Microrredes Inteligentes Híbridas CC/CA: computação da impedância de retorno externo de cabos de potência submarinos

Abstract

Originalmente o autor estava inscrito no projeto 'Microrredes inteligentes CC/CA'. Devido à pandemia, mudou-se o foco da pesquisa para outra também relevante, que permitisse trabalhar a domicílio. Devido à crescente importância dos cabos de potência submarinos no cenário energético mundial, é necessária a obtenção de métodos que permitam computar de maneira exata ou ágil as características elétricas de cabos de potência submarinos. Programas computacionais de análise de transientes eletromagnéticos comumente empregados comercialmente possuem restrições de geometria e simplificações de baixa frequência, podendo não fornecer bons resultados em todas as situações. Por esta razão, este trabalho estuda diversos métodos para o cálculo de impedâncias de cabos de potência existentes atualmente, sejam eles analíticos ou utilizando o Método Elementos Finitos, com o foco em cabos de três veias de potência e armadura. Considerando o cabo inserido em um meio composto por dois materiais (ar e água), os estudos mapeiam as impedâncias a partir da variação de profundidade, desde a superfície da água até quando a sensibilidade da impedância com a profundidade se torna nula. As impedâncias foram calculadas até a frequência de 1 MHz. Primeiramente desenvolveram-se os métodos analíticos, implementando diversas formulações para o cálculo da impedância de retorno externo disponíveis na literatura. Posteriormente foi estudado o Método dos Elementos Finitos. Como resultado da comparação entre os métodos, observou-se que o Método dos Elementos Finitos discordou das formulações analítica em altas frequências. Isto abre espaço para questionar a validade da resolução numérica em meio de alta condutividade das formulações analíticas, que são compostas por funções numericamente instáveis.