ANTECEDENTES E CONCEPÇÃO DO PROJETO DE PESQUISA

ANTECEDENTES Modelagem de arco elétrico Aplicações de modelos Exemplos de curso CIGRÉ 1996 e de artigos Exemplos de pesquisas de tese Exemplos de aplicações diversas

CONCEPÇÃO DO PROJETO DE PESQUISA

CAIXA PRETA

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CAIXA CINZA

VARIAÇÃO DO COMPRIMENTO

Artigos sobre modelagem de arco, no ar e em disjuntoresPortela, C. - Study of Problems Related to Switching of Relatively Small Currents - CIGRÉ Proceedings, 1980, art. 13-05, pp. 1 a 14, 1980 Portela, C. - Alguns Métodos de Análise de Comportamento de Arcos Elétricos no Ar . Exemplos de Aplicação - VIII SNPTEE, São Paulo, 1986, art. SP/GSP/47, 18 p. , 1986 Portela, C. ; Morais, S. : Teixeira , J. - Circuit-Breaker Behaviour in Reactor Switching: Applicability and Limitations of the Concept of Chopping Number - IEEE Power Society 87 Winter Meeting, paper WM 122-5, 7 p. , 1987 Portela, C. ; Morais, S. : Teixeira , J. - Circuit-Breaker Behaviour in Reactor Switching: Applicability and Limitations of the Concept of Chopping Number - IEEE Transactions on Power Delivery, 1988, vol. 3, número 3, pp. 1009 a 1021, 1988 Portela, C. ; Morais, S. ; Maldonado, P. ; Carvalho, A. ; Lacorte, M. ; Colombo, R. ; Teixeira, J. ; Maia, M. ; Almeida, R. , Azzari, E. - A Study of Methods and Models for the Simulation of Reactor Switching - CIGRÉ Proceedings, 1988, vol. I, art. 13-07, pp. 1 a 9, 1988 Anke, E. ; Barrault, M. ; Blez, B. ; Ciok, Z. ; Frind, G. ; Dufournet, D. ; Hermann, W.; Hrabovsky, M. ; Ishikawa, M. ; Kurimoto, A. ; Möller, K. ; Portela, C. ; Sakuma, S. ; Scarpa, P. ; Schellekens, H. ; Sofroniou, S. ; St.-Jean, G. ; Stokes, A. ; Vostracky, Z. ; Widl, W. - Practical Applications of Arc Physics in Circuit Breakers . Survey of Calculation Methods and Application Guide - CIGRÉ , ELECTRA n° 118, pp. 63 a 79, Maio de 1988 Portela, C. ; Santiago, N. ; Mourente, J. - Modelling of Dynamic Arc Behaviour for Small Currents - Colloquium of CIGRÉ Study Committee 13, Sarajevo, Bósnia - Herzegovina, pp. 1 a 28, Maio de 1989 Portela, C. ; Carvalho, A. ; Lacorte, M. ; Colombo, R. ; Morais, S. ; Vorpe, M. ; Horigome, A. - An Alternative Method to Forecast Circuit Breaker Behaviour Upon Disconnection of No-Load Lines - CIGRÉ Proceedings , 1990, vol. I , art. 13-103, pp. 1 a 8, versão inglesa, pp. 1 a 10, versão francesa, 1990

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Artigos sobre modelagem de arco, no ar e em disjuntores (cont.)

Portela, C. ; Morais, S. ; Carvalho, A. ; Colombo, R. - Limitação de Transitórios no Chaveamento de Pequenas Correntes Indutivas - Impacto de Novas Técnicas sobre os Critérios Tradicionais - RBE Revista Brasileira de Engenharia, Caderno de Engenharia Elétrica, vol. 6, n° 2, pp. 37 a 57, Março de 1991 Portela, C. ; Santiago, N. ; Oliveira, O. ; Dupont, C. - Modelagem de Arco em Disjuntores e sua Aplicação à Determinação de Condições de Interrupção - CIGRÉ - IV ERLAC Encuentro Regional Latino-Americano de la CIGRÉ, Puerto Iguazú, Argentina, Agosto de 1991, pp. 1 a 13, 1991 Portela, C. ; Santiago, N. ; Oliveira, O. ; Dupont, C. - Modelling of Arc Extinction in Air Insulation - IEEE Transactions on Electrical Insulation, vol. 27, fasc. 3, pp. 457 a 463 , 1992 Portela, C. ; Dupont, C. ; Meirelles, M. - Deterministic and Statistic Arc Modeling - CIGRE Proceedings, art. 13-107, pp. 1-6, Agosto de 1994

