MODELAGEM MATEMÁTICA DO EFEITO DA CONDUÇÃO TÉRMICA NO PROCESSO DE AQUECIMENTO DE CABOS CONDUTORES

MATHEMATICAL MODELING OF EFFECT OF THERMAL CONDUCTION IN HEATING PROCESS OF CONDUCTING CABLES

Ferreira, Rafael Augusto Magalhães; Andrade, Roberto Márcio de

Artigo Completo:

Cabos condutores são elementos essenciais para o sistema elétrico de potência, em particular para o sistema de distribuição de energia. Nas subestações, devido à quantidade de equipamentos e subsistemas, muitas linhas energizadas são seccionadas e conectadas em diversos pontos, apresentando uma natural sobrelevação de temperatura nessas regiões, decorrente da geração de calor por Efeito Joule. A diferença de temperatura entre a região da conexão elétrica e dos cabos gera uma parcela de transferência de calor por condução, a qual pode ser modelada a partir de uma equação diferencial ordinária de segunda ordem, não homogênea e não linear. O presente trabalho tem por objetivo confrontar as soluções numérica e analítica do problema, avaliar a adequação das simplificações assumidas para o fenômeno físico e realizar a validação experimental através de ensaios de corrente. Os resultados apontam uma boa aproximação entre modelo e experimento e, sob o ponto de vista de monitoramento de cabos condutores, essa modelagem torna-se útil na identificação da distância, a partir do ponto de aquecimento, necessária para que a medição de temperatura no cabo não seja influenciada por efeitos de condução de calor axial; contribuindo para um aumento da confiabilidade dos registros térmicos e, consequentemente, do diagnóstico desse componente.

Cable conductors are essential elements for the electric power system, in particular for the power distribution system. In substations, due to the amount of equipment and subsystems, many energized lines are sectioned and connected on many points, presenting a natural temperature increase in these regions due to heat generation by Joule effect. The temperature difference between the region of electrical connection and cables generates a portion of heat transfer by conduction, which can be modeled from an ordinary differential equation of second order, inhomogeneous and nonlinear. This work aims to confront the numerical and analytical solutions of the problem, assess the adequacy of the simplifications assumed for the physical phenomenon and perform experimental validation through testing current. The results show a good approximation between model and experiment, and from the point of view of monitoring conductor cables, this modeling is useful in identifying the distance from the point of heating that is necessary for the measurement of temperature in the cable is not influenced by the effects of axial heat conduction; contributing to an increase in reliability of thermal records and thus the diagnosis of the component.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/mathpro-cnmai-0077

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Como citar:

Ferreira, Rafael Augusto Magalhães; Andrade, Roberto Márcio de; "MODELAGEM MATEMÁTICA DO EFEITO DA CONDUÇÃO TÉRMICA NO PROCESSO DE AQUECIMENTO DE CABOS CONDUTORES", p-436-445. In: Anais do Congresso Nacional de Matemática Aplicada à Indústria [= Blucher Mathematical Proceedings, v.1, n.1]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN soon, DOI 10.5151/mathpro-cnmai-0077