把 - MFAP

GIA/025
21 a 26 de Outubro de 2001
Campinas - São Paulo - Brasil
GRUPO X I
GRUPO DE ESTUDO DE IMPACTOS AMBIENTAIS
INTERAÇÃO DAS CONCESSIONÁRIAS DE ENERGIA COM COMUNIDADES VIZINHAS A LINHAS DE
TRANSMISSÃO- SUMÁRIO DA EXPERIÊNCIA DA LIGHT
Sérgio.T.Sobral (*) Flavio Luciano A. Souza Armindo F. Cadilhe Roberto M. Samico
ST& SC Serviços Técnicos Ltda LIGHT – Serviços de Eletricidade S.A
RESUMO
O IT apresenta um sumário do estado da arte referente
à influência de campos elétricos e magnéticos sobre
seres vivos e os valores limites aceitos na Europa e
América do Norte. Comenta que a falta de informações
atualizadas sobre o assunto tem criado
comportamentos emocionais em pessoas e entidades,
que mesmo que, de forma bem intencionada, acabam
criando pendências legais desnecessárias.
O IT comenta ainda como as publicações e
declarações oficiais de órgãos públicos na França,
Inglaterra, Estados Unidos etc. tem contribuído para
melhor informar as populações, evitando que o assunto
seja explorado com fins políticos e ideológicos.
O IT sugere que as Concessionárias que estejam em
vias de instalar linhas de transmissão nas
proximidades de logradouros públicos, preparem pela
menos uma lista básica de estudos e verificações para
comprovar que os limites aceitos internacionalmente
foram respeitados. O IT sugere ainda dentre os valores
calculados, aqueles que devem ser verificados por
meio de medições.
O IT descreve também os tipos de relatórios que
devem ser preparados para documentar o trabalho
realizado e a maneira que os resultados devem ser
divulgados junto as comunidades locais.
1.1–Fase de 1979 até 1993 - “Riscos Preocupantes”
O primeiro estudo epidemiológico sobre o assunto foi
publicado em 1979. O assunto ganhou os órgãos de
divulgação em 1989 através de uma série de artigos
publicados pela revista New Yorker. Milhares de artigos
técnicos, teses de mestrado e de doutoramento sobre
o assunto, foram preparados no período. Estudos
ainda incompletos e/ou inconclusivos foram levados ao
conhecimento do público, alardeando risco de câncer e
outras enfermidades. Como era de se esperar, criaram
uma crescente onda de preocupação, por parte do
público em geral, mas principalmente por parte dos
que residiam, ou que tinham filhos em escolas, nas
proximidades de linhas de transmissão e de SE’s. Essa
“histeria coletiva”, culminou em eventos policiais e/ou
jurídicos das mais variadas conseqüências, na América
do Norte e na Europa. Chegou haver um clamor
público exigindo que as instalações elétricas fossem
todas enterradas. As autoridades públicas da América
do Norte e de diversos países da Europa resolveram
então organizar equipes multidisciplinares de pesquisa,
lideradas pelas maiores autoridades mundiais em
epidemiologia, para fazer uma verificação
metodológica dos estudos epidemiológicos publicados.
Isso porque os riscos apontados por alguns estudos
epidemiológicos
A
grande preocupação
não eram
das confirmados
autoridades era
porverificar
outros tipos
se
Para exemplificar com um caso prático, o IT descreve a
de estudos,
era
mesmo necessário
envolvendoenterrar
animaisasvivos
instalações
ou estudos “in
experiência da Light com o projeto e construção da LT
vitro”. pois isso poderia aumentar de 5-10 vezes o
elétricas,
no bairro de Senador Camará .
