as estruturas da linha estão aptas a operar na classe de tensão de 69 kV, ou ainda, quais alterações permitirão que estruturas menos seguras possam operar neste novo nível de tensão. Todas as etapas e as conclusões finais sobre o assunto delineado são apresentadas neste documento. / This work presents a methodological analysis to make repowering distribution line possible, raising the voltage level from 34.5 kV to 69 kV (sub transmission level). A literature review of transmission line upgrading was accomplished, including the alternative of raising the line operating voltage. Proper mathematical models were analyzed for the line representation facing electromagnetic transients such as short circuits and lightning. In addition, a software based on finite elements theory for the verification of the basic insulation level of the structures (poles and crossarms) belonging to the line was utilized. Thus, a pilot line was modeled in the ATP software, using the ATPDraw interface, and it was subjected to various electromagnetic transients. From the voltage values observed in these disturbances, new computer simulations were carried out using FLUX®, a finite elements theory based software capable of evaluating the electrical field behavior in different structures of the line, considering wooden crossarms and ceramic insulators. In this context, the present study analyze the computer simulations and points out which line structures are able to operate in the 69 kV voltage level, or even indicates which alterations will enable the less secure structures to operate in this new voltage level. All the stages and final conclusions about the outlined subject are presented in this document.

Como parte de um projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) mais amplo, que está sendo desenvolvido pela Escola de Engenharia de São Carlos - USP e Companhia Paulista de Força Luz (CPFL), com previsão de conclusão para 2010, este trabalho tem por objetivo apresentar os principais procedimentos para a realização da repotenciação de linhas de subtransmissão de 34,5 KV para 69 KV. Para atingir esse objetivo, é realizada inicialmente uma apreciação do estágio atual dos estudos sobre o tema, abordando inclusive outros métodos além daquele que será objeto específico desse estudo. Em seguida, discutem-se tópicos relevantes dos métodos apresentados de forma que, esse estudo, além de cumprir o já mencionado objetivo específico de apresentar soluções para aumentar a capacidade de transmissão de uma determinada linha, mantendo a sua faixa de servidão, indicará parâmetros válidos para a realização de outros projetos da mesma natureza. Sequencialmente são apresentadas as etapas desenvolvidas para a operacionalização da repotenciação de uma linha, a começar pela escolha da mais adequada, a seleção do método a ser utilizado, levando-se em consideração tanto a alteração do limite térmico da linha quanto à elevação de sua tensão operativa e os aspectos ambientais que envolvem a repotenciação. Finalmente, fazendo uso dos softwares ATP, através da interface gráfica ATPDraw (empregado para as XIV simulações de transitórios eletromagnéticos) e do Flux®, para as simulações dos campos elétricos em torno dos isoladores, realizou-se um conjunto de simulações computacionais pertinentes para um bom conhecimento do funcionamento da linha de subtransmissão a ser repotenciada na classe de interesse. Todas as etapas e as conclusões preliminares sobre o assunto delineado serão apresentadas neste documento. / As part of a wider research and development project, which is being developed between Escola de Engenharia de São Paulo USP and Companhia Paulista de Força e Luz (CPFL), scheduled to be finished in 2010, this work aims to present the main procedures to perform a repowering on subtransmission lines from 34.5 KV to 69 KV. To achieve this purpose, an assessment of the current studies about the subject is carried out, including an approach of other methods besides the one which is going to be the specific object of this study. After this, relevant points about the main methods are discussed in such a way that this study, in addition to serve its specific purpose, that is to present solutions in order to increase the transmission capacity of a determined line, keeping its right-of-way, can also point out valuable parameters which can be used to develop other projects of similar nature. Sequentially, the steps followed to operationalize the line repowering are presented, starting with the choice of the most suitable line, the selection of the method to be used, and taking into consideration both the change in the line thermal limit and the elevation on its operating voltage and also the environmental aspects involving repowering. At last, making use of ATP software throughout ATPDraw graphical interface (which is used to simulate electromagnetic transients) and Flux®, that simulates electrical fields around insulators, it is carried out a set of computational XVI simulations which are relevant to a good knowledge of the line subtransmission running. All the steps and preliminary conclusions about the subject are going to be outlined on this document.

Este trabalho visa apresentar uma análise metodológica para viabilizar a realização da repotenciação, elevando a classe de tensão de linhas de distribuição de 34,5 kV para a classe de subtransmissão de 69 kV. Foi realizado um levantamento de casos de repotenciação de linhas de transmissão, inclusive para a alternativa de elevação da tensão de operação da linha. Foram analisados modelos matemáticos apropriados para a representação da linha frente a transitórios eletromagnéticos como curtos-circuitos e descargas atmosféricas e ainda, um estudo sobre o procedimento a ser realizado dispondo-se de um software baseado na teoria de elementos finitos para a verificação do nível básico de isolamento das estruturas pertencentes à linha. Assim, a linha piloto foi representada no software ATP, utilizando-se a interface ATPDraw, e foi submetida a diversos transitórios eletromagnéticos. A partir dos valores de tensão observados nesses distúrbios, iniciaram-se novas simulações computacionais por meio do software FLUX®, que é baseado na teoria dos elementos finitos, para avaliar o comportamento do campo elétrico nas diferentes estruturas da linha, considerando a cruzeta de madeira e os isoladores cerâmicos. Dessa forma, esse estudo, avalia as simulações computacionais realizadas e aponta quais as estruturas da linha estão aptas a operar na classe de tensão de 69 kV, ou ainda, quais alterações permitirão que estruturas menos seguras possam operar neste novo nível de tensão. Todas as etapas e as conclusões finais sobre o assunto delineado são apresentadas neste documento. / This work presents a methodological analysis to make repowering distribution line possible, raising the voltage level from 34.5 kV to 69 kV (sub transmission level). A literature review of transmission line upgrading was accomplished, including the alternative of raising the line operating voltage. Proper mathematical models were analyzed for the line representation facing electromagnetic transients such as short circuits and lightning. In addition, a software based on finite elements theory for the verification of the basic insulation level of the structures (poles and crossarms) belonging to the line was utilized. Thus, a pilot line was modeled in the ATP software, using the ATPDraw interface, and it was subjected to various electromagnetic transients. From the voltage values observed in these disturbances, new computer simulations were carried out using FLUX®, a finite elements theory based software capable of evaluating the electrical field behavior in different structures of the line, considering wooden crossarms and ceramic insulators. In this context, the present study analyze the computer simulations and points out which line structures are able to operate in the 69 kV voltage level, or even indicates which alterations will enable the less secure structures to operate in this new voltage level. All the stages and final conclusions about the outlined subject are presented in this document.