Simulações de interrupções de pequenas correntes indutivas no domínio do tempo.

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Bruno, João Borges
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Circuit breakers; Disjuntores; Electrical power systems; Proteção de equipamentos elétricos; Protection of electrical equipment; Sistemas elétricos de potência
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-10012024-113600/

Este estudo apresenta uma análise atualizada sobre a modelagem e simulação do processo de interrupção de correntes indutivas de baixa intensidade em reatores em derivação, considerando a aplicação de disjuntores que utilizam o gás SF6 como meio de extinção. O trabalho aborda os efeitos do fenômeno de corte da corrente (chopping) e das re-ignições, utilizando simulações numéricas no domínio do tempo como alternativa aos métodos analíticos convencionais delineados pelas normas internacionais IEC62271-306 e IEEE C37.015. O desenvolvimento deste estudo foi motivado pela necessidade de abordar as falhas que ocorrem em sistemas que envolvem a interação entre reatores e disjuntores, especialmente em aplicações relacionadas a reatores em derivação. Nesse contexto, foi fundamental estabelecer modelos de simulação capazes de reproduzir de maneira automatizada, precisa e realista, os fenômenos complexos intrínsecos ao processo de desenergização de reatores em derivação. O modelo proposto realiza cálculos interativos no domínio do tempo, levando em consideração parâmetros como a corrente de chopping em relação ao tempo de arco, a capacitância parasita inerente, o número de eventos de chopping do disjuntor, a tensão de arco e a eficácia da interrupção da corrente. Durante a fase térmica do disjuntor, o modelo confronta a corrente que flui através do dispositivo com a corrente de chopping correspondente. Na fase dielétrica, o modelo compara a tensão de restabelecimento nos terminais do disjuntor com uma envoltória calculada, a fim de avaliar se a interrupção está ocorrendo de maneira bem-sucedida ou se há riscos iminentes de re-ignição, o que poderia acarretar o início de um novo ciclo térmico. Vale mencionar que o modelo foi elaborado para ser aplicado tanto em simulações determinísticas quanto em abordagens estatísticas, conferindo, assim, versatilidade às análises conduzidas. Além do exposto, o presente estudo abrange diversas outras dimensões pertinentes. São contempladas abordagens para aprimorar e automatizar a determinação do parâmetro de número de chopping, introduzindo um novo modelo de arco especialmente voltado para correntes de baixa intensidade. Ademais, é realizada a extração da envoltória de suportabilidade do disjuntor à tensão de restabelecimento, por meio da análise dos resultados obtidos em ensaios de tipo, empregando técnicas de análise de dados. Adicionalmente, a pesquisa oferece soluções destinadas a mitigar as oscilações numéricas que podem surgir em simulações que englobam o fenômeno das reignições. Detalhes relevantes são discutidos sobre a relevância da modelagem precisa de para-raios e de reatores com parâmetros variáveis no domínio da frequência. Também são abordados pormenores relativos à modelagem da interconexão entre disjuntor, para-raios e reator em trechos de barramentos. As simulações propostas ao longo deste estudo foram efetuadas utilizando ferramentas como Atpdraw, ATP, linguagem models, Matlab e Python. Entretanto, é importante ressaltar que os detalhes da modelagem proposta podem ser empregados com sucesso em outras plataformas de simulação temporal, tais como Simulink, PSCad e PS-Simul, entre outras.