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Title in Portuguese: Estudo de proteção contra descargas atmosféricas diretas em uma unidade de minigeração fotovoltaica distribuída
Author: Lisboa, Bruno Rodrigues
Advisor(s): Pontes, Ricardo Silva Thé
Keywords: Engenharia elétrica
Raio
Geração distribuida de energia elétrica
Geração de energia fotovoltáica
Atmospheric discharges
Incidence models
Issue Date: 31-Aug-2018
Citation: LISBOA, B. R. Estudo de proteção contra descargas atmosféricas diretas em uma unidade de minigeração fotovoltaica distribuída. 2018. 73 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: O uso da geração fotovoltaica tem sido impulsionada por uma forte tendência de redução de custos de energia elétrica nas unidades consumidoras. Estes sistemas se encontram ao ar livre e estão sujeitos a incidência de descargas atmosféricas. Os métodos de proteção contra descargas atmosféricas sobre sistemas de geração fotovoltaicos ainda precisam ser desenvolvidos. Esta dissertação objetiva apresentar ganhos na área de proteção contra descargas atmosféricas, aplicada a sistemas de geração fotovoltaica. Para isso, foi realizado um estudo de caso em uma unidade de minigeração fotovoltaica distribuída localizada no semiárido nordestino, na cidade de Mossoró, no estado do Rio Grande do Norte. Neste trabalho é analisada a incidência de descargas atmosféricas através dos métodos tradicionalmente utilizados e previstos na Norma Regulamentadora Brasileira (NBR) 5419:2015, como o modelo do ângulo de proteção e a técnica das esferas rolantes. Também se realizou uma análise de incidência através do método Deflexão do campo elétrico (EFD), que foi proposto recentemente, e apresenta ganhos em relação aos métodos tradicionais, uma vez que ele considera na simulação além da geometria da estrutura, alguns parâmetros físicos, como a distribuição do Campo Elétrico, permissividade relativa dos materiais existentes na estrutura a ser protegida, além da permissividade do meio dielétrico. Os três modelos de incidência mostraram a necessidade de realizar a instalação de proteção contra descargas atmosféricas diretas na estrutura. Desta forma quatro cenários de proteção foram analisados, sendo o primeiro com captor ao redor das placas, contendo molduras em alumínio (A1); já o segundo cenário, o captor fica acima dos módulos fotovoltaicos (A2), que também possui alumínio nas molduras; o cenário (B1), em que a captação se apresenta ao redor da estrutura a ser protegida, porém a moldura do painel fotovoltaico é fabricada em fibra de vidro; e o cenário (B2) em que captação é estruturada acima dos painéis fotovoltaicos e a moldura dos módulos é constituída por fibra de vidro. Nos cenários A1 e A2, a proteção contra descargas atmosféricas diretas não foi satisfatória na análise de incidência do método EFD, uma vez que houve incidência de descargas diretas nas placas. Já os cenários B1 e B2 a proteção foi satisfatória, não havendo incidência direta de descargas atmosféricas, por conta da eliminação do captor natural com a substituição da moldura de alumínio por fibra de vidro.
Abstract: The use of Distributed Generation (DG) is propelled by a strong tendency by consumer units to reduce their energy costs. This dissertation aims to present gains in the area of protection against lightning, applied to photovoltaic generation systems. For that, a case study was carried out in a distributed photovoltaic minigeration unit located in the northeastern semi-arid region, in the city of Mossoró, in the state of Rio Grande do Norte. In this work the incidence of atmospheric discharges is analyzed through the traditionally used and predicted methods in gls NBR 5419: 2015, as the protection angle model and the rolling ball technique. We also performed an incidence analysis using the gls EFD method, which was recently proposed, and presents gains over traditional methods, since it considers in the simulation besides the geometry of the structure, physical parameters such as field distribution electrical, relative permissiveness of existing materials and dielectric medium. The three incidence models showed the need to carry out the protection installation in the structure. In this way four protection scenarios were analyzed, being the first with captor around the plates, containing frames in aluminum (A1); already the second scenario, the captor is above the photovoltaic modules (A2), which also has aluminum in the frames; the scenario (B1), where the uptake occurs around the structure to be protected, however the photovoltaic panel frame is made of fiberglass; and the scenario (B2) in which uptake is structured above the photovoltaic panels and the frame of the modules is constituted by glass fiber. In scenarios A1 and A2, protection against direct atmospheric discharges was not satisfactory in the incidence analysis of the gls EFD method, since there was incidence of direct discharges on the plates. In the B1 and B2 scenarios the protection was satisfactory, not having a direct incidence of atmospheric discharges, due to the elimination of the natural captor with the replacement of the aluminum frame by fiberglass.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/42368
metadata.dc.type: Dissertação
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