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Em redes aéreas de sistemas elétricos de distribuição cabos rompidos caídos ao solo produzem correntes extremamente baixas que não sensibilizam os relés de proteção, não desligam o disjuntor e o condutor permanece energizado, representando risco de acidente fatal para a população. A detecção desse tipo de defeito, conhecido como falta de alta impedância ou FAI, é um dos maiores desafios para as distribuidoras de energia elétrica. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um método de detecção e classificação de falta de alta impedância através de sinais de correntes e tensões na frequência fundamental medidas por sensores de alta precisão e limiares definidos em relés microprocessados, possível de ser implementado em alimentadores de distribuidoras. Nos últimos vinte anos as pesquisas buscaram soluções através de algoritmos especialistas e de avanços tecnológicos, porém ainda não se encontrou uma solução. A resolução do problema da falta de alta impedância não é simples e única, mas pela sua complexidade exige a combinação de duas ou mais técnicas. Nesse sentido, este trabalho propõe um algoritmo seguro e confiável para detecção e classificação de falta de alta impedância em sistema 13,8 kV ligado em delta. Para tanto, este trabalho oportunizou realizar modelagem em plataforma ATP Draw, produzir testes de campo em circuito alimentador real e analisar esses dados oscilográficos produzidos. Com base na fundamentação teórica, buscou-se esclarecer objetivamente sobre faltas fase-terra e sobre as características do sistema 13,8 kV em delta com reator de aterramento ligado em zig-zag. Na revisão literária, os trabalhos que apresentaram técnicas de medição de grandezas na frequência fundamental, a jusante e a montante da falta, mostraram excelentes resultados e essas técnicas contribuíram diretamente para o desenvolvimento do método proposto neste trabalho. Nas simulações digitais do alimentador real em ATP Draw, os resultados mostraram confiabilidade superior a 90% e nos testes de campo, superaram os 80%.
In distribution electrical systems overhead networks, broken cables fallen on soil produce extremely low currents, which does not make open the switch breaker and the conductor remains energized, bringing the fatal risk to people around. Detecting this failure, known as a high impedance fault or HIF, is one of the biggest challenges for electric utilities. The main propose of this work is development of a method for detecting and classifying high impedance fault. This process using current and voltage signals in the fundamental frequency measured by high precision sensors and thresholds settings in intelligent electronic devices (IED) or relays, which can be easily implemented in distributor feeders. Over the past twenty years, research has attempted solutions through specialist algorithms and technological advances, but the problem has not yet been solved. This solution is not trivial and due its complexity requires the combination of two or more techniques. In this way, this work proposes a security and reliable algorithm for detecting and classifying high impedance fault in delta 13.8 kV system. Thus, it was possible to model on the ATP Draw platform and perform field tests on a real feeder and analyze oscillographic data collected from simulations and field equipment. The theoretical basis addressed about phase-to-ground faults and the 13.8 kV delta system grounded with a zig zag winding reactor. In the literary review, works that presented techniques by measuring quantities in fundamental frequency, downstream and upstream of fault, brought excellent results and these techniques contributed directly to development of proposed method in this work. In digital simulations of real feeder in ATP Draw, the results shown reliability higher than 90% and in the field tests, it overcome 80%.
Data da defesa: 23/02/2021
Banca Examinadora
Orientador (a): Cresencio Silvio Segura Salas (Lactec)
Membro da Banca: Lúcio De Medeiros (Lactec)
Membro da Banca: Cleverson Luiz da Silva Pinto (UFPR)
Palavra(s)-Chave: Falta de alta impedância; detecção e classificação de faltas; ATP Draw; cabo rompido.
Keywords: High impedance fault; detection and classification of faults; ATP Draw; broken cable.