preço das instalações, o que resultaria no aumento de
tarifa a ser paga por toda a população. Se fosse
PALAVRAS CHAVES
necessário devido a aspectos de segurança não
Segurança, Interferência, Campo, Elétrico, Magnético,
haveria o que discutir. Caso contrário, seria uma
Ruído Audível, Acoplamentos, Indutivo, Capacitivo
medida elitista, pois uma grande porcentagem da
1-EVOLUÇÃO DO CONCEITO DE SEGURANÇA DE população não teria como arcar com os custos dos
INSTALAÇÕES URBANAS DE ENERGIA
serviços de eletricidade. As equipes chefiadas por
Dimitrious Trichiopoulos (USA), Joseph Lelouch
(França) e Richard Doll(Inglaterra) concluíram que em
(*) R.Vice Governador Rubens Berardo, 175 grupo 1002 Bloco1- CEP 22451-070
TEL/FAX (0xx21) 294-6456
e-mail [email protected]
todos os trabalhos examinados não havia provas de
um risco efetivo causado pelo sistema de transmissão.
Entretanto, como precaução, diversos países
estabeleceram limites para os campos
eletromagnéticos (ver item 5.3 deste artigo)
1.2- Fase de 1994 a 2001- “Não existe uma relação
de Causa e Efeito”
Na reunião de Setembro de 2000 do CIGRE, foi
realizado um “workshop” sobre o assunto [9], que
historiou as pesquisas desde 1979 e concluiu que os
estudos mais modernos não confirmaram as
associações de causa e efeito entre os circuitos de
transmissão e enfermidades. Finalmente um artigo de
autoria de Richard Cartwright (Universidade de Leeds),
Richard Doll (NRPB) e Nick Day, publicada em
Novembro de 1999 na prestigiosa revista médica The
Lancet conclui: “ Os estudos não fornecem qualquer
evidência de que a exposição a campos magnéticos
associados ao suprimento elétrico do Reino Unido
aumentem os riscos de leucemia infantil, câncer do
sistema nervoso central, ou outro qualquer câncer
Isso
está de acordo com a Declaração da Comissão
infantil”.
(“Board Statment”) da NRPB (National Radiological
Protecion Board da Inglaterra, Volume 10 No) de 1999:
“A Comissão acredita que as recomendações da
NRPB atualmente em vigor no Reino Unido sobre os
limites de exposição ao público em geral, já garantem
uma proteção suficiente para efeitos diretos e indiretos
e qualquer benefício à saúde que seria conseguido por
reduções adicionais de exposição não foram
demonstrados. Não parece haver justificativa científica
portanto para modificar as diretrizes existentes do
relativas
exposição
do público”.
2NRPB
– LT
DE 138a KV
URBANA
NO BAIRRO DE
SENADOR CAMARÁ (RIO DE JANEIRO)
Em meados de 98 , era necessária a entrada em
serviço de uma nova SE de 138 kV, com capacidade
instalada de 120 MVA, no bairro carioca de Senador
Camará, para adequar a qualidade do fornecimento e
atender a demanda crescente da região
A LIGHT estava, na ocasião, desenvolvendo um
intenso programa de obras em toda a área
metropolitana do Rio de Janeiro, com vultosos
investimentos cuidadosamente escalonados para
poder atender a demanda de energia da sua área de
concessão.
Este artigo examina os estudos e verificações feitos
pela LIGHT e por consultores para demonstrar a
completa segurança das instalações de uma LT tipo
urbana à Comunidade local .
Para garantir à comunidade local que os circuitos
aéreos de 138 kV eram seguros, a LIGHT tomou as
seguintes providências:
a) Contratou a firma ST& SC para preparar, de uma
maneira inteiramente independente, um estudo global
sobre as condições de segurança das instalações, e
emitir um Laudo Técnico sobre o assunto.
b) Os principais cálculos e simulações digitais
constantes do estudo foram verificados por meio de
medições de campo executados pelo CEPEL.
c) Foi feita uma extensa pesquisa bibliográfica com
relação aos valores limites de campos considerados
seguros na Europa, USA, e Canada. Desde a
concepção do projeto ficou estabelecido que os
circuitos aéreos urbanos de 138 kV da LIGHT deveriam
atender aos critérios mais severos dentre os
internacionalmente adotados.
d) Foi preparado o seguinte conjunto de documentos
relativos ao trabalho realizado:
-Laudo Técnico- co ncluiu que as instal ações atendem
às recomendações técnicas internacionais mais
severas
-Folheto Informativo – destinado a ser distribuído a
quem pedir informações sobre o assunto. Descreve
em linguagem não especializada as conclusões sobre
a segurança das instalações.
