Publicação: Medição e modelagem do efeito pelicular para estudos de fluxo harmônico em sistemas de distribuição de energia elétrica
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA::TRANSMISSAO DA ENERGIA ELETRICA, DISTRIBUICAO DA ENERGIA ELETRICA
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Resumo
As perdas técnicas ocorrem devido o transporte de energia elétrica das unidades
geradores, até as consumidoras. Nesse aspecto, inicialmente considera-se apenas componente
fundamental de tensão e corrente alternadas, em conformidade com a legislação que regula o
setor elétrico. Entretanto, com a mudança da tipologia de carga e avanço das tecnologias que
utilizam de semicondutores, que inserem componentes harmônicas de corrente na rede, a
abordagem que contempla exclusivamente a componente fundamental das grandezas elétricas
fica obsoleta. Sendo assim, componentes harmônicas se tornam presentes e com isso surge o
aumento das perdas no transporte de energia elétrica. Esse aumento é resultado do incremento
no valor eficaz da corrente, consequência das componentes harmônicas, mas também do Efeito
Pelicular na resistência dos cabos condutores. O presente trabalho visa modelar o Efeito
Pelicular, de forma a reduzir o tempo de simulação em estudos de fluxo de potência harmônico,
que pode levar vários dias, considerando uma rede de distribuição de energia real. Além disso,
essa tese visa quantificar o impacto que o Efeito Pelicular tem nas perdas técnicas nas redes de
distribuição de energia elétrica. A abordagem realizada contempla desenvolvimento analítico
do fenômeno, metodologia de medição de resistência elétrica, assim como simulação
computacional com a constatação de incremento nas perdas regulatórias por meio do Python
em interface com OpenDSS. Os resultados apontam que a metodologia proposta é satisfatória,
proporcionando uma redução significativa no tempo de simulação e, adicionalmente, produz
resultados fiéis às modelagens tradicionalmente utilizadas nos softwares de simulação de fluxo
de potência harmônico.
Abstract
Technical losses occur due to the energy transfer among generating units to the
consumers. Therefore, only the fundamental frequency component of voltage and current is
considered, in accordance with the regulation enforced on electric power systems. However,
load typology has been changing and new technologies, such as semiconductors, emerges. In
this scenario, an increase on voltage and current distortion is observed. Consequently, power
losses computed through fundamental components are not adequate to represent the real
electrical conditions on power systems. In this case a new methodology covering harmonic
components should be considered to compute power losses regarding energy transfer. Thus,
harmonic distortions have become more intense, due to more non-linear loads connected on
power systems, and an increase in power losses have been noted. This may be explained because
of the increase in current rms values led by harmonic distortions. Nevertheless, it may also be
due to Skin Effect on conductors, where its resistance values are incremented once harmonic
currents flows through the conductor. The current body of work aims to model the Skin Effect,
in order to reduce the simulation time in harmonic power flow studies, which can take several
days, considering a real power distribution network. In addition, this thesis aims to quantify the
impact that the Skin Effect has on technical losses in electricity distribution networks. The
approach carried out includes analytical development of the phenomenon, electrical resistance
measurement methodology, as well as computer simulation with the verification of an increase
in regulatory losses through Python in interface with OpenDSS. The results indicate that the
proposed methodology is satisfactory, providing a significant reduction in the simulation time
and, additionally, produces results faithful to the models traditionally used in harmonic power
flow simulation software.
Palavras-chave
Efeito Pelicular, Perdas Técnicas, Distribuição de Energia Elétrica
Citação
SILVÉRIO, Eduardo Tavares. Medição e modelagem do efeito pelicular para estudos de fluxo harmônico em sistemas de distribuição de energia elétrica. 2024. 104 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.255.
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