Estudo de descargas atmosféricas em linhas de transmissão mistas aéreas-subterrâneas usando formulações rigorosas para calcular os parâmetros de retorno do solo.

Resumo

Em resposta à crescente demanda de energia nos últimos anos, é imperativo continuar fornecendo-a através de linhas de transmissão, ao mesmo tempo em que se melhora a confiabilidade do sistema. Em áreas densamente urbanizadas, conectar subestações elétricas utilizando apenas linhas de transmissão aéreas é impraticável e quase impossível devido ao espaço limitado para torres ou pylons. Se houver algum espaço, geralmente está ocupado por árvores e parques. Consequentemente, as linhas de transmissão subterrâneas têm sido cada vez mais construídas dentro das cidades. Quando é necessário conectar a outra cidade, as linhas subterrâneas transacionam para linhas aéreas quando há espaço suficiente (geralmente na periferia da cidade), apenas para voltar a ser linhas subterrâneas ao entrar em outra cidade e se conectar à subestação local, dando origem a linhas de transmissão mistas. Em alguns casos, onde a cidade não é muito urbanizada, é possível ter linhas aéreas e subterrâneas em algumas partes. Assim, as linhas mistas se tornaram mais prevalentes nos últimos anos. Um dos desafios críticos com as linhas mistas é a proteção contra raios que entram no cabo através da linha aérea. A literatura existente inclui estudos que simulam esse evento utilizando plataformas do tipo Transientes Eletromagnéticos (EMT). No entanto, esses estudos frequentemente empregam modelos simplificados para linhas de transmissão mistas, sistemas de aterramento, isoladores e outros componentes. Além disso, não consideram as limitações reais dessas linhas, como restrições de espaço e sistemas de aterramento urbanos. Modelos simplificados podem levar a um projeto inadequado de elementos de proteção, como Limitadores de Tensão de Surto (SVL) e pára-raios. Tal projeto inadequado pode resultar em falhas no cabo, levando a interrupções no serviço de transmissão. Além disso, é necessário calcular a Elevação do Potencial de Terra (GPR) para o sistema de aterramento associado à torre de transição e às linhas subterrâneas. O cálculo deve ser o mais preciso possível para garantir uma avaliação precisa dos riscos potenciais, protegendo a vida de humanos e animais nas proximidades, pois esses sistemas de aterramento estão localizados em áreas acessíveis. Portanto, esta pesquisa visa empregar os modelos de sistema de energia dependentes de frequência mais rigorosos para simular com precisão esse fenômeno e destacar as discrepâncias em comparação com estudos tipicamente conduzidos usando formulações internas de plataformas do tipo EMT.