REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ra10202408172014
Cauane Freitas de Araujo
Rodrigo de Brito Lima
Juliano Souza Costa Fandinho Castro
Cristiano da Silva Vieira
Fábio Herrera Fernandes
Resumo:
Este artigo apresenta uma revisão bibliográfica centralizada no estudo da Taxa de Crescimento da Tensão de Restabelecimento Transitória (TCTR), um fenômeno fundamental no campo da engenharia elétrica. Abordando desde sua evolução histórica, passando por formulações matemáticas, impactos em equipamentos elétricos e normativas técnicas, até estudos recentes e tendências futuras, o estudo visa consolidar conhecimentos essenciais sobre o TCTR. O domínio sobre este fenômeno é crucial para a operação eficaz e segura dos sistemas elétricos. A revisão reitera a necessidade contínua de pesquisa e inovação nesta área, assegurando que desafios contemporâneos e futuros sejam enfrentados com confiança e expertise.
Palavras-chave: TCTR, engenharia elétrica, revisão bibliográfica, sistemas elétricos, fenômenos transitórios.
Abstract:
This paper provides an in-depth bibliographic review of the Transient Recovery Voltage Rate of Rise (TRV ROR), a pivotal phenomenon in the field of electrical engineering. Covering its historical evolution, delving into mathematical formulations, impacts on electrical equipment, technical standards, to recent studies and future trends, the study aims to consolidate essential knowledge about TRV ROR. Mastery of this phenomenon is critical for the effective and safe operation of electrical systems. The review underscores the ongoing need for research and innovation in this area, ensuring that present and future challenges are approached with confidence and expertise.
Keywords: TRV ROR, electrical engineering, bibliographic review, electrical systems, transient phenomena.
1 Introdução
No universo dos sistemas elétricos, a integridade e eficácia dos componentes são cruciais para garantir o fornecimento estável e seguro de energia. Entre os parâmetros que regulam a operação desses sistemas, destaca-se a Taxa de Crescimento da Tensão de Restabelecimento Transitória (TCTR). Tal parâmetro não só atua como indicador da qualidade das operações de desligamento, mas também impacta diretamente a vida útil e performance de dispositivos como disjuntores e relés de proteção (PRETO, 2017).
Diversos estudos abordam o papel e implicações da TCTR, investigando sua influência em componentes específicos e em situações operacionais determinadas. Todavia, observa-se na literatura uma lacuna no que concerne a uma revisão sistemática e técnica que congregue os múltiplos aspectos relacionados ao TCTR. Esse hiato não apenas ressalta a necessidade de uma análise mais aprofundada, mas também indica a importância de consolidar as informações existentes de forma coesa e tecnicamente rigorosa.
O propósito desta revisão bibliográfica consiste, portanto, em examinar detalhadamente os estudos norteiam os conceitos e métodos sobre a TCTR, identificar padrões, contradições e inovações, e apresentar uma visão holística e tecnicamente robusta sobre o tema. Dada a natureza técnica da TCTR e suas implicações nos sistemas elétricos, optou-se por uma abordagem metodológica baseada na análise de literaturas de alto impacto no campo da engenharia elétrica. Este método não apenas assegura a veracidade das informações, mas também garante sua relevância no cenário atual.
Concluindo, o entendimento aprofundado da TCTR é mais do que uma questão acadêmica; é uma necessidade prática para profissionais e pesquisadores da área elétrica. Esta revisão busca não só preencher a lacuna existente no corpus literário, mas também fornecer um recurso valioso para aqueles dedicados à otimização e segurança dos sistemas elétricos.
2 Metodologia
A metodologia adotada para esta revisão bibliográfica foi delineada para garantir uma abrangência adequada e assegurar a qualidade e relevância das fontes consultadas, com as diretrizes de Gil (2022).
A descrição a seguir apresenta o processo sistemático empregado para o levantamento, seleção e análise das literaturas concernentes à Taxa de Crescimento da Tensão de Restabelecimento Transitória (TCTR).
Bases de Dados Consultadas:
Foram empregadas bases de dados reconhecidas no campo da engenharia elétrica e ciências correlatas. As principais bases de dados utilizadas incluíram: IEEE Xplore, ScienceDirect, Web of Science, Scopus, Ei Compendex, Google Scholar, SciELO, entre outros. Essas bases foram selecionadas devido à sua ampla cobertura de periódicos, conferências e literatura técnica em engenharia elétrica.
Critérios de Seleção de Literatura:
A seleção das literaturas foi guiada por critérios específicos para assegurar a pertinência e qualidade dos trabalhos, abordado por Almeida (2022), assim, a seleção da literatura seguiu-se pelo seguinte passo.
Relevância Temática: Apenas artigos diretamente relacionados à TCTR ou seus subcomponentes e aplicações foram considerados.
