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GMI/026

21 a 26 de Outubro de 2001Campinas - São Paulo - Brasil

GRUPO XII

ESTUDO DE ASPÉCTOS TÉCNICOS E GERENCIAIS DE MANUTENÇÃO EM INSTALAÇÕES ELÉTRICAS

MANUTENÇÃO DE CABOS PÁRA-RAIOS EM LINHAS DE TRANSMISSÃOUMA TÉCNICA ALTERNATIVA

Ismar Esaú dos Santos (*) Gilberto M. YamamuraCTEEP CTEEP

RESUMO

O presente informe técnico apresenta uma formaalternativa de trabalho em cabos pára-raios,particularmente na instalação de esferas de sinalizaçãodiurna, com técnica de linhas energizadas.

PALAVRAS-CHAVE: Cabo pára-raios, linhasenergizadas, esferas.

1.0 - INTRODUÇÃO

Atualmente, a instalação ou substituição de esferas desinalização diurna em cabos pára-raios, são feitas coma linha de transmissão desligada ou com a linha ligada,através de helicópteros, porém esta segundaalternativa, de custo muito elevado, sendo esse caso,indicado para trabalhos em larga escala, a fim deotimizar o uso da aeronave.

Na técnica usual, com a linha desligada, o cabo pára-raios é arriado até a proximidade dos cabos condutoresou até o solo, para que o eletricista possa ter acessoao cabo guarda para a execução dos serviços, atravésde seu deslocamento sobre os cabos condutores oupelo chão.

Vale lembrar que a saída do eletricista sobre os cabospára-raios, estes geralmente com cargas de rupturareduzidas, acarreta um grande risco de sua ruptura,conseqüente do significativo aumento da tração devidoao peso do eletricista e ferramentas.

Esse método alternativo de instalação de esferas, foidesenvolvido para atender a demanda da manutenção,face as dificuldades operativas para o desligamentodas linhas de transmissão.

2.0 - DESCRIÇÃO DO MÉTODO

O método de trabalho consiste basicamente emsecionar o cabo pára-raios, isolá-lo, e arriá-lo, somenteno vão sob trabalho, colocando-o no mesmo potencialdos cabos de fase, possibilitando assim, a saída do

eletricista sobre os condutores para execução dosserviços.

Para tanto, nos vãos entre torres de suspensão, oscabos pára-raios são secionados, e as fixações nasestruturas, modificadas de suspensão para semi-ancoragem. Nas estruturas de ancoragem, os cabos jáse encontram normalmente secionados.

3.0 - ESTUDO DE VIABILIDADE

Para a aplicação do método, devem ser feitos estudospreliminares para avaliar o carregamento mecânico dasestruturas do vão, o abaixamento e o acréscimo detração dos cabos condutores.

3.1 Análise do carregamento das estruturas

Inicialmente, quando se efetua a transformação doconjunto de suspensão em semi-ancoragem, preserva-se a característica original de carregamento daestrutura de suspensão.

Contudo, ao se arriar o cabo pára-raios em somenteum dos vãos da estrutura, introduz-se esforçoslongitudinais na mísula, não previstos no projetooriginal.

Portanto, faz-se necessário levantar o histograma decarregamento das torres correspondentes ao vão sobtrabalho e comparar com os respectivoscarregamentos admissíveis, a fim de se verificar ascondições de suportabilidade das estruturasenvolvidas.

Essa análise deve ser feita a partir da hipótese de cabopára-raios arriado até a fase mais próxima, calculando-se assim a carga longitudinal atuante na mísula, devidoa diferença de tração horizontal entre o cabo, em cadaum dos vãos da estrutura.

Devido ainda a limitação da resistência mecânica daestrutura, e por questões de segurança, o serviço deveser executado em um cabo pára-raios por vez.

Como medida adicional de segurança, recomenda-semanter uma carga de desequilíbrio longitudinal, nãosuperior a 50% da máxima carga suportável pelamísula.

