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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2018.tde-18092018-082751
Documento
Autor
Nome completo
Andrei Oliveira Mota Porfiro
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Costa, Eduardo Coelho Marques da (Presidente)
Kurokawa, Sérgio
Puma, José Luis Azcue
Título em português
Análise de sistemas de transmissão HVDC baseados em conversores modulares multiníveis frente descargas atmosféricas.
Palavras-chave em português
Descarga atmosférica Para-raios
HVDC
MMC
PSCAD/EMTDC
Resumo em português
Atualmente, em virtude do aumento da demanda energética surgem diversas preocupações devido à escassez dos recursos energéticos tradicionais e os impactos ambientais proporcionados pelos mesmos. Neste contexto, para atender a demanda, diversos investimentos têm sido feitos no desenvolvimento de gerações alternativas e renováveis de energia, bem como na interconexão entre países para exportação de energia. Assim, os estudos exigem soluções mais eficazes para transmissão de energia elétrica, como os sistemas de transmissão High Voltage Direct Current (HVDC), uma alternativa aos sistemas de transmissão atuais, que são predominantemente em Corrente Alternada (CA). Dentre as principais vantagens dos sistemas HVDC, destaca-se a possibilidade de transmissão de grandes montantes de energia a longas distâncias com baixas perdas. Desta forma, eles estão susceptíveis às mais diversas condições meteorológicas e geográficas, em regiões isoladas, o que os tornam vulneráveis a descargas atmosféricas, afetando a segurança do sistema. Assim, neste trabalho, foi simulado um sistema HVDC, utilizando conversores Voltage Source Converter (VSC) do tipo modular multinível, do inglês Modular Multilevel Converter (MMC), frente descargas atmosféricas. Foram analisados diversos casos, visando verificar o comportamento dos conversores e validar a eficácia da utilização de para-raios de óxido metálico, comumente chamado de para-raios de óxido de zinco (ZnO), visto que este é um componente geralmente empregado em sistemas CA. O trabalho apresenta uma revisão acerca dos sistemas VSC-based HVDC (VSC-HVDC), tratando principalmente dos conversores MMC. Também foram descritos todos os modelos utilizados nas simulações, as quais foram realizadas através do software PSCAD/EMTDC. Concluiu-se que o correto dimensionamento e locação dos para-raios operam adequadamente em sistemas Corrente Contínua (CC). Um outro fato interresante é que a sobretensão gerada pelo surto atmosférico se propaga para o lado CA ao incidir no lado CC, mas o contrário não ocorre.
Título em inglês
Analysis of HVDC transmission systems based on multievel modular converters against lightnings.
Palavras-chave em inglês
Arrester
HVDC
Lightning
MMC
PSCAD/EMTDC
Resumo em inglês
Nowadays, due to the increase in energy demand, several concerns arise due to the scarcity of traditional energy resources and the environmental impacts. In this context, to meet the demand, several investments have been made in the development of alternative and renewable generations of energy, as well as in the interconnection among countries for energy exports. Thus, studies require more effective solutions for electric power transmission, such as VSC-HVDC systems, an alternative to current transmission systems, which are predominantly in CA. Among the main advantages of VSC-HVDC systems, we can highlight the possibility of transmitting large amounts of energy over long distances with low losses. In this way, they are susceptible to the most diverse meteorological and geographic conditions, in isolated regions, which make them vulnerable to lightning, affecting the safety of the system. Thus, in this work, an HVDC system was simulated using VSC converters of the multilevel modular type (MMC) in front of lightnings. Several cases were analyzed in order to verify the behavior of the converters and validate the effectiveness of the use of metal oxide arresters, also known as ZnO arresters, since this is a commonly used component in CA systems. The work presents a review about the VSC-HVDC systems, mainly dealing with the MMC converters. We also described all the models used in the simulations, which were performed through the PSCAD/EMTDC software. It was concluded that the correct dimensioning and location of the arresters operate properly in CC systems. Another interresting fact is that the overvoltage generated by the lightning propagates to the AC side when it hits the CC side, but the reverse does not occur.
 
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Data de Publicação
2018-09-18
 
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