Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/49518
Type: Dissertação
Title: Análise técnico-econômica de alternativas convencionais e não-convencionais para melhoria de desempenho de linhas de transmissão frente a descargas atmosféricas
Authors: Carlos Henrique Melo Moreira
First Advisor: Fernando Henrique Silveira
First Co-advisor: Silvério Visacro Filho
First Referee: Rafael Maia Gomes
Second Referee: Ronaldo Eugenio De Souza Filho
Third Referee: Alberto Resende de Conti
Abstract: Grande parte dos desligamentos não programados em linhas de transmissão (LTs) ocorre devido à incidência direta de descargas atmosféricas no sistema. Esses desligamentos promovem a interrupção no fornecimento de energia, resultando em prejuízos para as companhias de energia elétrica e seus consumidores. Desta forma, a análise de desempenho de LTs é um procedimento de extrema relevância para a engenharia elétrica, e que pode prover elementos para que intervenções sejam feitas nas linhas de modo a adequar sua taxa de desligamentos a índices de desempenho estipulados por agências reguladoras. Esse trabalho teve como objetivo avaliar alternativas convencionais e não convencionais de melhoria de desempenho de linhas de transmissão frente a descargas atmosféricas por meio do desenvolvimento de uma análise técnico-econômica, considerando linhas de transmissão típicas de 138 kV, 230 kV e 500 kV. O trabalho foi desenvolvido utilizando as técnicas de aumento do comprimento de cabos contrapeso e a instalação de cabos underbuilt. Simulações computacionais sistemáticas foram realizadas com o modelo Hybrid Electromagnetic Model (HEM) para o cálculo de sobretensões nas cadeias de isoladores das linhas e o método Disruptive Effect (DE) para avaliação da ocorrência de backflashover. Os resultados obtidos proporcionaram o estabelecimento de referências que denotam o impacto de cada uma das técnicas de melhoria sobre o desempenho das linhas de transmissão. A instalação de um cabo underbuilt levou a reduções na taxa de desligamentos de LTs de até 84%, 81% e 88% para linhas de 138 kV, 230 kV e 500 kV, respectivamente. Decréscimos da ordem de 95%, 94% e 94% foram obtidos para o uso de dois cabos underbuilt. Em termos da melhoria de desempenho proporcionada, o efeito do uso de um cabo underbuilt corresponde, aproximadamente, a se reduzir o valor da impedância impulsiva de aterramento para metade do seu valor, no caso da LT de 138 kV, e para 55% do seu valor, para as LTs de 230 kV e 500 kV. As análises de sensibilidade consideraram diversas alturas para os cabos underbuilt e a avaliação dos efeitos de divergência da corrente e de acoplamento eletromagnético para estabelecimento da melhoria de desempenho, indicando em quais condições eles se tornam mais relevantes. A análise técnico-econômica considerou o Banco de Preços de Referência da ANEEL para determinação da viabilidade econômica das técnicas para diferentes valores de resistividade do solo. Os resultados indicaram que a técnica de cabos underbuilt se apresenta como uma solução economicamente viável para solos com elevados valores de resistividade.
Abstract: Most of the unscheduled transmission lines (TLs) outages occur due to direct lightning strikes to the electrical system. These outages promote the interruption in the energy supply, resulting in losses for electric power companies and their consumers. In this way, the analysis of the lightning performance of TLs is a very relevant procedure for electrical engineering, and that can provide elements for interventions to be made in TLs in order to adequate their outage rate to performance index stipulated by regulatory agencies. This work aimed to evaluate conventional and unconventional alternatives for improving the lightning performance of transmission lines considering the development of a technical-economic analysis for typical transmission lines of 138 kV, 230 kV and 500 kV. The work was developed using the techniques of increasing the length of counterpoise wires and the installation of underbuilt wires. Systematic computational simulations were performed using the Hybrid Electromagnetic Model (HEM) to calculate the resulting overvoltages across TL insulator strings and the Disruptive Effect (DE) method to assess the occurrence of backflashover. The obtained results provided the establishment of references that denote the impact of each of the improvement techniques on the performance of transmission lines. For 138 kV, 230 kV, and 500 kV transmission lines, respectively, the installation of one underbuilt wire resulted in the probability of backflashover occurrence reduction up to 84%, 81%, and 88%. The use of two underbuilt wires resulted in decreases of the order of 95%, 94%, and 94%. In terms of the improvement of the lightning performance, the effect of using one underbuilt wire corresponds, approximately, to decrease the tower-footing grounding impulse impedance to its half value, for the 138 kV TL, and to 55% of its value, for 230 kV and 500 kV TLs. The sensitivity analyzes considered different heights for the installation of the underbuilt wires and the evaluation of the effects of current divergence and electromagnetic coupling to establish the lightning performance improvement, indicating in which conditions they become more relevant. The technical-economic analysis considered the ANEEL Reference Price Database to determine the economic viability of the improvement techniques for different soil resistivity values. The results indicated that the underbuilt wire technique is an economically viable solution for high resistivity soils.
Subject: Engenharia elétrica
Raio
Linha de transmissão
Cabos elétricos
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/49518
Issue Date: 19-Jul-2022
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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