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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9AKHKJ| Tipo: | Tese de Doutorado |
| Título: | Dependência da frequência dos parâmetros do solo: efeito no comportamento impulsivo de aterramentos elétricos |
| Autor(es): | Rafael Silva Alipio |
| primer Tutor: | Silverio Visacro Filho |
| primer miembro del tribunal : | Marco Aurelio Schroeder Queiroz |
| Segundo miembro del tribunal: | Fernando Henrique Silveira |
| Tercer miembro del tribunal: | Clever Sebastiao Pereira Filho |
| Cuarto miembro del tribunal: | Adroaldo Raizer |
| Quinto miembro del tribunal: | Tarcisio Antonio Santos de Oliveira |
| Resumen: | Esta tese é dedicada ao estudo da dependência da frequência dos parâmetros elétricos do solo e à análise do impacto desse fenômeno na resposta de aterramentos frente a transitórios, notadamente aqueles associados à incidência de descargas atmosféricas. Propõe-se uma nova metodologia de medição, aplicável em condições de campo, para determinação da dependência da frequência da resistividade e da permissividade do solo na faixa de 100 Hz até 4 MHz, espectro de interesse na análise de transitórios associados às descargas atmosféricas. Essa metodologia é validada e demonstra-se experimentalmente a relevância do efeito da dependência da frequência no comportamento impulsivo de aterramentos elétricos. A partir daaplicação sistemática da metodologia de medição a mais de 60 solos em condições naturais, caracteriza-se de forma geral a dependência da frequência dos parâmetros elétricos do solo. Mostra-se que a resistividade diminui com o aumento da frequência e que tal diminuição é mais pronunciada para solos de maior resistividade em baixa frequência. Também, mostra-se que a permissividade diminui com o aumento da frequência e possui, na maior parte do espectro, valores mais elevados do que aqueles usualmente adotados na literatura. Com base nos resultados experimentais e nas tendências observadas, são desenvolvidas fórmulas para estimativa aproximada da dependência da frequência dos parâmetros do solo, em função da resistividade em baixa frequência. Utilizando-se essas fórmulas, analisa-se o efeito dadependência da frequência dos parâmetros do solo no comportamento transitório de aterramentos elétricos por meio de simulações computacionais. Mostra-se que o fenômeno da dependência da frequência dos parâmetros do solo é responsável pela redução dos níveis de elevação de potencial no aterramento, da impedância impulsiva e do coeficiente de impulso e, também, que tais reduções são mais significativas para solos de maior resistividade e para correntes de descargas subsequentes. Ainda, propõe-se um modelo físico original para caracterização da dependência da frequência dos parâmetros do solo, baseado nas relações de Kramers-Kronig e nas Equações de Maxwell. |
| Abstract: | This PhD dissertation is dedicated to the study of the frequency dependence of soil electrical parameters and to the analysis of the impact of such phenomenon on the grounding response to transients, namely those associated with lightning. A new methodology to determine the frequency dependence of soil parameters based on measurements in field conditions is proposed. The methodology is able to determine the frequency dependence of soil parameters in 100 Hz to 4 MHz range, which corresponds to the typical range of lightning current frequency components. The results provided by the developed methodology are validated and the relevance of the frequency dependence of soil parameters on the impulse grounding behavior is experimentally proved. The methodology is systematically applied to more than 60 soils in natural conditions in order to generally characterize the frequency dependence of soil parameters. It is shown that the soil resistivity decreases with increasing frequency and that such decrease is more significant for soils of higher low-frequency resistivity. It is shown that the permittivity decreases with increasing frequency and that it presents, in most part of spectrum, values that are much higher than those usually assumed in literature. Based on the experimental results, formulas to estimate the frequency dependence of soil parameters are developed. Using these formulas, the impact of the frequency dependence of soil on the transient response of grounding is assessed by means of computational simulations. It is shown that the frequency dependence of soil is responsible for decreasing the grounding potential rise of electrodes and, thus, their impulse impedance and their impulse coefficient. This effect is more pronounced with increasing low-frequency soil resistivity and for typical currents of subsequent strokes. Furthermore, an original physical model to characterize the frequency dependence of soil parameters, based on Kramers-Kronig relationships and Maxwell equations, is proposed. |
| Asunto: | Engenharia elétrica Correntes elétricas Aterramento |
| Idioma: | Português |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Institución: | UFMG |
| Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9AKHKJ |
| Fecha del documento: | 30-jul-2013 |
| Aparece en las colecciones: | Teses de Doutorado |
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