FEEC/CPG - Caderno de Horário (Oferecimento de Disciplinas) - CPG
Caderno Horário:
IT311 - Tópicos em Técnicas de Alta Tensão (Semipresencial) | Topics in Techniques of High Voltage | Temas de Técnicas de Alta Tensión
Turma: A - Período: 2/2026 - Tipo Período: 2o. período letivo - Disciplina: 4 créditos.
Tema: Projeto e Análise de Sistemas de Cabos de Alta Tensão
Ementa: Estudo dos fundamentos e aplicações de sistemas de cabos de alta tensão em sistemas de potência, abordando critérios de projeto, seleção de cabos e definição de traçado em ambientes urbanos e industriais. Análise do desempenho térmico e elétrico, incluindo cálculo de ampacidade conforme normas internacionais, propriedades térmicas do solo e materiais de backfill. Estudo dos métodos de aterramento e das técnicas de aterramento de blindagem (bonding), considerando tensões induzidas, correntes circulantes e o uso de dispositivos de proteção, como limitadores de tensão na blindagem. Avaliação de sistemas de dutos (duct banks), aspectos construtivos e práticas de instalação. Introdução à modelagem eletromagnética de cabos em regime permanente e transitório, incluindo parâmetros dependentes da frequência, propagação de ondas e simulações de transitórios eletromagnéticos.
Bibliografia: • Electric Power Research Institute (EPRI), Underground Transmission Systems Reference Book: 2006 Edition, Palo Alto, CA, USA: EPRI, 2007.
• P. Simón Comín, F. Garnacho Vecino, J. Moreno Mohíno, and A. González Sanz, Cálculo y diseño de líneas eléctricas de alta tensión: Aplicación al Reglamento de Líneas de Alta Tensión (RLAT), Madrid, España: Garceta Grupo Editorial, 2013.
• CIGRÉ Working Group B1.56, Sheath Bonding Systems of AC Transmission Cables – Design, Testing, and Maintenance, CIGRÉ Technical Brochure 797, Paris, France: CIGRÉ, 2020.
• IEEE Power and Energy Society, IEEE Guide for Bonding Shields and Sheaths of Single-Conductor Power Cables Rated 5 kV through 500 kV, IEEE Std 575™-2014 (Revision of IEEE Std 575-1988), New York, NY, USA: IEEE, 2014.
• Akihiro Ametani and Haoyan Xue and Teruo Ohno and Hossein Khalilnezhad, “Electromagnetic Transients in Large HV Cable Networks: Modeling and calculations”, The Institution of Engineering and Technology, 2021.
• Asorza, J.E.G.; Leon Colqui, J.S.; Kurokawa, S.; Filho, J.P. Analysis of Increased Induced Voltages on the Sheath of Double-Circuit Underground Transmission Lines Guaranteeing Ampacity. Energies 2024, 17, 1637.
• J. E. G. Asorza, J. S. L. Colqui, R. A. de Araujo, J. P. Filho and S. Kurokawa, "Impact of Underground Obstructions in Double-Circuit Underground Power Lines: Ampacity and Induced Effect," in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 62, no. 2, pp. 1909-1920, March-April 2026.
Conteudo Programático: 1. Fundamentos de Cabos de Alta Tensão
o Aplicações de cabos de potência em sistemas elétricos modernos
o Principais desafios em sistemas de cabos de alta tensão
o Critérios gerais de projeto
o Técnicas construtivas e práticas de instalação
o Papel dos cabos de alta tensão no planejamento de sistemas elétricos
o Normas e regulamentos aplicáveis (IEC, IEEE, CIGRÉ)
2. Seleção de Cabos e Projeto Térmico
o Erros comuns na seleção de cabos
o Projeto do condutor: condutores Milliken vs. compactos
o Seleção de materiais: alumínio vs. cobre (condutor e blindagem)
o Sistemas de isolação: XLPE, EPR e PP
o Resistividade térmica do solo: medição e processamento de dados
o Cálculo de ampacidade conforme IEC 60287
o Materiais de backfill e seu desempenho térmico
o Método dos elementos finitos aplicado ao cálculo de ampacidade
o Envelhecimento térmico do XLPE e modelos de vida útil
3. Técnicas de Aterramento da Blindagem (Bonding)
o Aterramento em ponto único (single-point bonding)
o Sistemas de cross-bonding
o Métodos híbridos de aterramento
o Tensões induzidas na blindagem do cabo
o Tensão residual e correntes induzidas na blindagem
o Perdas na blindagem (sheath losses)
o Câmaras de emenda (jointing pits): projeto e função
o Caixas de ligação (link boxes), condutores de ligação e limitadores de tensão da blindagem
4. Projeto e Seleção de Bancos de Dutos
o Configurações de bancos de dutos para cabos de alta tensão
o Interação entre ampacidade e tensões induzidas na blindagem
o Materiais de dutos: HDPE vs. PVC, lisos vs. corrugados