-Relatório Técnico Resumido- apresenta os
resultados de cálculos, simulações digitais, medições
de campo, testes de laboratório, critérios e normas
internacionais sobre o assunto. Foi preparado de tal
maneira que pode ser consultado com facilidade por
pessoas sem formação técnica especializada.
4VERIFICAÇÕES
RE ALIZADAS
-Relatório
Técnico Detalhadosemelhante ao
anterior, porém destinado a um leitor mais
Para
verificar a segurança das instalações, foram
especializado.
realizados os seguintes trabalhos:
4.1-Cálculos e Simulações Digitais - Feitas Pela
ST&SC
- Campo Elétrico
- Campo Magnético
- Interferência em Rádios
- Interferência em Televisores
- Ruído Audível
- Indução em circuitos próximos
- Acoplamento capacitivo com circuitos próximos
- Efeitos de descargas atmosféricas
- Elevação de potencial de terra (para comprovar a
eficácia do sistema de aterramento com eletrodos mais
afastados da superfície do solo).
- Potenciais
de de
terra
transferidos.
Medições
Campo
– Feitas Pelo CEPEL
3- GARANTIA DE SEGURANÇA E INFORMAÇÃO A 4.2COMUNIDADE LOCAL
- Campo Elétrico
- Campo Magnético
- Interferência em Rádios
- Interferência em Televisores
- Ruído Audível (verificações pelo CEPEL e medições
feitas pela própria LIGHT)
4.3- Testes de Laboratório- Feitos Pelo CEPEL
- Resistividade ( > 100Mohms ) e rigidez dielétrica (20
kV/mm ) do revestimento isolante do poste metálico
5- CRITÉRIOS DE SEGURANÇA QUANTO A
CAMPOS ELÉTRICOS E MAGNÉTICOS
5.1- Limites Aceitos Internacionalmente
A revista ELECTRA, publicada pela CIGRÉ no seu
número 179 de agosto de 1998, apresenta as
recomendações internacionalmente aceitas sobre o
assunto, transcritas do artigo JWG 36.01/06, como
segue:
a) Sob linhas de transmissão:
- campo elétrico :
10 kV/m (rms)
- campo magnético:
0,1 mT (rms)
b) Na indústria:
- campo elétrico :
20 kV/m (rms)
- campo magnético:
2
mT
(rms)
5.2-Limites Adotados Pela LIGHT
Para suas linhas de 138 kV urbanas, a LIGHT optou
por seguir um critério mais restritivo, como segue:
- campo elétrico :
- campo magnético:
5 kV/m (rms)
0,1 mT
(rms)
a) Campo elétrico- conforme Referência [3].
b)Campo magnético- conforme [3].
c)Elevação de potencial de terra– conforme [2].
d)Potencial transferido-conforme [1,2].
e)Indução em circuitos próximos- conforme [1].
6.2-Cálculos
a)Efeitos de descargas atmosféricas- conforme [6,7].
b)Interferência em rádios- conforme [4].
c) Interferência em TVs – conforme [4].
d) Ruído audível- conforme [5].
e) Acoplamento capacitivo – conforme [3].
