Sobretensões transitórias

Literaturas como Transmission, Beeman, Dunki-Jacobs, J.C.Das, inclusive outras de minha própria autoria, falam sobre sobretensão transitória. Todas elas mostram o fenômeno do aumento de tensão durante sobretensões transitórias de forma gráfica e fasorial. Até então, eu não havia tentado reproduzir este fenômeno utilizando um software como o ATP/ATPDraw.

A sobretensão transitória ocorre  em sistema não aterrados sujeitos a faltas à terra intermitentes [Beeman] e é publicado que ocorre um escalamento da tensão de 5 a 8 vezes a tensão nominal do sistema dentro de uma janela de tempo de 1.5 ciclos, atingindo frequências da ordem de 8 kHz.

A figura 1, tirada do livro de Proteção, de Cláudio Mardegan, ilustra o fenômeno.

Para a maioria das pessoas, fica difícil entender o fenômeno, se não souber exatamente como ocorre e se é factível de ocorrer em um sistema elétrico.

A Modelagem

Como foi feita a representação fasorial, como indicado na figura 1, não se consegue “enxergar” os aspectos de alta frequência.

Fiz a modelagem no ATP/ATPDraw de forma a representar as pesquisas de Dunki-Jacobs no livro “Industrial Power System Grounding Design Handbook”. O sistema simulado representa uma fonte infinita suprindo um transformador de 1500 kVA com tensão de 13.8-0.48 kV, conexão triângulo-estrela não aterrada. O diagrama unifilar pode ser visualizado na Figura 2.

Simulou-se este modelo com um passo de integração de 1.E-7 s e um tempo de simulação de 0.2 s.

Na figura 3, seguinte, mostra-se tanto a forma de onda decorrente da simulação do fenômeno, bem como os instantes de chaveamento.

Como pode ser visualizado, a tensão alcança valores próximos de 6 e frequências da ordem de 10 kHz. 

Isso pode ser verificado pelas figuras 4 e 5.

Um pu de tensão é 480/3×2 = 391.918 V. Dividindo 2298.4 by 391.918 chega-se ao valor pu da tensão, que no caso é 5.86 6.

Ampliando-se um pouco mais a Figura 4, chega-se à figura 5, de onde pode-se tirar o período da onda e calcular a frequência pelo inverso do período.

O período lido na Figura 5 é de 9.6802×10^-5 s. A frequência é calculada pelo recíproco do período e tem o valor de 10.414 kHz.

É importante conhecer mais profundamente este assunto. No treinamento de Transitórios Eletromagnéticos da EngePower, fazemos uma abordagem aprofundada neste tema.

Caso queira mais informações, estamos à disposição: [email protected]. 

Sobre o autor

Cláudio Mardegan é CEO da EngePower Engenharia, Membro Sênior do IEEE, Membro do Cigrè | [email protected]