o Considerações térmicas e mecânicas
5. Seleção de Traçado e Restrições de Instalação
o Restrições ambientais e desafios em áreas urbanas
o Interferências subterrâneas e coordenação com outras utilidades
o Raio mínimo de curvatura para cabos de alta tensão
o Localização de câmaras de emenda e caixas de ligação
o Terminações em subestações e entradas de cabos
o Estruturas de transição (cabo–linha aérea)
6. Proteção da Blindagem e Comportamento em Falta
o Simulações de transitórios eletromagnéticos (EMT)
o Sobretensões temporárias e condições de falta em sistemas de cabos
o Papel do condutor de continuidade de terra (ECC)
o Modelagem e seleção de limitadores de tensão da blindagem
7. Processos Construtivos e Instalação
o Inspeção preliminar do traçado e análise de viabilidade
o Obras civis e escavação de valas
o Transporte e manuseio dos componentes
o Procedimentos de instalação eletromecânica
o Ensaios, comissionamento e energização
8. Sistemas de Aterramento
o Medição da resistividade do solo e interpretação dos dados
o Projeto de sistemas de aterramento para cabos de alta tensão
o Avaliação de tensões de passo e de toque
9. Modelagem em Alta Frequência de Sistemas de Cabos Subterrâneos
o Cálculo no domínio da frequência da impedância série e da admitância shunt
o Efeitos das correntes de deslocamento, da admitância de retorno pelo solo e dos parâmetros do solo dependentes da frequência
o Características de propagação de ondas
o Modelos de linhas de transmissão aplicados a cabos
o Modelagem de sistemas híbridos aéreo–subterrâneos
Obs.: Consultar Catálogo vigente na DAC.
Obs.: Consultar Catálogo vigente na DAC.
Conteudo Programático em Inglês: 1. Fundamentals of High-Voltage Power Cables
o Applications of power cables in modern power systems
o Key challenges in high-voltage cable systems
o General design criteria
o Construction techniques and installation practices
o Role of high-voltage cables in power system planning
o Applicable standards and regulations (IEC, IEEE, CIGRÉ)
2. Cable Selection and Thermal Design
o Common pitfalls in cable selection
o Conductor design: Milliken vs. compact conductors
o Material selection: aluminum vs. copper (core and sheath)
o Insulation systems: XLPE, EPR, and PP
o Soil thermal resistivity: measurement and data processing
o Ampacity calculation based on IEC 60287
o Backfill material and their performance
o Finite element method applied for ampacity analysis
o Thermal aging of XLPE and lifetime models
3. Cable Sheath Bonding Techniques
o Single-point bonding
o Cross-bonding systems
o Mixed bonding methods
o Induced voltage on cable sheath
o Residual cable sheath voltage and induced current on cable sheath
o Sheath losses
o Jointing pits: design and function
o Link boxes, bonding leads and sheath voltage limiters
4. Duct Bank Design and Selection
o Duct bank configurations for high-voltage cables
o Interaction between ampacity and induced voltage on cable sheath
o Duct materials: HDPE vs. PVC, smooth vs. corrugated
o Thermal and mechanical considerations
5. Route Selection and Installation Constraints
o Environmental restrictions and urban challenges
o Underground interferences and utility coordination
o Minimum bending radius for high-voltage cables
o Location of jointing pits and link boxes
o Substation terminations and cable entries
o Transition structures (cable-to-overhead line interfaces)
6. Sheath Protection and Fault Behavior in Cable Systems
o EMT simulations
o Temporary overvoltages and fault conditions in cable systems
o Role of earth continuity conductors (ECC)
o Modeling and selection of sheath voltage limiters
7. Installation and Construction Processes
o Preliminary route inspection and feasibility assessment
o Civil works and trenching
o Transportation and handling of cable components
o Electromechanical installation procedures
o Testing, commissioning, and energization
8. Grounding systems
o Soil resistivity measurement and interpretation
o Grounding design for high-voltage cable systems
o Step and touch voltage assessment
9. High-Frequency Modeling of Underground Cable Systems
o Frequency-domain calculation of series impedance and shunt admittance
o Effects of displacement currents, earth-return admittance and frequency-dependent soil parameters
o Wave propagation characteristics
o Transmission line models for cable systems