3.2 Cálculo mecânico dos cabos

Deve ser feita uma avaliação da aproximação do caboonde estiver o eletricista, em relação a faseimediatamente inferior ou em outras LTs ou obstáculos,devido ao efeito do abaixamento do cabo condutor,ocasionado pelo peso do eletricista, ferramentas ebicicleta para deslocamento.

Outro ponto importante a ser verificado, é o acréscimoda tração horizontal dos cabos, onde recomenda-senão ultrapassar o limite de 30 % de sua carga deruptura, nessa condição.

4.0 - MEDIDAS DE SEGURANÇA

Considerando as condições críticas de execução dosserviços, devido a instalação se encontrar energizada,além do risco a terceiros, por se tratar de sinalizaçãode travessias ou cruzamentos, são necessáriasalgumas medidas adicionais de segurança, descritas aseguir:

4.1 Equipamentos e ferramentas

Todos os equipamentos e ferramentas a seremutilizados nessa manobra, devem ser cuidadosamenterevisados antes da execução dos serviços.

Os esticadores de cabos, considerados aqui como apeça mais importante para a segurança do serviço,devem ser próprios para trabalhos em instalaçõesenergizadas, e estar em excelente estado deconservação.

Os moitões não devem apresentar sinais de desgasteou deficiência de movimento das roldanas.

4.2 Análise das condições da instalação

A primeira providência a tomar, deve ser a verificaçãodas condições do local de execução do serviço e dainstalação. Basicamente devem ser verificados:

• Condições de acesso;• Estado geral das estruturas, existência de

corrosão nas ferragens das cadeias e desustentação do pára-raios;

• Verificação das quantidades mínimas deisoladores bons nas cadeias;

• Estado dos cabos pára-raios e condutores everificação de existência de tentos rompidos, luvasde emenda ou de reparos.

4.3 Critérios de trabalho em cabos pára-raios

Os trabalhos em cabos pára-raios em regimeenergizado, só devem ser feitos após satisfeitas asseguintes condições:• Suportabilidade da estrutura quanto a aplicação de

cargas longitudinais adicionais devido amovimentação do pára-raios;

• Inexistência de luvas de emenda ou de reparo novão sob trabalho;

• Existência de no máximo um tento rompido nocabo guarda;

• Quando as condições da instalação permitiremtotal segurança quanto a saída do eletricista sobrea fase energizada.

4.4 Teste das condições de comunicação

Antes de iniciar os trabalhos, posicionadas em cadatorre, as equipes devem testar as condições decomunicação, entre si e a subestação gerenciadora dainstalação, e também com o elemento que ficará aopotencial.

4.5 Avaliação dos aspectos elétricos

A avaliação dos aspectos elétricos envolve osseguintes pontos importantes:

4.5.1 Análise das distâncias de segurança

A principal preocupação durante essa análise, é averificação das distâncias de segurança para trabalhodos eletricistas, bem como das distâncias disruptivasfase-terra.

Nessa análise, foram consideradas as distâncias desegurança, conforme Tabela 1:

TABELA 1- Distâncias mínimas de segurança paratrabalho em instalações energizadas

LT 440 kV Distâncias mínimas desegurança em metros

Gap de ar 2,75

Com ferramentasisolantes

2,85

Trabalho ao potencial 3,10

Os valores das distâncias de trabalho em regimeenergizado, foram calculadas através do “Método doFator de Gap”(1), contemplando os seguintes fatores:

• considerado um fator de sobretensão de manobrade 2,5 p.u.;

• já incluso o avanço acidental de 0,5m peloeletricista.

(1) Ref. SCM-091 “Manutenção em Linhas deTransmissão Energizadas - Técnicas Disponíveis,Limitações e Recomendações”.

