Sistemas para detecção de falta de alta impedância e de rompimento de condutores em redes de distribuição de energia elétrica

Abstract

Resumo: O rompimento de condutores elétricos de redes de distribuição de energia elétrica, especialmente em centros urbanos, tem sido um problema estudado há muito tempo tendo em vista os acidentes que vitimam seres vivos, muitos deles conduzindo pessoas ao óbito, e causando efeitos negativos à imagem das concessionárias de energia, além da interrupção do fornecimento e o corresponde ônus financeiro que o problema acarreta. Este trabalho teve dois objetivos principais. O primeiro foi o de levantar e estudar as principais causas que levam ao rompimento, e sugerir ações no sentido que seja isso minimizado. O segundo vem em complemento ao primeiro, e foi o de criar sistemas que detectem o rompimento e informem a concessionária de energia para a tomada das ações cabíveis. Foram desenvolvidos dois sistemas para detecção do rompimento dos condutores, para os quais foram construídos os respectivos protótipos. Um sistema é baseado na aplicação de sensores de corrente elétrica, e outro na aplicação da técnica da extensometria. Ambos os sistemas se mostraram promissores. O sistema baseado na técnica da extensometria representa uma contribuição inédita para a qual foi depositado um pedido de patente junto ao INPI, em 17/08/2005 com o número PI0503502-3, sob o título "Sistema de detecção e comunicação de rompimento de condutor elétrico em redes de distribuição de energia elétrica". No âmbito dessa tese foi, ainda, construída uma rede experimental de distribuição de energia cujas características físicas e elétricas muito se aproximam de uma rede convencional de distribuição de energia. Nessa rede é possível a realização de testes elétricos com tensão alternada de até 13,8 kV ou correntes de até 400A, e de testes mecânicos em condutores instalados em uma rede de distribuição de energia. É extremamente flexível, permite a realização de uma ampla gama de testes e não tem similar conhecido na literatura. Por tratar-se de um projeto e construção de características inéditas, teve um pedido de patente depositado junto ao INPI no dia 11/10/2005, sob o título "Rede experimental de distribuição de energia elétrica" e número PI0504175-9.

Abstract: A high impedance fault results when a primary circuit conductor makes an unwanted electrical contact which restricts the flow of the current below the detection level of the protective devices. High impedance faults often occur when a conductor breaks and falls to the ground. Such a situation leaves an energized conductor at ground level, creating a public hazard. For many years until now, protection engineers and researchers have looked for solutions to this long standing problem. This search has resulted in the development of several techniques to detect high impedance faults. This work has been divided in two main parts. In first part conductor failure reasons have been determined and suggestions have been made in order to prevent such as failures. In second part two failure detection systems have been developed and respective prototypes were constructed. One system is based on electric current sensors. The other is based on the application of the extensometer technique. Prototypes have been tested with promising results. Prototypes may be converted to commercial products. The unique extensometer based system was protected under a patent requirement number PI0503502-3 in 17/08/2005. As a result of this work an experiental distribution laboratory was projected and constructed. Its physical and electrical characteristics are similar to a conventional electrical distribution system. Alternating voltage 13.8 kV or controlled alternating current up to 400 A can be applied. Laboratory is absolutely flexible and unique. Another patent requirement has been made in 11/10/2005, number PI0504175-9, for this unique cable laboratory.