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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Influência da corrente de descarga atmosférica e dos modelos para caracterização da suportabilidade de isoladores no fenômeno de backflashover
Alternate title (s): Influence of the return-stroke current and the models for characterization of the insulation strength on the backflashover phenomenon
Author: Rodrigues, André Roger
First Advisor: Guimarães, Geraldo Caixeta
First coorientator: Boaventura, Wallace do Couto
First member of the Committee: Moura, Fabrício Augusto Matheus
Second member of the Committee: Chaves, Marcelo Lynce Ribeiro
Third member of the Committee: Lopes, Ivan José da Silva
Summary: Os índices mais rigorosos de qualidade e continuidade no fornecimento de energia elétrica têm motivado a busca por métodos de análise do desempenho elétrico de linhas de transmissão cada vez mais confiáveis e realistas, com foco na redução do número de desligamentos de natureza atmosférica. Com o advento dos modernos sistemas de detecção e medição de descargas atmosféricas, obteve-se o registro das formas de onda das correntes de descargas reais, possibilitando a realização de análises de desempenho elétrico de linhas de transmissão baseadas em dados mais realísticos. Adicionalmente, destaca-se o desenvolvimento de métodos analíticos capazes de representar e caracterizar a suportabilidade elétrica dos arranjos isolantes com maior precisão, ao considerar o processo físico da disrupção em isoladores, descrito por meio de conceitos eletromagnéticos. Este panorama motivou o desenvolvimento do presente trabalho constituído por estudos investigativos acerca dos desligamentos causados pela ocorrência de backflashover em linhas de transmissão considerando parâmetros característicos de correntes de primeiras descargas obtidos a partir de dados de medições. Além das formas de onda de correntes de descargas reais e da forma de onda do tipo dupla rampa recomendada pelo IEEE e pelo IEC, foi implementado um modelo de fonte de corrente com forma de onda recomendada pelo CIGRÈ, bem como para a forma de onda do tipo dupla exponencial, tradicionalmente aplicada nestes estudos. Os resultados dos estudos permitem identificar a combinação do modelo de corrente de descarga associada ao método de representação da disrupção que conduz a resultados mais exatos quando comparados aos resultados obtidos com correntes de descargas reais. A modelagem computacional também contempla os principais modelos eletromagnéticos atualmente empregados para predição da suportabilidade elétrica de isoladores, a saber, a Curva Tensão-Tempo, os Modelos de Progressão de Líder (LPM) e o Método de Efeito Disruptivo (DE). As curvas tensão-tempo previstas utilizando estes modelos computacionais foram confrontadas com curvas disponíveis em referências clássicas e também com curvas v-t experimentais obtidas por meio de ensaios de tensão impulsiva aplicados a um arranjo isolante típico, para validação do procedimento de cálculo destes métodos. Esta estratégia de modelagem computacional implementada permite determinar a corrente crítica de descarga, a amplitude da sobretensão atmosférica disruptiva e o instante de tempo de ocorrência da disrupção. Também pode ser determinada a torre e a cadeia de isoladores alvo da disrupção. Neste sentido, a modelagem desenvolvida proporciona uma análise integrada dos principais fatores que causam desligamentos por backflashover. Os resultados obtidos podem contribuir para o aprimoramento de projetos de coordenação de isolamento de linhas de transmissão.
Abstract: The more severe quality and continuity standards related to electric energy supply have motivated the search of realistic and reliable methodologies to assess the lightning performance of transmission lines in order to reduce the outage rates. With the advent of modern lightning detection and measurement systems, it became possible to apply the characteristic parameters of the real return-stroke current waveforms in the assessment of the lightning performance of transmission lines based upon real data. Moreover, it is important to highlight the development of analytical methods capable to accurately represent and characterize the insulation strength. These methods consider the physical process of breakdown established along the insulation strings during a fault, described by means of electromagnetic concepts. This panorama motivated the development of the present work whose aim is to perform investigative studies concerning the transmission lines outages caused by backflashover, considering the characteristic parameters of the real first-stroke current waveforms based on measurement data. Besides the real return-stroke current waveforms and the slope ramp current waveform recommended by IEEE and IEC, two new current source computer models were developed in order to represent the impulsive current waveform recommended by CIGRÈ as well as the double-exponential current waveform traditionally used to perform these kind of studies. The obtained results permit to identify the combination of the current waveform with the insulation strength representation method, which conduct to the most accurate results in lightning performance studies when compared to those that come from real lightning current waveform. The computer modeling presented also includes the mainly electromagnetic models presently used to predict the electrical insulation strength, namely the volt-time curve, the leader progression model (LPM) and the disruptive effect (DE) method. The volt-time curves predicted by means of these methods were compared to curves available in classical references as well as the experimental volt-time curves obtained from tests in order to validate the calculation procedures of these methods. The implemented computer modeling strategy permit to determine the magnitude of critical discharge current, the magnitude of disruptive atmospheric overvoltage and the instant of breakdown. It is also possible to identify the tower and the insulation string where the insulation rupture occurs. In this sense, the developed modeling provides an integrated analysis of the main factors that cause the backflashover outages. The results obtained may contribute to improve the insulation coordination projects of transmission lines.
Keywords: ATP/ATPDraw
Backflashover
Coordenação de isolamento
Sobretensões atmosféricas não padronizadas
Desligamentos em linhas de transmissão
Leader progression model
Método de efeito disruptivo
MODELS
TACS
Insulation coordination
Non-standard lightning overvoltages
Lightning performance of transmission lines
Disruptive effect method
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA::TRANSMISSAO DA ENERGIA ELETRICA, DISTRIBUICAO DA ENERGIA ELETRICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Quote: RODRIGUES, A. R., Influência da corrente de descarga atmosférica e dos modelos para caracterização da suportabilidade de isoladores no fenômeno de backflashover. 2017. 212 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2017.84
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/20405
Date of defense: 27-Sep-2017
Appears in Collections:TESE - Engenharia Elétrica

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