o Modeling of hybrid overhead–underground transmission systems
Conteudo Programático em Espanhol: 1. Fundamentos de cables de alta tensión
o Aplicaciones de los cables de potencia en sistemas eléctricos modernos
o Principales desafíos en sistemas de cables de alta tensión
o Criterios generales de diseño
o Técnicas constructivas y prácticas de instalación
o Rol de los cables de alta tensión en la planificación de sistemas eléctricos
o Normas y regulaciones aplicables (IEC, IEEE, CIGRÉ)
2. Selección de cables y diseño térmico
o Errores comunes en la selección de cables
o Diseño del conductor: conductores Milliken vs. compactos
o Selección de materiales: aluminio vs. cobre (núcleo y pantalla)
o Sistemas de aislamiento: XLPE, EPR y PP
o Resistividad térmica del suelo: medición y procesamiento de datos
o Cálculo de ampacidad según IEC 60287
o Materiales de relleno térmico (backfill) y su desempeño
o Método de los elementos finitos aplicado al cálculo de ampacidad
o Envejecimiento térmico del XLPE y modelos de vida útil
3. Técnicas de Conexión de Pantalla (Bonding)
o Conexión a un solo punto (single-point bonding)
o Sistemas de conexión cruzada (cross-bonding)
o Métodos mixtos de conexión
o Tensiones inducidas en la pantalla del cable
o Tensión residual y corrientes inducidas en la pantalla
o Pérdidas en la pantalla (sheath losses)
o Cámaras de empalme (jointing pits): diseño y función
o Cajas de enlace, conductores de conexión y limitadores de tensión de pantalla
4. Diseño y Selección de Bancos de Ductos
o Configuraciones de ductos para cables de alta tensión
o Interacción entre ampacidad y tensiones inducidas en la pantalla
o Materiales de ductos: HDPE vs. PVC, lisos vs. Corrugados
o Consideraciones térmicas y mecánicas
5. Selección de Ruta y Restricciones de Instalación
o Restricciones ambientales y desafíos en áreas urbanas
o Interferencias subterráneas y coordinación con servicios existentes
o Radio mínimo de curvatura para cables de alta tensión
o Ubicación de cámaras de empalme y cajas de enlace
o Terminaciones en subestaciones y accesos de cables
o Estructuras de transición (cable–línea aérea)
6. Protección de Pantalla y Comportamiento ante Fallas
o Simulaciones de transitorios electromagnéticos (EMT)
o Sobretensiones temporales y condiciones de falla en sistemas de cables
o Rol del conductor de continuidad de tierra (ECC)
o Modelado y selección de limitadores de tensión de pantalla
7. Procesos Constructivos e Instalación
o Inspección preliminar de la ruta y evaluación de viabilidad
o Obras civiles y excavación de zanjas
o Transporte y manipulación de componentes
o Procedimientos de instalación electromecánica
o Ensayos, puesta en servicio y energización
8. Sistemas de Puesta a Tierra
o Medición de la resistividad del suelo e interpretación de datos
o Diseño de sistemas de puesta a tierra para cables de alta tensión
o Evaluación de tensiones de paso y contacto
9. Modelado en Alta Frecuencia de Sistemas de Cables Subterráneos
o Cálculo en el dominio de la frecuencia de la impedancia serie y la admitancia shunt
o Efectos de las corrientes de desplazamiento, la admitancia de retorno por tierra y parámetros del suelo dependientes de la frecuencia
o Características de propagación de ondas
o Modelos de líneas de transmisión aplicados a cables
o Modelado de sistemas híbridos aéreo–subterráneos
Forma Avaliação: A avaliação será baseada no desenvolvimento de um trabalho final, no qual o aluno deverá aplicar e aprofundar um ou mais temas abordados ao longo do curso, no contexto de sistemas de cabos de alta tensão. O trabalho poderá envolver o estudo, análise ou dimensionamento de um sistema de cabos, considerando aspectos como seleção do tipo de cabo, método de instalação, desempenho térmico e, quando aplicável, análise de fenômenos eletromagnéticos. Ao final do curso, o aluno deverá entregar um relatório técnico e apresentar os resultados em formato de seminário, destacando as principais contribuições, metodologias adotadas e conclusões obtidas.
Ofertar para Graduação:
Não
Aceita Estudante Especial:
Sim
Número de Alunos Total:
de 8 até 20
Mais informações:
Docente(s):
- Jose Pissolato Filho ( Matrícula: 53368 - e-mail: pisso@dsce.fee.unicamp.br - Ramal: 83755 )
Horário(s):
- sexta-feira das 14:00 às 18:00
Sala(s):
- FE03
Turma(s):
- A