Análise técnica e de custo-benefício do sistema não convencional trifásico a dois fios para a distribuição de energia elétrica em média tensão no meio rural
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2024 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
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Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/31852 |
Resumo: | This Doctoral Thesis presents a technique to support the hypothesis that the Three-Phase Two- Wire (TPTW) system is an excellent economic alternative for rural properties that do not have their electricity needs met by single-phase systems. It is necessary to convert these networks into three-phase systems so that the rural areas can offer new opportunities for economic development. However, the costs of such investments represent a great challenge to be overcome when the topic is the extension of the electric power distribution lines. The proposal contributes to clarifying the choice and sizing of structures, the design parameters capable of impacting on the investment costs of the system presented. In an early assessment, it may seem trivial that the TPTW network offers a lower cost as a result of the reduction in construction elements. However, choosing a distribution system is a task that involves a complex analysis of factors, requiring a comprehensive and unbiased comparison discussed in the Sections of this Thesis. To evaluate the costs involved in the implementation of the system, four main scenarios are examined, which are compared to the conventional three-phase system. Another merit of the study is in raising interest on the subject of repowering Single-Wire Earth Return (SWER) networks to three-phase and how appropriate the TPTW system can be for this purpose. There are no works in the technical literature that compare and discuss the choice of these technologies, especially about the TPTW system, whose technical issues are not yet fully established in the literature. The proposed system brings a new approach to rural electrification that can be adapted to the reality of other countries. An analysis of the conditioning factors for grounding, power quality and protection design is presented. The considerations of these thematic areas are taken into account for the experimental validation of the TPTW system in medium voltage, as well as to complete the cost-benefit analysis. The results of the scenarios corroborate that TPTW is capable of overcoming economic challenges, taking advantage of investments in previous installations, or even bringing three-phase energy to locations that are not yet supplied by centralized generation. |
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Análise técnica e de custo-benefício do sistema não convencional trifásico a dois fios para a distribuição de energia elétrica em média tensão no meio ruralTechnical and cost-benefit analysis of the unconventional three-phase two-wire system for medium-voltage electricity distribution in rural areasSistema de distribuição rural não convencionalSistema Trifásico a Dois Fios (T2F)Análise técnica e de custo-benefícioConversão de redes monofásicas em trifásicasEletrificação ruralSistema monofilar com retorno por terraUnconventional rural distribution systemThree-Phase Two Wire system (TPTW)Technical and cost-benefit analysisConverting single-phase to three-phase systemsRural electrificationSingle-wire earth return (SWER)CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis Doctoral Thesis presents a technique to support the hypothesis that the Three-Phase Two- Wire (TPTW) system is an excellent economic alternative for rural properties that do not have their electricity needs met by single-phase systems. It is necessary to convert these networks into three-phase systems so that the rural areas can offer new opportunities for economic development. However, the costs of such investments represent a great challenge to be overcome when the topic is the extension of the electric power distribution lines. The proposal contributes to clarifying the choice and sizing of structures, the design parameters capable of impacting on the investment costs of the system presented. In an early assessment, it may seem trivial that the TPTW network offers a lower cost as a result of the reduction in construction elements. However, choosing a distribution system is a task that involves a complex analysis of factors, requiring a comprehensive and unbiased comparison discussed in the Sections of this Thesis. To evaluate the costs involved in the implementation of the system, four main scenarios are examined, which are compared to the conventional three-phase system. Another merit of the study is in raising interest on the subject of repowering Single-Wire Earth Return (SWER) networks to three-phase and how appropriate the TPTW system can be for this purpose. There are no works in the technical literature that compare and discuss the choice of these technologies, especially about the TPTW system, whose technical issues are not yet fully established in the literature. The proposed system brings a new approach to rural electrification that can be adapted to the reality of other countries. An analysis of the conditioning factors for grounding, power quality and protection design is presented. The considerations of these thematic areas are taken into account for the experimental validation of the TPTW system in medium voltage, as well as to complete the cost-benefit analysis. The results of the scenarios corroborate that TPTW is capable of overcoming economic challenges, taking advantage of investments in previous installations, or even bringing three-phase energy to locations that are not yet supplied by centralized generation.Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Geração Distribuída de EE - INCTEsta Tese de Doutorado apresenta uma técnica para respaldar a hipótese de que o sistema Trifásico a Dois Fios (T2F) pode ser uma excelente alternativa econômica para beneficiar propriedades rurais que não têm suas necessidades atendidas por sistemas monofásicos. A conversão destas redes em trifásicas se faz necessária para que as áreas rurais possam gerar novas oportunidades de desenvolvimento econômico. Entretanto, os custos de tais investimentos representam um grande obstáculo a superar quando o tema é a extensão de redes de distribuição. A proposta contribui para esclarecer a escolha e o dimensionamento de estruturas, os parâmetros de projeto, capazes de impactar nos custos de investimento do sistema apresentado. Em uma avaliação precoce, pode parecer trivial que a rede T2F ofereça um custo menor em decorrência da redução de elementos construtivos. Contudo, a escolha de um sistema de distribuição é uma tarefa que envolve uma análise complexa de fatores, exigindo uma comparação abrangente e imparcial discutidas nas Seções desta Tese. Para avaliação dos custos envolvidos na implementação consideram-se quatro cenários principais, os quais são comparados ao sistema trifásico convencional. Outro mérito do estudo está em suscitar o interesse sobre o tema repotencialização de redes rurais MRT e bifásicas para trifásicas e o quanto o sistema T2F pode ser apropriado para esta finalidade. Não há trabalhos na literatura técnica que comparem e discutam a escolha destas tecnologias, em especial sobre o sistema T2F, cujas questões técnicas ainda não estão completamente estabelecidas na literatura. O sistema proposto traz uma nova abordagem para eletrificação rural que pode ser adaptada à realidade de outros países. Apresenta-se uma análise dos fatores condicionantes para projeto de aterramento, qualidade de energia e proteção. As considerações destes domínios temáticos são considerados para a validação experimental do sistema T2F em média tensão, bem como para dar fecho à análise de custo-benefício. Os resultados dos cenários corroboram que o T2F é capaz de suplantar os desafios econômicos, aproveitando investimentos em instalações prévias, ou até mesmo, para levar energia trifásica a locais que ainda não são supridos por uma geração centralizada.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaCardoso Junior, Ghendyhttp://lattes.cnpq.br/6284386218725402Marchesan, GustavoMorais, Adriano Peres dePiantini, AlexandreSantos, Eduardo Machado dosRamos, José EzequielKräulich, Leyla2024-04-26T15:06:01Z2024-04-26T15:06:01Z2024-03-14info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/31852ark:/26339/001300000xwt4porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2024-04-26T15:06:01Zoai:repositorio.ufsm.br:1/31852Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2024-04-26T15:06:01Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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Análise técnica e de custo-benefício do sistema não convencional trifásico a dois fios para a distribuição de energia elétrica em média tensão no meio rural Kräulich, Leyla Sistema de distribuição rural não convencional Sistema Trifásico a Dois Fios (T2F) Análise técnica e de custo-benefício Conversão de redes monofásicas em trifásicas Eletrificação rural Sistema monofilar com retorno por terra Unconventional rural distribution system Three-Phase Two Wire system (TPTW) Technical and cost-benefit analysis Converting single-phase to three-phase systems Rural electrification Single-wire earth return (SWER) CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
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