Modelagem de linha de transmissão de 345 kV no software ATPDraw para análises de transientes de sobretensão em dois barramentos

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Data

2025-01-30
Autor(es)

Orientado(es)
Doutora Claudia Rejane de Mesquita

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Abstract

The modeling and simulation of transmission lines are essential to ensure the safe and efficient operation of electrical systems. This study aims to analyze transient overvoltages in a 345 kV transmission line connecting the Itabirito 2 and Ouro Preto 2 substations, spanning approximately 5 km, using the ATPDraw software. The research addresses a gap in the detailed analysis of overvoltage mitigation strategies in specific scenarios of energization, re energization, and the integration of compensatory devices. The methodology involved acquiring real parameters of the transmission line and substations, modeling based on the physical and geometric characteristics of the system, and simulating three distinct scenarios: energization, re-energization after a fault, and capacitor bank integration. For each scenario, peak voltage levels, waveform distortions, and the effectiveness of overvoltage damping methods, such as controlled switching and surge arresters, were analyzed. The results revealed that in the re-energization scenario following a fault without damping, peak overvoltages reached critical values of 5,67 pu (1.54 MV). The application of pre-insertion circuit breakers and surge arresters reduced this value to 1,43 pu, a decrease of 75%. In the capacitor bank integration scenario, controlled switching limited overvoltages to 1,04 pu, demonstrating its effectiveness and reliability. The use of modeling via software allowed simulations of hypothetical and real conditions of disturbances in the electrical system, enabling predictability and the study of effective protections. Therefore, the simulation results help in making decisions for future projects and improving the reliability of high voltage electrical systems.


Resumo

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.

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https://hdl.handle.net/20.500.14387/2080

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