Análise de desempenho de linhas de transmissão frente a descargas atmosféricas: estudo comparativo de alternativas para melhoria de desempenho de LTs de 230 e 500 kv
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Silverio Visacro Filho
Ronaldo Eugenio de Souza Filho
Ronaldo Eugenio de Souza Filho
Resumo
O desempenho das linhas de transmissão (LTs), está diretamente relacionado ao número de desligamentos que ocorrem em uma LT anualmente, sendo as descargas atmosféricas as principais causas desses eventos. Os requisitos mínimos de desempenho das linhas de transmissão são regulados e fiscalizados pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) e propostos, por meio dos procedimentos de rede, pelo órgão ONS (Operador Nacional do Sistema).
Esta dissertação de mestrado tem como objetivo avaliar um conjunto de alternativas para melhoria de desempenho de linhas de transmissão frente às descargas atmosféricas e estabelecer critérios de aplicação dessas alternativas. Dentre as técnicas existentes, utilizou-se o aumento dos cabos contrapeso, a instalação de dispositivos para-raios e cabos underbuilt. A análise técnica deste trabalho foi baseada em simulações computacionais realizadas no software ATP para obtenção das sobretensões resultantes nas cadeias de isoladores de linhas de transmissão de 230 kV e 500 kV, em função do valor da impedância de aterramento. Também foi utilizado o método de integração (Disruptive Effect (DE)) para avaliação da ocorrência de backflashover.
Os resultados demonstraram que a instalação dos dispositivos para-raios apresentou um desempenho notável, reduzindo a probabilidade de backflashover em até 83% nas linhas de 230 kV e em até 99% nas LTs de 500 kV. Um estudo de caso aprofundado possibilitou identificar o valor ideal da impedância impulsiva de aterramento para alcançar o desempenho ótimo das linhas. Além disso, foram avaliados cenários com alta resistividade do solo para determinar o comprimento adequado dos cabos contrapeso, utilizando-se ou não as alternativas de melhoria de desempenho.
Abstract
The performance of transmission lines (TLs) is directly related to the number of non-scheduled outages that occur in a TL per year, with lightning strikes being the main cause of these events, which have consequences for power utilities and consumers. The minimum requirements of transmission lines performance are regulated and monitored by ANEEL (National Electric Energy Agency) and proposed, through network procedures, by the ONS (National System Operator).
This work aims to evaluate a set of alternatives to improve the lightning performance of transmission lines due to direct lightning strikes and to determine some standards for the application of these conventional and unconventional alternatives. Among the existing techniques, the increase in counterpoise wires, the installation of surge arresters and underbuilt wires were used. The technical analysis of this work was based on computer simulations using ATP software, which obtained the resulting overvoltages across insulator string of 230 kV and 500 kV transmission lines, varying the tower-footing grounding impedance from 10 Ω to 80 Ω. The integration method (Disruptive Effect (DE)) was also used to evaluate the occurrence of backflashover.
The installation of TL surge arresters provided a reduction of occurrence of backflashover up to 83% and 99% for the 230 kV and 500 kV transmission lines, respectively. An in-depth case study made it possible to identify the ideal value of tower footing grounding impedance to achieve optimal lightning performance of transmission lines. In addition, scenarios with high soil resistivity were evaluated to determine the appropriate length of the counterpoise wires, using or not the alternatives to improve the lightning performance of transmission lines.
Assunto
Engenharia elétrica, Sistemas de energia elétrica - Estabilidade, Linhas elétricas - Postes e torres, Descargas elétricas
Palavras-chave
Backflashover, Dispositivos para-raios, Cabos underbuilt, Cabos contrapeso, Performance de linhas de transmissão frente a descargas atmosféricas, Técnicas de melhoria de desempenho de linhas de transmissão
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