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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29615| Título: | Metodologia para avaliação das consequências da expansão dos sistemas elétricos nos sistemas de aterramento das subestações |
| Título(s) alternativo(s): | Methodology to evaluate the consequences of expansion of electrical systems in substation grounding systems |
| Autor(es): | Rosa, Wagner |
| Orientador(es): | Fritzen, Paulo Cícero |
| Palavras-chave: | Sistemas de energia elétrica Energia elétrica - Produção Aparelhos e materiais elétricos - Proteção Curtos-circuitos Subestações elétricas Electric power systems Electric power production Electric apparatus and appliances - Protection Short circuits Electric substations |
| Data do documento: | 6-Jul-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | ROSA, Wagner. Metodologia para avaliação das consequências da expansão dos sistemas elétricos nos sistemas de aterramento das subestações. 2022. Dissertação (Mestrado em Sistemas de Energia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022. |
| Resumo: | Fatores como o crescimento econômico, crescimento populacional e mudanças de hábitos de consumo levam a uma constante elevação dos níveis de consumo de energia elétrica. Esse constante aumento do consumo faz com que seja necessário expandir rotineiramente os sistemas de geração, transmissão e distribuição com vistas atender essa demanda crescente. Essa rotineira expansão dos sistemas elétricos altera as características do próprio sistema, alterando dessa forma, fluxos de potência e níveis de curto-circuito. Essas alterações podem levar determinados sistemas a uma superação, sendo necessário realizar alguma intervenção de modo a dotar esses sistemas das características necessárias ao pleno funcionamento nas novas condições exigidas. Um dos sistemas que acabam, muitas vezes, sendo superados são os sistemas de aterramento das subestações. Considerando que estes sistemas têm função relacionada à segurança das pessoas, torna-se muito importante acompanhar e estudar os impactos da expansão dos sistemas elétricos no que se refere aos sistemas de aterramento, além de desenvolver uma metodologia para a realização de diagnóstico da condição das malhas existentes. Na impossibilidade de realizar a medição da resistividade do solo nos platôs das subestações já existentes e em funcionamento, foram realizadas medições em terrenos nas imediações de uma subestação recentemente construída, da qual eram conhecidos todos os elementos de projeto, com o objetivo de verificar se a medição de resistividade nas imediações de uma subestação pode ser considerada representativa para subestação em questão. Na sequência esse método foi replicado para uma subestação antiga. Os levantamentos de campo e o tratamento dos dados obtidos nestes levantamentos serviram para a determinação da resistência de malha das subestações. Para a verificação da superação da malha de terra de uma subestação é necessário conhecer, além da resistência de malha, todo o sistema de aterramento dessa subestação, a distribuição da corrente de falta nas diferentes partes desse sistema e a corrente de malha, sendo a corrente de malha a responsável pelo surgimento das tensões de passo e toque ao longo do platô da subestação. Com o objetivo de determinar a corrente de malha foram modelados os sistemas de aterramento dessas subestações no EMTP/ATP, inclusive tendo sido modelados os aterramentos das linhas de transmissão conectadas às subestações de interesse, uma vez que seus cabos guarda, torres e resistências de pé de torre fazem parte do sistema de aterramento das subestações. A medição no entorno da subestação mostrou-se representativa ao platô podendo, dessa forma, ser utilizada quando não houver o registro das medições da fase de projeto. Por sua vez, a modelagem do sistema de aterramento da subestação no EMTP/ATP mostrou-se uma forma bastante eficaz para a determinação da corrente de malha. Com a determinação das correntes de malha das subestações de interesse foi possível verificar a superação da malha de uma das subestações. As proposições iniciais deste trabalho buscavam verificar os impactos das constantes ampliações dos sistemas elétricos para as malhas de terra das subestações e o desenvolvimento de uma metodologia para a verificação de possíveis superações em subestações antigas, sendo é possível entender que os objetivos foram atendidos. |
| Abstract: | Factors such as economic growth, population growth and changes in consumption habits lead to a constant increase in electricity consumption levels. This constant increase in consumption makes it necessary to routinely expand generation, transmission and distribution systems in order to meet this growing demand. This routine expansion of electrical systems alters the characteristics of the system itself, thus altering power flows and short-circuit levels. These changes can lead certain systems to overcome, being necessary to carry out some intervention in order to endow these systems with the characteristics necessary for full operation in the new required conditions. One of the systems that end up, many times, being overcome is the grounding systems of the substations. Considering that these systems have a function related to the safety of people, it is very important to monitor and study the impacts of the expansion of electrical systems with regard to grounding systems, in addition to developing a methodology for carrying out a diagnosis of the condition of the grids. Existing. As it was impossible to measure the soil resistivity on the plateaus of existing and operating substations, measurements were carried out on land in the vicinity of a recently built substation, of which all the design elements were known, with the objective of verifying whether the Resistivity measurement in the vicinity of a substation can be considered representative for the substation in question. Subsequently, this method was replicated for an old substation. The field surveys and the treatment of the data obtained in these surveys served to determine the mesh resistance of the substations. In order to verify the overcoming of the grounding system of a substation, it is necessary to know, in addition to the grounding resistance, the entire grounding system of that substation, the distribution of the fault current in the different parts of this system and the mesh current, being the current of mesh responsible for the step and touch voltages along the substation plateau. In order to determine the mesh current, the grounding systems of these substations were modeled in the EMTP/ATP, including the grounding of the transmission lines connected to the substations of interest, since their guard cables and towers are part of the substations grounding system. The measurement around the substation proved to be representative of the plateau and, therefore, can be used when there is no record of measurements from the design phase. In turn, the modeling of the substation grounding system in EMTP/ATP proved to be a very effective way to determine the mesh current. With the determination of the mesh currents of the substations of interest, it was possible to verify the overcoming of the mesh of one of the substations. The initial propositions of this work sought to verify the impacts of the constant expansions of the electrical systems for the earth grids of the substations and the development of a methodology for the verification of possible overruns in old substations, and it is possible to understand that the objectives were met. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29615 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Sistemas de Energia |
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