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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Validação de metodologia para o cálculo de tensões induzidas por descargas atmosféricas indiretas na fiação de uma usina fotovoltaica
Authors: Pedro Campos Assuncao
First Advisor: Jose Osvaldo Saldanha Paulino
First Referee: Celio Fonseca Barbosa
Second Referee: Wallace do Couto Boaventura
Abstract: O constante aumento de instalações de usinas fotovoltaicas de grande porte em regiões do Brasil com alto índice de descargas atmosféricas tem gerado preocupações quanto à proteção dos equipamentos desta usina. A descarga direta nos módulos solares e outros equipamentos pode ser evitada com a instalação de SPDAs, contudo, pouco pode ser feito para evitar os efeitos das descargas indiretas. Uma descarga cujo ponto de incidência é próximo de usinas fotovoltaicas geram tensões induzidas na fiação destas usinas podendo causar danos permanentes e diminuir seu tempo de vida útil, inviabilizando o empreendimento. Tendo este problema em vista, objetiva-se com este trabalho validar a técnica de cálculo de tensão induzida em loops por uma descarga indireta através de uma metodologia que foi inicialmente proposta por S. Rusck para linhas de distribuição aéreas. Diferente dos métodos tradicionalmente encontrados na literatura para o cálculo da tensão induzida, que apenas consideram o campo magnético e utilizam modelos de parâmetros concentrados, a metodologia propõe o cálculo da tensão induzida incluindo os efeitos de todos os campos originados no canal de descarga devido à circulação da corrente de retorno e modela os loops como se fossem linhas de transmissão. A validação desta metodologia foi feita comparando resultados de simulação computacional com resultados medidos em modelos reduzidos, considerando que ambos os casos foram feitos em solo perfeitamente condutor. As ondas medidas e simuladas foram comparadas visualmente, plotando os dois resultados em um mesmo gráfico para avaliar a convergência das duas curvas, e quantitativamente onde foi mensurada a diferença dos picos, valor mais importante para a definição da suportabilidade dos equipamentos, e o Root-Mean-Square-Error, que é a média quadrática da diferença encontrada em cada ponto da curva.
Abstract: The recent growth of large photovoltaic power plants in Brazil in areas with high rate of lightning has raised concerns about protection of its equipment. Although the effect of direct flashes can be mitigated by conventionally installed lightening captors, little can be done to prevent the lightening electromagnetic fields from illuminating the plant. The induced voltage generated by the indirect lightning, close to the photovoltaic power plant, can damage sensitive semiconductor devices such as photovoltaic cells, bypass diodes and the circuitry present in the installation, once that these effects cannot be fully avoided by lightning captor, reducing the power plant life cycle. In light of this information, this dissertation aims to validate a new approach in calculating the induced voltage in loops by an indirect lightening through a methodology initially proposed by S. Rusck for overhead distribution lines. Unlike the methodology traditionally found in literature for calculating the induced voltage, which only considers the magnetic field and uses concentrated parameters, the new approach proposed considers all fields effects originated by the current path due to the return stroke current and models the loops as transmission lines. The validation of this approach was made by comparing the results of the computational simulation with the results measured in scaled models, both cases for perfectly conducting soil. Measured and simulated curves were compared visually by plotting both results in the same graph to evaluate the convergence between the two curves and quantitatively, that was done by measuring the difference between the peaks, which is the most important value for the definition of the supportability of the equipment, and the Root-Mean-Square-Error, usually used for evaluate the difference between two curves.
Subject: Raio
Engenharia elétrica
Geração de energia fotovoltaica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AB6FC7
Issue Date: 29-Mar-2016
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