Modelo analítico para linhas de transmissão de energia elétrica: aplicação em linhas trifásicas com plano de simetria vertical

Abstract

Este trabalho apresenta um modelo analítico para uma linha de transmissão trifásica com plano de simetria vertical. Devido às características físicas dessa linha, é possível representá-la por um sistema constituído por uma linha monofásica e por uma linha bifásica. Nesse sistema, as equações que descrevem o comportamento das grandezas nos terminais da linha monofásica são conhecidas, enquanto que as equações da linha bifásica foram obtidas utilizando uma matriz de transformação escrita explicitamente em função dos parâmetros da linha trifásica. Em seguida, as grandezas modais da linha trifásica foram convertidas para o domínio das fases e as equações resultantes representam um modelo analítico desenvolvido diretamente no domínio das fases dessa linha. Para verificar o desempenho do modelo, foram realizadas simulações considerando a energização e a incidência de uma descarga atmosférica em uma linha trifásica de 440 kV. Esses resultados foram comparados aos resultados obtidos com a linha representada por meio de um método clássico (representação nos modos) e as simulações mostraram que o modelo responde adequadamente na faixa de frequência correspondente aos procedimentos de manobra e chaveamento. O modelo desenvolvido leva em conta o efeito da frequência sobre os parâmetros longitudinais da linha e também o fato de que os parâmetros da linha são distribuídos ao longo de seu comprimento. Acredita-se que a análise das matrizes, que dão suporte ao modelo, e a validação do modelo no domínio do tempo possa dar origem, futuramente, a um modelo de linha de transmissão desenvolvido diretamente no domínio do tempo. Tal modelo, pelo fato de ser obtido diretamente das equações de propagação da linha, permitirá a obtenção de resultados de simulações, de transitórios eletromagnéticos que ocorrem...

This paper presents an analytical model to a three-phase transmission line with vertical symmetry plane. Because of physical characteristics of this line, it is possible to represent it by a system consisting of a single-phase and a two-phase line. In this system, the equations that describe the behavior of single-phase terminals quantities are known, while the two-phase equations were obtained using a transformation matrix written explicitly in terms of the parameters of three-phase line. Then, the modal quantities of three-phase line were converted into phase domain and the resulting equations represent an analytical model developed directly in phase domain of this line. To verify the performance of the model, were performed simulations considering the energization and impact of a lighting surge in a 440 kV three-phase line. These results were compared to results obtained with the line represented by a classical method (presentation modes) and simulations show that the model responds appropriately in the frequency range corresponding to the operation and switching procedures. The model developed takes into account the frequency effect on the longitudinal line parameters and also the fact that the line parameters are distributed along their length. It is believed that the matrix analysis, that support the model and the model validation in time domain may give rise in the future to a transmission line model developed directly in time domain. Such a model, because it is obtained directly from the propagation equations of line, will enable the more accurate results of simulations of electromagnetic transients that... (Complete abstract click electronic access below)