Princípio de interrupção de falhas em linhas curtas (SLF) na rede por disjuntores
Tensão de Recuperação Transitória (TRV) de Alta Frequência em Linhas de Transmissão
Quando ocorre um defeito em uma linha de transmissão a uma distância que varia de 100 metros a vários quilômetros, é necessário um disjuntor (CB) para limpar o defeito em linha curta (SLF). O processo de limpeza do defeito pelo disjuntor pode levar à geração de uma Tensão de Recuperação Transitória (TRV) com uma taxa de subida acentuada, frequentemente semelhante a uma forma de onda serrilhada. Este fenômeno é causado por oscilações de alta frequência geradas por ondas viajantes que se propagam ao longo da linha e refletem entre o terminal do disjuntor e o ponto de defeito.
Fenômenos Chave Durante a Interrupção do Defeito
Oscilações de Alta Frequência e Forma de Onda Serrilhada:
Quando o disjuntor interrompe a corrente de defeito sob condições de SLF, são geradas oscilações de alta frequência devido às mudanças rápidas na corrente e tensão. Essas oscilações resultam em uma TRV com uma taxa de subida acentuada, que pode ser visualizada como uma forma de onda serrilhada ou triangular.
A forma de onda serrilhada é causada pelas ondas viajantes que se propagam ao longo da linha de transmissão e refletem entre o terminal do disjuntor e o local do defeito. Cada reflexão contribui para o comportamento oscilatório da TRV, levando a múltiplos picos e vales na forma de onda de tensão.
Oscilações no Lado da Fonte:
No lado da fonte do disjuntor (o lado conectado ao sistema de energia), a tensão no terminal do disjuntor retorna ao nível de tensão do sistema, que geralmente é a tensão no terminal do transformador. Esta transição causa uma oscilação na frequência de potência (por exemplo, 50 Hz ou 60 Hz) no circuito da fonte.
A oscilação na frequência de potência é devida à mudança súbita na configuração do circuito quando o defeito é limpo, causando uma resposta transitória no sistema. Esta oscilação decresce gradualmente ao longo do tempo à medida que o sistema se estabiliza.
Oscilações no Lado da Linha:
No lado da linha do disjuntor (o lado conectado à linha de transmissão), a tensão no terminal do disjuntor cai para perto do potencial de terra após a interrupção do defeito. Esta queda cria outra oscilação, mas desta vez caracterizada por uma forma de onda serrilhada (triangular) devido às ondas viajantes e refletidas ao longo da linha.
O circuito do lado da linha pode ser aproximado como um circuito de parâmetros distribuídos com pequena atenuação. As reflexões entre o terminal do disjuntor e o ponto de defeito fazem com que a tensão oscile, criando a forma de onda serrilhada. A frequência dessas oscilações é muito maior que a frequência de potência e é influenciada pela velocidade de propagação das ondas e pela distância entre o disjuntor e o defeito.
Aproximação do Circuito do Lado da Linha
O circuito do lado da linha pode ser modelado como um circuito com atenuação pequena e parâmetros distribuídos, como resistência, indutância e capacitância por unidade de comprimento. Este modelo ajuda a entender o comportamento das ondas viajantes e suas reflexões. As características-chave deste modelo incluem:
Atraso de Propagação: O tempo que leva para uma onda viajar do terminal do disjuntor até o ponto de defeito e voltar.
Coeficiente de Reflexão: A razão entre a amplitude da onda refletida e a amplitude da onda incidente, que depende do desacordo de impedância entre a linha e o defeito.
Atenuação: A redução na amplitude da onda conforme ela se propaga ao longo da linha, que é influenciada pela resistência e condutância da linha.
Formas de Onda TRV nos Terminais do Disjuntor e no Lado da Linha
As formas de onda TRV observadas nos terminais do disjuntor e no lado da linha podem ser resumidas da seguinte forma:
Lado da Fonte (Terminal do Disjuntor):
A tensão retorna ao nível de tensão do sistema, causando uma oscilação na frequência de potência.
A oscilação é relativamente lenta em comparação com as oscilações de alta frequência no lado da linha.
Lado da Linha (Terminal do Disjuntor):
A tensão cai para perto do potencial de terra, resultando em uma forma de onda serrilhada (triangular) de alta frequência.
A forma de onda serrilhada é devida às mudanças rápidas na tensão causadas pelas ondas viajantes e refletidas ao longo da linha.
Representação Visual das Formas de Onda TRV
Uma figura típica mostrando as formas de onda TRV nos terminais do disjuntor e no lado da linha ilustraria:
TRV do Lado da Fonte: Uma forma de onda com uma subida gradual para a tensão do sistema, seguida por uma oscilação na frequência de potência.
TRV do Lado da Linha: Uma forma de onda com uma queda acentuada para quase zero, seguida por uma série de picos e vales de alta frequência, formando uma forma de onda serrilhada ou triangular.
