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Thèse de Doctorat
DOI
10.11606/T.106.2018.tde-25062018-174821
Document
Auteur
Nom complet
Paulo Sergio Milano Bernal
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2018
Directeur
Jury
Piantini, Alexandre (Président)
Barros, Virginia Parente de
Coelho, Vilson Luiz
Kanashiro, Arnaldo Gakiya
Pascalicchio, Agostinho Celso
Silva Neto, Acácio
Titre en portugais
Modelo para avaliação técnico-econômica e otimização de investimentos na proteção de redes de distribuição de energia elétrica contra descargas atmosféricas
Mots-clés en portugais
Análise de custos e benefícios
Análise de sensibilidade
Otimização de investimentos em sistemas de proteção
Proteção de rede de distribuição
Viabilidade econômica
Resumé en portugais
As descargas atmosféricas causam prejuízos às concessionárias de energia elétrica, aos consumidores e à sociedade como um todo. Diferentes métodos podem ser utilizados para melhorar a confiabilidade do sistema elétrico e a qualidade da energia fornecida aos consumidores. Entretanto, as sobretensões atmosféricas variam em função de diversos parâmetros, de modo que a eficácia de determinada alternativa de proteção depende não apenas da configuração da rede, mas também das características da região, especialmente da densidade de descargas atmosféricas e da resistividade do solo. Consequentemente a relação custo-benefício correspondente a cada alternativa também depende das características de cada região. É importante, portanto, dispor de um modelo para realizar essas avaliações levando em conta todos os fatores envolvidos no processo, de forma a auxiliar as empresas de energia na tomada de decisões sobre investimentos em proteção contra descargas atmosféricas. Entretanto, modelos de análise de viabilidade que permitam a obtenção de conclusões econômicas amplas para dar suporte à tomada de decisões não são normalmente utilizados em função da complexidade dos fenômenos associados às descargas atmosféricas e à dificuldade na construção de modelagens econômicas neste contexto. Para preencher esta lacuna, este trabalho propõe um modelo para análise do custo e benefício da implantação de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas em redes de distribuição considerando os investimentos, a redução da indisponibilidade e os custos evitados para a distribuidora e a sociedade. A análise financeira é feita com base na taxa interna de retorno dos investimentos e na razão entre custos e benefícios, o que facilita a análise de sensibilidade e permite determinar as condições nas quais a alternativa será viável. O modelo considera a indisponibilidade de energia e a inconfiabilidade do sistema a partir dos indicadores de duração equivalente de interrupção por unidade consumidora (DEC) e da frequência equivalente de interrupção por unidade consumidora (FEC), respectivamente. Os custos evitados devido à redução da indisponibilidade são tratados como benefícios. É utilizado para analisar as condições nas quais a aplicação de um determinado método de proteção em uma determinada rede é técnica e economicamente viável. Faz-se também uma análise de sensibilidade, sendo discutidas as influências de vários parâmetros nas relações custo-benefício correspondentes às regiões estudadas. O que na realidade não limita o modelo à análise de investimentos para melhoria do desempenho de redes de distribuição frente a descargas atmosféricas, mostrou-se prático e de grande utilidade na tomada de decisões quanto à realização de determinado investimento considerando as características da região e a efetividade do método de proteção analisado.
Titre en anglais
A model for technical-economic evaluation and optimization of investments in lightning protection of power distribution networks
Mots-clés en anglais
Costs and benefits analysis
Economic feasibility of lightning protection systems
Optimization of investments in protection systems.
Sensitivity analysis
Resumé en anglais
Lightning causes damages and losses to power companies, consumers, and the society as a whole. Different methods can be used to improve the power quality and the reliability of the electrical system. However, lightning overvoltages depend upon several parameters, so that the effectiveness of a certain protection alternative depends not only on the network configuration but also on the characteristics of the region, especially the ground flash density and the soil resistivity. Consequently, the cost-benefit ratio corresponding to each alternative depends also on the characteristics of each region. It is important, therefore, that the model for conducting these assessments be capable of taking into account all the factors involved in the process so that it can assist power companies in making decisions on investments in lightning protection. However, models of feasibility analysis that enable to obtain broad economic conclusions to support decision-making are not normally used due to the complexity of the phenomena associated with lightning overvoltages and the difficulty in constructing economic models in this context. For this reason this work proposes a model for the analysis of the cost and benefit of the implantation of lightning protection systems in distribution networks considering the investments, the reduction of the unavailability, and the costs avoided for the distribution power company and the society. The financial analysis is based on the internal rate of return on investments and the cost-benefit ratio, which facilitates the sensitivity analysis and allows for the determination of the conditions under which the alternative will be feasible. The model considers the energy unavailability and the unreliability of the system from the indicators of equivalent duration of interruption per consumer unit (DEC) and the equivalent frequency of interruption per consumer unit (FEC), respectively. The costs avoided due to the reduction of unavailability are treated as benefits. The model is used to analyze the conditions under which the application of a given protection method in a given network is technically and economically feasible. A sensitivity analysis is also done and the influences of several parameters on the cost-benefit ratios corresponding to the regions studied are discussed. However the model, which actually is not limited to the analysis of investments to improve the lightning performance of power distribution networks, has proved to be practical and very useful in the decision-makingregarding the realization of a given investment taking into account the characteristics of the region and the effectiveness of the protection method analyzed.
 
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TESEPBFINAL.pdf (3.75 Mbytes)
Date de Publication
2018-08-01
 
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