Teses na COPPE/UFRJ envolvendo modelagem de arco (lista parcial)

António Carlos Cavalcanti de Carvalho - Desempenho do Circuito de Weil Durante a Realização de Ensaios Sintéticos em Disjuntores de Alta Tensão - COPPE / UFRJ , Agosto de 1983Pablo M. Miguel - Chave a Plasma para Chaveamento Sincronizado em Sistemas de Alta Tensão - COPPE / UFRJ , Abril de 1984Marta Castro Lacorte - Análise e Modelagem de Interrupção de Corrente por Disjuntores de Alta Tensão - COPPE / UFRJ , Maio de 1988Orsino Borges de Oliveira Filho - Modelagem de Arco Elétrico . Parte Experimental - COPPE / UFRJ , Dezembro de 1991Carlos Júlio Dupont - Modelagem Determinística de Arco Elétrico - COPPE / UFRJ , Março de 1992Marcelo Penello Meireles - Modelagem Estocástica de Arco Elétrico - COPPE / UFRJ , Março de 1992Marcos Vinícius Gusmão Nascimento - Interrupção Brusca de Corrente na Manobra de Transformadores em Vazio - COPPE/UFRJ , Abril de 1993Alessandra de Sá e Benevides Câmara - Extinção de Arco Secundário com Manobras Monofásicas. Conceitos Fundamentais e Critérios de Análise - COPPE / UFRJ , Março de 2003

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ANTECEDENTES E CONCEPÇÃO DO PROJETO DE PESQUISA

CONCEPÇÃO DO PROJETO DE PESQUISA

OBJETIVO

OBTER UM MODELO DE COMPORTAMENTO DINÂMICO DE ARCOS NO AR, ADEQUADO PARA REPRESENTAR A INTERAÇÃO COM A REDE, “VISTA” DOS TERMINAIS QUE LIGAM O ARCO À REDE, E DETERMINAR A OCORRÊNCIA, OU NÃO, DE EXTINÇÃO DO ARCO SECUNDÁRIO

IDENTIFICAR E CARACTERIZAR QUANTITATIVAMENTE OS PARÂMETROS SIGNIFICATIVOS DO ARCO, NA GAMA DE CONDIÇÕES A CONSIDERAR, COBRINDO O OBJETIVO DO PROJETO

VALIDAR O MODELO OBTIDO

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CONCEPÇÃO DO PROJETO DE PESQUISA CONDICIONAMENTOS FÍSICOS IMPORTANTES

DO MEIO (PLASMA E AR) FENÔMENOS FÍSICOS BÁSICOS QUE CONDICIONAM O PLASMA COMPORTAMENTO NÃO LINEAR PARÂMETROS FUNÇÃO DE GRANDEZAS DE ESTADO DO PLASMA, DE GRANDEZAS ELÉTRICAS AFETADAS PELA INTERAÇÃO ARCO-REDE, DO COMPORTAMENTO DO AR “CONSTANTES DE TEMPO” NA GAMA DE 0,1 s A 1 s GAMA DE FREQÜÊNCIA 1 Hz A 10 MHz DISTRIBUIÇÃO TRIDIMENSONAL DE VELOCIDADE DO AR INCLUINDO ASPECTOS MACROSCÓPICOS EXTERNOS, DISTRIBUIÇÕES ESTATÍSTICAS, VARIAÇÕES “LENTAS” NA GAMA DE 1 ms A 1 s , TURBULÊNCIA NA GAMA 10 Hz A 10 kHz , CONVECÇÃO TÉRMICA LOCALIZAÇÃO DO ARCO E GEOMETRIA DA LINHA NA VIZINHANÇA DO ARCO

ANTECEDENTES E CONCEPÇÃO DO PROJETO DE PESQUISA

CONCEPÇÃO DO PROJETO DE PESQUISA

CONDICIONAMENTOS FÍSICOS IMPORTANTES

DA REDE VISTA DOS TERMINAIS DO ARCO

SEQÜÊNCIA DE CONDIÇÕES ASSOCIADA AO ARCO

Z [f] NA GAMA DE FREQÜÊNCIA 1 Hz A 10 MHz

TENSÃO ENTRE TERMINAIS COM CORRENTE NULA, OU CORRENTE ENTRE TERMINAIS COM TENSÃO NULA, NA SEQÜÊNCIA DE CONDIÇÕES ASSOCIADA AO ARCO