4.5.2 Bloqueio do religamento automático

A fim de se eliminar as sobretensões em caso dereenergização da linha e as suas conseqüências sobreas equipes, o serviço deverá ser executado com oreligamento automático bloqueado.

Em casos de desligamento da linha, o operador dasubestação deverá avisar a equipe, que irá tomar asprovidências necessárias para possibilitar areenergização da linha.

4.5.3 Aterramento do cabo pára-raios

Em vista da necessidade de retirada das conexõeselétricas (rabichos), para isolar o cabo pára-raios daestrutura, o efeito da indução dos cabos condutoressobre os pára-raios, torna-se um grande risco duranteo trabalho do eletricista.

Desse modo, é imprescindível a instalação deaterramento temporário no cabo pára-raios, tanto novão sob trabalho, como nos vãos adjacentes, durante oprocesso de isolamento do cabo guarda.

4.5.4 Equalização do potencial entre o cabo condutor epára-raios

A equalização do potencial do cabo pára-raios, deveser feita após a sua descida até próximo doscondutores.

Devido ao arco elétrico significativo, recomenda-separa a equalização, um cabo de aterramento com 4 a 5metros de comprimento, com grampos multi-angularesfixados em ambas extremidades, e manobrados àdistância através de bastões de no mínimo 10 pés (3,0m), para que o arco elétrico fique afastado doeletricista.

5.0 - ANÁLISE TÉCNICO-ECONÔMICA

A técnica de instalação de esferas pelo método delinha viva é a segunda opção mais atraenteeconomicamente, em relação a outras alternativas,como demonstrado na Tabela 2.

A opção mais econômica, continua sendo a instalaçãode esferas com a linha desligada, desde que esta sejaresultante de aproveitamento de desligamento devido aprogramação de outros serviços.

Simulando - se um caso comum, com a instalação de 3esferas em um vão de travessia, numa linha localizadaa 100 km da seção de manutenção e 200 km dohangar, tem-se os seguintes custos médios para cadamétodo de serviço:

TABELA 2- Comparação de custos para diversas opções de instalação de esferas de sinalização

Custo (R$)

ItemLT com

aproveitamentode desligamento

LT semaproveitamento de

desligamento

LT energizadacom helicóptero

LT energizadamétodo proposto

Mão de obra 2.030,18(1) 2.030,18(1) 325,24 3.130,25

Ferramentas e EPIs 191,17 191,17 37,13 271,75

Transporte 590,80 590,80 300,80 590,80

Helicóptero (2) - - 4.335,94 -

Refeição 93,00 93,00 77,50 155,00

Desligamento (3) - 1.802,48 - -

Total 2.905,15 4.707,63 5.076,61 4.147,80

Custo por esfera instalada (4) 968,38 1.569,21 1.692,20 1.382,60

NOTAS:(1): Considerado 50% de acréscimo do custo da mão de obra (equipe própria), devido a LT ser desligadageralmente no final de semana;(2): Custo do helicóptero da CTEEP, com respectiva estrutura de apoio por terra;(3): Custo médio do desligamento das LTs da rede básica da CTEEP;(4): Não considerado o custo das esferas.

6.0 - PROCEDIMENTO DE EXECUÇÃO

A seguir, será detalhado o procedimento de execução.

6.1 Quantidade de eletricistas necessários

Nesse procedimento, serão necessários 10 eletricistas,sendo:• 4 eletricistas na primeira torre, onde 2 ficarão no

solo, e 2 sobre a estrutura;• 6 eletricistas na segunda torre, sendo que 3

ficarão no solo, 2 sobre a estrutura, e 1 sobre ocabo condutor.

Os eletricistas que ficarão sobre as estruturas, devemser habilitados para trabalhar em linhas energizadas440 kV.

6.2 Tempo de duração do serviço

O tempo médio estimado para execução do serviço novão, será de 6 horas sendo 3 horas, para cada cabopára-raios.