COOR DEN A D AS
Y
0,40
a
C
(
0, 0 0
1 5, 0 0)
B
(
0, 0 0
1 7, 6 5)
22, 70)
(
0, 0 0
2 0, 3 0)
0,011653 m
a
( - 0, 40
Rpá ra-r aios = 0,006225 m
A
o
A
o
o
2,40
B 2,65
C 2,65
o
15,00
o
X
=
CA MP O
ELÉ TRIC O
POSI ÇÃ O
(
0,00 0, 00)
( k V /m
EM AX
N
0,51
(
5,00
0, 00)
(
5,00
1, 00)
(
10,00
0,00)
0,243
0,00000
(
10,00
1,00)
0,243
0,00076
(
-5, 00
0, 00)
0, 419
(
-5, 00
1, 00)
0, 422
(- 10,00
0,00)
(- 10,00
1,00)
0,42
)
EMI
0, 00000
0,42
0, 246
0,247
0,00000
0,00045
0, 00000
0,00000
0,00000
0, 00045
Rcond
O critério adotado pela LIGHT é semelhante aos
adotados pelo IRPA e pelo ICNIRP (que são muito
mais severos que o critério recomendado pela CIGRE ver item 4.3 a seguir):
5.3- Limites Atualmente Adotados Por Outras
Instituições e Países
a) Reino Unido (UK) e NRPB (Para Exposição ao
Público)
- campo elétrico :
12 kV/m (rms)
- campo magnético:
1,6 mT
(rms)
b) Estados Unidos (ACGIH)
- campo elétrico :
12 kV/m (rms)
- campo magnético:
1,6 mT
(rms)
c) Austrália e IRPA (Para Exposição de Público)
- campo elétrico :
5 kV/m (rms)
- campo magnético:
0,1 mT
(rms)
d) CENELEC (Para Exposição de Público )
- campo elétrico :
10 kV/m (rms)
- campo magnético: 0,64 mT
(rms)
e) ICNIRP (Para Exposição de Público)
- campo elétrico :
5 kV/m (rms)
6- METODOLOGIAS
- campo magnético: UTILIZADAS
0,1 mT
(rms)
6.1- Simulações Digitais
0,1 kV/ m
0,2 kV/ m
0,3 kV/ m
0,4 kV/ m
Fig1-Determinação digital do
campo
elétrico nas
0,5 kV/
m
imediações de um poste de 138 kV
7-RESULTADOS DOS CÁLCULOS E MEDIÇÕES
SOBRE CAMPOS
a) A Figura 1 mostra que o maior valor do campo
elétrico obtido por simulação é de 0,51 kV/m, que é
muito inferior ao valor limite de 5 kV/m. Os valores
medidos mostraram boa coerência com os valores
calculados, de tal forma que o maior valor medido foi
de 0,4 6 kV/m (em baixo da linha e a 1 m do solo).
b) A Figura 2 mostra que o maior valor do campo
magnético obtido por simulação é de 1,46 µT (para
435A), que é muito inferior ao valor limite de 0,1mT. Os
valores medidos mostraram coerência com os valores
calculados, de tal forma que o maior valor medido foi
de 0,58µT (para 100 A) e 2,52 µ ( para 435 A ).
C OO RD ENADA S
Y
C
0,40
a o
o
A
B
2,40
2,65
(
0, 00
1 5,0 0)
B
(
0 ,0 0
17 ,65 )
A
(
0 ,0 0
20 ,30 )
a con d = 0 (,011- 65
0, 40
R
3m
R pá r a- r ai os =
22 , 70)
0, 00 6225
m
C orren te = 4 35 A (10 4 M VA N A S E)
o
C
2,65
CAMPO MA GNÉT IC µT)
O (
1,36m
f
f = 3/ 4 ”
P O S IÇ ÃO B
o
(
(
15,00 (
o
um dos dois circuitos, resultando em uma re sistência
de terra de 14,1 por poste. O maior curto-circuito à
terra previsto é de 8,1 kA. As simulações digitais
mostraram que a maior corrente injetada no solo por
qualquer poste será de 241 A e ocorrerá no caso de
um curto-circuito no primeiro poste do circuito à direita,
ou do circuito à esquerda, da derivação do tronco de
138 kV. O maior potencial de passo produzido nas
imediações desses postes será de 158 V, que é muito
inferior ao potencial tolerável de 3117 V.
