Estudo estatístico das sobretensões transitórias em sistemas de potência: modelagem de linhas de transmissão de EAT e sistemas de aterramento em solos com parâmetros variáveis com a frequência

Resumo

As sobretensões de manobras estão entre os transitórios mais severos que sobrecarregam as isolações elétricas dos componentes nos sistemas de potência, em especial, os de Extra-Alta Tensão (EAT). Essas sobretensões são geradas devido ao não fechamento sincronizado dos polos mecânicos dos disjuntores sendo caracterizadas por picos elevados de curta duração. Como a previsão exata dos tempos de fechamento é incerta, o problema requer um tratamento estatístico para a estimação das sobretensões de manobra que são primordiais para os projetos de isolação dos componentes elétricos. Usualmente a distribuição de probabilidades das sobretensões por manobras em sistemas de potência em EAT é computada considerando os parâmetros elétricos dos solos constantes. Entretanto, tais estudos ainda não foram realizados para LTs sobre solos reais, cujos parâmetros elétricos (resistividade e permissividade) são variáveis com a frequência devido às correntes de deslocamento no solo, sendo esse fator expressivo para as LTs localizadas em regiões de solo de alta resistividade. Nesse contexto, espera-se que as distribuições de probabilidade das sobretensões sejam modificadas quando esses fatores forem levados em consideração nas análises transitórias. Este projeto propõe a investigação das distribuições de probabilidades das sobretensões devido às operações de manobra em linhas de EAT sobre solos reais de alta resistividade e dependentes da frequência. Tal estudo se justifica devido ao fato de que nesses níveis de tensão, as sobretensões por manobras são mais importantes do que as sobretensões geradas pelas descargas atmosféricas. Além disso, sabe-se que quando o solo é modelado por seus parâmetros elétricos dependentes da frequência, as sobretensões obtidas apresentam valores de pico reduzidos em comparação com aqueles obtidos para o solo com parâmetros constantes. Nesse sentido, o custo da cadeia de isoladores pode ser reduzido quando um modelo mais realístico é utilizado. O estudo inclui várias análises de sensibilidade para investigar o impacto dos parâmetros do sistema, tais como o comprimento da LT, a tensão nominal do sistema, os parâmetros elétricos da linha, a inclusão da dependência da frequência nos parâmetros elétricos do solo e a topologia da LT nas sobretensões transitórios. Além disso, para fazer os estudos mais realista, as estruturas metálicas e os sistemas de aterramentos são computados por modelos eletromagnéticos de onda completa e posteriormente representados na forma de modelos do tipo caixa-preta. A partir dos estudos realizados, espera-se fornecer modelos de LT de EAT mais precisos para as simulações de eventos estatísticos de transitórios eletromagnéticos agregando novos recursos aos programas do tipo EMTP. (AU)