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http://hdl.handle.net/1843/BUBD-A7MHQ3| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Estudo do comportamento de cabos com cobertura isolante de redes de distribuição compactas frente as sobretensões impulsivas padronizadas |
| Authors: | Rafael Maia Gomes |
| First Advisor: | Fernando Henrique Silveira |
| First Co-advisor: | Alberto Resende de Conti |
| metadata.dc.contributor.advisor-co2: | Silverio Visacro Filho |
| First Referee: | Ivan Jose da Silva Lopes |
| Second Referee: | Hilton de Oliveira Mota |
| Abstract: | Este trabalho tem como objetivo investigar a influência da camada polimérica isolante de cabos cobertos de redes de distribuição aéreas compactas na suportabilidade frente a sobretensões impulsivas de estruturas monofásicas tipicamente empregadas no Brasil. O desenvolvimento desse trabalho compreendeu a realização de ensaios em laboratório de alta tensão, considerando a aplicação de impulsos de tensão contidos na norma ABNT (2003), com forma de onda dupla exponencial (1,2/50 s), característicos de sobretensões de origem atmosférica, na estrutura monofásica denominada CM2 da CEMIG. Os mecanismos de falha que surgem inerentemente ao uso de cabos cobertos quando submetidos a impulsos de tensão são apresentados, como por exemplo, o acúmulo de cargas e a ocorrência de descargas parciais. A fim de se comparar o ganho obtido com a introdução de uma camada isolante em cabos foram realizados ensaios empregando-se cabos cobertos e cabos nus, sendo o último caso conduzido de forma a representar uma situação na qual a cobertura isolante encontra-se totalmente degradada. Além disso, com o intuito de se avaliar a influência do acúmulo de cargas na suportabilidade de cabos cobertos, dois procedimentos de ensaio foram adotados. O primeiro, denominado Grupo 1, considerou a remoção de cargas acumuladas na superfície externa do cabo após cada aplicação de tensão impulsiva. O segundo procedimento, denominado Grupo 2, não considerou a remoção de cargas. Com base nos resultados obtidos, foi possível determinar o menor nível de tensão para o qual se verifica a presença de descarga disruptiva em cada amostra de cabo, sendo este evento responsável pela perfuração da cobertura isolante e definido como "tensão suportável" ao longo de todo o texto. Tal valor, determinado pela média da tensão perfurante de todas as amostras, é igual a 239 kV e 219 kV para impulsos de tensão de polaridades positiva e negativa, respectivamente, quando desconsiderado o acúmulo de cargas. Ensaios realizados com cabos nus indicaram tensão de descarga disruptiva assegurada (U90) de 133 kV e 161 kV, respectivamente para as polaridades positiva e negativa, apresentando assim, a maior suportabilidade de cabos com cobertura isolante. Os ensaios considerando o acúmulo de cargas apresentaram como resultado uma suportabilidade superior àquela obtida sem a remoção de cargas, com tensões suportáveis médias de 328 kV e 272 kV para polaridades positiva e negativa, respectivamente. Por fim, comprovou-se a menor suportabilidade de cabos cobertos perfurados em comparação com cabos novos, indicando reduções na tensão suportável de até 28,9%, dependendo da distância entre o furo e a estrutura suporte do cabo. |
| Abstract: | The main purpose of this work is to investigate the influence of the polymeric insulation layer of covered cables on the impulse withstand voltage of a typical single phase structure used in compact distribution lines in Brazil. The development of this work includes experimental tests performed in a single-phase structure named CM2 of CEMIG, a Brazilian power utility, by applying the standardized double exponential voltage waveform (1.2/50 s) characteristic of lightning overvoltage events. The disruption mechanisms that happen inherent to the use of covered cable such as partial discharge and charge accumulation were also presented. In order to compare the effect of the presence of the cable insulation layer, tests using bare cable were also performed to represent a critical situation that happens when the cable insulation layer is totally damaged. Besides that, two sets of tests were adopted in this work aiming the evaluation of surface charge accumulation on the impulse voltage withstand of covered cable. In the first procedure, named group 1, after each impulse application a conductive earthed brush is used to remove charges on cable insulation layer. In the second procedure, named group 2, no charge removal was performed. Based on tests results, the lowest disruptive voltage responsible for the cable puncture was calculated as an average of breakdown voltage achieved in each sample. The mean voltage withstand using covered cable on CM2 structure is 239 kV and 219 kV respectively for positive and negative impulse voltage and disregarding the stored charges on the cable insulation. Experimental tests with bare cable provided a 90% disruptive discharge voltage around 133 kV and 161 kV with positive and negative polarity respectively, indicating a higher supportability provided by covered cables. Also, tests performed without the removal of stored charges indicated an increase on the voltage impulse withstand (mean voltages of 328 kV and 272 kV for positive and negative polarity respectively). Finally, it was proved the lower supportability of punctured cables compared with new cables, indicating a reduction on voltage withstand up to 28.9% , depending on the distance between the puncture and the support structure of the cable. |
| Subject: | Engenharia elétrica Sistemas de energia eletrica Sobretensão |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUBD-A7MHQ3 |
| Issue Date: | 15-Dec-2016 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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