Influência de sistemas meteorológicos de grande escala sobre a distribuição de raios na Amazônia Oriental, com aplicação no setor elétrico

Foi feito um estudo da associação entre a densidade de ocorrência de raios com condições meteorológicas no leste da região Amazônica entre os anos de 2006 a 2008. A região estudada foi limitada por uma grade geográfica entre as latitudes 0º a -10º e longitudes -53º a -43º. Foram desenvolvidos métodos computacionais de processamento estatístico e geração de mapas de ocorrências de raios para diferentes intervalos de tempo. Esses métodos foram aplicados para determinar os pontos de altas ocorrências de raios ao longo de linhas de transmissão de energia elétrica, a fim de oferecer subsídios para a proteção e operação dos sistemas elétricos da região. Foram utilizados dados da rede de detecção de raios do SIPAM para redimensionar a detecção do sistema de alcance intercontinental STARNET, e subsequentemente, foram obtidos mapas de densidade de raios mais uniformes e realistas. Esses mapas foram interpretados em períodos semanais e sazonais, considerando as observações simultâneas de chuva, vento, radiação de onda longa e a presença de sistemas meteorológicos de grande escala. Zona de Convergência Intertropical e Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCIT, ZCAS) definidos pela convergência de ventos e anomalias negativas de Radiação de Ondas Longas ( ROL). Os resultados mostraram boa correspondência entre as áreas de convecção e a intensa ocorrência de raios. Nas regiões de mais alta atividade elétrica atmosférica, foi observada ocorrência de convergência dos ventos e anomalias negativas de ROL, para situações de presença de ZCAS e ZCIT sobre a região. A atividade de raios também coincidiu, com algumas exceções, com áreas de maior precipitação em períodos semanais. Foi observado também que, durante um trimestre seco, os segmentos de linhas de transmissão de Mojú-Tailândia e Jacundá-Marabá apresentaram maior incidência de raios. O pico da densidade de raios chegou a 18 raios/km²/trimestre em alguns locais. Durante o trimestre chuvoso, a densidade geral de raios foi 86% maior e apresentou distribuição espacial mais uniforme quando comparada com um trimestre seco. Este estudo mostrou não somente como as características meteorológicas influenciaram na distribuição e quantidade raios, mas também que a elevada atividade de descargas elétricas na região deve ser uma preocupação importante para os sistemas de distribuição de energia elétrica e outras atividades humanas na Amazônia Oriental.

Distribuição de raios, precipitação e casos de tempestades severas na Amazônia Oriental

O objetivo deste é analisar a relação entre raios e precipitação, sobre diferentes tipos de superfície terrestre e através de estudos de caso de tempestades severas, durante o período de dezembro de 2006 à dezembro de 2008. Os estudos foram feitos dentro de uma área definida pelas coordenadas geográficas 0° a 6° S e 50° a 47° W, abrangendo partes dos estados do Pará, Maranhão e extremo norte de Tocantins.Essa região de estudo foi escolhida por estar localizada em uma área central em relação à localização dos sensores da rede de detecção de raios do Sistema de Proteção Amazônia (RDR-SIPAM) e que contém a maior parte das linhas de transmissão de energia elétrica da região. Os dados de chuva foram coletados por 46 pluviômetros digitais das estações meteorológicas do INMET e HIDROWEB- ANA. Nas análises dos dias de tempestades severas, também foram utilizados dados de pluviômetro de alta resolução temporal operado pela CPRM em Belém. Para classificação dos tipos de superfície e em particular da cobertura vegetal, foram utilizadas as informações de banco de dados sobre Recursos Naturais do IBGE. Para um melhor detalhamento sobre a relação entre raios, precipitação e tipos de superfície, a área de estudo foi dividida em três sub-áreas que possuem características fisiográficas distintas. A Área 1 inclui a Ilha do Marajó e a grande massa d'água da foz do Rio Amazonas e oceano Atlântico próximo. A Área 2 possui 60% de cobertura por floresta. A Área 3 tem 62% de cobertura por áreas agrícolas e/ou pastagens. Os sistemas meteorológicos de larga escala produtores de chuva e raios foram analisados tanto para as 3 áreas consideradas, como nos casos de tempestades severas em torno de Belém. Nessas tempestades foi observado, em quase todos os casos, que os raios antecedem as chuvas. Em geral ficou evidenciada a influencia sazonal na densidade de ocorrência de raios sobre os diferentes tipos de superfície. Todavia, esse trabalho também mostrou que as condições meteorológicas determinam mais amplamente as magnitudes dessa variável. Isso pode ser observado com bastante clareza nos estudos de casos de tempestades severas, onde a ZCIT e as LI`s são fatores determinantes da precipitação e conseqüentemente dos raios ocorridos em Belém.

