BRPI0721172A2 - Método para seleção de condutores para uma linha de transmissão aérea de energia - Google Patents

Description

“MÉTODO PARA SELEÇÃO DE CONDUTORES PARA UMA LINHA DE TRANSMISSÃO AÉREA DE ENERGIA”

Antecedentes

As linhas de transmissão aérea de energia (elétrica) incluem: estruturas de suporte, ou torres, isolantes e um condutor que é suportado pelas torres. Em alguns casos, longas distâncias podem ser cobertas por uma linha de transmissão aérea de energia. Uma linha de transmissão aérea de energia tipicamente inclui: múltiplas torres terminais, múltiplas torres tangentes (de suspensão) e condutores. Tipicamente, um tipo de condutor é usado na construção de toda a linha de transmissão aérea de energia, compreendendo múltiplas torres tangentes e terminais.

Sumário

De modo geral, a invenção refere-se a métodos para seleção de uma configuração de condutores dentro de uma seção de tensão da linha de transmissão, quando a configuração de condutores inclui pelo menos dois tipos diferentes de condutores emendados em série, em que tipos diferentes de condutores têm pelo menos um parâmetro diferente entre os mesmos. Uma seção de tensão da linha de transmissão refere-se a uma porção da linha de transmissão aérea de energia que se estende a partir de uma torre terminal e até outra torre terminal, sendo que uma seção de tensão da linha de transmissão pode incluir múltiplas torres tangentes. A distância entre duas torres adjacentes, cada uma das torres tangentes (também mencionadas como “de suspensão”) ou terminais, é chamada de vão. Uma subseção de tensão é alguma porção da seção de tensão da linha de transmissão que inclui somente um tipo de condutor. Essa subseção de tensão pode cobrir mais ou menos que um vão entre duas torres adjacentes, e duas subseções de tensão diferentes podem se encontrar dentro de um vão ou em uma torre. A configuração de condutor define as múltiplas subseções de tensão da seção de tensão da linha de transmissão (por exemplo, quanto da seção de tensão da linha de transmissão é formado por cada tipo de condutor). Como exemplo, duas subseções de tensão que formam uma porção da linha de transmissão aérea de energia podem se encontrar dentro de um vão ou no ponto de fixação a uma torre. Informações de perfil geográfico e preferências para a linha de transmissão aérea de energia são usadas, juntamente com regras de seleção predeterminadas, para a seleção da configuração de condutor adequada.

Embora um usuário possa manualmente usar preferências e equações para determinar as configurações de condutor disponíveis úteis (inclusive a mais desejável, ou a melhor) para uma linha de transmissão aérea de energia, um dispositivo de computação pode auxiliar o usuário, de maneira mais eficiente, através do processo de seleção. O usuário pode fornecer informações sobre a linha de transmissão para definir as preferências ou exigências da configuração de condutor. Alguns exemplos de preferências de linha de transmissão incluem características elétricas e flecha do condutor, enquanto exemplos de regras de seleção incluem custos do condutor e tensão do condutor.

Em uma modalidade, a invenção refere-se a um método para seleção de condutores para uma linha de transmissão aérea de energia, incluindo a identificação de pelo menos um parâmetro desejado da linha de transmissão aérea de energia a ser suportada por pelo menos duas torres, e a seleção de uma configuração de condutor da linha de transmissão aérea de energia com base no dito pelo menos um parâmetro desejado identificado e nas regras de seleção. A configuração de condutor compreende pelo menos um primeiro condutor e um segundo condutor, de tipos de condutor diferentes.

Em outra modalidade, a invenção refere-se a um sistema que seleciona condutores para uma linha de transmissão aérea de energia, que inclui um processador que identifica pelo menos um parâmetro desejado da linha de transmissão aérea de energia a ser suportada por pelo menos duas torres, e seleciona uma configuração de condutor da linha de transmissão aérea de energia com base no dito pelo menos um parâmetro desejado identificado e nas regras de seleção. A configuração de condutor compreende pelo menos o primeiro condutor e o segundo condutor, de tipos de condutor diferentes.

Em uma modalidade alternativa, a invenção refere-se a um meio legível por computador contendo instruções que fazem com que um processador identifique pelo menos um parâmetro desejado da seção de tensão da linha de transmissão a ser suportada por duas torres terminais, e seleciona a configuração de condutor da linha de transmissão aérea de energia com base no dito pelo menos um parâmetro desejado identificado e nas regras de seleção. A configuração de condutor compreende pelo menos o primeiro condutor e o segundo condutor, de tipos de condutor diferentes.

A invenção pode proporcionar uma ou mais vantagens. Por exemplo, uma seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia pode ser construída com o uso das vantagens disponíveis em pelo menos dois tipos de condutores diferentes. Isso pode permitir que condutores com diferentes características de flecha ou outras características (por exemplo, ampacidade diferente) sejam usados em conjunto, quando necessário, na seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia. Além disso, essas linhas de transmissão aérea de energia podem permitir o uso de menos estruturas de suporte, ou a cobertura de uma variedade mais ampla de terrenos. Além do mais, a linha de transmissão aérea de energia pode usar condutores de custo relativamente mais alto somente onde for necessário, de modo a reduzir o custo de instalação de um novo condutor aéreo de custo mais alto.

Os detalhes de uma ou mais modalidades da invenção são demonstrados nos desenhos em anexo e na descrição abaixo. Recursos, objetivos e vantagens da invenção ficarão evidentes a partir da descrição e dos desenhos, bem como a partir das reivindicações. Breve Descrição dos Desenhos A FIGURA 1 é um diagrama de blocos que ilustra uma vista em alto nível de um exemplo de sistema computadorizado para seleção de condutores.

A FIGURA 2 é um diagrama de fluxo que ilustra um exemplo de método para seleção de uma configuração de condutor adequada em uma linha de transmissão aérea de energia.

A FIGURA 3 é um diagrama de fluxo que ilustra um exemplo de método para a informação de parâmetros de projeto para a seleção de uma configuração de condutor adequada em uma linha de transmissão aérea de energia.

A FIGURA 4 é um diagrama conceituai que ilustra exemplos de condutores de uma seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia entre torres sobre um perfil geográfico plano.

A FIGURA 5 é um diagrama conceituai que ilustra exemplos de condutores de uma seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia entre torres em cada uma das margens de um rio, com terminais adjacentes.

A FIGURA 6 é um diagrama de blocos que ilustra uma vista em alto nível de um exemplo de sistema computadorizado para seleção de condutores, usando uma estação de trabalho remota.

A FIGURA 7 é um diagrama de fluxo que ilustra um exemplo de método para a seleção de uma configuração de condutor adequada em uma linha de transmissão aérea de energia, com o uso de uma estação de trabalho remota.

A FIGURA 8 é uma seção transversal de um exemplo de condutor de uma linha de transmissão aérea de energia.

Descrição Detalhada

Uma linha de transmissão aérea de energia abrange, em sentido amplo, os componentes entre uma fonte fornecedora e um destino da eletricidade. Um componente de uma linha de transmissão aérea de energia é um condutor elétrico. Tipicamente, o condutor é um meio aéreo encordoado de transferência de energia, que compreende uma pluralidade de fios trançados um ao outro. Outros componentes de uma linha de transmissão aérea de energia incluem as estruturas (por exemplo, torres de transmissão e postes de distribuição) que suportam os condutores elevados e os dispositivos que isolam o condutor das estruturas.

Convencionalmente, a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia entre dois terminais (por exemplo, estruturas terminais) é, tipicamente, composta de um tipo de condutor. No entanto, pelo menos dois tipos diferentes de condutores podem ser unidos um ao outro para formar a totalidade da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia, de modo a proporcionar flexibilidade de projeto e benefícios ao design da linha de transmissão aérea de energia entre duas torres terminais ou entre pelo menos duas torres tangentes. Os condutores de tipos diferentes são aqui definidos como um condutor que tem pelo menos um parâmetro diferente de pelo menos um parâmetro de outro condutor. Cada condutor que forma a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia pode ser chamado de subseção de tensão. Cada subseção de tensão pode terminar em torres ou no meio de um vão entre duas torres adjacentes. Podem ser usados tipos diferentes de condutores em uma seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia, quando um reparo se faz necessário, quando toda a linha de transmissão aérea de energia precisa ser substituída, ou quando uma nova linha de transmissão aérea de energia precisa ser projetada. Em um exemplo, a mistura de tipos diferentes de condutores pode permitir que a linha de transmissão aérea de energia use condutores com características de flecha menor em vãos que requerem maior espaço aéreo livre, e condutores com características de flecha maior em vãos que não têm requisitos específicos como espaço aéreo livre. A configuração de condutor resultante da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia pode ser menos dispendiosa ou mais eficaz que construir toda a linha de transmissão aérea de energia a partir do tipo de condutor com menor flecha. Um condutor é definido pelos tipos de material, pelas dimensões, pelas propriedades elétricas e pelas propriedades mecânicas.

A seleção da configuração de condutor mais adequada para a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia pode ser um complicado exercício referente à consideração de muitas variáveis. Desse modo, os programas de software para computador podem ajudar a atender aos requisitos da linha de transmissão aérea de energia, ao mesmo tempo em que são atendidos os desejos do usuário. Os programas de software podem ser simples planilhas, calculadoras de equações ou modelos computacionais completos que oferecem representações gráficas de possíveis configurações de condutor. Esses programas de computador podem, também, incluir análises de desempenho e custo das possíveis configurações de condutor que são usadas ao se selecionar a configuração mais adequada de linha de transmissão aérea de energia.

Os tipos de condutores usados para linhas de transmissão aérea de energia podem variar amplamente entre uma linha e outra, devido a condições ambientais, requisitos elétricos ou limites de custo. Alguns condutores podem ser construídos com núcleos de aço, núcleos de compósito (por exemplo, compósito de matriz de alumínio e compósito polimérico) e Invar (isto é, uma liga de ferro compreendendo ferro, níquel e, opcionalmente, outros elementos como cromo, titânio e carbono, a qual tem um coeficiente de expansão térmica que é menor que a combinação linear de seus constituintes), ou quaisquer outros núcleos comumente conhecidos na técnica. Cada vão, ou comprimento da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia entre duas torres, pode incluir uma subseção de tensão que cobre a totalidade do vão, e inclui um tipo de condutor ou uma subseção de tensão que inclui múltiplos tipos de condutor. Cada vão pode cobrir uma grande distância (por exemplo, cerca de 400 metros (cerca de 1.250 pés)), mas outros vãos menores ou maiores podem estar incluídos em uma seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia projetada. Esses comprimentos de vão podem ser determinados pelo tipo, ou tipos, de condutores usados no dito vão. Outros comprimentos de vão podem ser, por exemplo, pelo menos 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300, 600, 900, 1.200, 1.500, 1.800, 2.100, 2.400, 2.700 ou mesmo pelo menos cerca de 3.000 metros de comprimento. O design da torre pode sofrer alterações, dependendo do comprimento de um determinado vão da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia.

