Avaliação da coordenação de isolamento em redes de média tensão de parques eólicos frente descargas atmosféricas

Autor: João Germano Lopes Junior
Přispěvatelé: Eduardo Coelho Marques da Costa, José Humberto Araújo Monteiro, Alexandre Piantini
Rok vydání: 2022
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
Popis: Instalações que realizam o aproveitamento dos ventos para geração de energia elétrica, denominados de complexos de geração eólica, após consolidação em diversos países da Europa, têm crescido também no Brasil, de maneira que o aproveitamento deste tipo de fonte primária, que possui um viés sustentável tem se mostrado de grande importância e representatividade na matriz energética nacional. Trabalhos conduzidos ao redor do mundo buscaram analisar os efeitos ambientais que podem afetar os componentes das instalações, tal como as descargas de origem atmosféricas, que incidem em pontos críticos para a continuidade do funcionamento do sistema, como por exemplo as pás dos aerogeradores e as redes coletoras de média tensão. Esta dissertação consiste na proposição e análise de medidas mitigatórias para a rede coletora de média tensão de um complexo eólico real na ocorrência de descargas atmosféricas, buscando assim o aumento da margem de proteção para os equipamentos da subestação coletora, com foco na proteção do transformador de potência. O parque eólico foi modelado de maneira completa desde os aerogeradores até a subestação coletora com dados reais garantidos pelos fabricantes dos equipamentos, tanto para a rede de média tensão como para a subestação coletora. Foram simuladas diferentes situações para análise de tais medidas mitigatórias (instalação de cabo para-raios e para-raios de sacrifício), com o auxílio de ferramenta computacional específica para a análise de fenômenos de transitórios eletromagnéticos em sistemas de potência, sendo este o Alternative Transient Program ATP. Os resultados foram tabulados e analisados em relação às tensões impostas e induzidas aos equipamentos, sendo realizado o cálculo e avaliação das margens de proteção dos equipamentos em relação aos seus respectivos níveis de isolação. As medidas mitigatórias propostas no trabalho, como por exemplo a instalação de trecho de cabo para-raios aterrado alternadamente entre os postes em conjunto com os para-raios de sacrifício promoveram notória diminuição nas tensões experimentadas e consequente aumento nas margens de proteção dos equipamentos. Installations that use the wind to generate electricity, called wind farms, after consolidation in several European countries, has been also growing in Brazil, so that the use of this type of primary source, which has an environmental sustainability bias, is playing a role of great importance and representativeness in the national energy matrix. Studies conducted around the world aimed to analyze the environmental effects that can affect the components of the installations, such as lightning, which may have impact on critical points for the continuity of the system\'s operation, such as in the blades of the wind turbines. and medium voltage collector networks. This master thesis consists of the proposition and analysis of mitigation measures for the medium voltage collector network of a real wind complex in the event of lightning strikes, thus seeking to increase the protective margin for the collector substation equipment, with a focus on the power transformer protection. The wind farm was completely modeled from the wind turbines to the collector substation with real data guaranteed by the equipment manufacturers, both for the medium voltage network and for the collector substation. Different situations were simulated for the analysis of such mitigation measures (shield wire and sacrificial surge arresters installation), with the aid of a specific computational tool for electromagnetic transient phenomena analysis in power systems, being this the Alternative Transient Program ATP. The results were tabulated and analyzed in relation to the voltages imposed and induced to the equipment, with the calculation and evaluation of the protective margins of the equipment being carried out in relation to their respective insulation levels. The mitigation measures proposed in the work, such as the shield wire grounded alternately between poles and sacrificial surge arresters installation promoted a notable decrease in the voltages experienced and a consequent increase in the protective margins of the equipment.
Databáze: OpenAIRE
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