Coordenação de isolamento para transitórios de manobra considerando a forma de onda da sobretensões
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Antonio Emilio Angueth de Araujo
Selenio Rocha Silva
Glassio Costa de Miranda
Selenio Rocha Silva
Glassio Costa de Miranda
Resumo
Este trabalho desenvolve um novo procedimento de coordenação de isolamento de linhas de transmissão, levando em consideração a influência das características individuais das ondas de sobretensão de manobra na suportabilidade dos intervalos isolantes. O objetivo é avaliar como os formatos dos transitórios afetam o risco de falha e os espaçamentos requeridos, ao invés de adotar uma suportabilidade fixa, relativa à condição de onda crítica, como normalmente é feito. Através do estudo dos aspectos de descarga do isolamento, elabora-se uma metodologia que possibilite determinar a probabilidade de falha incorporando o efeito favorável do tempo de frente geralmente longo e o impacto negativo de ressaltos nas ondas. Cotejando os resultados obtidos por diversas alternativas, escolhe-se uma técnica de processamento dos sinais de sobretensão, capaz de extrair os valores dos parâmetros de influência das ondas e estabelecer com boa precisão o comportamento variável do isolamento quando submetido a diferentes solicitações. Uma vez que as sobretensões de energização e religamento de linha dependem dos instantes de fechamento dos pólos do disjuntor, os transitórios são processados para uma série de manobras estatísticas. A comparação das sobretensões obtidas em uma linha de transmissão de 1.050 kV com resultados já publicados demonstra a adequação da modelagem realizada para o sistema; alterações em sua configuração são feitas para a análise de um maior conjunto de situações. O procedimento proposto de coordenação de isolamento permite um cálculo mais refinado do risco de falha dos sistemas simulados. Sua aplicação na coordenação de isolamento de linhas alimentadas por fonte complexa resulta em espaçamentos próximos aos obtidos pelo procedimento tradicional, em razão do maior conteúdo espectral dos transitórios gerados nesse tipo de sistema. Em sistemas com fonte indutiva, é expressiva a redução dos comprimentos dos intervalos de ar para riscos de falha pré-determinados, em confronto com os espaçamentos definidos pelo tratamento tradicional, possibilitando a diminuição de custos de novos projetos. Analisou-se também a importância de bem descrever a região de baixa probabilidade de falha dos isolamentos, avaliando o desvio-padrão de distribuições normais ou utilizando outras distribuições.
Abstract
This work develops a new insulation coordination procedure for transmission lines, considering the influence of the individual characteristics of switching overvoltage waves on the insulation strength. The purpose is to assess how the waveshapes of the transient overvoltages affect the risk of flashover and the air gaps needed, instead of adopting a fixed strength, associated to the critical wave condition, as is normally done. By studying the insulation discharge aspects, a new methodology is created, which determines the probability of flashover including the favourable effect of the usually long wave front and the negative impact of the bumps. The comparison of the results obtained by different alternatives permits choosing a technique for processing the overvoltage signals, able to extract the wave parameters of influence and establish with good precision the variable behaviour of the insulation when subjected to different types of stress. As the reclosing and energization overvoltages depend on the closing times of the circuit breaker poles, the transients are processed for a series of statistical operations. A comparative analysis between the overvoltages obtained for a 1050 kV transmission line and published results proves the appropriate modelling of the system; changes on the configuration were then made so as to evaluate a wider group of situations. The proposed insulation coordination procedure allows a more refined calculation of the risk of flashover of the simulated systems. Its application on the insulation coordination of transmission lines supplied by a complex source defines air gap lengths very close to the ones obtained by the traditional procedure, because of the high frequency content of the generated transients in this kind of system. For systems with inductive source, there is a significant reduction of the insulation distances for predetermined risks of flashover, in comparison with the gap spacing defined by the traditional approach, which could lower the costs of new projects. The importance of a good description of the region of low flashover probability was also appraised, through the estimation of the standard deviation of normal distributions or the use of other distributions.
Assunto
Engenharia elétrica
Palavras-chave
Coordenação de isolamento, Linhas de transmissão, Simulações estatísticas, Transitórios de manobra, Sistemas elétricos de potência