Qualidade da Fonte: Priorizaram-se artigos publicados em periódicos e conferências de renome, com processos rigorosos de revisão por pares.
Data de Publicação: Dada a evolução contínua na área, focou-se em literatura publicada nos últimos quinze anos, mas sem descartar trabalhos anteriores considerados seminais ou de especial relevância.
Diversidade Geográfica: Para garantir uma perspectiva ampla, buscou-se literatura de diferentes regiões e contextos.
Processo de Revisão:
Levantamento Inicial: Uma busca preliminar foi realizada nas bases de dados mencionadas utilizando palavras-chave relacionadas à TCTR, tais como “Taxa de Crescimento da Tensão de Restabelecimento Transitória”, “desligamento em sistemas elétricos”, entre outras. Após o levantamento inicial, os títulos e resumos foram analisados para verificar sua pertinência. Artigos que atendiam aos critérios de seleção foram integralmente revisados.
Os artigos selecionados foram estudados em profundidade, destacando-se metodologias, resultados, conclusões e contribuições ao campo da TCTR. Por fim, as informações extraídas foram sintetizadas e organizadas de forma a construir uma narrativa coesa e compreensiva sobre o estado atual do conhecimento relativo à TCTR.
Através desta metodologia, buscou-se assegurar uma revisão exaustiva e tecnicamente sólida como salientado por Lakatos e Marconi (2022)., fornecendo uma visão robusta e atualizada sobre a TCTR e suas implicações no panorama dos sistemas elétricos.
A metodologia adotada neste estudo consiste em uma sequência estruturada de etapas que direcionam o desenvolvimento da pesquisa, desde a concepção inicial até a síntese dos achados. A estruturação metodológica é vital para garantir a integridade, credibilidade e reprodutibilidade dos resultados obtidos. A seguir, apresenta-se um fluxograma que ilustra o percurso metodológico adotado nesta revisão bibliográfica.
Figura 01: Fluxograma de desenvolvimento da pesquisa
Fonte: Elaborado pelo autor.
3 Resultado e Discussão
1 Histórico e Fundamentação Teórica:
- Evolução dos conceitos e estudos relacionados ao TCTR
O desenvolvimento dos conceitos associados à Taxa de Crescimento da Tensão de Restabelecimento Transitória (TCTR) possui raízes nas primeiras fases da engenharia elétrica. Com a expansão dos sistemas de distribuição e transmissão de energia elétrica, tornou-se essencial compreender os fenômenos transitórios, especialmente durante operações de desligamento (RABITO; PALOMA; SILVESTRI, 2011).
Estudos iniciais focavam nos efeitos práticos da TCTR, notadamente suas implicações na eficiência e integridade dos equipamentos. No entanto, ao longo das décadas, observou-se uma transição dos trabalhos empíricos para abordagens mais teóricas, marcadas por um esforço em desenvolver modelos preditivos e simulações (PALOMA; SILVESTRI, 2011).
Publicações seminais dos anos 1970 e 1980 lançaram as bases para a compreensão moderna do TCTR, destacando sua relevância no dimensionamento de disjuntores e na análise de falhas transitórias. Já nos anos 2000, a crescente integração de fontes renováveis nos sistemas elétricos trouxe novas complexidades, demandando estudos mais refinados sobre a TCTR, sobretudo em sistemas interligados e em micro-redes (RABITO; (SALEGUE, 2021).
- Formulações matemáticas e modelos associados à TCTR
Na busca pela representação quantitativa do TCTR, várias formulações matemáticas foram propostas. Estas se baseiam em princípios fundamentais da teoria de circuitos e equações diferenciais.
Um dos modelos amplamente reconhecidos representa a TCTR como uma função da tensão inicial, resistência do circuito, e a indutância e capacitância do sistema. Esta abordagem, embora simplificada, oferece insights significativos para sistemas mais simples e é frequentemente empregada em cursos introdutórios sobre o tema (PRETO, 2017).
No entanto, sistemas elétricos complexos, especialmente aqueles com múltiplas fontes e cargas, demandam modelos mais sofisticados. Abordagens baseadas em teoria de grafos, análise espectral e métodos numéricos têm sido empregadas para capturar a dinâmica intrincada da TCTR em tais sistemas. Simulações computacionais, particularmente com o uso de software especializado como o PSCAD/EMTDC e ATP-EMTP, têm se mostrado valiosas na análise e validação desses modelos (PRETO, 2017).
II Importância da TCTR em Equipamentos e Operações:
- a) Impacto da TCTR em disjuntores, relés de proteção e outros equipamentos
A Taxa de Crescimento da Tensão de Restabelecimento Transitória (TCTR) desempenha um papel crítico na operação e integridade dos equipamentos elétricos. Estes dispositivos, projetados para operar em condições específicas, podem enfrentar desafios significativos quando expostos a variações transitórias abruptas de tensão (OLIVEIRA, 2017).