A FIGURA 1 é um diagrama de blocos que ilustra uma vista em alto nível de um exemplo de sistema computadorizado para seleção de condutores. O sistema de seleção de condutores 13 inclui um dispositivo de computação 14, que pode ser um computador que facilite a seleção das configurações de condutor para o usuário 12. O sistema de seleção de condutores 13 inclui uma interface de usuário 16, um processador 18 e uma memória 20. A memória 20 contém um software de modelagem 22, um mecanismo de regras 23, perfis 24, dados 26 e regras 28. Conforme mostrado na FIGURA 1, o sistema 10 inclui um usuário 12 que interage com o sistema de seleção de condutores 13. Pode ser permitido ao usuário 12 configurar ou ajustar o software de modelagem 22 e o mecanismo de regras 23 de acordo com a linha de transmissão aérea de energia específica ou com as preferências do usuário. Além do mais, a interface de usuário 16 pode permitir que o usuário 12 adicione perfis geográficos (isto é, informações de topologia geográfica bidimensionais (2D) ou tridimensionais (3D)) aos perfis 24, dados de condutor aos dados 26, ou regras de seleção às regras 28. Embora as técnicas sejam descritas em relação ao sistema de seleção de condutores 13, as mesmas podem ser aplicadas manualmente por um ser humano. Em outras palavras, o método para seleção de uma configuração de condutor para uma linha de transmissão aérea de energia pode ser realizado pelo usuário 12 sem o uso de um sistema computadorizado para seleção de condutores 13.

O usuário 12 pode ser qualquer indivíduo, empresa, fornecedor de energia elétrica ou parte interessada no design da linha de transmissão aérea de energia e na seleção de condutores para a dita linha de transmissão aérea de energia, de modo a aumentar o desempenho do sistema ou diminuir o custo do sistema. Em uma modalidade, o usuário 12 é um funcionário de uma empresa de fabricação que produz condutores adequados para aplicações em linhas de transmissão aérea de energia. Nesta modalidade, o usuário 12 pode usar o sistema de seleção de condutores 13 para identificar possíveis configurações de condutor para a linha de transmissão aérea de energia, e selecionar as configurações de condutor úteis (inclusive a mais desejável, ou a melhor) para o sistema específico sendo projetado. Os sistemas úteis (inclusive o mais desejável, ou o melhor) podem ser determinados como tal de acordo com as solicitações ou preferências do usuário, como o desempenho ou o custo total da linha de transmissão aérea de energia. Em outra modalidade, o usuário 12 é uma empresa de energia elétrica, um fornecedor de energia ou outra entidade que tome decisões, ou auxilie na tomada de decisões, com referência a linhas de transmissão de energia elétrica. Em uma modalidade como essa, o usuário 12 pode usar o sistema de seleção de condutores 13 para compreender quais tipos de condutores poderiam ser usados, considerando-se várias preferências de linha e perfis geográficos. Em outra modalidade, o usuário 12 é um terceiro que vende ou auxilia a venda de condutores.

O dispositivo de computação 14 tipicamente inclui componentes físicos (nem todos mostrados na FIGURA 1) que podem incluir pelo menos um processador 18, memória 20 (por exemplo, memória de acesso aleatório), um dispositivo para leitura de meios legíveis por computador (não mostrado), e uma interface de usuário 16 que pode incluir um dispositivo de entrada/saída como uma tela, um teclado e um dispositivo apontador. O dispositivo de computação 14 pode ser, por exemplo, uma estação de trabalho, um computador notebook, um assistente digital pessoal (PDA), um dispositivo multimídia, um servidor de rede, um mainframe ou qualquer outro dispositivo de computação de propósito geral ou específico em termos de aplicação. Embora não mostrado, o dispositivo de computação 14 também pode incluir outro software, firmware ou combinações dos mesmos, como um sistema operacional e outros softwares aplicativos. O dispositivo de computação 14 pode Ier instruções de software executáveis a partir de um meio legível por computador (como um disco rígido, um CD-ROM ou uma memória para computador), ou pode receber instruções de outra fonte logicamente conectada ao computador, como outro computador ou servidor em rede. Além disso, o sistema de seleção de condutores 13 pode ser distribuído para funcionar em múltiplos computadores, e pode ser usado remotamente pelo usuário 12, sendo acessível via navegador web ou outra interface.

Em algumas modalidades, o sistema de seleção de condutores 13 pode incluir mais de um dispositivo de computação, conexões de rede, servidores de rede, repositório de dados, ambientes de modelagem ou quaisquer outros dispositivos eletrônicos que possam ser benéficos ao desempenho e à operação do sistema de seleção de condutores. Em outras modalidades, o sistema de seleção de condutores 13 pode requerer que alguns cálculos ou decisões sejam realizados pelo usuário 12. Essas porções manuais do sistema de seleção de condutores 13 podem ser necessárias devido à preferências do usuário 12 ou em cenários de casos especiais que não podem ser resolvidos pelo sistema de seleção de condutores.

A interface de usuário 16 pode assumir qualquer forma de interface que forneça recursos de entrada/saída. Em uma modalidade, a interface de usuário é uma interface gráfica de usuário (GUI), e pode compreender, por exemplo, várias janelas, barras de controle, menus, chaves, botões de seleção ou outros mecanismos que facilitem a apresentação e a recepção de dados, bem como a interação com o usuário 12. Um exemplo de interface de usuário é fornecido pela Microsoft Corporation de Redmond, WA, EUA, disponível sob a designação comercial “SISTEMA OPERACIONAL WINDOWS”. Embora descrito em diversas modalidades no que se refere á interação direta com o usuário, o usuário 12 pode, também, acessar remotamente o sistema de seleção de condutores 13, por meio de um dispositivo cliente. Por exemplo, a interface de usuário 16 pode ser uma interface web apresentada a um dispositivo de cliente remoto executando um navegador web ou outro software de rede adequado. Além disso, embora descrito em relação ao usuário 12, a interface de usuário 16 pode ser invocada por um agente de software ou outro dispositivo de computação remoto ao dispositivo de computação 14. Adicionalmente, em uma modalidade o sistema de seleção de condutores 13 pode ser invocado e usado sem uma GUI, por meio de uma interface de programação de aplicativos (API, ou application programming interface) oferecida pelo dispositivo de computação 14.

Em outras modalidades, a interface de usuário 16 pode fornecer dados em 2D ou 3D sobre o sítio geográfico no qual os condutores se destinam a ser instalados, de modo a permitir que o usuário 12 observe possíveis configurações de condutor para a linha de transmissão aérea de energia. A interface de usuário 16 pode, também, oferecer a visualização do perfil geográfico e as torres (estruturas) usadas para suportar a linha de transmissão aérea de energia. O perfil geográfico descreve uma região geográfica na qual a linha de transmissão aérea de energia se destina a ser instalada. A partir dessa visualização, o usuário 12 pode ser capaz de identificar a flecha do condutor entre as torres, e ajustar os parâmetros para a linha de transmissão aérea de energia (por exemplo, a entrada da linha de transmissão, usada para criar a configuração de condutor). A interface de usuário 16 pode, adicionalmente, permitir que o usuário 12 observe o efeito de forças ambientais sobre a linha de transmissão aérea de energia, antes de selecionar a configuração de condutor a ser usada na mesma.

Em algumas modalidades, a interface de usuário 16 pode incluir dispositivos de entrada com uso mais fácil, que o usuário 12 pode usar para interagir com o sistema de seleção de condutores 13. Por exemplo, a interface de usuário 16 pode oferecer uma tela sensível ao toque para receber diretamente o toque do usuário 12, quando este estiver informando preferências de condutor ou ajustando o posicionamento da torre. Alternativamente, a interface de usuário 16 pode incluir um elemento sensível ao toque ou um tablete para desenho destinado a receber informações do usuário 12. Nos casos em que pelo menos dois usuários 12 estiverem usando simultaneamente o sistema de seleção de condutores 13 a partir de dispositivos de computação remota, a interface de usuário 16 pode oferecer interfaces separadas, visíveis por cada usuário, ou uma interface comum em que o controle da interface de usuário pode ser trocado entre os usuários. Desse modo, projetos complexos podem ser completados em menor tempo e com maior sucesso. Em particular, este processo pode ser útil na comunicação entre o fabricante e um cliente, durante o projeto da linha de transmissão aérea de energia, ou entre o fabricante e os trabalhadores do local de instalação, para identificar e solucionar problemas em campo.

O processador 18 controla o fluxo de dados entre a interface de usuário 16 e a memória 20. Em algumas modalidades, o processador 18 pode comunicar-se separadamente com os diferentes elementos da memória 20. O processador 18 coleta instruções do software de modelagem 22, o qual pode definir as possíveis configurações de condutor para a linha de transmissão aérea de energia com base nas preferências definidas para a mesma. O software de modelagem 22 usa dados de vários repositórios para computar possíveis configurações de condutor. Esses repositórios incluem perfis geográficos 24 e dados de condutor 26. Além do mais, o mecanismo de regras 23 fornece ao software de modelagem 22 instruções que governam as possíveis configurações de condutor de acordo com as regras de seleção 28. Os dados contidos nos perfis geográficos 24, nos dados de condutor 26 e nas regras de seleção 28 podem preexistir na memória 20 ou ser fornecidos pelo usuário 12.

Deve-se mencionar que a disposição de componentes do sistema de seleção de condutores 13 é somente ilustrativa, e que outras disposições ou componentes podem ser usados para obter-se o mesmo resultado do exemplo aqui fornecido. Por exemplo, os módulos de software podem estar em maior número e serem acessados quando necessário, ou os dados podem estar contidos em memórias separadas, como discos rígidos, meios ópticos ou dispositivos de armazenamento em rede.