6.3 Equipamentos e materiais necessários

Para execução dos serviços serão necessários osseguintes materiais e equipamentos:

Quant. Descrição

• 02 cj escalada de estruturas• 04 un carretilhas• 02 un moitão triplo com corda de polipropileno• 05 un bastão tração olhal-olhal 14 pés (4,20m)• 02 un bastão universal 12 pés (3,6 m)• 01 un bastão tração 12 pés (3,6m) com olhal e

gancho espiral• 01 un bastão de contato ao potencial• 04 cj aterramento temporário para cabos pára-raios• 02 cj cabo de 4m e conectores multiangular, para

equalização de potencial• 02 cj vara de manobra 2 seções, com 2,7m para

aterramento• 01 un bastão de manobra leve, 3,19m de

comprimento• 02 un gancho espiral• 02 un tenaz multi-angular• 05 un esticador para cabo pára-raios• 01 un esticador para cabo condutor• 01 un cavalote 16mm de diâmetro• 06 un manilhas 16mm de diâmetro• 04 un talha alavanca 1500 kgf• 06 un sacola de lona• 01 cj cadeirinha para saída ao potencia• 01 un bicicleta para saída em cabos• 01 cj vestimenta• 02 un flanela para limpeza• 02 un lona 4X6m• 02 un estropo de corda de 16mm• 04 un estropo de aço 12,7mm X 0,5m• 04 un estropo de aço 9,5mm X 0,5m

• 01 cj corda de serviço e carretilha• 01 un corda de polipropileno, 12,7mm X 40m, para

deslocamento da bicicleta• 01 un corda de polipropileno, 12,7mm X 40m, para

rabicho do pára-raios• 01 un corda de polipropileno, 6,35mm X 40m , para

içamento de materiais ao potencial• 05 un rádio portátil

FIGURA 1- Vista dos materiais utilizados

6.4 Descrição do procedimento

Visando a simplificação da manobra e redução dasferramentas, quando o serviço for executado em vãosentre torres de suspensão e ancoragem, a saída doelemento ao potencial deve ser feita sempre na torrede suspensão.

Somente após executadas as transformações dosconjuntos de suspensão em semi-ancoragem, etomadas as medidas de segurança anteriormentedescritas, poderá ser iniciada a manobra de descida dopára-raios.

FIGURA 2- Vista da estrutura do vão sob trabalho

Inicialmente, o cabo pára-raios deve ser aterrado, nosvãos adjacentes e sob trabalho. Após a execuçãodesse passo, os eletricistas devem instalar no pára-raios, uma carretilha juntamente com o primeiro bastãoolhal-olhal e a corda de rabicho, a ser utilizado para opuxamento do cabo guarda em direção a fase, atravésde um dos eletricistas que se encontram no solo.

FIGURA 3- Instalação do bastão tração olhal-olhal comcorda para rabicho do pára-raios

Em seguida, deve ser instalado no pára-raios, osesticadores e talhas, e tracionar o cabo, parapossibilitar a sua desconexão das ferragens daestrutura.

FIGURA 4- Desconexão do pára-raios da estrutura

Depois, instalar um outro esticador preso ao segundobastão olhal-olhal, com o auxílio do gancho espiraladaptado a um bastão universal, com o objetivo deisolar o pára-raios.

FIGURA 5- instalação do esticador com o bastão olhal-olhal

Junto a base desse bastão olhal-olhal, o eletricistadeve conectar um moitão triplo, que servirá para amanobra de descida do pára-raios. Após feita adesconexão do pára-raios da estrutura, a sua pontadeve ser levada para fora da torre, através de umterceiro bastão olhal-olhal. Analogamente, essamanobra deve ser executada na outra estrutura domesmo vão.

Nesse instante, o aterramento temporário deve serretirado do pára-raios.

