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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2019.tde-20032019-152652
Documento
Autor
Nome completo
Guilherme Grazziotin Bongiolo
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Zanetta Junior, Luiz Cera (Presidente)
Bassi, Welson
Tomioka, Jorge
Título em português
Análise de sobretensões transitórias causadas por manobras de disjuntores a vácuo.
Palavras-chave em português
Disjuntores
Engenharia elétrica
Modelagem
Simulações
Sistemas elétricos de potência
Sobretensão
Transitórios
Vácuo
Resumo em português
Esta dissertação realiza uma análise comparativa de sobretensões transitórias que ocorrem durante o chaveamento de disjuntores a vácuo. Estas sobretensões podem ocasionar a falha da isolação dos equipamentos conectados aos disjuntores, conforme vários relatos da literatura. Esse fenômeno está associado às características intrínsecas dos disjuntores a vácuo, na formação do arco elétrico em seu interior e de sua interrupção, na sua capacidade de recuperação da rigidez dielétrica, na sua capacidade de interromper correntes de alta frequência, além de características do circuito protegido. Devido à natureza complexa e aleatória das sobretensões transitórias, observou-se a necessidade do desenvolvimento de ferramentas para reprodução dos fenômenos associados às características operacionais dos disjuntores a vácuo. Esse trabalho busca preencher tal lacuna, desenvolvendo um modelo que contempla o comportamento do disjuntor a vácuo tanto para a manobra de abertura quanto para de fechamento, de modo a colaborar com o entendimento dos fenômenos e no cálculo das sobretensões no domínio do tempo. O algoritmo desenvolvido foi implementado no programa Alternative Transient Program (ATP) por meio da linguagem Models. A partir da preparação desse modelo e da escolha de um experimento de referência, foi possível analisar o comportamento do modelo proposto do disjuntor e dos modelos dos principais componentes elétricos dos programas de cálculo de transitórios elétricos, como transformadores e cabos, cujos méritos e deficiências são discutidos ao longo do trabalho. A pesquisa foi orientada em buscar resultados que pudessem ser mais representativos para validação do modelo de disjuntor ao se alterar os modelos dos demais componentes elétricos do circuito, sendo o ajuste dos parâmetros dos disjuntores a vácuo realizados de forma a obter os resultados mais próximos da referência. Por fim, foram simuladas condições onde os fenômenos de sobretensão se agravam e soluções que podem ser incorporadas ao circuito para redução das sobretensões e das frequências dos transitórios.
Título em inglês
Analysis of transient overvoltages caused by vacuum circuit breakers switchings.
Palavras-chave em inglês
Circuit breakers
High frequency
Modeling
Overvoltage
Simulation
Transients
Vacuum
Resumo em inglês
The current dissertation project performs a comparative analysis of the transient overvoltages generated during the switching of vacuum circuit breakers. The overvoltage phenomenon for these cases can lead to the insulation failure of the equipment connected to the circuit-breakers, according to several reports in the literature. This phenomenon is associated to intrinsic characteristics of the vacuum circuit-breakers, as the formation of the electric arc in their interior and its interruption, their dielectric strength recovery, in their capacity to interrupt high frequency currents interruption, beyond characteristics from the circuit. Due to the complex and random nature of the transient overvoltage, the necessity of developing tools to reproduce such phenomenon associated to the operational features of the vacuum circuit-breaker arose. This dissertation seeks filling this gap, by developing a model that contemplates the vacuum circuitbreaker behavior for both opening and closing switching, in order to collaborate with the understanding of such phenomenon and in the calculations of overvoltages in the time domain. The developed algorithm was implemented in the software Alternative Transient Program (ATP) by means of the programming language Models. From the preparation of this model and from the choice of a reference experiment, it was possible to analyze the behavior of the proposed model and of the models from the main electrical components present in software to calculate electrical transients, e.g. transformers and cables, which merits and deficiencies are discussed along the dissertation. The research was oriented in searching for results that could be more representative to the validation of the circuit-breaker model when changing the models of the remaining electrical components of the circuit, being the parameters adjustment of the vacuum circuit-breakers performed in order to achieve the results closer to the reference. Finally, conditions to aggravate the transitory and the incorporation of solution to reduce the overvoltage and frequencies of the transients were also simulated.
 
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Data de Publicação
2019-04-01
 
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