Os dados que definem os condutores ou as linhas de transmissão aérea de energia adequadas podem incluir, por exemplo, tamanho, encordoamento, fração do núcleo, diâmetro, resistividade, resistência, um parâmetro de esforço compressivo para os cordões externos do condutor, alongamento compressivo, curvas de tensão/alongamento associadas, vão regulador, vão real, inclinação e inúmeras condições de ampacidade, inclusive temperatura ambiente, velocidade do vento, ângulo do vento, emissividade, absorção solar, elevação do condutor, direção do condutor, latitude, fluxo solar total, horário solar (horário do dia para cálculos de radiação solar) e atmosfera. Os dados que definem as preferências para a linha de transmissão aérea de energia podem ser derivados dos dados que descrevem os possíveis condutores, ou podem ser um subconjunto dos dados que descrevem a linha de transmissão aérea de energia. Por exemplo, os dados que definem as preferências para a linha de transmissão aérea de energia podem incluir: diâmetro máximo do condutor, flecha máxima real para o vão, ampacidade mínima de emergência, tensão máxima horizontal geral, tensão máxima geral, tensão máxima vertical geral, tensão máxima horizontal na instalação, tensão transversal e tensão máxima na instalação. A tensão transversal é a força imposta sobre um condutor, geralmente pelo vento, transversal à direção da linha de transmissão aérea de energia.

Adicionalmente, várias preferências para a linha de transmissão aérea de energia podem ser especificadas como associadas a pelo menos um cenário ambiental. Um cenário ambiental consiste em dados que definem uma condição ambiental à qual a linha de transmissão aérea de energia pode estar exposta durante o funcionamento em campo. Frequentemente, esses cenários representam extremos climáticos que a linha de transmissão aérea de energia pode vir a encontrar, bem como as condições ambientais no 5 momento da instalação. Os cenários ambientais são definidos pelos dados como temperatura ambiente, espessura do acúmulo de gelo, pressão do vento e o fator de sobrecarga K do NESC (National Electrical Safety Code, ou Código Nacional de Segurança Elétrica). Cada cenário ambiental pode, então, ter consigo seu próprio conjunto de preferências para a linha de transmissão aérea de energia. Por exemplo, um cenário 10 ambiental pode descrever condições de tempestade de neve com forte acúmulo de gelo e ventos. As preferências de linha, em termos de tensão máxima horizontal, tensão máxima e tensão máxima vertical, podem ser especificamente associadas a esse cenário ambiental. Esses cenários ambientais podem impedir que determinadas configurações de condutor sejam aceitáveis para o projeto da linha de transmissão aérea de energia.

Os dados armazenados na memória 20, bem como suas bases de dados ou

repositórios constituintes, podem ser implementados em uma variedade de formas, incluindo arquivos de armazenamento de dados, memória de computador, ou pelo menos um sistema de gerenciamento de base de dados (DBMS, ou database management system) funcionando em pelo menos um servidor de base de dados. O sistema de 20 gerenciamento de base de dados pode ser relacionai (RDBMS), hierárquico (HDBMS), multidimensional (MDBMS), orientado a objetos (ODBMS ou OODBMS) ou objeto- relacional (ORDBMS). Os dados poderiam, por exemplo, estar armazenados em uma única base de dados relacionai, como o SQL Server da Microsoft Corporation. Em uma modalidade, os dados consistem em um arquivo plano carregado na memória 20 do 25 dispositivo de computação 14. Em outra modalidade, os dados e, particularmente, os dados de condutor 26, são carregados na memória 20 do dispositivo de computação 14.

O projeto da linha de transmissão aérea de energia, especificamente a escolha de um único tipo de condutor para transportar a corrente elétrica, é tipicamente facilitado com dois conjuntos distintos de cálculos conhecidos. Em alguns casos, o projeto da linha de 30 transmissão aérea de energia pode ser realizado por pelo menos um engenheiro ou designer de sistemas. Em outros casos, o projeto do sistema é facilitado por programas de software para computador. Inicialmente, um primeiro programa de computador usa um primeiro conjunto de cálculos para determinar a ampacidade de um dado condutor. A ampacidade é um cálculo da capacidade de transporte de corrente para um condutor, dada 35 a temperatura do condutor e um conjunto de condições climáticas.

Os cálculos de tensão/alongamento e de flecha/tensão podem ser realizados com o software de modelagem 22 para calcular a flecha de cada vão da configuração de condutor, de acordo com as propriedades físicas do tipo de condutor, sendo o comportamento de tensão/alongamento armazenado como dados de condutor 26. Em uma modalidade, os cálculos de tensão/alongamento e flecha/tensão usam um método descrito em Overhead Conductor Manual, Southwire Company, 1994. Em “High Temperature Sag 5 Model for Overhead Conductors” de Chen, S.Z., Black, W.A., Loard, H. W. Jr., IEEE Transaction on Power Delivery, Volume 17, n° 4, de outubro de 2002, é descrito um método que combina cálculos de ampacidade e flecha da linha. Em algumas modalidades, tensão, alongamento e flecha, bem como limitações de tensão, podem ser regulados através do mecanismo de regras 23 de acordo com os limites para linha de transmissão 10 aérea de energia, os limites da torre, ou outros fatores limitantes.

Alguns programas de software convencionais realizam somente um desses dois cálculos, enquanto outros realizam ambos. Exemplos desses programas de software convencionais incluem aquele comercializado pela ACA Conductor Accessories de Spartanburg, SC, EUA, sob a designação comercial “SAG10”, ou aquele comercializado pela 15 Power Line Systems, Inc. de Madison, Wl, EUA, sob a designação comercial “PLS-CADD”, ou ainda aquele comercializado pela Pondera Engineers de Spokane, WA, EUA, sob a designação comercial “TL-PRO DESIGN STUDIO”.

Em uma modalidade, os dados de condutor 26 contêm dados definindo cada tipo de condutor e os parâmetros operacionais para os mesmos. Alguns condutores podem ser construídos, por exemplo, de núcleos de aço, núcleos de compósito (por exemplo, compósito de matriz de alumínio e compósito polimérico), núcleos de Invar ou quaisquer outros núcleos de conhecimento comum na técnica. Os tipos específicos de condutores podem ser construídos em compósito de matriz de alumínio, compósito polimérico, ligas de alumínio, cerâmicas, boro, grafite, carbono, titânio, tungstênio e ligas com memória de formato. Um exemplo de um compósito polimérico consiste em aramida e poli(p-fenileno-2,6-benzobisoxazol). Além disso, um condutor pode ser fabricado a partir de qualquer combinação desses ou de outros materiais de conhecimento comum na técnica. O condutor inclui, também, fios encordoados em tomo do núcleo, os quais são comumente produzidos a partir de uma liga de alumínio ou cobre. No entanto, os tipos de condutor mencionados neste documento são geralmente mencionados como os tipos de núcleo de condutor dentro do condutor. Um condutor que tenha um núcleo de compósito de matriz de alumínio é às vezes chamado de condutor em alumínio reforçado com compósito (“ACCR”, ou aluminum conductor composite reinforced).

Outros exemplos de condutores de linha de transmissão aérea de energia para subseções de tensão incluem: condutor em alumínio reforçado com aço (ACSR, ou aluminum conductor steel reinforced), condutor em liga de alumínio termorresistente reforçado com aço (TACSR, ou thermal-resistant aluminum alloy conductor steel reinforced), condutor em liga de alumínio ultratermorresistente reforçado com aço (ZTACSR, ou ultra thermal-resistant aluminum alloy conductor steel reinforced), condutor em liga de alumínio ultratermorresistente reforçado com Invar (ZTACIR, ou ultra thermal- resistant aluminum alloy conductor Invar reinforced), ligas de alumínio resistentes ao calor (ZTAL, ou heat resistant aluminum alloys), condutor em liga de alumínio 5 ultratermorresistente reforçado com aço (ZTACSR, ou ultra thermal-resistant aluminum alloy conductor steel reinforced), condutor em liga de alumínio extratermorresistente reforçado com aço (XTACSR, ou extra thermal-resistant aluminum alloy conductor steel reinforced), condutor em liga de alumínio extratermorresistente reforçado com Invar (XTACIR, ou extra thermal-resistant aluminum alloy conductor Invar reinforced), liga de 10 alumínio ultratermorresistente de tipo vão reforçado com aço (GZTACSR, ou gap type ultra thermal resistant aluminum alloy steel reinforced), condutor em liga de alumínio termorresistente de alta resistência reforçado com aço (KTACSR, ou high strength thermal resistant aluminum alloy conductor steel reinforced), condutor totalmente em alumínio (AAC, ou ali aluminum conductor), condutor totalmente em liga de alumínio (AAAC, ou ali 15 aluminum alloy conductor), condutor em alumínio com núcleo em compósito (ACCC, ou aluminum conductor composite core) e condutor em alumínio suportado por aço (ACSS, ou aluminum conductor steel supported). Tipos adicionais de condutores, tipos de materiais usados para os condutores, métodos para fabricação de subseções de tensão, métodos para conexão de subseções de tensão, tipos de linhas de transmissão aérea de energia e 20 outros exemplos relacionados podem ser encontrados nos pedidos de patente US n° 11/617.461 e 11/617.494, depositados em 28 de dezembro de 2006.

Em particular, os dados de condutor 26 contém os dados exemplificadores apontados na Tabela 1 para cada condutor que o sistema de seleção de condutores 13 irá avaliar:

Tabela 1

Descrição dos dados Exemplo Diâmetro geral 18,3 mm (0,724 polegada) Tipo de condutor (família do condutor) ACCR Número de fios externos de alumínio 22 Número de fios de reforço 7 Diâmetro do fio de alumínio 3,25 mm (0,128 polegada) Diâmetro do fio de reforço 1,8 mm (0,071 polegada) Resistência nominal 5,027 Kg (11,084 Ibs) Curva tensão-alongamento 3,477 Manta 0,567 kg/m (0,381 Ibs/pé) Resistência a 20°C 0,155 Ohms/km (0,250 ohms/milha) Capacidade de calor do núcleo 19 watt-segundo/m- 0C (5,9 watt-segundo/pé- °F) Capacidade de calor do alumínio externo 400 watt-segundo/m- 0C (143,3 watt- segundo/pé- °F)

Em uma modalidade, os dados de condutor 26 podem, também, conter informações sobre tensão/alongamento para todas as curvas tensão-alongamento com referência remissiva para cada tipo de condutor. Por exemplo, usando os dados exemplificadores na Tabela 1 (acima), o tipo de condutor ACCR tem uma curva tensão-alongamento de 3.477.

