Desenvolvimento de Modelo do Sistema de Aterramento de Linhas de Transmissão para Avaliação do Desempenho frente a Descargas Atmosféricas Considerando Elementos Dependentes do Tempo e da Frequência

Esta tese é dedicada ao estudo da performance de linhas de transmissão frente a descargas atmosféricas. Esta se propõe a incluir simultaneamente as características dependentes da frequência e não-lineares dependentes do tempo dos elementos tipicamente envolvidos neste tipo de estudo, com o propósito de estabelecer estratégias consistentes de proteção e minorar o número de desligamentos. Propõe-se um novo modelo para o sistema de aterramento, baseado na teoria de linhas de transmissão, porém que não desconsidera o acoplamento eletromagnético entre os cabos contrapeso paralelamente dispostos, como é feito na maioria dos trabalhos. O modelo é validado computacionalmente comparando-se os resultados com os do Hybrid Electromagnetic Model (HEM), baseado diretamente nas Equações de Maxwell, amplamente utilizado e reconhecido por seu rigor físico. Os resultados obtiveram precisão da ordem de 96,1% a 100% em relação ao HEM, para configurações típicas de aterramento de linhas de transmissão. A partir da realização sistemática de simulações em programas de transitórios eletromagnéticos no domínio do tempo e utilizando o modelo proposto, caracteriza-se também, de forma geral, a influência da dependência da frequência dos parâmetros elétricos do solo no desempenho de linhas de transmissão frente a descargas atmosféricas. Conclui-se que desprezar esse efeito levaria a estimativas equivocadas do desempenho real da linha, que, quando tomadas como verdade, causariam consequentes erros nas proteções aplicadas a estes sistemas elétricos. Por fim, propõe-se avaliar a eficiência da técnica da proteção parcial de linhas de transmissão por dispositivos para-raios através de uma abordagem inovadora, calculando-se o número de desligamentos por comprimento de linha por ano com a consideração ou não da variação dos parâmetros elétricos do solo com a frequência. A partir dos resultados encontrados, resta-se comprovada a eficiência da técnica de proteção parcial de linhas de transmissão em manter o desempenho dessas linhas dentro dos requisitos mínimos estabelecidos pelos órgãos reguladores, e, novamente, comprova-se a importância de considerar o efeito dependente da frequência dos parâmetros do solo nas avaliações de desempenho de linhas de transmissão frente a descargas atmosféricas, com o risco de incorrer-se em soluções tecnicamente ineficientes e economicamente dispendiosas.