X
0 , 00) 1, 28
0 ,00
0 ,00
1 ,00 ) 1,46
5 ,00
0 ,00 ) 1,20
(
5 ,00
(
10, 0 0
( 10,0 0
(
- 5,0 0
(
- 5,0 0
1 ,00 )
1, 32
0, 0 0) 0, 95
1,0 0)
1,06
0,0 0)
1, 20
1,0 0) 1, 32
(-10, 00
0, 00)
(-10, 00
1, 00) 1,06
0,95
Fig 3–Aterramento dos postes por meio de 5
eletrodos de 3 m, com o topo do eletrodo a
1,7m da superfície
C IR CU ITO D A
PE SS OA
3 s2
V
T
T
I
1,3
1m
L
µT
1,4
µT
1,5
µT
3 s1
0m
3,0
m
1,7
m
3 s1
B RI TA +BE T UM IN OS O
IL = 0,116 / vt
1,0
µT
1,1
µT
0, 9 µT
1,2 µT
Fig2-Determinação digital do campo magnético nas
imediações de um poste de 138 kV
Pode-se ver que o valor calculado é menor que o valor
medido. Isto ocorre porque o valor calculado não levou
em conta as flechas dos condutores e o campo
produzido pelas redes de baixa tensão). Mas o
importante é que os valores estão bem abaixo dos
permissíveis.
8-ELEVAÇÃO DE POTENCIAL DE TERRA E
POTENCIAIS TRANSFERIDOS
As Figuras 3 e 4 mostram o sistema especial de
aterramento utilizado nos 16 postes metálicos de cada
CO R R ENTE
LIM ITE
A
VTT= (1000 + 1,5 s1 +3 s2 ).IL
t =0,5 s
s1=3000 .m s2=100.10 6 .m
Fig 4 – Determinação do potencial de toque
tolerável por uma pessoa pisando sobre
brita ( s1), em contato com um poste
recoberto por uma camada fortemente
isolante ( s2)
O material que reveste o poste até a altura de 2,5 m
tem resistividade s2 > 100.106 .m e tem alta rigidez
dielétrica, conforme comprovado pelos testes de
laboratório realizados. A Fig 4 mostra que a pessoa
que vier a tocar qualquer poste, durante um curtocircuito, estará segura, pois o potencial de toque
tolerável terá um limite prático de 10 kV (a rigidez
dielétrica é 20 kV/mm e a espessura da cobertura
isolante é 0,5 mm), enquanto que a maior elevação de
potencial de terra no metal será de apenas 3398 V.
Para evitar potenciais transferidos, as tubulações
metálicas que se aproximavam dos postes foram
substituídas por tubos de PVC.
9- INTERFERÊNCIA EM RADIO E TV
a) As medições e os cálculos mostraram que a relação
sinal/ruído das estações radiofônicas é praticamente a
mesma com os circuitos de 138 kV em operação (7,9)
ou desligados (4,6 até 7,9).
b) As medições e os cálculos referentes a
interferências em TV, na faixa de VHF (54 a 216 MHz)
confirmaram que a relação sinal/ ruído é praticamente
a mesma com os circuitos de 138 kV em operação
(1até 11,6) ou desligados (0,8-1,6). As medições e
cálculos foram feitos na faixa de VHF para Ter-se a
condição mais desfavorável. Na realidade a recepção
local é feita principalmente em UHF (470 a 887 MHz),
que
é ainda menos
sensível a interferências de LT’s.
10-RUÍDO
AUDÍVEL
Os cálculos e as medições feitas pela LIGHT
mostraram que os níveis de ruídos estavam de acordo
com as normas (abaixo de 50 dBA). Verificações feitas
pelo CEPEL mostraram que alguns ruídos que vinham
causando reclamações eram causados por isoladores
defeituosos em alimentadores de distribuição
próximos.
