MODELAGEM DE CABOS SUBTERRˆANEOS E ... - UFRJ

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Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.) MODELAGEM DE CABOS SUBTERRÂNEOS E SUBMARINOS PARA ESTUDOS DE TRANSIT ÓRIOS Paulo Eduardo Darski Rocha Março/2007 Orientador: Antonio Carlos Siqueira de Lima Programa: Engenharia Elétrica Alguns cabos submarinos, também conhecidos como cabos umbilicais, encon- tram grande uso na indústria do petróleo. Uma das vantagem de tais cabos é que eles podem combinar cabos estruturais e elétricos, possuindo assim uma instalação mais compacta. Do ponto de vista elétrico estes cabos podem ser vistos como um condutor tubular dentro de um outro condutor tubular. Os parâmetros elétricos (a impedância e a admitância por unidade de comprimento) não podem ser calculados utilizando a subrotina convencional de cálculo de parâmetros encontrada em progra- mas de transitórios eletromagnéticos (EMT), tais como EMTP-RV, ATP, EMTDC. Porém, os procedimentos utilizados nestas subrotinas podem ser expandidos na análise de cabos umbilicais. Esta dissertação primeiramente apresenta uma análise na formulação da impedância série para modelagem de cabos enterrados ou submarinos. Também apresenta uma revisão dos procedimentos básicos geralmente usados para avaliação da impedância e admitância de cabos, bem como as mudanças necessárias para representar um cabo umbilical. Os parâmetros são calculados em Programa no Domínio da Freqüência (FDP) para análises de transitórios e das características de propagação do sistema de cabos submarinos. Os resultados no domínio do tempo são obtidos usando a Transformada Numérica de Laplace. iv
Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.) MODELLING OF UNDERGROUNDS AND SUBMARINES CABLES FOR Advisor: Antonio Carlos Siqueira de Lima Department: Electrical Engineering TRANSIENTS STUDIES Paulo Eduardo Darski Rocha March/2007 There are some submarine cables, also known as umbilical cables, which are finding a growing use in the oil industry. One of the advantages of such cables is that they can combine both structural and electrical cables, thus providing a more compact installation. From the electrical point of view these cables can be seen as a pipe-type inside another pipe-type. The electrical parameters(the impedance and admittance per unit of length) cannot be calculated using conventional cable parameters subroutine available in Electromagnetic Transient (EMT) Programs such as EMTP-RV, ATP, EMTDC. However, the procedures used in those subroutines can be expanded for the analysis of the umbilical cables. This dissertation firstly presents a thorough analysis on the adequacy of series impedance formulae for modelling underground or submarine cables. It also presents a review of the basic procedures commonly used for evaluation of the cable impedances and admittances, as well as outlines the changes needed in order to represent umbilical cable. The parameters are calculated in a Frequency Domain program to an transients analysis as well as an analysis of the propagation characteristics of the submarine cables systems. Time-domain results are carried out using Numerical Laplace Transform. v
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