FIGURA 6- Vista do pára-raios isolado através dosbastões olhal-olhal e fixação do moitão triplo para arriaro cabo até a fase

O pára-raios deve ser então arriado a uma distância de3 a 4m da fase energizada. O eletricista deve entrar nopotencial e deslocar até o ponto de instalação daesfera, através de bicicleta apropriada.

FIGURA 7- Deslocamento do eletricista sobre os caboscondutores através de bicicleta apropriada

Chegando ao ponto do vão a ser trabalhado, oeletricista deve arriar o bastão tração com ganchoespiral, através de uma corda auxiliar aos outroseletricistas que se encontram no solo, para que estespossam lhe enviar os materiais e ferramentas.

FIGURA 8- Içamento dos materiais através da cordaauxiliar e bastão tração com gancho espiral, peloeletricista que se encontra ao potencial

Após o içamento dos materiais, instalar o cabo deequalização de potencial entre a fase e o pára-raios,com o auxílio de um bastão de manobra.

Essa instalação deve ser feita à distância, a fim demanter condições de segurança, devido a formação dearco elétrico durante a equalização de potencial.

Em hipótese alguma o eletricista deve tocar no pára-raios antes de efetuar a equalização de potencial.

FIGURA 9- Instalação do cabo de equalização depotencial entre a fase e o pára-raios

Após equalizado o potencial entre o cabo condutor epára-raios, os outros eletricistas que controlam a cordado moitão e do rabicho do pára-raios, devem procedera aproximação do pára-raios em direção do eletricistaque se encontra ao potencial, para possibilitar o seuacesso ao cabo guarda, e efetuar a instalação ousubstituição da esfera de sinalização.

FIGURA 10- Aproximação do cabo pára-raios atravésde corda amarrada ao bastão, puxado por um doseletricistas que se encontram no solo.

7.0 - RECOMENDAÇÕES

• Devido ao efeito do abaixamento do cabo, com opeso do eletricista e ferramentas, e conseqüenteaproximação com outra fase ou obstáculos,recomenda-se o emprego desse método, em geralnas linhas de transmissão com mais de umsubcondutor por fase, devendo contudo, ser feitauma verificação prévia dessa situação, através decálculo mecânico dos cabos;

• Deve ser feita uma verificação do histograma decarregamento das estruturas envolvidas, visando

avaliar principalmente as cargas longitudinais, emfunção do desequilíbrio de trações horizontais docabo pára-raios, durante o processo de suadescida até a fase;

• Uma atenção especial deve ser dada noaterramento do cabo pára-raios, durante aexecução dos serviços, devido ao efeito deindução, que pode ser fatal, durante o processo deisolamento do cabo guarda;

• Jamais os eletricistas que se encontram naestrutura, devem tocar no pára-raios sem que omesmo esteja aterrado;

• Após isolado, o eletricista que se encontra sobre ocabo condutor, somente poderá tocar no pára-raios, após feita a sua equalização com o potencialda fase energizada;

• A entrada do elemento ao potencial é maistrabalhosa em torres de ancoragem, devendoassim, sempre que possível, essa manobra serefetuada em torres de suspensão.

8.0 - CONCLUSÕES

• As crescentes dificuldades operativa do sistema,levam cada vez mais as empresas de transmissão,a criarem métodos alternativos de manutenção,sem interrupção no fornecimento de energia;

• Até então, os serviços em cabos pára-raios, aexceção feitas com o uso de helicópteros, eramexecutados com a linha desligada, gerandosucessivas reprogramações, devido a própriarestrição do sistema;

• A técnica de instalação/substituição de esferas,com o seccionamento, isolação e energização dopára-raios tem se apresentado como uma novaopção, proporcionando maior flexibilização naprogramação da manutenção, sendo acima detudo, atrativa economicamente.

9.0 – BIBLIOGRAFIA

GCOI-SUBCOMITÊ DE MANUTENÇÃO– “Manutençãoem Linhas de Transmissão Energizadas – TécnicasDisponíveis, Limitações e Recomendações” – SCM091. Brasil.