Publicação: Análise de uma nova proposta para identificação de faltas de alta impedância em redes aéreas de distribuição
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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
A detecção de faltas de alta impedância (FAIs) tem sido um formidável desafio para
os engenheiros que trabalham diretamente com a distribuição da energia elétrica. Em geral,
as FAIs estão associadas com os condutores primários da rede de distribuição, quando estes
entram em contato com objetos como árvores, construções ou até o solo, no caso da ruptura
de um condutor. Esse tipo de falta, de fato, não produz correntes suficientemente altas para
a correta atuação dos equipamentos convencionais de proteção contra sobrecorrente, como
chaves fusíveis, religadores automáticos e chaves seccionalizadoras. Nestas situações, em
particular quando da ocorrência de FAIs associadas com a ruptura de condutores
energizados, a corrente da falta de alta impedância não é suficientemente alta e o
equipamento de proteção contra sobrecorrente, situado à montante desta, não irá detectá-la.
Consequentemente, o condutor irá permanecer energizado no solo com tensões a partir de
poucas centenas a várias dezenas de milhares de volts, colocando em risco as vidas de
pessoas e animais.
Desde a década de 70, vários estudos foram conduzidos no intuito de se encontrar
uma tecnologia adequada para a detecção de FAIs. Nestes estudos, cada qual com uma
abordagem diferente para o problema, foram utilizadas as mais variadas técnicas,
entretanto, tais técnicas não apresentaram alta confiabilidade e segurança em termos de
detecção e diferenciamento entre a ocorrência de uma FAI e eventos comuns às redes de
distribuição, como chaveamentos de cargas ou de banco de capacitores.
Dessa forma, o presente trabalho faz a análise de uma nova proposta utilizando a
característica da assinatura inter-harmônica presente no sinal de corrente deste tipo de falta.
Para se verificar a eficiência da proposta, o protótipo de um religador com uma
inteligência desenvolvida para detectar essas assinaturas foi construído e vários testes, em
diferentes tipos de solos, foram realizados dentro de um campo de testes construído
especificamente para este fim. Os resultados obtidos mostraram que a nova técnica
desenvolvida é bastante promissora.
Abstract
High impedance fault detection (FAIs) has been a formidable challenge for power
distribution systems. In general, FAIs are associated with the primary conductors of the
distribution network when exposed to objects such as trees, buildings or even the ground in
the event of a conductor rupture. This type of fault does not, in fact, produce sufficiently
high currents for the correct detection of overcurrent in protective equipment, such as fuse
breakage, automatic closing of reclosers and disconnectors. In these situations, where the
occurrences of FAIs are directly associated with the breakdown of live conductors, the
resulting high fault impedance current is not high enough and the overcurrent equipment
upstream will not detect over there. Consequently, the conductor will remain energized on
the ground with voltages from a few hundred to several tens of thousands of volts,
endangering the lives of people and animals.
Since the 1970s, several studies have been conducted to find a suitable technology
for detecting FAIs. In these studies, each with a different approach to the problem, the most
varied of techniques were used, however, these techniques did not present high reliability
and safety in terms of detection and differentiation between an occurrence of an FAI and
events common to distribution lines as load shifting or capacitor bank switching.
Thus, the present work brings a new proposal using the characteristic of the
interharmonic signature present in the current signal of this type of fault.
To verify the efficiency of the proposal, a prototype of a recloser with an
intelligence developed to detect these signatures was built and several tests on different
types of soils were carried out within a field test built specifically for this purpose. The
results showed that the proposed technique is very promising.
Palavras-chave
Religadores automáticos, Filtros FIR, Faltas de alta impedância, Inter-harmônicos, Sistemas de proteção, Automatic reclosers, FIR filters, High impedance faults, Interharmonics, Protection systems
Citação
SILVA, Hélio Rubens Jacob da. Análise de uma nova proposta para identificação de faltas de alta impedância em redes aéreas de distribuição. 2020. 102 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.122