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Atualmente não há um método padrão para a medição de resistência de aterramento dos aerogeradores em um parque eólico e os métodos usuais costumam não ser viáveis para as inspeções periódicas devido à complexidade do arranjo do ensaio e aos altos custos associados. O método do alicate terrômetro é um método alternativo para medição de resistência de aterramento em sistemas elétricos multiaterrados. Este trabalho busca viabilizar a utilização deste método para a medição da resistência de aterramento em atividades de manutenção periódica de parques eólicos de energia. Com este objetivo, o presente estudo propõe um método científico para verificação e mitigação dos erros de medição associados a aplicação do método do alicate terrômetro em parques eólicos. O erro associado ao uso do método direto e indireto do alicate terrômetro é avaliado por meio de simulações computacionais de seu circuito equivalente. Caso os resultados obtidos não sejam satisfatórios, métodos numéricos são empregados para minimização dos erros de medição. Desta forma, são avaliadas uma solução numérica e outra heurística que utiliza a técnica de redes neurais. O método proposto por esta dissertação é aplicado no sistema de aterramento do Complexo Eólico São Bento do Norte, para o qual o método direto apresenta um erro médio percentual absoluto (MAPE) de 349,28 % em relação aos valores de projeto das resistências de aterramento. Já a aplicação do método indireto apresenta um MAPE de 41,28 %. A solução numérica apresenta erros de medição praticamente nulos, no entanto devido à laboriosa formulação de seu equacionamento, é limitada a um sistema de aterramento de aerogerador, fato que a torna inviável para uso em manutenções periódicas. Solução final para o método proposto, a heurística cria redes neurais que conseguem estimar os valores das resistências de aterramento dos aerogeradores a partir das respectivas leituras tomadas com o alicate terrômetro, reduzindo o MAPE do método direto para 1,85%. Deste modo, apresenta-se como uma proposta alternativa para medição de resistência de aterramento em complexos eólicos nas atividades de inspeção durante as manutenções preventivas e corretivas periódicas.
Methods that have been used to measure grounding resistance are not feasible in periodic maintenance activities of onshore wind farms due to test arrangement complexity and associated high costs. The clamp-on earth ground meter is an alternative method proposed to measure earth resistance in multi-grounded electrical systems. This work aims to make possible the use of the clamp-on earth ground meter as an alternative to measure grounding resistance in periodic maintenance activities of wind farms. In pursuit of that goal this study proposes a scientific method for evaluating and mitigating measurement errors associated with the application of the clamp-on method in wind farms. The error associated with the use of the direct and indirect clamp-on method is evaluated through computational simulations of its equivalent circuit. If the results obtained are not satisfactory, numerical methods are used to minimize measurement errors. In this way, a numerical solution and a heuristic solution using artificial neural network technique are used. The method proposed by this dissertation is applied in the São Bento do Norte Wind Power Complex grounding system, for which the direct method presents a mean absolute percentage error (MAPE) of 349.28% in relation to the grounding resistances project values. On the other hand, the application of the indirect method presents a MAPE of 41.28%. The numerical solution presents errors close to zero, however, due to the laborious formulation of its equation, it is limited to one wind turbine grounding system, a fact that makes it unfeasible for use in periodic maintenance. The final solution proposed, the heuristic create neural networks that are able to estimate the values of the wind turbines grounding resistances from their respective clamp-on meter measurements, reducing the direct method’s MAPE to 1.85%. Therefore, it is presented as an alternative proposal for measuring the grounding resistance of wind turbines in the wind park periodic maintenance.
Data da defesa: 17/09/2021
Banca Examinadora
Orientador (a): Henry Leonardo López Salamanca(Lactec)
Membro da Banca: Lúcio de Medeiros (Lactec)
Membro da Banca: Luiz Felipe Ribeiro Barrozo Toledo (Lactec)
Membro da Banca: André Eugênio Lazzaretti (UTFPR)
Palavra(s)-Chave: Parques eólicos; sistemas de aterramento; alicate terrômetro; resistência de aterramento; aerogeradores.
Keywords: clamp-on method; grounding resistance; wind turbine generator; wind farms; measurement.