Esse número é usado para buscar informações adicionais correspondentes às informações de tensão/alongamento. As informações de tensão/alongamento geralmente contêm uma lista de polinômios, frações do núcleo e propriedades de alongamento térmico para uma curva tensão-alongamento. As informações sobre curva tensão-alongamento estão disponíveis junto aos fabricantes de condutores, e são geralmente determinadas por meio 10 de um processo bem conhecido, uma implementação do qual é descrita em Aluminum Association Guide, Rev. 1999, “A Method of Stress-Strain Testing of Aluminum Conductors and ACSR and A Method for Determining the Long Time Creep of Aluminum Conductors in Overhead Line”. Em uma modalidade exemplar, as informações específicas contidas na base de dados de tensão/alongamento são conforme representadas na Tabela 2 (abaixo):

Tabela 2

Descritor de dados Exemplo Número da curva tensão-alongamento 3.477 Fmodel 0,14 Temperatura de teste 21,67°C AiO 17 Ai 1 53.996 Ai2 -10.455 Ai3 -148.929 Ai4 165.944 módulo final de A 75.865 AfO 0 Af1 25.963 Af2 -3.374 Af3 135.876 Af4 -292.137 Acte 0 RiO -131 Ri 1 53.268 Ri2 -55.226 Ri3 120092 Ri4 -85.520 módulo final de R 46.093 RfO -131 Rf1 53.268 Rf2 -55.226 Rf3 120092 Rf4 -85.520 Módulo do alumínio 8.960.710 Módulo do núcleo 54.100.000 CTE do alumínio 0,000023 CTE do núcleo 0,00000635 AiO é o coeficiente de zeroézima ordem da curva tensão-alongamento do alumínio para a carga inicial (isto é, “A” corresponde a alumínio, “i” corresponde a carga inicial, e “0” corresponde a zeroézima ordem). Da mesma forma, Rf3 é o coeficiente de terceira ordem do núcleo de reforço, para a carga final.

Em uma modalidade, as curvas descritas da Tabela 2 (acima) serão usadas pelo software de modelagem 22 para resolver um conjunto aninhado de polinômios de quarta ordem para cada tipo de condutor e condição ambiental, de modo a criar possíveis

j

configurações de condutor. Um processo de solução não-linear é descrito em “Overhead Conductor Manual”, Southwire Company, 1994. Em modalidades alternativas, as informações sobre tensão/alongamento, conforme mostradas na Tabela 2 (acima), podem ser armazenadas em um repositório separado dos dados de condutor 26.

O usuário 12 pode fornecer preferências com referência a quantas configurações de condutor diferentes serão criadas pelo sistema de seleção de condutores 13. Por exemplo, o usuário 12 pode especificar que as cinco mais excelentes configurações de condutor serão apresentadas via interface de usuário 16. Alternativamente, o usuário 12 pode solicitar que sejam apresentadas as cinco opções menos dispendiosas. A partir desse conjunto limitado de configurações de condutor, o usuário 12 pode usar seu próprio julgamento para selecionar as configurações de condutor mais úteis (inclusive a mais desejável, ou a melhor) para a linha de transmissão aérea de energia. O usuário 12 pode, também, ser capaz de selecionar uma das configurações de condutor fornecidas, e solicitar que o sistema de seleção de condutores 13 ofereça mais configurações de condutor com relação próxima à configuração selecionada. Em outras modalidades, o sistema de seleção de condutores 13 pode ser configurado de modo que somente a melhor configuração de condutor, conforme determinado pelo sistema de seleção de condutores, seja apresentada ao usuário 12. Esse método pode ser benéfico quando o sistema de seleção de condutores for usado por um usuário inexperiente.

O sistema de seleção de condutores 13 pode incluir um mecanismo para gerenciamento de erros, de modo a identificar dados ou cenários descontínuos em que nenhuma configuração de condutor exeqüível poderia ser criada. Essas instâncias podem ocorrer quando a entrada de informações de perfil geográfico ou de linha de transmissão aérea de energia define limitações para a linha de transmissão aérea de energia que não podem ser satisfeitas. Os dados podem ser pré-filtrados quanto a essas inconsistências, ou as mensagens de erro podem ser apresentadas quando os dados forem processados e nenhuma configuração de condutor possível puder ser fornecida. Em modalidades alternativas, as mensagens de advertência podem ser fornecidas quando ocorrerem possíveis problemas devido a alterações em uma linha de transmissão aérea de energia. Essas alterações, como envelhecimento ou eventos ambientais extremos poderiam causar problemas com os múltiplos tipos de condutores nas configurações de condutor.

Durante o funcionamento do sistema de seleção de condutores 13, é apresentada ao usuário 12 a interface de usuário 16, facilitando a entrada de informações para definição de parâmetros preferenciais para linha de transmissão aérea de energia. As entradas comuns na interface de usuário 16 podem definir parâmetros da linha de transmissão aérea de energia como vão regulador, vão real e inclinação entre cada torre da linha de transmissão aérea de energia. O vão regulador é o vão característico ao longo do comprimento da linha de transmissão aérea de energia. O vão regulador para uma seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia pode ser calculado mediante a seguinte equação:

O vão real é um vão físico em uma seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia, para o qual o vão regulador foi calculado. Os valores de flecha são calculados com base no vão real. A inclinação, um parâmetro opcional, é usada se o vão real não for plano. Em uma modalidade, a inclinação é medida a partir de uma primeira extremidade e até uma segunda extremidade para cada seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia entre duas torres terminais. Desse modo, cada seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia precisa ser calculada da mesma forma, para fornecer dados contínuos.

Em alguns casos, a configuração de condutores ótima, ou melhor, sugerida pelo sistema de seleção de condutores 13 pode não ser a solução mais desejável. O sistema de seleção de condutores 13 pode, também, calcular e gravar cada condutor na base de dados que atente às preferências para a linha de transmissão aérea de energia do usuário 12, classificadas por objetivo do projeto. Em uma modalidade, essas alternativas podem ser analisadas pelo usuário 12 através da interação com as interface de usuário 16.

Em uma modalidade, as prioridades de avaliação são selecionadas pelo usuário 12 a partir de um menu predefinido. Essas prioridades podem ser predeterminadas nas regras 28 ou informadas nas regras 28 para a linha de transmissão aérea de energia que

vao

3

vão regulador =

n° de vãos está sendo projetada. Em um exemplo, os condutores são avaliados e apresentados de modo tal que a ampacidade é o fator de restrição mais importante, a flecha é o segundo mais importante, e a área do condutor é o terceiro mais importante. Os possíveis casos são especificados na Tabela 3 (abaixo) como exemplos:

Tabela 3

Caso Primeira prioridade Segunda prioridade Terceira prioridade 1 Ampacidade Flecha Área 2 Ampacidade Área Flecha 3 Flecha Ampacidade Área 4 Flecha Área Ampacidade Área Ampacidade Flecha 6 Área Flecha Ampacidade Os objetivos ou prioridades do projeto, especificados pelo usuário, determinam o caso. Cada caso define o modo como o software de modelagem 22 avaliará os condutores. Cada caso invoca um conjunto comum de subrotinas, porém o faz em diferentes ordens e frequências. Muitas técnicas de avaliação diferentes podem ser usadas, dependendo do objetivo do projeto para cada caso de linha de transmissão aérea de energia. Essas técnicas de avaliação podem ser predefinidas no software de modelagem 22, ou ser configuradas pelo usuário de modo a avaliar corretamente as diferentes configurações de condutor da linha de transmissão aérea de energia.

Além disso, alguns casos podem incluir mais etapas ordenadas ou preferências para determinar as possíveis configurações de condutor. Os parâmetros adicionais ou de substituição podem incluir o custo da linha de transmissão aérea de energia, o tempo de instalação, a vida útil da linha de transmissão aérea de energia ou outros parâmetros que não estão associados a propriedades físicas da configuração de condutor selecionada. Essas preferências não-físicas, em alguns casos, podem ser importantes para a seleção desejada de uma configuração de condutor dentro das configurações que satisfazem as preferências físicas e de desempenho. O mecanismo de regras 23 pode usar regras 28 armazenadas em preferências, de modo que o sistema de seleção de condutores 13 seja capaz de oferecer ao usuário 12 a configuração de condutor mais provavelmente desejada. Entretanto, a interface de usuário 16 pode permitir que o usuário 12 ignore o mecanismo de regras 23 para selecionar a configuração de condutor desejada.

Em outras modalidades, o sistema de seleção de condutores 13 pode apresentar uma lista preliminar de configurações de condutor baseadas em um número limitado de cálculos e preferências. O usuário 12 então interage com a interface de usuário 16 para selecionar um número menor de configurações de condutor para que o processador 18 considere, usando os parâmetros completos do software de modelagem 22. Desse modo, o usuário 12 pode evitar os longos períodos de espera até que o sistema de seleção de condutores 13 processe o conjunto completo de parâmetros para configurações de condutor que o usuário não tem interesse em usar.

Alternativamente, o sistema de seleção de condutores 13 pode passar por um processo iterativo que guia o usuário 12 através do processo de seleção de condutores em múltiplas etapas. Dessa maneira, cada etapa pode reduzir o número de configurações de condutor de acordo com as preferências do usuário 12. A ordem das etapas pode ser predeterminada pelo mecanismo de regras 23 ou personalizada pelo usuário 12. O sistema de seleção de condutores 13 pode permitir que o usuário 12 retorne a etapas anteriores se uma série de seleções não resultar em nenhuma configuração de condutor que atenda às especificações e preferências do usuário. O software de modelagem 22 pode calcular as possíveis configurações de condutor antes de cada etapa para o usuário 12, e impedir que o usuário prossiga quando nenhuma configuração de condutor seja possível.

Um processo iterativo pelo sistema de seleção de condutores 13 pode ser similar a um processo do tipo árvore de decisões em que cada etapa leva a outra etapa com mais seleções possíveis, para melhor definir a configuração de condutor. Algumas etapas podem ter somente uma seleção possível, enquanto outras etapas podem ter pelo menos dez seleções para o usuário 12. Em algumas modalidades, o usuário 12 pode solicitar que o sistema de seleção de condutores 13 faça automaticamente a seleção seguinte, com base nas regras 28 ou no número de possíveis configurações de condutor que estarão disponíveis após a seleção.