Estudo e desenvolvimento do índice potencial de impacto de descargas atmosféricas em linhas de transmissão

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

A meta-heurística de busca dispersa aplicada no planejamento da expansão de sistemas de transmissão

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Modified routine for decreasing numeric oscillations at associations of lumped elements

Some changes in the application of the numeric trapezoidal integration are analyzed for applications considering pi circuits. It is considered numeric and computational proceedings for improving the numeric results obtained with associations of pi circuits. In numeric integration solutions of the linear systems, it is common to represent these associations of pi circuits by only one matrix. This representation introduces undesirable numeric oscillations in simulations of the dynamics of wave propagation in electrical systems. The proposed changes improve the results of application of cascades of pi circuits associated to the trapezoidal integration, avoiding that the numerical oscillations, or Gibb's oscillations, have high values and are slowly damped. For the carried out simulations, different number of pi circuits and voltage sources are checked, confirming the reduction of the influence of the numeric oscillations on the obtained results. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Estudo da aplicabilidade do sistema pultrudado de fenólica/fibras de carbono em cabos condutores

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Suitability of carbon fiber-reinforced polymers as power cable cores: Galvanic corrosion and thermal stability evaluation

The increasing demand for electrical energy and the difficulties involved in installing new transmission lines presents a global challenge. Transmission line cables need to conduct more current, which creates the problem of excessive cable sag and limits the distance between towers. Therefore, it is necessary to develop new cables that have low thermal expansion coefficients, low densities, and high resistance to mechanical stress and corrosion. Continuous fiber-reinforced polymers are now widely used in many industries, including electrical utilities, and provide properties that are superior to those of traditional ACSR (aluminum conductor steel reinforced) cables. Although composite core cables show good performance in terms of corrosion, the contact of carbon fibers with aluminum promotes galvanic corrosion, which compromises mechanical performance. In this work, three different fiber coatings were tested (phenol formaldehyde resin, epoxy-based resin, and epoxy resin with polyester braiding), with measurements of the galvanic current. The use of epoxy resin combined with polyester braiding provided the best inhibition of galvanic corrosion. Investigation of thermal stability revealed that use of phenol formaldehyde resin resulted in a higher glass transition temperature. On the other hand, a post-cure process applied to epoxy-based resin enabled it to achieve glass transition temperatures of up to 200 degrees C. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Uso do ATP para simulações de descargas atmosféricas em para-raios de 15 kV dos serviços auxiliares de subestações de energia elétrica

This paper addresses the topics required for the selection of surge arresters used, the output of autotransformers, which protect the system Auxiliary Services (SE) of an electrical substation. Surge arresters used are part of the Protection System Lightning (SPDA). Transmission lines mostly run through regions with orographic well diversified and have constant weather changes, which lead to many undesirable interactions with electromagnetic phenomena, such as giving rise to blackout on 10 November 2009, which left nine states without power, which led to unplanned shutdowns in the system that left millions of people without electricity. This work of completion is to determine whether the method used in the selection of surge arresters meet the protection needs faced by a substation auxiliary services, through the use of software use ATPDraw

