Case Study: Lightning

Para o estudo do caso de Lightning (Quando relâmpagos e raios atingem as linhas de transmissão/distribuição e casam efeitos transitórios) foi modelada um sistema de rede elétrico no Simulink, adaptado de [1], mostrado na Figura 1. O efeito foi aplicado em uma linha de distribuiçãode 25kV e as medidas foram feitas na Barra B1. A Figura 2 mostra o interior deste bloco.

Figura 1

Figura 2

Uma fonte de tensão controlável deve ser utilizada para transformar o sinal gerado em tensão. O bloco lightning couple determina o quão perto a descarga  foi da linha, o que por sua vez determina a magnitude induzida. Quanto menor a impedância deste bloco,  mais próximo o raio está da linha. O impulso elétrico foi modelado de acordo com a equação abaixo, onde A representa a magnitude, alpha representa o fator de amortecimento, t1 o tempo de início do impulso e u a função step de crescimento do impulso. O bloco rampa é utilizado como função de tempo t.

Todas estas informações são setadas ao selecionar o bloco e levam estes dados para a função fcn do Matlab. Foi selecionado 40000 como magnitude do impulso elétrico, começando no tempo 0.1s. O padrão de lightning impulse é 1.2/50 μs, onde o impulso chega ao pico no momento 1.2 μs e decai 50% no momento 50 μs, assim como define a IEC 60060-1 e IEC61180-1.

A Figura 3 mostra o impulso de acordo com a norma 1.2/50 μs. Com o impulso dado no momento 0.1s, é possível observar que ele chega ao pico no momento 0.100001 ou 1.1 μs.

Figura 3

A figura 4 mostra que no momento 0.10005 ou 50 μs após o início do impulso, a magnitude do mesmo cai para aproximadamente a metade do valor original (Era 3.9 cai para 1.98). Isto valida que o modelo está bem próximo do padrão definido pela norma.

Figura 4

Na Figura 5 é possível ver em uma fase como este fenômeno altera um sistema elétrico. No momento 0.1s ocorre o distúrbio e ele faz com que a tensão aumente, ao mesmo tempo que a corrente desestabilize, somente retornando ao normal no momento 0.3s. A magnitude do impulso é setada em 40kV

Figura 5

Referências

[1] Tan RH, Ramachandaramurthy VK (2015) A comprehensive modeling and simulation of power quality disturbances using MATLAB/SIMULINK. In: Luszcz J (ed) Power quality issues in distributed generation. InTech, Rijeka, pp 83–107. doi:10.5772/61209