Em algumas modalidades, o sistema de seleção de condutores 13 pode ser configurado de modo diferente daquele aqui descrito e, ainda assim, usar o método geral de seleção de configurações de condutor para uma linha de transmissão aérea de energia. O sistema de seleção de condutores 13 pode empregar mais ou menos programas de software, repositórios de dados ou hardware de processamento, de modo a auxiliar o usuário 12 na seleção da configuração de condutor mais adequada. Conforme descrito na presente invenção, o sistema de seleção de condutores 13 pode ser completamente automatizado para fornecer uma configuração de condutor ao usuário 12, ou permitir que o usuário tenha controle sobre cada etapa do processo de seleção. Em qualquer caso, o sistema de seleção de condutores pode permitir que o usuário 12 encontre de maneira eficaz as configurações de condutor úteis (inclusive a mais desejável, ou a melhor) para uma linha de transmissão aérea de energia sobre torres existentes ou recém-projetadas.

A FIGURA 2 é um diagrama de fluxo que ilustra um exemplo de método automatizado para seleção de uma configuração de condutor adequada em uma linha de transmissão aérea de energia. Conforme mostrado na FIGURA 2, o usuário 12 começa o processo de seleção de condutores mediante o carregamento do perfil geográfico do terreno sobre o qual a nova linha de transmissão aérea de energia será instalada (30). O perfil pode ser carregado sob a forma de dados, através de qualquer tipo de meio legível por computador, ou ser digitado manualmente no sistema de seleção de condutores 13. Em seguida, o processador 16 pergunta ao usuário 12 se há torres existentes na linha de transmissão aérea de energia (32). Se houver pelo menos uma torre existente que vá ser usada com a nova linha de transmissão aérea de energia, o usuário 12 carrega as posições e os tipos de torre no sistema 13 (34). Se não houver qualquer torre existente, o processo de seleção de condutor continua.

Em seguida, o usuário 12 seleciona parâmetros de projeto para a linha de transmissão aérea de energia, os quais limitam as possíveis configurações de condutor (36). Alguns parâmetros de projeto podem já ter sido predeterminados, mas podem ser revisados pelo usuário 12. O usuário 12 solicita, então, que o sistema de seleção de condutores 13 apresente possíveis configurações de condutor de acordo com os parâmetros de projeto (38). Se os resultados não forem aceitáveis para o usuário 12 (40), este seleciona novos parâmetros de projeto (36). Se os resultados forem aceitáveis (40), o usuário 12 seleciona a configuração de condutor desejada a partir das configurações fornecidas pelo sistema 13 (42).

Em seguida, o sistema de seleção de condutores 13 grava a configuração de condutor selecionada para posterior recuperação pelo usuário 12 ou por outro usuário envolvido no projeto, na produção ou na instalação da linha de transmissão aérea de energia definida pela configuração de condutor (44). O usuário 12 pode, então, usar a configuração de condutor selecionada para preparar os materiais, o cronograma e outros itens necessários à instalação da linha de transmissão aérea de energia, e completar a mesma (46).

Em outras modalidades, o sistema de seleção de condutores pode incluir mais etapas quando o usuário 12 invoca um processo de seleção mais passo-a-passo, ou iterativo, conforme descrito na FIGURA 1. Nesses casos, o método pode envolver mais etapas. Alternativamente, o processo pode alterar-se ligeiramente, dependendo de quem seja o usuário 12. Por exemplo, se o usuário 12 for um cliente do fabricante, o usuário pode precisar fornecer informações adicionais e ter restrições quanto à alteração de alguns parâmetros predefinidos para a linha de transmissão aérea de energia. Por outro lado, se o usuário 12 for um engenheiro junto ao fabricante, o mesmo pode ter controle total sobre os aspectos do sistema de seleção de condutores 13.

A FIGURA 3 é um diagrama de fluxo que ilustra um exemplo de método para a informação de parâmetros de projeto para a seleção de uma configuração de condutor adequada em uma linha de transmissão aérea de energia. Conforme mostrado na FIGURA

3, o usuário 12 é conduzido através das etapas para informar os parâmetros de projeto da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia, de modo a incluir múltiplos tipos de condutores (48). O usuário 12 pode selecionar todos os tipos aceitáveis de condutores que possam ser considerados para a configuração de condutor (50). O usuário 12 pode informar todos os condutores aceitáveis, ou somente dois condutores que estejam disponíveis de acordo com o projeto específico em questão. Em seguida, o usuário 12 informa as características elétricas desejadas para a configuração de condutor resultante da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia (52), bem como o espaço livre mínimo da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia acima do solo (54). Além disso, o usuário 12 informa a flecha máxima que qualquer vão da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia pode permitir (56).

Se houver um vão especial da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia que precise de consideração específica (58), o usuário 12 informa a localização do dito vão na seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia, bem como as preferências ou os parâmetros do vão específico (60). Esses vãos da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia podem estar sobre um rio, sobre uma edificação, sob tráfego de aeronaves ou próximo a qualquer outro tipo de circunstância. Se não houver qualquer vão especial (58), o usuário 12 informa os dados de carga da torre para as torres existentes ou novas que irão suportar a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia (62). Em algumas modalidades, o usuário 12 pode precisar informar somente os tipos de torre que serão usados, e os dados reais de carga da torre podem ser recuperados pelo processador 16 a partir dos dados 26 ou de um repositório diferente em rede. Uma vez que todos os dados tenham sido informados, o usuário 12 pode submeter os parâmetros de projeto informados ao sistema de seleção de condutores 13 (64).

Em outras modalidades, o método da FIGURA 3 pode ser disposto de maneira diferente, já que a seqüência dos parâmetros informados pode não importar para a seleção de possíveis configurações de condutor. Além disso, mais ou menos parâmetros de projeto podem ser selecionados pelo usuário 12, dependendo da configuração do sistema de seleção de condutores 13.

A FIGURA 4 é um diagrama conceituai que ilustra exemplos de condutores de uma seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia entre torres sobre um perfil geográfico plano. Conforme mostrado na FIGURA 4, uma porção de uma linha de transmissão aérea de energia 66 é mostrada como incluindo uma seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia 78, suportada pelas torres 70, 72, 74 e 76 sobre um perfil geográfico 68 (isto é, o solo). A seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia 78 inclui múltiplos condutores (cada um dos quais é uma subseção de tensão), sendo mostrados os condutores 80, 82, 84, 86 e 88. Em algumas modalidades, uma subseção de tensão pode se estender para além de somente um vão, e acoplar-se a outra subseção de tensão dentro de um vão, em vez de em uma torre. Cada torre tem uma altura H, e cada vão tem uma largura (isto é, distância do vão W), bem como as flechas S1 e S2 entre as respectivas torres. A distância do vão W é a distância horizontal entre torres consecutivas, e a flecha refere-se à distância entre o ponto de fixação direito e o ponto mais baixo da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia dentro do vão. O perfil geográfico 68 é geralmente plano, mas as flechas Si e S2 são diferentes em cada respectivo vão da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia 78. Em algumas modalidades, S1 e S2 podem ser equivalentes por toda a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia.

No exemplo da FIGURA 4, vãos consecutivos da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia 78 são feitos com tipos alternativos de condutor. Os condutores 80, 84 e 88 são condutores reforçados com aço, os quais são ligeiramente mais pesados que os condutores 82 e 86. Por todo o comprimento da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia 78, esses condutores se alternam entre cada torre na linha de transmissão aérea de energia 66.

Os condutores 80, 84 e 88 são construídos de aço e são mais pesados que os condutores 82 e 86, os quais são construídos de um material composto mais leve, como o ACCR acima descrito. Portanto, a flecha S2 dos condutores 82 e 86 é menor que a flecha S1 dos condutores 80, 84 e 88.

A configuração de condutor da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia 78 pode ser benéfica porque os condutores 82 e 86, com flecha menor e de custo relativamente mais alto, podem reduzir a perda de energia entre as duas torres terminais da linha de transmissão aérea de energia 86, sem que seja necessário usar os condutores mais dispendiosos 82 e 86 por toda a extensão da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia 78. Além disso, os condutores com flecha menor 82 e 86 podem ser posicionados no sistema 66 acima de estruturas ou áreas que precisem de maior espaço livre sobre o perfil geográfico 68.

As torres terminais (estruturas) geralmente não permitem qualquer movimento longitudinal do condutor. Entre as estruturas terminais, estruturas de suspensão suportam verticalmente o condutor. O condutor está conectado à torre de suspensão por meio de um cordão isolante (tipicamente, discos de cerâmica isolados e presos uns aos outros). Uma extremidade do cordão isolante é fixada à torre de suspensão e a outra extremidade do cordão isolante é fixada ao condutor. Essa última fixação é chamada de ponto de fixação do condutor. Conforme ocorrem alterações de tensão no condutor, o cordão isolante, que está articulado em torno do ponto de fixação da torre de suspensão, puxará o condutor e moverá longitudinalmente o ponto de fixação do condutor para equilibrar as forças resultantes. Esse movimento é chamado de balanço do isolante. As alterações na tensão do condutor entre vãos de uma torre de suspensão são normalmente equalizados pelo balanço do isolante. O isolante balança do vão com menor tensão e em direção ao vão de tensão mais alta, de modo a equalizar a tensão entre vãos. Isso faz com que a tensão diminua no vão de tensão mais alta, aumentando a flecha no mesmo. Um exemplo disso é que o centro de equilíbrio da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia na torre reside no centro da dita torre, em vez de estar a um lado da mesma. Com outros tipos de condutores, Si e S2 podem ser muito similares nos casos em que o peso de cada condutor for quase equivalente. Embora a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia 78 inclua tipos alternados de condutores, a configuração pode alternativamente incluir tipos de condutor que se alternam pelo menos a cada dois vãos, ou vãos parciais cobertos pelo condutor na respectiva subseção de tensão. O sistema de seleção de condutores 13 oferece as informações e as ferramentas ao usuário 12 para investigar todas as possíveis configurações de condutor com os parâmetros de projeto e as preferências fornecidas pelo usuário.

Em outras modalidades, a distância do vão W pode ser personalizada para cada subseção de tensão que é usada na seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia 78. Por exemplo, o valor de W entre as torres 72 e 74 pode ser menor que o valor de W entre as torres 70 e 72. O condutor de flecha menor 82 pode permitir que seja aumentada a distância do vão, W, entre as torres 70 e 72, devido à redução do peso que as torres precisam suportar. Nesse caso, um número menor de torres pode ser necessário para suportar a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia 78. O uso de um número menor de torres pode reduzir os custos de instalação e manutenção sem o investimento em condutores 82 por toda a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia 78. O uso de um número menor de torres pode, também, reduzir o impacto ambiental e otimizar a estética de toda a linha de transmissão aérea de energia, com menos torres em áreas residenciais. Essas possibilidades podem ser apresentadas ao usuário 12 com base nas preferências fornecidas ao sistema de seleção de condutores 13. Conforme mencionado anteriormente, cada distância do vão W pode ser determinada com condutores (subseções de tensão) da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia que se estendem para além de um vão.

