Limitação de correntes de falta fase-terra por meio do ajuste de bobina de petersen em neutro de transformadores de potência

Abstract

A aplicação da bobina de Petersen ao neutro dos transformadores dos sistemas de distribuição de energia elétrica tem sido uma técnica adotada por várias concessionárias, em diferentes países, com o objetivo de reduzir as correntes de falta à terra, possibilitando uma diminuição de desligamentos devidos a faltas intermitentes e assim melhorar os índices de qualidade de energia elétrica. Esta dissertação tem como objetivo investigar o efeito da inserção e ajuste de bobina de Petersen no neutro de um transformador de distribuição. A finalidade é a limitação da intensidade da corrente de falta fase-terra no alimentador servido pelo transformador. A bobina é ajustada de tal forma que o ponto de ressonância entre a indutância da bobina e as capacitâncias fase-terra do sistema é alcançado à frequência industrial. Ao atingir a ressonância, tem-se a redução da corrente de falta à terra e a auto-extinção do arco. São características desejáveis que possibilitam a continuidade do suprimento no sistema de distribuição. Por meio da utilização do Programa Computacional ATP, são realizados testes em um vii sistema equivalente do IEEE, no qual foram estudados os comportamentos das correntes e tensões para várias condições do neutro do transformador e da resistência de falta. Simulações realizadas em alimentadores com elevadas capacitâncias, utilizando-se os softwares ATP e Matlab, evidenciaram a eficácia do método proposto. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The Petersen coil insertion on the neutral of the electrical distribution power system transformers has been a technical strategy adopted for several electrical utilities, in many countries with the purpose to reduce the earth-fault current intensities, enabling circuit disconnect decrease for intermittent faults and so to improve the electrical power quality. The aim of this dissertation is to verify the effects of insertion and adjust of the Petersen coil in the neutral of a power transformer. The purpose is to limit the feeder fault phaseearth current. The coil is adjusted in such way that its inductance reaches a resonant point with the phase-earth capacitances of the system on power frequency industry. At this point, the level of the line-to-earth fault current is reduced and the voltage arc is selfextinguished. This procedure contributes with electrical service interruptions decrease. Tests are accomplished with the ATP Computational Program on IEEE equivalent system. The currents and voltage variation are studied for several neutral transformers and fault resistance values. Tests are carried out on feeders with high capacitances employing Matlab and ATP softwares clarify the efficacy of the methodology presented.