Trabalho de Conclusão de Curso

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Modelagem de linha de transmissão de 345 kV no software ATPDraw para análises de transientes de sobretensão em dois barramentos
(2025-01-30) Jesus, Diego Pereira de; Doutora Claudia Rejane de Mesquita
A modelagem e simulação de linhas de transmissão são fundamentais para garantir a operação segura e eficiente dos sistemas elétricos. Este trabalho tem como objetivo analisar os transientes de sobretensão na linha de transmissão de 345 kV que conecta as subestações Itabirito 2 e Ouro Preto 2, com aproximadamente 5 km de extensão, utilizando o software ATPDraw. O estudo aborda uma lacuna na análise de estratégias de mitigação de sobretensões em cenários específicos de energização, reenergização e inserção de banco de capacitores. A metodologia incluiu o levantamento de parâmetros reais da linha e subestações, a modelagem baseada em características físicas e geométricas do sistema, e a simulação de três cenários distintos: energização, reenergização após falta e inserção de banco de capacitores. Para cada cenário, foram analisados os picos de tensão, a distorção de formas de onda e a eficácia de métodos de amortecimento de sobretensões, como chaveamento controlado e uso de para-raios. Os resultados mostraram que, no cenário de reenergização após falha sem amortecimento, os picos de sobretensão atingiram valores críticos de 5,67 pu (1,54 MV). A aplicação de disjuntores de pré-inserção e para-raios reduziu este valor para 1,43 pu, uma diminuição de 75%. Já no cenário de inserção do banco de capacitores, o uso de chaveamento controlado limitou as sobretensões a 1,04 pu, destacando-se como uma estratégia eficaz e confiável. O uso modelagem via software permitiu simulações de condições hipotéticas e reais de perturbações no sistema elétrico, possibilitando a previsibilidade e estudo de proteções eficazes. Diante disso os resultados das simulações auxiliam na tomada de decisões para projetos futuros e na melhoria da confiabilidade de sistemas elétricos de alta tensão.
Proteção contra descargas atmosféricas para uma indústria de análise mineral: estudo de caso
(2024-08-16) Leite, Jonas Heraldo Rosendo; Doutora Cláudia Rejane de Mesquita; Doutor Adriano Lages dos Santos
A incidência de descargas atmosféricas em edificações e sistemas elétricos pode causar danos físicos e financeiros significativos, além de representar um risco à vida humana. Esses perigos são especialmente elevados em regiões com alta frequência de descargas atmosféricas, como o estado de Minas Gerais. Devido a essa alta incidência, é importante que as construções e as infraestruturas estejam preparadas para lidar com as descargas elétricas, implementando medidas de segurança e precaução para minimizar os riscos. Dessa forma, a Associação Brasileira de Normas Técnicas, por meio da NBR 5419, estabelece as diretrizes para o projeto, instalação e manutenção do sistema de proteção contra descarga atmosférica. Este trabalho aborda um estudo de caso na empresa localizada no município de Ouro Preto que não possui Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA). O principal objetivo do presente trabalho é analisar e propor medidas de proteção contra os danos decorrentes de incidências de descargas nas instalações da empresa. As principais realizações incluem a análise de risco e o desenvolvimento de um projeto coordenado de proteção contra surtos. A implementação dessa proposta visa reduzir os danos e prejuízos financeiros da empresa, que atualmente lida com um número significativo de problemas causados por descargas atmosféricas.
ANÁLISE DE DESEMPENHO DE REDE DE DISTRIBUIÇÃO AÉREA DE 34,5 kV FRENTE ÀS DESCARGAS ATMOSFÉRICAS: Estudo de caso na mineração de Capanema
(2024-12-20) Ferreira, Thiago de Castro; Doutora Cláudia Rejane de Mesquita
As descargas atmosféricas que incidem nas redes de distribuição aérea de energia elétrica consistem em uma das principais causas de interrupções não programadas, acarretando significativos prejuízos para indústrias e outros consumidores. A compreensão dos efeitos dessas descargas é fundamental para o aprimoramento dos sistemas de proteção, visando minimizar sobretensões e falhas no fornecimento de energia. Este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho de uma rede de distribuição de 34,5 kV, de uma planta mineradora, frente a descargas atmosféricas diretas, utilizando simulações computacionais no “software” ATPdraw. A pesquisa concentra-se na modelagem da rede e na simulação dos impactos das descargas, com ênfase nas correntes de descarga de 10 kA, 30 kA e 45 kA. Foram realizadas simulações para determinar os níveis de sobretensão e sobrecorrente, possibilitando a análise da resposta da rede a esses eventos. Para tanto foram obtidas as ondas de sobretensões nos condutores fases e cabo guarda, sobretensões estabelecidas nos terminais dos isoladores do poste e nos terminais do dispositivo para-raios, bem como, as ondas de correntes nos aterramentos dos postes e nos para-raios. O estudo também inclui a definição dos modelos necessários para representar a corrente da descarga incidente e os componentes da rede, com o intuito de realizar uma avaliação precisa de sua vulnerabilidade. Os resultados obtidos fornecerão percepções valiosas sobre a eficácia das medidas de proteção implementadas e contribuirão para a melhoria da qualidade da energia elétrica nas redes de média tensão.
