masterThesis
Avaliação do impacto de descargas atmosféricas em aerogeradores utilizando o ATP
Registro en:
RODRIGUES, Pedro Mateus Pimenta. Avaliação do impacto de descargas atmosféricas em aerogeradores utilizando o ATP. Orientador: José Tavares de Oliveira. 2022. 92f. Dissertação (Mestrado em Energia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022.
Autor
Rodrigues, Pedro Mateus Pimenta
Resumen
The growth of wind energy generation is aligned with the reduction of polluting gases in the atmosphere, and wind energy is a clean and renewable source of energy with great potential to generate employment. These factors make wind energy fit national energy goals and make up a portion of the country's energy matrix. Brazil is a country of continental dimensions and has regions with high incidences of lightning. The impacts caused by lightning on wind turbines and other components of a wind farm are one of the most important topics in the implementation and operation of wind farms. In addition, several wind farms are installed in mountainous areas that have soil with high resistivity, causing, in addition to greater exposure to lightning, a difficulty in guaranteeing the effective flow of spurious currents to the soil. In some cases, in addition to the forced shutdown that causes the unavailability of the generating units, the recompositing through the replacement of machine components can be extremely expensive, in view of the dimensions and specificities of some of these items. This work aims to evaluate the behavior of voltage surges caused by the impact of lightning in wind farms, for this, equivalent circuit models are used for the various components of the wind turbine, blades, tower, mechanical and electrical connection systems, and the electrical ground of the turbine. A standard wind farm with synchronous generators connected to the transmission grid will be used to assess the voltage levels caused by the incidence of lightning strikes. The simulations will be carried out with the ATP (Alternative Transients Program), through its graphical interface ATPdraw. During the simulations, modifications to specific parameters are carried out to investigate the behavior of the system during the transient caused by the impact of lightning, so that the scenarios that allow the validation and proposal of improvements about the response to outbreaks can be evaluated. O rápido crescimento da geração de energia eólica vem alinhado à redução de gases poluentes na atmosfera, já que é uma fonte de energia limpa e renovável com grande potencial de gerar emprego e renda. Esses fatores fazem com que a energia eólica esteja ajustada com os objetivos energéticos nacionais e compõe uma parcela da matriz energética do país. O Brasil é um país de dimensões continentais e possui regiões com incidências elevadas de descargas atmosféricas. Neste cenário os impactos causados por descargas atmosféricas em aerogeradores e demais componentes de um parque eólico são um dos temas mais importantes na implementação e operação dos complexos. Além disso, diversos parques estão instalados em áreas montanhosas ou de serras que possuem solo com características geofísicas peculiares e alta resistividade, ocasionando além de uma maior exposição a descargas atmosféricas uma dificuldade em relação a garantia de escoamento eficaz de correntes espúrias para o solo. Em alguns casos além do desligamento forçado que ocasiona a indisponibilidade das unidades geradoras, a recomposição através de substituição de componentes da máquina pode ser bastante onerosa, tendo em vista as dimensões e especificidades de alguns desses itens. O presente trabalho tem como objetivo avaliar os comportamentos dos surtos de tensão ocasionados pelo impacto de descargas atmosféricas em parques eólicos. Para isso, são utilizados modelos de circuitos equivalentes para os diversos componentes do aerogerador, pás, torre, sistemas de conexão mecânica e elétrica, assim como os aterramentos. Um parque eólico padrão com geradores síncronos conectados à rede de transmissão é utilizado para avaliação dos níveis de tensão ocasionados pela incidência de descargas atmosféricas. As simulações foram realizadas no ATP (Alternative Transients Program), através de sua interface gráfica o ATPdraw. Durante as simulações, modificações em parâmetros específicos são realizadas para averiguação do comportamento do sistema durante o transitório ocasionado pelo impacto da descarga atmosférica, para que assim possam ser avaliados os cenários que possibilitem a validação e proposição de melhorias no que diz respeito a resposta à surtos de tensão atmosféricos.