A FIGURA 5 é um diagrama conceituai que ilustra exemplos de condutores de uma seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia entre torres em cada uma das margens de um rio, com terminais adjacentes. Conforme mostrado na FIGURA 5, a linha de transmissão aérea de energia 114 inclui uma seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia 128 suportada pelas torres 120, 122, 124 e 126, sobre o rio 116 e o perfil geográfico 118. As torres 120 e 126 são terminais, e as torres 122 e 124 suportam o vão alto do condutor 132, para criar um espaço livre desejado ou necessário sobre o rio 116. Os condutores 130, 132 e 134 da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia 128 têm cordões isolantes (não mostrados) de cada uma das torres 122 e 124, que podem balançar-se para longe do centro de cada respectiva torre, para igualar a tensão em cada lado dos isolantes. O vão entre as torres 122 e 124 pode ser considerado um vão especial que tem preferências específicas informadas ao sistema de seleção de condutores 13 pelo usuário 12. Em algumas modalidades, um condutor de seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia 128 pode se estender para além de somente um vão, e acoplar-se a outro condutor dentro de um vão, em vez de em uma torre. Por exemplo, a subseção de tensão que inclui o condutor 132 pode se estender para além de uma ou ambas as torres 120 e 126.

Os condutores 130 e 134 são condutores pesados de aço, os quais tem baixo custo e ajudam a suportar o vão do condutor 132. O condutor 132 é construído do compósito ACCR, 5 mais leve, de modo a reduzir a tensão nas torres 122 e 124, ao mesmo tempo em que minimiza a altura da flecha S. Deixar que os isolantes se balancem para longe do centro em uma seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia 128 pode permitir que um usuário 12 mantenha o espaço livre desejado ou necessário sobre o rio 116, ao mesmo tempo em que usa as torres 122 e 124 com menor altura H. O sistema 114 pode ter instalação mais rápida e, ao 10 mesmo tempo, reduzir os custos de instalação e manutenção, devido ao uso de múltiplos tipos de condutores na seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia 128.

Em outras modalidades, o rio 116 pode ser um outro corpo de água, uma estrada com várias pistas, um cânion ou qualquer outra grande distância de vão W que precise ser coberta. As seções de tensão da linha de transmissão aérea de energia tradicionais, que só 15 podem usar um tipo de condutor, com as torres 122 e 124 de altura H, podem precisar ficar mais altas para cobrir a distância do vão W ou, em alguns casos, a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia 128 pode não ser passível de construção sobre uma grande distância de vão. Com o aumento na demanda por energia e o envelhecimento da infraestrutura da grade de fornecimento de energia, uma seção de tensão da linha de 20 transmissão aérea de energia 128 que use mais de um tipo de condutor pode reduzir os custos associados à instalação e à manutenção de linhas de transmissão aérea de energia, ao mesmo tempo em que permite maior flexibilidade no projeto de soluções para as mesmas.

A FIGURA 6 é um diagrama de blocos que ilustra uma vista em alto nível de um exemplo de sistema computadorizado para seleção de condutores, usando uma estação de trabalho remota. Conforme mostrado na FIGURA 6, o sistema 136 é similar ao sistema 10 da FIGURA 1, com o usuário 12 interagindo remotamente com o sistema de seleção de condutores 145, através de algum tipo de conexão de rede. O usuário 12 interage com a estação de trabalho 138, e a estação de trabalho 138 se comunica com a rede 140, o servidor web 142, a rede 144 e, finalmente, o sistema de seleção de condutores 145. O sistema de seleção de condutores 145 pode incluir um dispositivo de computação 146 que abriga uma interface de usuário 148, um processador 150 e memória 152. A memória 152 é substancialmente similar à memória 20, e inclui um software de modelagem 154 e um mecanismo de regras 156. A memória 152 inclui, também, os repositórios de perfis geográficos 158, dados de condutor 160 e regras de seleção 162. Em algumas modalidades, os repositórios 158, 160 e 162 podem ser acessados através da rede 144, em vez de serem incluídos na memória 152. O sistema 136 permite que o usuário 12 informe preferências para a seleção de uma configuração de condutor, e algumas medidas de segurança podem impedir que um usuário remoto não-autorizado acesse ou modifique determinados aspectos do sistema de seleção de condutores 145.

Similar ao que ocorre na FIGURA 1, o usuário 12 pode ser qualquer indivíduo, empresa, fornecedor de energia elétrica ou parte interessada no design da linha de transmissão aérea de energia e na seleção de condutores para a dita linha de transmissão aérea de energia, de modo a aumentar o desempenho do sistema ou diminuir o custo do sistema. O usuário 12 precisará de uma senha, dados biométricos ou outra chave de autenticação para passar através das medidas de segurança de pelo menos uma das estações de trabalho 138, do servidor web 142 e do sistema de seleção de condutores 145. Em algumas modalidades, pode haver níveis de usuários que separem os novatos dos usuários avançados e daqueles de tipo administrativo.

Particularmente, a FIGURA 6 mostra um ambiente de cliente/servidor web/servidor de aplicações em que o usuário é um cliente, um possível cliente ou outro terceiro que deseje avaliar condutores. O usuário 12 interage com a estação de trabalho 138 (por exemplo, um dispositivo de computação) e se conecta a um servidor web 142 por meio de uma rede 140, a qual poderia ser a Internet. O servidor web 142 poderia ser como aquele comercializado pela Microsoft Corporation sob a designação comercial “INTERNET INFORMATION SERVER”. O mesmo poderia, também, ser um servidor web como aquele comercializado pela Apache Foundation sob a designação comercial “APACHE WEB SERVER”. Neste exemplo, o servidor web 142 oferece componentes de interface de usuário que facilitam a coleta e a apresentação de informações, de modo similar ao que foi descrito em relação à interface de usuário 16. O servidor web 142 pode ser conectado por meio de uma rede, como a rede 144, a um dispositivo de computação 146, o qual hospeda uma implementação do sistema de seleção de condutores 145. Em outra modalidade, o servidor web 142 e o dispositivo de computação 146 estão no mesmo sistema. Em outra modalidade, os repositórios 158, 160 e 162 estão em servidores ou dispositivos de computação separados, conectados ao dispositivo de computação 146 por meio da rede 144 ou de outra rede similar.

No exemplo mostrado, o sistema 136 permite que múltiplas partes contribuam com o projeto e a instalação de uma linha de transmissão aérea de energia. Como as linhas de transmissão aérea de energia podem ser projetos de grande porte, que podem incluir entidades privadas e governamentais, permitir o acesso ao sistema de seleção de condutores 145 pode ser benéfico para a obtenção de um projeto e uma implementação eficientes das linhas de transmissão aérea de energia. Além disso, os terceiros que sejam fabricantes de outros condutores, componentes para condutores, estruturas, isolantes e outros equipamentos podem ter algum tipo de acesso ao sistema de seleção de condutores 145, de modo a identificar incompatibilidades nos componentes e modificar componentes atuais para a criação de possibilidades adicionais de design. Embora o sistema 136 permita que o sistema de seleção de condutores 145 seja usado através de uma rede, todas as funções são similares àquelas do sistema 10, conforme descrito acima. Além disso, o sistema 136 pode ser capaz de conexão em rede com outras bases de dados ou repositórios de dados, para incluir os dados mais atualizados sobre 5 condutores e todos os outros tipos de componentes da linha de transmissão aérea de energia. Esses dados podem incluir dados de levantamento sobre perfis geográficos 158. Por exemplo, o usuário 12 pode informar as coordenadas das torres existentes ou das torres preferenciais, e o sistema de seleção de condutores 145 pode usá-las para recuperação de dados de elevação para todas as localizações das torres e para compilação de todos esses dados para 10 uso pelo software de modelagem 154 na geração de possíveis configurações de condutor.

São contempladas disposições alternativas de componentes no sistema 136 para habilitação dos recursos do sistema de seleção de condutores 145. Por exemplo, um número maior ou menor de redes, dispositivos de computação ou repositórios de dados pode ser implementado para obtenção das vantagens aqui descritas.

A FIGURA 7 é um diagrama de fluxo que ilustra um exemplo de método para a

seleção de uma configuração de condutor adequada em uma linha de transmissão aérea de energia, com o uso de uma estação de trabalho remota. O usuário 12 começa por acessar o sistema de seleção de condutores 145, primeiro fazendo Iogin no servidor web 142 (164). Em seguida, o usuário 12 carrega o perfil geográfico para a linha de transmissão aérea de energia 20 (166). Se houver torres existentes para o sistema (168), o usuário 12 será instruído a carregar as posições das torres (170). Se não houver qualquer torre existente (168), o processo continua.

Em seguida, o usuário 12 seleciona parâmetros de projeto para a linha de transmissão aérea de energia, os quais limitam as possíveis configurações de condutor 25 (172). Alguns parâmetros de projeto podem já ter sido predeterminados, mas podem ser revisados pelo usuário 12, se o mesmo tiver autoridade para tanto. O usuário 12 solicita, então, que o sistema de seleção de condutores 136 apresente possíveis configurações de condutor de acordo com os parâmetros de projeto (174). Se os resultados não forem aceitáveis para o usuário 12 (176), este seleciona novos parâmetros de projeto (172). Se os 30 resultados forem aceitáveis (176), o usuário 12 seleciona a configuração de condutor desejada a partir das configurações fornecidas pelo sistema 136 (178).

Em seguida, o usuário 12 submete a configuração de condutor selecionada para que seja gravada para posterior recuperação pelo usuário 12 ou por outro usuário envolvido no projeto, na produção ou na instalação da linha de transmissão aérea de energia definida pela configuração de condutor de modo a incluir as múltiplas subseções de tensão de cada condutor (180). O usuário 12 pode, então, usar a configuração de condutor selecionada para preparar os materiais, o cronograma e outros itens necessários à instalação da linha de transmissão aérea de energia, e completar a mesma.

