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http://hdl.handle.net/1843/34602| Type: | Tese |
| Title: | Modelagem computacional de blindagens para campos magnéticos de baixa frequência considerando fator de redução e impacto térmico |
| Authors: | Diogo Sampaio Cesar Souza |
| First Advisor: | Ivan José da Silva Lopes |
| First Co-advisor: | José Osvaldo Saldanha Paulino |
| First Referee: | José Roberto Cardoso |
| Second Referee: | Marco Aurélio de Oliveira Schroeder |
| Third Referee: | Jaime Arturo Ramirez |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Ricardo Luiz da Silva Adriano |
| metadata.dc.contributor.referee5: | Wallace do Couto Boaventura |
| Abstract: | O incremento contínuo do consumo de energia elétrica faz com que a população esteja cada vez mais submetida a campos eletromagnéticos de baixa frequência. Esta realidade contribui para a definição de legislações e normas mais restritivas sobre os limites de exposição da população a estes campos. Dessa forma, faz-se necessária a utilização de blindagens para a mitigação do campo magnético de baixa frequência, principalmente no entorno das principais fontes de campo, tais como: linhas aéreas, cabos subterrâneos e subestações. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver um estudo computacional sobre as técnicas de mitigação do campo magnético de baixa frequência. Para a realização desse estudo, foi feita uma revisão bibliográfica a respeito dos principais métodos de blindagem e da aplicabilidade do uso de cada técnica nas principais fontes de campo. Dentre as técnicas de mitigação estudadas, destacam-se: o rearranjo dos condutores, os loops de compensação com baixo e com alto acoplamento e as blindagens com materiais metálicos (condutivos ou ferromagnéticos). A partir da revisão teórica, foi definido o uso do software COMSOL Multiphysics® para o projeto de diferentes tipos de sistema de blindagem. Para a avaliação do desempenho das blindagens, são considerados o nível de atenuação do campo magnético e o impacto térmico provocado. Na maioria dos trabalhos encontrados na literatura, o projeto da blindagem é feito por meio da modelagem do problema em duas dimensões (2D), não representando as terminações da blindagem e, consequentemente, a variação do desempenho ao longo do comprimento. Este trabalho apresenta simulações em duas e em três dimensões, a fim de avaliar o desempenho das técnicas de mitigação e vantagens oriundas do aperfeiçoamento do modelo computacional para três dimensões (3D). Com os resultados obtidos, conclui-se a importância da modelagem 3D no cálculo da eficácia da blindagem ao longo do comprimento de blindagens metálicas. Além de representar os efeitos das terminações das chapas, a modelagem 3D permite simular fontes de campo que tenham variações nos posicionamentos dos condutores ao longo do comprimento. Diante disso, ao final do presente trabalho, foi modelada uma caixa de emendas de um arranjo típico de linha de 138 kV. Para o estudo de caso, propõe-se a utilização de uma chapa plana de alumínio que reduz o campo magnético, sendo comprovado por meio da simulação 3D o desempenho da blindagem em toda a região de interesse e a atenuação do campo até o limite estabelecido. |
| Abstract: | The growing demand for electrical energy means that the population is increasingly subjected to low frequency electromagnetic fields. This reality contributes to the definition of more restrictive laws and norms on the population's exposure limits to these fields. The use of shields is necessary for the mitigation of the low frequency magnetic field, mainly in the vicinity of the main sources of field, such as: overhead lines, underground cables and substations. The present work aimed to develop a computational study on the low frequency magnetic field mitigation techniques. Initially, a bibliographic review was made regarding the main shielding methods and the applicability of using each technique in the main field sources. Among the mitigation techniques studied, the following stand out: conductor rearrangement, compensation loops and shielding with metallic materials (conductive or ferromagnetic). From the theoretical review, the use of COMSOL Multiphysics® software was defined for the design of different types of shielding systems. The evaluation of the shielding performance was made based on the attenuation of the magnetic field and the thermal impact caused. In most of the works found in the literature, the design of the shielding is done by modeling the problem in two dimensions (2D), not representing the terminations of the shielding and, consequently, the variation in performance along the length. This work presents simulations in two and three dimensions, in order to evaluate the performance of the mitigation techniques and advantages of the improvement of the computational model for three dimensions (3D). The analysis of the results showed the importance of 3D modeling in the calculation of the shielding effectiveness along the length of metallic shields. In addition to representing the effects of the plate terminations, 3D modeling allows to simulate field sources that have variations in the positions of the conductors along the length. At the end of the present work, a junction zone of a typical 138 kV line arrangement was modeled. For the case study, it is proposed to use a flat aluminum plate that reduces the magnetic field, with the 3D simulation demonstrating the shielding performance throughout the region of interest and the field attenuation up to the established limit. |
| Subject: | Engenharia elétrica Blindagem (Eletricidade) Campos magnéticos Método dos elementos finitos Modelagem computacional |
| language: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/34602 |
| Issue Date: | 16-Nov-2020 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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