11-EFEITOS DE DESCARGAS ATMOSFÉRICAS
Os cálculos foram feitos utilizando o método das ondas
trafegantes. Mostraram que não são preocupantes os
valores das tensões que podem ser induzidas nas
cercas locais, pelos raios que atingem os cabos páraraios dos circuitos de 138 kV (apenas algumas
centenas de volts, de natureza impulsiva, com duração
de microssegundos). Deve ser lembrados que tensões
um pouco maiores, mas ainda seguras, poderão ser
induzidas nas cercas em apreço, quando um raio
atingir um alimentador de distribuição. Os cálculos
mostram ainda que os cabos pára-raios dos circuitos
de 138 kV servem como uma eficiente blindagem
contra descargas atmosféricas, que de outra forma
poderiam atingir circuitos de distribuição e telefonia
12-TENSÕES
INDUZIDAS E ACOPLAMENTO
próximos.
CAPACITIVO
Os cálculos demonstraram que os acoplamentos
indutivos e capacitivos dos circuitos de 138 kV com
cercas metálicas e com os circuitos de distribuiçã o e
telefonia existentes, não produzirão valores
preocupantes. Durante um curto-circuito à terra que
ocorra nos circuitos em apreço, a maior tensão
longitudinal que pode ser induzida ao longo de um
objeto metálico não aterrado, ao nível do solo, será de
1,92 V/m. Portanto, mesmo que existisse um objeto
metálico, não aterrado, com 470m de extensão, ainda
assim o potencial tolerável de 902 V não seria
excedido.
13- CONCLUSÃO
A Light usou o princípio da precaução, no projeto da LT
em pauta, limitando as grandezas de campos elétrico e
magnético gerados pela mesma bem abaixo dos
valores permissíveis pelas Normas Internacionais mais
severas. Além disso as outras grandezas, tais como
rádio e TV interferência, ruído audível, tensões de
toque e passo ficaram abaixo dos valores permissíveis
.
As tensões mecânicas nos cabos (fases e pára-raios)
estão abaixo (cerca de 10 % da carga de ruptura) dos
valores usados normalmente em linhas convencionais
(cerca de 15% da carga de ruptura), que já têm um
fator de segurança adequado .
REFERÊNCIAS
[1] – “Interferences Between Faulted Power Circuits
and Communication Circuits or Pipelines- Simplification
Using the Decoupled Method” paper 91 WM 107-3
PWRD, Winter Meeting 1991, New York
S.T.Sobral, W.Castinheiras, M.Nielsen, V.S.Costa,
D.Mukhedkar
[2]- "Decoupled Method for Studying Large
Interconnected Ground Systems Using
Microcomputers - Part I - Fundamentals"
Summer Meeting, 1986, Cid. Mexico, IEEE Trans
Vol.PWRD- 3, Nº 4 Oct. 1988, pp: 1536-1544.
S.T. Sobral (IESA), Vasco G.P. Fleury (ITAIPU), D.
Mukhedkar (ECOLE POLYTECHNIQUE DE
MONTREAL).
[3]-“Transmission Line Reference Book 345 kV and
Above” (livro)
[4]-“Electric Power Transmission Systems and
Engineering, Analysis and Design” (livro)
Turan Gönen, Editora Wiley.
[5]-“A Comparison of Methods For Calcula-ting Audible
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of the Corona and Field Effects Subcommittee,
IEEE,1982
[6]-“Traveling Waves on Transmission Systems”
L.V.Bewley – (livro) John Wiley and Sons, 1935
[7] - “Wave Propagation on Transmission Lines”
C.F.Wagner, G.D. McCann – 1935
Westinghouse Reference Book.
[8] – “Champs Életromagnétiques et Lignes Életriques
– Etat de la Question et Aspects Sanitaires”
Mini stère de Índustrie, des Postes et
Télécommunications et du Commerce Extérieur;
Mini stère des Affaires Sociales de la Santé et de la
Ville
[9]- 2000 CIGRE SESSION
“Work Shop- Electromagnetic fields and health”
M.Souques, J.Lambrozo e M.Plante