Modelagem analítica e numérica de cabos de potência submarinos

Abstract

A modelagem analítica de um sistema de cabos tripolares é um grande desafio devido à configuração não concêntrica dos elementos envolvidos. Por causa dessa limitação, uma modelagem numérica do cabo com o método de elementos finitos em 2D é desenvolvida no intuito de obter os valores da impedância série e da admitância paralela. Para o cálculo da impedância série, usou-se a formulação magnetodinâmica em potencial vetor magnético no domínio da frequência, e para o cálculo da admitância paralela utilizou-se a formulação quase-estática de campo elétrico em potencial escalar elétrico no domínio da frequência. A metodologia é aplicada em cabos encontrados em catálogos de fabricantes. Os resultados numéricos para cada fase são comparados com os resultados analíticos e com valores fornecidos pelo fabricante. Além disso, os resultados numéricos foram validados por meio de comparações com resultados de medições realizadas em um cabo submarino disponível na UFSC.<br>

Abstract : The analytical modeling a three-core cable system is challenging because of non-concentric configuration of the elements involved. Due to this limitation, a numerical modeling of cable with 2D finite element is developed in order to obtain the values of the series impedance and the parallel admittance. The series impedance is calculated using the frequency domain magnetodynamic formulation in magnetic vector potential and, the parallel admittance is obtained using the frequency domain quasi-static formulation of electric field in electric scalar potential. The methodology is applied in cables found in manufacturers catalogs. The numerical results for each phase are compared with the analytical results and with values provided by the manufacturer. Moreover, the numerical results are validated by comparison with measurement results performed in a submarine cable available at UFSC.