ANÁLISE DE DESEMPENHO DE REDE DE DISTRIBUIÇÃO AÉREA DE 34,5 kV FRENTE ÀS DESCARGAS ATMOSFÉRICAS: Estudo de caso na mineração de Capanema

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Data

2024-12-20
Autor(es)

Orientado(es)
Doutora Cláudia Rejane de Mesquita

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Abstract

Atmospheric discharges impacting overhead electrical distribution grids represent one of the primary causes of unscheduled outages, leading to significant economic losses for industries and other consumers. Understanding the effects of these discharges is crucial for enhancing protection systems designed to mitigate overvoltages and power supply failures. This study aims to evaluate the performance of a 34.5 kV distribution grid at a mining facility against direct lightning strikes, utilizing computational simulations in the ATPdraw software. The research focuses on the modeling of the grid and simulating the impacts of lightning strikes, emphasizing discharge currents of 10 kA, 30 kA, and 45 kA. Simulations were conducted to determine overvoltage and overcurrent levels, facilitating the analysis of the grid's response to these events. To this end, overvoltage waveforms were obtained for the phase conductors and the shielded cable, established overvoltages at the terminals of pole insulators and at the terminals of lightning protection devices, as well as current waveforms at the grounding systems of poles and lightning rods. The study also encompasses the definition of models necessary to accurately represent the incident lightning discharge current and the components of the grid, aiming for a precise assessment of its vulnerability. The results obtained will provide valuable insights into the effectiveness of the implemented protective measures and contribute to enhancing the quality of electrical power in medium-voltage distribution grids


Resumo

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.

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https://hdl.handle.net/20.500.14387/2078

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