A descrição geral dos cabos ACCR e ACCC será exposta usando o cabo ACSR como forma de comparação, uma vez que este cabo foi utilizado na primeira-parte da dissertação, tornando-se relevante enunciar as diferenças introduzidas com estes novos cabos.
6.2.1 Cabo ACCC
O cabo ACCC difere do cabo ACSR, visto que não usa na sua constituição o aço, optando por utilizar um núcleo compósito de fibra de carbono e de vidro que estão ligados por uma resina epoxy de alta temperatura.
O núcleo é produzido por um processo de pultrusão [17], no qual, as fibras de carbono e de vidro são impregnadas com resina e puxadas através de um molde especialmente aquecido para completar a secagem.
Na figura (6.1) é apresentado o núcleo do cabo ACCC, onde é demonstrado o compósito de carbono no centro, que tem como particularidade o fato de esticar menos que o aço, rodeado por fibras de vibro em torno dele .
Figura 6.1: Representação da alma do cabo ACCC [17].
O facto do núcleo ACCC não ser metálico, elimina as perdas de histerese magnéticas, que podem ser tão altas quanto 6% num condutor com núcleo com 3 camadas de aço e 20% num condutor com núcleo com camada única de aço, sob condições de corrente elevada [34]. Além disto, o núcleo compósito não é corrosivo, não oxida, não apresenta falhas de fadiga e não causa efeitos galvânicos entre o núcleo e o alumínio, como acontece nos condutores convencionais.
As fibras utilizadas no núcleo são 25% mais resistentes e 60% mais leves que o aço, originando uma diminuição do peso do núcleo [18]. O peso economizado, comparativamente com o ACSR, pode ser conseguido através de um uso superior de quantidade do condutor de alumínio.
Figura 6.2: Constituição e comparação entre o cabo ACCC e o cabo ACSR [18].
Como se pode observar na figura (6.2), o núcleo compósito é concebido como um sólido, de uma só peça sem espaços vazios, ao contrário do núcleo de aço ACSR, que é composto por fios redondos com várias separações. Isto levou a um núcleo com uma maior área de secção transversal, mas com um diâmetro semelhante.
A condução da corrente elétrica é conseguida através dos fios de alumínio que rodeiam o núcleo compósito. Estes fios são na sua generalidade totalmente recozidos e do tipo 1350-O com formato trapezoidal [17], permitindo a incorporação de aproximadamente mais 28% de alumínio [34]. Deste modo, oferece-se uma maior condutividade e uma menor resistência elétrica para qualquer diâmetro do condutor.
Embora o recozimento do alumínio diminua a resistência à tração, oferece outros privilégios como o aumento da condutividade e resistência à fadiga. Esta redução da resistência à tração por parte do alumínio é colmatada pela existência de um núcleo compósito, como verificado anterior- mente, que por si só, consegue suportar todos os esforços a que o cabo é sujeito.
O conteúdo de alumínio adicional do condutor ACCC, contribui para uma redução das perdas da linha num intervalo entre 30 a 40 % [34], quando comparado com o cabo de aço reforçado com o mesmo diâmetro e peso e sob as mesmas condições de exploração e de carga.
O núcleo compósito condutor ACCC, em conjunto com a superfície lisa e suave dos fios de alumínio em formato trapezoidal, ajuda a dissipar a vibração eólica de forma mais eficaz. Esta dissipação permite ao condutor ser instalado com tensões iniciais mais elevadas, muitas vezes sem o uso de amortecedores de vibração, contribuindo para o aumento do tempo de vida do condutor.
Este cabo está preparado para ser utilizado para uma operação continua até 180oC ou numa emergência a curto prazo a 200oC. Quando submetido a altas temperaturas, todo o comportamento
térmico é realizado pelo núcleo. Deste modo, permite ao condutor ACCC transportar corrente elétrica adicional sem causar aumentos excessivos da flecha, que ocorrem quando os condutores convencionais aquecem sob o aumento de carga elétrica.
Estes cabos tanto têm a capacidade de reduzir o custo geral do projeto em situações de aperfei- çoamento de linhas existentes, como também na futura construção de uma nova plataforma aérea, uma vez que as flechas são mais reduzidas e existe um aumento da capacidade de transporte.
6.2.2 Cabo ACCR
O cabo ACCR, apesar de ter um aspeto construtivo semelhante ao cabo ACSR, utiliza um núcleo formado por múltiplas fibras de óxido de alumínio embebidas numa matriz de alumínio de grande pureza [35].
As fibras de óxido de alumínio tem a particularidade de serem leves e fortes, com um baixo coeficiente de dilatação e extremamente estáveis e resistentes ao calor. Estas, quando embebidas em alumínio, originam um compósito metálico com a mesma resistência e rigidez do núcleo de aço, mas com valores inferiores de coeficiente de dilatação térmica, de densidade e de peso.
A alma condutora permite que se opere em condições de altas temperaturas, sem evidenciar perdas de desempenho ao longo dos anos. Na figura (6.3) está representado um fragmento do núcleo do cabo ACCR.
Figura 6.3: Representação do núcleo ACCR [19].
Como se pode constatar pela (6.3), cada fio da alma é constituído por cerca de 20 000 fios de fibra reforçada por óxido de alumínio, que em conjunto com o alumínio puro, formam um compósito metálico altamente resistente à corrosão e estável entre si [20]. Assim, nestes cabos não é necessário recorrer à galvanização, nem usar proteções adicionais no núcleo, sendo que estas situações apresentam-se como muito recorrentes nos cabos convencionais ACSR.
O material condutor destinado ao transporte de corrente é constituído por uma liga de alumínio e zircónio em formato circular ou trapezoidal. Este material é igualmente resistente ao calor, mantendo a sua resistência quando atua a elevadas temperaturas.
(a) Formato trapezoidal (b) Formato circular
Figura 6.4: Geometria da coroa exterior do cabo ACCR [20].
A pequena adição de zircónio ao alumínio proporciona uma notável propriedade térmica, per- mitindo que durante o aquecimento do alumínio, este não seja recozido, não perdendo as suas caraterísticas elétricas e mecânicas. Assim, quando é arrefecido, as suas propriedades mantém-se intactas.
Uma das propriedades deste cabo é o facto de não existir uma barreira dielétrica entre o núcleo e a coroa [35]. Deste modo, existe um pequeno transporte da corrente por parte do núcleo devido à sua composição em alumínio puro, embora a maioria do transporte seja realizado pela liga de aluminio-zircónio.
Este cabo está preparado para ser utilizado para uma operação continua até 210oCou no caso de uma emergência a curto prazo a 240oC.
Uma das grandes vantagens deste cabo é o facto de operar em regiões de altas temperaturas, ambientes altamente corrosivos e zonas com temperaturas bastante reduzidas e propícias a gelo. Os seus testes em laboratório e a experiência ao longo dos anos das suas implementações levam a um desempenho prodigioso para todas as situações adversas.