blog

Nov 21, 2023

Fórmulas que calculam a reatância de barramentos tubulares e sua derivação em esquemas de conexão elétrica primária

Relatórios Científicos volume 13,

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 3223 (2023) Citar este artigo

489 acessos

Detalhes das métricas

A operação de comutação elétrica em uma subestação localizada em um sistema de transmissão de alta tensão altera os modos de operação da fiação principal na subestação ou no sistema. Grandes alterações podem ter influências negativas no quadro da fiação principal em um curto espaço de tempo. O estudo quantitativo deste problema deve ser baseado no estabelecimento de circuitos equivalentes de fiação principal, quando raramente existem fórmulas para calcular a reatância de barramentos tubulares. Neste artigo, com base na teoria do campo eletromagnético, a indução magnética e as ligações de fluxo fora e dentro dos condutores tubulares são obtidas a partir do Teorema do Ampere Loop e, em seguida, as fórmulas para calcular aproximadamente a reatância de barramentos tubulares com um arranjo trifásico paralelo são derivados. A partir do processo e dos resultados do cálculo em um exemplo, pode-se ver que as fórmulas são aplicadas de forma simples, conveniente e rápida, e podem ser valiosamente difundidas na prática da engenharia elétrica.

A necessidade de calcular a reatância dos barramentos é discutida em primeiro lugar.

As linhas aéreas ou de transmissão por cabo de alta tensão são construídas principalmente por condutores flexíveis, onde seus parâmetros e circuitos equivalentes têm sido adotados de forma madura na análise e cálculo do sistema de energia1,2,3,4. A fiação principal é um arranjo de conexão de barramento em usinas e subestações. É um chaveiro de um sistema de energia onde os barramentos são construídos principalmente por condutores rígidos (por exemplo, barramentos tubulares, etc.) e desempenha um papel importante na coleta e distribuição de energia elétrica. Os barramentos são muito mais curtos que as linhas de transmissão e conectados a eles em uma direção perpendicular. Ao realizar uma análise e cálculo em um sistema de energia, a fiação principal é modelada como nós de tensão, não considerando a influência da resistência e reatância dos barramentos na distribuição de energia, etc.

A fiação principal é um dos fatores importantes que afetam a confiabilidade e a flexibilidade de um sistema de energia. Mudanças de seus modos de operação e a manutenção de equipamentos em seu quadro são inevitavelmente alcançadas pela mudança dos estados do quadro (por exemplo, uma chave ou seccionador está ligado ou desligado), o que é chamado de operação de comutação. O processo de operação de comutação altera a conexão do circuito formado por cada componente elétrico em um sistema de energia e os correspondentes parâmetros de operação nele, como tensão, corrente, potência, etc. Quando em usinas e subestações são aplicadas formas simples de fiação principal (por exemplo, fiação de barramento único, etc.) ou em formas complexas de fiação principal é realizada a operação de comutação com poucos passos, a influência da alteração acima dos parâmetros operacionais na operação normal de estado estacionário do sistema de energia pode ser ignorada.

No entanto, formas de fiação principal de alta confiabilidade e flexibilidade com barramentos (como fiação de barramento duplo, etc.) são complexas e não há apenas um esquema praticável para sequências e etapas de operação de comutação. Tomando como exemplo os barramentos de comutação na forma de fiação de barramento duplo, mesmo se o mesmo tipo de operação de comutação com o mesmo modo de operação inicial for conduzido, como manutenção de barramentos em operação, existem pelo menos dois esquemas para realizar o make-before -operação de interrupção de seccionadores de seção de barramento5,6: uma é a de colocar os seccionadores conectados aos barramentos em reserva em todos os bays antes de interromper os seccionadores conectados aos barramentos em operação nesses bays; o outro é o make-before-break de um bay para outro um a um, ou seja, fazer seccionadores conectados a barramentos em reserva no primeiro bay antes de interromper seccionadores conectados a barramentos em operação no mesmo bay, e então fazer e desconectar o segundo compartimento, no terceiro compartimento, etc. Diferentes sequências de operação formam diferentes conexões de circuito da fiação principal, onde é possível fazer com que a corrente que flui através de segmentos de barramentos, comutadores, linhas de entrada e saída aumente temporariamente para sobrecorrente, o que inevitavelmente produz uma influência na expectativa de vida útil dos equipamentos mencionados acima. Ele evitará a ocorrência de fenômenos de sobrecorrente de curto prazo na fiação principal e construirá uma base teórica para o desenvolvimento automatizado e inteligente da operação de comutação para analisar e estudar a influência de suas diferentes sequências.