Disjuntores: Estes são essenciais para garantir a segurança e integridade dos sistemas elétricos. A TCTR elevada durante uma operação de interrupção pode resultar em reignições ou restrikes, onde o arco volta a se estabelecer após a tentativa de extinção. Este fenômeno pode causar danos ao disjuntor e provocar falhas catastróficas no sistema (SALGE et al., 2019).
Relés de Proteção: Estes dispositivos monitoram continuamente as condições do sistema para detectar anormalidades. Uma TCTR elevada pode causar operações indesejadas de relés, levando a desligamentos desnecessários ou, inversamente, a falta de operação quando realmente necessária (BARROSO et al., 2010).
Outros Equipamentos: Componentes como transformadores, motores e condensadores também são sensíveis às condições transitórias. Uma TCTR abrupta pode resultar em sobretensões que excedem a capacidade isolante desses equipamentos, reduzindo sua vida útil e comprometendo sua eficiência.
- Considerações técnicas para operações de desligamento e interrupção
As operações de desligamento e interrupção em sistemas elétricos não são trivialidades e exigem uma análise técnica precisa, especialmente em relação à TCTR.
Seleção de Equipamentos: É vital escolher equipamentos adequados, considerando-se a TCTR esperada durante operações de interrupção. Equipamentos dimensionados inadequadamente podem não apenas falhar em suas funções, mas também representar riscos à integridade do sistema (PEREIRA, 2021).
Coordenação de Proteção: Assegurar que relés e outros dispositivos de proteção estejam coordenados apropriadamente é crucial. Esta coordenação garante que, no caso de uma falha, apenas a seção afetada do sistema seja isolada, minimizando interrupções indesejadas (COTOSCK, 2021).
Monitoramento e Diagnóstico: O uso de sistemas avançados de monitoramento pode ajudar a identificar e mitigar questões relacionadas à TCTR em tempo real. Estas soluções podem fornecer alertas e informações valiosas para operadores, permitindo ações corretivas rápidas (FERREIRA; NOBREGA, 2017).
III Especificações Técnicas e Normativas:
- Normas técnicas relacionadas ao TCTR (IEEE, IEC, etc.)
Diversas organizações internacionais estabeleceram normas técnicas com foco na TCTR para garantir a segurança, eficiência e confiabilidade dos sistemas elétricos. Estas normas buscam orientar os profissionais da área quanto aos parâmetros corretos e práticas recomendadas.
IEEE: O Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos, uma das organizações mais renomadas da engenharia elétrica, publicou várias normas abordando aspectos da TCTR, incluindo métodos de avaliação, recomendações de design e limites admissíveis.
IEC: A Comissão Eletrotécnica Internacional, por sua vez, tem diversas publicações específicas voltadas à questão da TCTR. Essas normas IEC contemplam desde a definição e cálculos relacionados à TCTR até as especificações de equipamentos que a ela estão submetidos.
- Limites e valores padrões
A definição de limites e valores padrões é fundamental para garantir que os equipamentos e sistemas operem de forma segura e confiável. A TCTR, por sua natureza transitória, pode variar em diferentes cenários (SALGE et al., 2019).
Limites Admissíveis: Esses são estabelecidos após extensivos estudos e análises, levando em consideração diferentes cenários operacionais. Exceder tais limites pode resultar em danos aos equipamentos ou falhas operacionais.
Valores Padrões: Os valores padrões são geralmente estabelecidos com base na operação normal do sistema. Estes servem como referência para engenheiros e técnicos durante a especificação, projeto e operação de sistemas elétricos.
4 Conclusão
A revisão conduzida sobre a TCTR revela um panorama em constante evolução e aprimoramento. A riqueza de estudos, teorias e práticas disponíveis demonstra a importância desse fenômeno no campo da engenharia elétrica.
Os principais achados desta revisão destacam a profundidade e amplitude do conhecimento técnico acumulado sobre TCTR. Desde suas formulações matemáticas iniciais até os modelos mais recentes suportados por simulações computacionais avançadas, a TCTR tem sido meticulosamente dissecada e analisada.
A relevância dos conhecimentos técnicos sobre TCTR para a engenharia elétrica é inquestionável. Este fenômeno desempenha um papel crítico na operação eficaz e segura dos sistemas elétricos. Portanto, o domínio sobre suas características e comportamentos é crucial para profissionais do campo. As descobertas desta revisão reiteram a necessidade contínua de pesquisa, inovação e capacitação nesta área, garantindo que os desafios presentes e futuros possam ser abordados com confiança e competência.
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