Em outras modalidades, o sistema de seleção de condutores pode incluir mais etapas quando o usuário 12 invoca um processo de seleção mais passo-a-passo, ou iterativo, conforme descrito na FIGURA 1, de acordo com o sistema 136 da FIGURA 6. Nesses casos, o método pode envolver mais etapas. Alternativamente, o processo pode alterar-se ligeiramente, dependendo de quem seja o usuário 12. Por exemplo, se o usuário 12 for um cliente do fabricante, o usuário pode precisar fornecer informações adicionais e ter restrições quanto à alteração de alguns parâmetros predefinidos para a linha de transmissão aérea de energia. Por outro lado, se o usuário 12 for um engenheiro junto ao fabricante, o mesmo pode ter controle total sobre os aspectos do sistema de seleção de condutores 136.

A FIGURA 8 é uma seção transversal de um exemplo de condutor de uma linha de transmissão aérea de energia. Alguns condutores podem ser construídos a partir de núcleos de aço, núcleos de compósito (por exemplo, compósito de matriz de alumínio e compósito polimérico), núcleos de Invar ou quaisquer outros núcleos de conhecimento comum na técnica. Os tipos específicos de condutores podem ser construídos em compósito de matriz de alumínio, compósito polimérico, ligas de alumínio, cerâmicas, boro, grafite, carbono, titânio, tungstênio e ligas com memória de formato. Um exemplo de um compósito polimérico consiste em aramida e poli(p-fenileno-2,6-benzobisoxazol). Além do mais, um condutor pode ser fabricado a partir de qualquer combinação desse ou de outros materiais de conhecimento comum na técnica, que tenham um baixo coeficiente de expansão térmica. O condutor inclui, também, fios encordoados em torno do núcleo, os quais são comumente produzidos a partir de uma liga de alumínio ou cobre. No entanto, os tipos de condutor mencionados neste documento são geralmente mencionados como os tipos de núcleo de condutor dentro do condutor. Embora qualquer tipo de condutor possa ser usado para construir cada subseção de tensão de uma seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia entre duas torres terminais, um exemplo de condutor (isto é, um condutor ACCR) é descrito na presente invenção para ilustrar componentes de um tipo de condutor para uma linha de transmissão aérea de energia. Conforme mostrado na FIGURA 8, exemplos de condutor para transmissão aérea de energia elétrica 182 podem ter um núcleo com dezenove fios individuais (por exemplo, fios compósitos (por exemplo, compósito de matriz metálica)) 192 circundados por cinqüenta e quatro fios metálicos individuais (por exemplo, fios de alumínio ou de liga de alumínio) 188. O condutor para transmissão aérea de energia elétrica 182 é um condutor compósito, como um condutor ACCR. O condutor 182 inclui fios para transporte de corrente 188 e fios de núcleo 192. Os fios 188 podem ser construídos de um material que conduz corrente elétrica, como uma liga de alumínio e zircônio. Cada um dos fios de núcleo 192 contém uma pluralidade de fibras que proporcionam resistência ao fio. Os fios 192 podem ser construídos de um material composto.

O condutor 182 tem fios de núcleo substancialmente contínuos 192 (por exemplo,

o comprimento é relativamente infinito em comparação ao diâmetro) e é chamado de condutor para transmissão aérea de energia em alumínio reforçado com compósito (ACCR). Tipicamente, os fios de núcleo 192 compreendem cerâmica cristalina (isto é, exibem um padrão discernível de difração de raios X por pó) e/ou uma mistura de cerâmica cristalina e vidro (isto é, uma fibra pode conter tanto fases de cerâmica cristalina como fases vítreas), embora os fios possam, também, compreender vidro. Em algumas modalidades, a fibra é pelo menos 50 (em algumas modalidades pelo menos 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99 ou mesmo 100) por cento, em peso, cristalina. Exemplos de fibras óxidas de cerâmica cristalina adequados incluem fibras refratárias como fibras de alumina, fibras de aluminossilicato, fibras de aluminoborato, fibras de, fibras de zircônia-sílica e combinações das mesmas. Em algumas modalidades dos núcleos dos condutores ACCR para transmissão aérea de energia, é desejável que as fibras compreendam pelo menos 40 (em algumas modalidades pelo menos 50, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99 ou mesmo 100) por cento, por volume, de AI2O3, com base no volume total da fibra. Em outras modalidades, é desejável que os fios 192 compreendam na faixa de 40 a 70 (em algumas modalidades na faixa de 55 a 70, ou mesmo de 55 a 65) por cento, por volume, de AI2O3, com base no volume total da fibra.

Em algumas modalidades, exemplos de fibras de vidro estão disponíveis, por exemplo, junto à Corning Glass, Corning, NY, EUA. Tipicamente, as fibras de vidro contínuas têm um diâmetro médio da fibra na faixa de cerca de 3 micrômetros a cerca de 19 micrômetros. Em algumas modalidades, as fibras de vidro têm uma resistência à tração média de pelo menos 25 3 GPa, 4 GPa e/ou mesmo pelo menos 5 GPa. Em algumas modalidades, as fibras de vidro têm um módulo na faixa de cerca de 60 GPa a 95 GPa, ou cerca de 60 GPa a cerca de 90 GPa.

Em outras modalidades, as fibras de alumina são descritas, por exemplo, nas patentes US n° 4.954.462 (Wood et al.) e 5.185.299 (Wood et al.). Em algumas modalidades, as fibras de alumina são fibras policristalinas de alumina alfa, e compreendem, em uma base 30 óxida teórica, mais que 99 por cento, em peso, de AI2O3 e 0,2 a 0,5 por cento, em peso, de SiO2, com base no peso total das fibras de alumina. Em um outro aspecto, algumas fibras policristalinas de alfa alumina desejáveis compreendem alfa alumina com um tamanho de grão médio menor que 1 micrômetro (ou mesmo, em algumas modalidades, menor que

0,5 micrômetro). Em um outro aspecto, em algumas modalidades, as fibras policristalinas de alfa alumina têm uma resistência média à tração de pelo menos 1,6 GPa (em algumas modalidades, pelo menos 2,1 GPa, ou mesmo pelo menos 2,8 GPa), conforme determinado de acordo com o teste de resistência à tração descrito na patente US n° 6.460.597 (McCuIIough et al.). As fibras de alfa alumina exemplificadoras são comercializadas sob a designação comercial de “NEXTEL 610” junto à 3M Company, St. Paul, MN, EUA.

As fibras de aluminossilicato são descritas, por exemplo, na patente US n° 4.047.965 (Karst et al). As fibras de aluminossilicato exemplificadoras são comercializadas 5 sob a designação comercial de “NEXTEL 440”, “NEXTEL 550” e “NEXTEL 720” junto à 3M Company de St. Paul, MN, EUA. As fibras de aluminoborato e aluminoborossilicato são descritas, por exemplo, na patente US n° 3.795.524 (Sowman). As fibras de aluminoborossilicato exemplificadoras são comercializadas sob a designação comercial de “NEXTEL 312” junto à 3M Company. As fibras de zircônia-sílica são descritas, por 10 exemplo, na patente US n° 3.709.706 (Sowman).

Tipicamente, as fibras cerâmicas contínuas têm um diâmetro médio da fibra de pelo menos cerca de 5 micrômetros, mais tipicamente, em uma faixa de cerca de 5 micrômetros a cerca de 20 micrômetros e, em algumas modalidades, na faixa de cerca de 5 micrômetros a cerca de 15 micrômetros.

Além disso, as fibras cerâmicas são, tipicamente, produzidas em estopas. As estopas

são conhecidas na técnica de fibra e tipicamente incluem, em geral, uma pluralidade de fibras não-torcidas (individuais) (tipicamente pelo menos 100 fibras, mais tipicamente pelo menos 400 fibras). Em algumas modalidades, as estopas compreendem pelo menos 780 fibras individuais por estopa e, em alguns casos, pelo menos 2.600 fibras individuais por estopa ou 20 pelo menos 5.200 fibras individuais por estopa. Estopas de várias fibras cerâmicas estão disponíveis em uma variedade de comprimentos, incluindo 300 metros, 500 metros, 750 metros, 1.000 metros, 1.500 metros e mais longas. As fibras podem ter um formato em seção transversal que seja circular, elíptico ou em formato de osso.

Alternativamente, exemplos de fibras de boro estão disponíveis comercialmente, por 25 exemplo, junto à Textron Specialty Fibers, Inc. de Lowell, MA, EUA. Tipicamente, tais fibras têm um comprimento da ordem de pelo menos 50 metros, e podem ter comprimentos da ordem de até quilômetros ou mais. Tipicamente, as fibras de boro contínuas têm um diâmetro médio de fibra na faixa de cerca de 80 micrômetros a cerca de 200 micrômetros. Mais tipicamente, o diâmetro médio da fibra não é maior que 150 micrômetros, mais tipicamente, 30 situam-se na faixa de 95 micrômetros a 145 micrômetros. Em algumas modalidades, as fibras de boro têm uma resistência à tração média de pelo menos 3 GPa1 e/ou pelo menos 3,5 GPa. Em algumas modalidades, as fibras de boro têm um módulo na faixa de cerca de 350 GPa a cerca de 450 GPa, ou mesmo na faixa de cerca de 350 GPa a cerca de 400 GPa.

Adicionalmente, fibras de carbureto de silício exemplificadoras são comercializadas, por exemplo, pela COI Ceramics de San Diego, CA, EUA sob a designação comercial “NICALON” em estopas de 500 fibras, pela Ube Industries do Japão, sob a designação comercial “TYRANNO”, e pela Dow Corning de Midland, Ml1 EUA, sob a designação comercial “SYLRAMIC”.

Fibras de monofilamento de carbureto de silício exemplificadoras são comercializadas, por exemplo, pela Specialty Materials, Inc., Lowell, MA, EUA sob as designações comerciais “SCS-9”, “SCS-6” e “Ultra-SCS”.

Exemplos de metais de alumínio para a matriz consistem em alumínio elementar altamente puro (por exemplo, mais que 99,95%) ou ligas de alumínio puro com outros elementos, como cobre. Tipicamente, o material de matriz de alumínio é selecionado de modo que o material de matriz não reaja quimicamente de maneira significativa com a fibra 10 (isto é, que seja quimicamente inerte em relação ao material da fibra), por exemplo, para eliminar a necessidade de se usar um revestimento protetor no exterior da fibra.

Em algumas modalidades, a matriz de alumínio compreende pelo menos 98%, em peso, de alumínio, pelo menos 99%, em peso, de alumínio, mais que 99,9%, em peso, de alumínio, ou mesmo mais que 99,95%, em peso, de alumínio. Exemplos de ligas de alumínio 15 e cobre compreendem pelo menos 98%, em peso, de alumínio e até 2%, em peso, de cobre. Em algumas modalidades, as ligas de alumínio úteis são aquelas das séries 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000 e/ou 8000 (designações da Aluminum Association). Embora o alumínio de pureza mais alta tenda a ser desejável para a fabricação de fios com maior resistência à tração, as formas menos puras dos metais também são úteis.