Proteção contra descargas atmosféricas para uma indústria de análise mineral: estudo de caso
(2024-08-16) Leite, Jonas Heraldo Rosendo; Doutora Cláudia Rejane de Mesquita; Doutor Adriano Lages dos Santos
A incidência de descargas atmosféricas em edificações e sistemas elétricos pode causar danos físicos e financeiros significativos, além de representar um risco à vida humana. Esses perigos são especialmente elevados em regiões com alta frequência de descargas atmosféricas, como o estado de Minas Gerais. Devido a essa alta incidência, é importante que as construções e as infraestruturas estejam preparadas para lidar com as descargas elétricas, implementando medidas de segurança e precaução para minimizar os riscos. Dessa forma, a Associação Brasileira de Normas Técnicas, por meio da NBR 5419, estabelece as diretrizes para o projeto, instalação e manutenção do sistema de proteção contra descarga atmosférica. Este trabalho aborda um estudo de caso na empresa localizada no município de Ouro Preto que não possui Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA). O principal objetivo do presente trabalho é analisar e propor medidas de proteção contra os danos decorrentes de incidências de descargas nas instalações da empresa. As principais realizações incluem a análise de risco e o desenvolvimento de um projeto coordenado de proteção contra surtos. A implementação dessa proposta visa reduzir os danos e prejuízos financeiros da empresa, que atualmente lida com um número significativo de problemas causados por descargas atmosféricas.
Otimização do sistema de acionamento de motores CC para abertura de caçamba em escavadeiras elétricas
(0224-05-17) Menezes, Vinicius do Prado; Mestre Helvécio de Almeida Júnior
Este trabalho apresenta um modelo de utilização do conversor CA-CC para aplicação em sistema de abertura e fechamento da caçamba (dipper trip) utilizado em escavadeiras elétricas a cabo de grande porte da fabricante Caterpillar. Este sistema utiliza motor CC para girar um tambor composto por cabo de aço permitindo que o operador do equipamento despeje o material que está sendo carregado pelo implemento. O sistema original do equipamento é projetado por uma ponte retificadora não controlada, e composto por contatores, bancada de resistores, e demais dispositivos elétricos. Como este circuito utiliza chave contatora, e utiliza de forma constante, geralmente ocasiona desgastes excessivos das peças, riscos acidentais operacionais e alto custo de manutenção devido a substituições repentinas. Afim de reduzir estes problemas de manutenção / operação, foi desenvolvido um projeto elétrico de retificação CA-CC através de um simulador, empregando SCR’s ao invés de diodos, e um circuito de controle, baseado no circuito integrado, no lugar do circuito de comando dos contatores. O projeto desenvolvido condiz na substituição do sistema de retificação não controlada original do equipamento em un sistema semicontrolado. Um retificador semicontrolado é um dispositivo eletrônico que converte corrente alternada em corrente contínua, controlando parcialmente o processo de retificação. Ele é composto por componentes semicondutores, como o SCR. Este é um dispositivo semicondutor utilizado para controlar o fluxo de corrente elétrica em circuitos de corrente contínua. Quando uma pequena corrente é aplicada ao terminal da porta, o SCR é ativado. Uma vez ativado, o SCR continua conduzindo corrente mesmo que o sinal de controle seja removido, até que a corrente de ânodo seja reduzida abaixo de um certo nível, ou até que a polaridade da tensão seja revertida. Isso torna o SCR útil em aplicações de controle de potência, como em retificadores e controle de velocidade de motores. Para que haja o disparo para os SCR’s do projeto, utiliza-se um circuito integrado TCA 785, permitindo o controle eficiente da condução de corrente. Além disso, oferece proteção contra sobrecorrente e outras condições de falha, garantindo operações seguras e confiáveis em sistemas de retificação e controle de potência.

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