Detecção de faltas de alta impedância em redes aéreas de distribuição: testes experimentais em laboratório e análises no domínio do tempo e da frequência

O presente trabalho trata da análise de faltas de alta impedância (FAI) em redes aéreas de distribuição de energia elétrica. É realizado um estudo aprofundado e abrangente sobre esse tipo de falta, bem como sobre alguns importantes métodos de detecção de FAI. Após isso, é explicado o laboratório desenvolvido para testes experimentais de FAI, que reproduz a rede de média tensão de 13,8 kV presente no Brasil, com três fases e neutro aterrado na subestação. A partir do laboratório, foram realizados 127 testes em 18 cenários diferentes, de FAI dos tipos shunt e shunt série, esta última localizada do lado da fonte. Visando realizar uma análise comparativa em relação à literatura existente sobre detecção de faltas de alta impedância baseada em harmônicos, foi avaliado o espectro harmônico, especialmente os harmônicos pares, ímpares (principalmente de terceira ordem) e o ângulo do terceiro harmônico, os quais são obtidos por meio da Transformada Rápida de Fourier (Fast Fourier Transform, abreviada FFT). A principal contribuição deste trabalho reside na avaliação das peculiaridades do espectro harmônico dos sinais de tensão e corrente obtidos a partir de testes experimentais em laboratório para diferentes topologias de solo e galhos de árvore e sua correlação com o sinal no domínio do tempo. Isso proporciona um importante fundamento para o desenvolvimento de algoritmos de detecção de FAI. Os resultados obtidos na análise revelaram que as faltas de alta impedância do tipo shunt e shunt série apresentam comportamentos distintos no espectro harmônico e no domínio do tempo, e uma grande parte dos testes realizados não se encontra dentro dos limiares estabelecidos pela literatura. Além disso, destaca-se que foi realizada a avaliação do espectro harmônico da tensão, que geralmente não é considerado em algoritmos de detecção de FAIs.