Um alumínio adequado está disponível, por exemplo, sob a designação comercial

“SUPER PURE ALUMINUM, 99,99% Al”, junto à Alcoa de Pittsburgh, PA, EUA. As ligas de alumínio (por exemplo, AI-2%, em peso, Cu (0,03%, em peso, de impurezas)) podem ser obtidas, por exemplo, junto à Belmont Metals de New York, NY, EUA.

Os núcleos compósitos tipicamente compreendem pelo menos 15%, por volume 25 (em algumas modalidades, pelo menos 20, 25, 30, 35, 40, 45 ou mesmo 50%, por volume) de fibras, com base no volume total combinado das fibras e do material de matriz de alumínio. Mais tipicamente, os núcleos e fios compósitos compreendem na faixa de 40 a 75 (em algumas modalidades, de 45 a 70) por cento, por volume, de fibras, com base no volume total combinado de fibras e material de matriz de alumínio.

Tipicamente o diâmetro médio do núcleo está na faixa de cerca de 1 mm a cerca de

15 mm. Em algumas modalidades, o diâmetro médio desejado do núcleo é menor que

1 mm, pelo menos 2 mm, ou mesmo até cerca de 3 mm. Tipicamente, o diâmetro médio do fio compósito está na faixa de cerca de 1 mm a 12 mm, de 1 mm a 10 mm, de 1 a 8 mm, ou mesmo de 1 mm a 4 mm. Em algumas modalidades, o diâmetro médio desejado do fio compósito é de pelo menos 1 mm, pelo menos 1,5 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, ou mesmo pelo menos 12 mm. As técnicas para fabricação de fios compostos de alumínio são conhecidos na técnica. Por exemplo, fios compósitos de matriz metálica contínua podem ser feitos por processos de infiltração de matriz metálica contínua. Um processo adequado é descrito, por exemplo, na patente US n° 6.485.796 (Carpenter et al.). Outros meios de 5 processamento para fibra contínua reforçada com compósitos de matriz metálica são, por exemplo, discutidos no ASM Handbook Vol. 21, Composites, páginas 584-588 (da ASM International, Metals Park, OH, EUA), publicado em 2001.

As seções de condutor para transmissão aérea de energia com núcleos compreendendo fios de aço estão disponíveis comercialmente, por exemplo, junto à 10 Southwire, de Carrollton, GA, EUA. Tipicamente, os fios de aço do núcleo são de um aço com resistência de média a alta com uma resistência nominal à tração na faixa de 1.172 MPa a 1.931 MPa (170 ksi a 280 ksi), e geralmente são revestidos para conferir uma boa resistência à corrosão. Materiais de revestimento comuns incluem zinco (também conhecido como galvanização) ou liga de zinco com 5% alumínio-mischmetal. No entanto, 15 outros materiais de revestimento também podem ser usados durante a fabricação.

Os cabos ou condutores usados na presente invenção são, tipicamente, encordoados. Um cabo encordoado inclui, tipicamente, um fio central e uma primeira camada de fios encordoados de modo helicoidal ao redor do fio central. O encordoamento de cabos é um processo em que fios individuais são combinados em uma disposição 20 helicoidal para produzir um cabo terminado (vide, por exemplo, as patentes US n° 5.171.942 (Powers) e 5.554.826 (Gentry)). O cabo de fios entrelaçados em formato helicoidal resultante fornece muito mais flexibilidade do que o que estaria disponível a partir de uma haste sólida de área em seção transversal equivalente. A disposição helicoidal também é benéfica, pois o cabo trançado mantém um formato circular em seção 25 transversal de ponta a ponta, quando o cabo é submetido à flexão durante manuseio, instalação e uso. Cabos enrolados em formato helicoidal podem conter de 7 filamentos individuais a construções mais comuns contendo 50 filamentos ou mais.

Várias modalidades da invenção foram descritas. Entretanto, o versado na técnica reconhecerá que várias modificações podem ser feitas às modalidades descritas sem se 30 afastar do escopo da invenção. Por exemplo, a invenção pode ser realizada como um meio legível por computador que inclui instruções para fazer com que um processador execute qualquer dos métodos da presente invenção aqui descritos. Essas e outras modalidades estão no escopo das reivindicações a seguir.

Claims (23)

1. Método para seleção de condutores para uma linha de transmissão aérea de energia, CARACTERIZADO pelo fato de compreender as etapas de: identificar pelo menos um parâmetro desejado de uma seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia a ser suportada por pelo menos duas torres; e selecionar uma configuração de condutor para a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia, com base em pelo menos uma regra de seleção e em pelo menos um parâmetro desejado identificado, sendo que a configuração de condutor compreende pelo menos um primeiro condutor em série com pelo menos um segundo condutor, o qual tem pelo menos um parâmetro que é diferente de pelo menos um parâmetro do primeiro condutor.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a identificação de pelo menos um parâmetro desejado da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia compreende receber uma entrada sobre a linha de transmissão aérea de energia, por meio de uma interface de usuário de um sistema de seleção de condutores, sendo que a seleção da configuração de condutor é automaticamente realizada pelo sistema de seleção de condutores.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a identificação de pelo menos um parâmetro desejado da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia, bem como a seleção da configuração de condutor da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia, são realizadas manualmente por um ser humano.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de compreender, ainda, receber informações de perfil geográfico que descrevem uma região geográfica na qual a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia se destina a ser instalada, sendo que a seleção da configuração de condutor da seção de tensão da linha de transmissão compreende selecionar a configuração de condutor da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia com base nas informações de perfil geográfico, o pelo menos um parâmetro desejado identificado, e a pelo menos uma regra de seleção.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de compreender, ainda, modelar a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia de acordo com as informações de perfil geográfico e o pelo menos um parâmetro desejado identificado, sendo que a seleção da configuração de condutor da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia se baseia, pelo menos em parte, em um modelo de linha de transmissão aérea de energia.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro e o segundo condutores diferem em pelo menos um dentre um peso, uma expansão térmica, um diâmetro, um material de reforço, um material condutor, uma resistência elétrica, uma resistência à tração, uma elasticidade ou um custo.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos duas torres incluem pelo menos uma torre tangente que suporta a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia entre duas torres terminais.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um dos parâmetros desejados da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia compreende pelo menos um dentre um espaço livre da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia, uma deformação da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia, uma característica elétrica da linha de transmissão aérea de energia, um peso da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia e uma tensão da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a seleção da configuração de condutor compreende, ainda, selecionar a configuração de condutor da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia, com base em pelo menos um dentre um custo da configuração de condutor, uma característica elétrica da configuração de condutor, ou uma força da configuração de condutor em pelo menos uma torre.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de compreender, ainda, receber entrada da torre identificando pelo menos uma dentre uma altura da torre ou uma localização da torre.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de compreender, ainda, a instalação de pelo menos um primeiro condutor e pelo menos um segundo condutor da configuração de condutor selecionada como a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia em um local de instalação.

12. Sistema implementado por computador, que seleciona condutores para uma linha de transmissão aérea de energia, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: um processador que identifica pelo menos um parâmetro desejado de uma seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia a ser suportada por pelo menos duas torres, e seleciona a configuração de condutor da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia com base em pelo menos um parâmetro desejado identificado e pelo menos uma regra de seleção, sendo que a configuração de condutor compreende pelo menos um primeiro condutor, bem como um segundo condutor tendo pelo menos um parâmetro que é diferente de pelo menos um parâmetro do primeiro condutor.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de compreender, ainda, uma memória que armazena pelo menos um parâmetro desejado, informações de perfil geográfico e pelo menos uma regra de seleção, sendo que o processador seleciona a configuração de condutor com base, pelo menos em parte, na pelo menos uma regra de seleção.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o processador modela a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia de acordo com as informações de perfil geográfico, o pelo menos um parâmetro desejado e a pelo menos uma regra de seleção, e seleciona a configuração de condutor da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia com base, pelo menos em parte, no modelo da linha de transmissão aérea de energia.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que uma interface de usuário recebe uma entrada sobre a linha de transmissão aérea de energia que permite ao processador identificar pelo menos um dos parâmetros desejados da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia, sendo que o processador automaticamente seleciona a configuração de condutor com base em pelo menos um parâmetro desejado.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que uma interface de usuário recebe informações de perfil geográfico que descrevem uma região geográfica na qual a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia se destina a ser instalada, sendo que o processador seleciona a configuração de condutor da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia com base nas informações de perfil geográfico, no pelo menos um parâmetro desejado identificado, e na pelo menos uma regra de seleção.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que o processador modela a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia de acordo com as informações de perfil geográfico e o pelo menos um parâmetro desejado identificado, sendo que o processador seleciona a configuração de condutor da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia com base, pelo menos em parte, em um modelo da linha de transmissão aérea de energia.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro e o segundo condutores diferem em pelo menos um dentre um peso, uma expansão térmica, um diâmetro, um material de reforço, um material condutor, uma resistência elétrica, uma resistência à tração, uma elasticidade ou um custo.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um parâmetro desejado da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia compreende pelo menos um dentre um espaço livre da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia, uma deformação da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia, uma característica elétrica da linha de transmissão aérea de energia, um peso da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia e uma tensão da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o processador seleciona, ainda, a configuração de condutor da seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia com base em pelo menos um dentre o custo da configuração de condutor, a característica elétrica da configuração de condutor, ou a força da configuração de condutor em pelo menos uma torre.

21. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que as pelo menos duas torres incluem pelo menos uma torre tangente que suporta a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia entre duas torres terminais.

22. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que uma interface de usuário recebe uma entrada da torre identificando pelo menos uma dentre uma altura da torre ou uma localização da torre para as pelo menos duas torres.

23. Meio legível por computador, CARACTERIZADO pelo fato de compreender instruções que fazem com que o processador: identifique pelo menos um parâmetro desejado de uma seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia a ser suportada por pelo menos duas torres; e selecione uma configuração de condutor para a seção de tensão da linha de transmissão aérea de energia, com base em pelo menos um parâmetro desejado identificado e pelo menos uma regra de seleção, sendo que a configuração de condutor compreende pelo menos um primeiro condutor e pelo menos um segundo condutor, o qual tem pelo menos um parâmetro que é diferente de pelo menos um parâmetro do primeiro condutor.