Cinética de degradação do sistema resina epóxi/fibra de carbono

With the increasing demand for electricity, the retraining of transmission lines is necessary despite environmental restrictions and crossings in densely populated areas to build new transmission and distribution lines. Solution is reuse the existent cables, replacing the old conductor cables for new cables with higher capacity power transmission, and control of sag installed. The increasing demand for electrical power has increased the electric current on the wires and therefore, it must bear out temperatures of 150°C or more, without the risk of the increasing sag beyond the established limits. In the case of long crossings or densely populated areas, sag is due to high weight of the cable on clearance. The cable type determines the weight, sag, height and the towers dimensions, which are the items that most influence the investment of the transmission line. Hence, to reduce both cost of investment and maintenance of the line, the use of a lighter cable can reduce both number and the height of the towers, with financial return on short and long term. Therefore, in order to increase the amount of transmitted energy and reduce the number of built towers and sag, is recommended in the current work substitute the current core material (steel or aluminium) for alternatives alloys or new materials, in this case a composite, which has low density, elevated stiffness (elasticity module), thus apply the pultruded carbon fiber with epoxy resin as matrix systems and perform the study of the kinetics of degradation by thermogravimetric analysis (TGA), dynamic mechanical analysis (DMA) and differential scanning calorimetry (DSC), according to their respective standards

Transmissão de potência em corrente contínua e em corrente alternada: estudo comparativo

This paper presents a comparative study based on literature and examples in the literature, the two main technologies for the transmission of electricity at high voltage: alternate current transmission and direct current transmission. Inside the direct current transmission will be shown two technologies currently employed, transmission by current source and transmission by voltage source, contributing to a better understanding of them. The ultimate goal is to provide a text for consultation to identify key characteristics that influence the choice of future transmission lines

Estimação de parâmetros de linhas de transmissão utilizando técnicas de decomposição modal: Aplicação em linhas com plano de simetria vertical

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Reducing the spurious oscillations in the lumped parameters model using low-pass filter

Voltages and currents in the transmission line are described by differential equations that are difficult to solve due soil and skin effect that has to be considered for accurate results, but it increases their complexity. Therefore there are some models to study the voltages and currents along in transmission line. The distributed parameters model that transforms the equations in time domain to the frequency domain and once the solutions are obtained, they are converted to time domain using the Inverse Laplace Transform using numerical methods. Another model is named lumped parameters model and it considers the transmission line represented by a pi-circuit cascade and the currents and voltages are described by state equations. In the simulations using the lumped parameters model, it can be observed the presence of spurious oscillations that are independent of the quantity of pi-circuits used and do not represent the real value of the transient. In this work will be projected a passive low-pass filter directly inserted in the lumped parameters model to reduce the spurious oscillations in the simulations, making this model more accurate and reliable for studying the electromagnetic transients in power systems.

Inclusão das representações de gary e de skilling-umoto em modelos de linhas de transmissão trifásicas: Aplicação em simulações de transitórios eletromagnéticos em sistemas de energia elétrica

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Proposta de um algoritmo eficiente para a localização de faltas por relé diferencial numérico para proteção de linhas de transmissão com compensação série controlada por tiristores (TCSC)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

The Brazilian Experience With the Use of the Shield Wire Line Technology (SWL) for Energy Distribution

This paper presents an analysis of the impact of the lightning overvoltages on the operational performance of the energized shield wire line technology (SWL) implemented in two locations of the State of Rondonia, Brazil. The analysis covers the periods of 1996 to 2000 (SWL Jaru) and 1997 to 2002 (SWL Itapua do Oeste), and shows that lightning is responsible for most of the system outages. The paper describes the satisfactory results achieved with the system, showing that the isolation and energization of the shield wires does not deteriorate the lightning performance of the 230 kV transmission lines. Comparisons between the performances of the SWL technology, conventional 34.5 kV lines, and thermal power plants in operation in the same region are also presented. The results demonstrate the technical and economical viability of the SWL technology and show that its application can lead to a postponement of investments.