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Type: Dissertação
Title: Avaliação dos impactos das variações sistêmicas nas análises de viabilidade do religamento monopolar através do ATP via Python
Author: Martins, José Carlos de Faria
First Advisor: Tomim, Marcelo Aroca
Referee Member: Schroeder, Marco Aurelio de Oliveira
Referee Member: Barbosa, Pedro Gomes
Resumo: Esta dissertação apresenta uma nova abordagem para a avaliação dos impactos das variações sistêmicas nas análises de viabilidade do Religamento Automático Monopolar (RAM) realizadas na etapa de Projeto Básico (PB) nas linhas que se integram ao Sistema Interligado Nacional (SIN). De acordo com as estatísticas, aproximadamente 80 % dos curtos-circuitos no sistema elétrico de potência são causadas por faltas fase para a terra. Neste contexto, sempre que possível, recomenda-se adotar a prática do religamento monopolar em vez do religamento tripolar, devido aos seus benefícios sistêmicos como: menores esforços torcionais nas máquinas, menores sobretensões transitórias durante a manobra, além de redução na intensidade e duração dos afundamentos de tensão etc. O sucesso do RAM está intimamente ligado à eliminação da corrente de arco secundário induzida pelas fases sãs e circuitos que porventura operam em paralelo. Portanto, na etapa de projeto das novas linhas de transmissão, é essencial buscar alternativas que minimizem a corrente de arco secundário que consequentemente aumenta a probabilidade de sucesso da manobra. A avaliação de tais alternativas é comumente realizada com o auxílio de programas de transitórios eletromagnéticos, como ATP, PSCAD, EMTP-RV entre outros. Nesta dissertação, a solução transitória do sistema será realizada no ATP. Embora este software possua recursos para computar múltiplos cenários, gerenciar e analisar os impactos de diversas variações aplicadas no sistema nas respostas transitórias pode se tornar uma árdua tarefa facilmente sujeita a erros. Diante do exposto, o principal objetivo do presente trabalho é apresentar uma metodologia que permite realizar simulações no ATP por meio de algoritmos mestres, implementados em Python, que podem operar os arquivos .ATP para executar simulações específicas com parâmetros pré-definidos. Dessa forma, torna-se possível analisar o comportamento da corrente do arco secundário e das sobretensões transitórias induzidas no sistema em função da variação de parâmetros como: o valor do reator de neutro, o comprimento da linha, o nível de compensação, a topologia da silhueta típica da linha etc. Para os estudos de caso, foram consideradas estruturas típicas para os níveis de tensão de 230 e 500 kV. Para este último, foram modeladas linhas convencionais e Linhas de Potência Natural Elevada (LPNE) que tem se tornado cada vez mais comum nas soluções de planejamento para escoar grandes montantes de gerações até os centros de carga. Como resultados, o trabalho apresenta de forma gráfica o comportamento das grandezas monitoras nas análises do RAM em função das alterações supracitadas para cada linha em estudo. Esses gráficos, permitem uma análise de sensibilidade e podem auxiliar no projeto e definição de soluções que busquem a viabilização do religamento monopolar.
Abstract: This dissertation presents a new approach to evaluate the impacts of systemic variations on the success analysis of the monopolar auto reclosing performed in the basic design stage for transmission lines integrated into the national interconnected system. As shown in the statistics, approximately 80 % of short circuits in the power system are caused by phase-to-ground faults. In this context, whenever possible, it is recommended to adopt the practice of monopolar reclosing instead of tripolar reclosing, due to its systemic benefits such as reduced torsional stresses on machines, lower transient overvoltage during switching operations, and reduction in the intensity and duration of voltage sags, among others. The success of monopolar auto reclosing is closely related to the elimination of secondary arc currents induced by healthy phases and parallel-operating circuits. Therefore, in the design stage of new transmission lines, it is essential to seek alternatives that minimize the secondary arc current, which consequently increases the probability of successful reclosing. The evaluation of such alternatives is commonly performed using electromagnetic transient programs such as ATP, PSCAD, EMTP-RV, among others. In this dissertation, the transient solution of the system will be carried out using ATP. Although this software has features to compute multiple scenarios, managing and analyzing the impacts of various system variations on transient responses can become a challenging task prone to errors. Considering the above, the main objective of this work is to present a methodology that allows simulations in ATP through master algorithms implemented in Python, which can operate ATP files to perform specific simulations with predefined parameters. Thus, it becomes possible to analyze the behavior of secondary arc current and transient overvoltage induced in the system as a function of parameter variations such as the neutral reactor value, line length, compensation level, typical line silhouette topology, etc. For the case studies, typical structures were considered for voltage levels of 230 and 500 kV. For the latter, both conventional and high surge impedance loading lines were modeled, which have become increasingly common in planning solutions for carrying large amounts of generation to load centers. As results, the work graphically presents the behavior of monitored quantities in the monopolar auto reclosing analysis as a function of the changes for each studied line. These graphs allow for sensitivity analysis and can assist in the design and definition of solutions that seek to enable monopolar reclosing.
Keywords: Religamento automático monopolar
Corrente de arco secundário
ATP
Python
Linhas de potência natural elevada
Monopolar auto reclosing
Secondary arc current
High surge impedance loading lines
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Engenharia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Access Type: Acesso Aberto
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16769
Issue Date: 7-Feb-2024
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