DA LINHA EM QUE OCORRE O ARCO

NECESSIDADE DE MODELAGEM CORRETA DA LINHA NA GAMA DE FREQÜÊNCIA 1 Hz A 10 MHz (PROGRAMAS DE USO COMUM POTENCIALMENTE INADEQUADOS)

ANTECEDENTES E CONCEPÇÃO DO PROJETO DE PESQUISA

CONCEPÇÃO DO PROJETO DE PESQUISA CONDICIONAMENTOS DAS MEDIÇÕES LABORATORIAIS

PRIMEIRA FASEQUATRO “CONDIÇÕES DE ENSAIO”, PARA ARCOS NA VIZINHANÇA DE CADEIA DE SUSPENSÃO EM I , CADEIA DE SUSPENSÃO EM V , CADEIA DE ANCORAGEM, E ENTRE CABO PÁRA-RAIOS E CABO DE FASE

EM CADA ENSAIO, CORRENTE DE ARCO OBTIDA POR SOBREPOSIÇÃO DE:

• is corrente “sustentada”, aproximadamente sinusoidal e de amplitude constante, durante 1 s ; para arcos na vizinhança de cadeias de suspensão em I , cadeias de ancoragem, e entre cabo pára-raios e cabo de fase, ensaios para 11 valores de Is , na faixa de 10 A a 10 kA; para arcos na vizinhança de cadeias de suspensão em V , ensaios para 6 valores de Is , na mesma faixa

• ii impulsos de corrente (6 → 5) com polaridade, amplitude e tempo de frente definidos, em instantes pré-selecionados do período da componente “sustentada”

ANTECEDENTES E CONCEPÇÃO DO PROJETO DE PESQUISA

CONCEPÇÃO DO PROJETO DE PESQUISA CONDICIONAMENTOS DAS MEDIÇÕES LABORATORIAIS

PRIMEIRA FASE (cont.)Para cada condição de ensaio e corrente sinusoidal, injeção de seis (6 → 5) impulsos de corrente, em seqüência, sendo cada impulso injetado em um instante previamente definido da corrente no arco. Para os impulsos, considera-se:

Três amplitudes do impulso de corrente, iguais a cerca de 0,05 , 0,1 e 0,2 vezes a amplitude da corrente sustentada “sinusoidal” (valor de crista).

Polaridades positiva e negativa.

Três tempos de frente, desde cerca de 0,1 s até cerca de 10 s.

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CONCEPÇÃO DO PROJETO DE PESQUISA CONDICIONAMENTOS DAS MEDIÇÕES LABORATORIAIS SEGUNDA

FASEA Segunda Fase dos ensaios, correspondente à Etapa 6 do cronograma, tem como objetivo efetuar ensaios de comportamento dinâmico do arco, com variação, no tempo, da “componente forçada” da corrente, e tendo o circuito em paralelo com o arco uma impedância, em função da freqüência, com características representativas da impedância da rede vista dos terminais do arco, em condições reais de operação de uma linha de transmissão associadas a manobra de abertura e religamento monofásico.Os objetos de ensaio corresponderão a quatro tipos de configurações, representativas de isolamento de linhas de 500 kV, indicados a respeito da Primeira Fase, e, nomeadamente:

Cadeias de isoladores de suspensão em I.Cadeias de isoladores de ancoragem.Cadeias de isoladores em V.Isolamento entre cabos pára-raios e condutores de fase, na região central do vão.

ANTECEDENTES E CONCEPÇÃO DO PROJETO DE PESQUISA

CONCEPÇÃO DO PROJETO DE PESQUISA CONDICIONAMENTOS DAS MEDIÇÕES LABORATORIAIS SEGUNDA

FASE (cont.)Será estabelecido um arco de “corrente forçada”, aproximadamente senoidal, de freqüência industrial, variando no tempo, em três níveis sucessivos e decrescentes.

O níveis de “corrente forçada” serão definidos na etapa 5 .

O primeiro nível corresponderá a uma corrente forçada, aproximadamente senoidal, de valor eficaz entre 10 kA e 1 kA .

O terceiro nível corresponderá a uma corrente forçada, aproximadamente senoidal, de valor eficaz entre 500 A e 10 A .

O segundo nível corresponderá a uma corrente forçada, aproximadamente senoidal, de valor eficaz intermediário entre os valores eficazes do primeiro e terceiro níveis.

Para cada nível de “corrente forçada”, a impedância do circuito em paralelo com o arco deverá ter características representativas de condicionamentos reais de operação de linhas de transmissão, para efeitos

de condicionamentos de extinção de arco secundário.