Estudo comparativo de sobre tensões atmosféricas em linha de transmissão por meio do método FDTD e do programa ATP

Abstract

Neste trabalho é realizado um estudo comparativo das sobretensões atmosféricas nas cadeias de isoladores de torres de transmissão por meio do programa ATP e do método das Diferenças Finitas no Domínio do Tempo (FDTD), que foi implementado na linguagem FORTRAN. Para isto, na simulação no ATP, utilizou-se um modelo de torre de transmissão de múltiplos estágios, e valores recomendados dos parâmetros de descargas atmosféricas para várias tensões de transmissão. O modelo eletromagnético FDTD representa a onda esférica da descarga atmosférica plenamente, pois leva em consideração as equações de Maxwell em três dimensões. Em contrapartida, o ATP utiliza a teoria de linhas de transmissão, que leva em consideração o modo TEM de propagação. Como uma torre de transmissão é um sistema vertical em relação ao solo, a teoria de circuitos por parâmetros distribuídos não é adequada para lidar com a propagação eletromagnética da onda na torre. Cabe ressaltar que fenômenos muito rápidos não são modelados de forma precisa pela teoria de circuitos, de forma que uma solução de onda completa se faz necessária. Os resultados mostraram que os métodos utilizados se tornam mais discrepantes à medida que se utiliza torres com diferentes alturas da utilizada no experimento de Ishii para o cálculo da impedância de surto da torre de transmissão. Além disso, no ATP, ocorreu a inversão das tensões nas cadeias de isoladores para tempos de frente abaixo de 1μs. Deste modo, para descargas atmosféricas com tempos de frente muito rápidos e torres de transmissão muito elevadas, não se recomenda o programa ATP para o estudo de sobretensões atmosféricas em linhas de transmissão.