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http://hdl.handle.net/1843/SVFO-6XQN52| Type: | Tese de Doutorado |
| Title: | Modelos para definição de ondas de corrente e tensão representativas das solicitações de sistemas de distribuição por descargas atmosféricas |
| Authors: | Alberto Resende de Conti |
| First Advisor: | Silverio Visacro Filho |
| Abstract: | A percepção de que componentes de sistemas elétricos de distribuição podem ser submetidos a formas de onda de tensão e corrente diferentes das recomendadas por normas para a avaliação de seu desempenho em laboratório motivou a realização de estudos computacionais dedicados a investigar os principais mecanismos de interação entre as descargas atmosféricas e as redes de distribuição. Neste contexto, foi desenvolvido um novo modelo de corrente de retorno, chamado DNUTL, que representa o canal de descarga como uma linha de transmissão não uniforme com parâmetros variáveis no tempo. A partir do modelo implementado, foram realizadas análises que buscaram identificar a influência da variação temporal e espacial da resistência e da capacitância do canal na propagação da corrente de retorno, nos campos eletromagnéticos associados e também em tensões induzidas em linhas aéreas. Os resultados obtidos indicam que o modelo DNUTL é capaz de reproduzir todas as características normalmente observadas em campos eletromagnéticos gerados por descargas atmosféricas. Através do modelo proposto, também foi possível confirmar a viabilidade de utilização de modelos de corrente de retorno simplificados em determinados estudos de tensões induzidas por descargas atmosféricas. Com o objetivo de avaliar redes de distribuição com configurações complexas, incluindo não-linearidades, foi proposta e implementada uma metodologia para o cálculo de tensões induzidas no domínio do tempo empregando a plataforma ATP. Esta metodologia adota o modelo de acoplamento de Taylor/Agrawal e permite a utilização de qualquer modelo de corrente de retorno na predição do campo eletromagnético incidente. Também foram implementados no ATP modelos capazes de representar o desempenho de diversos componentes de redes de distribuição quando submetidos a solicitações com características impulsivas. Alguns deles, como os modelos de transformadores e isoladores, se basearam em trabalhos já disponíveis na literatura. Outros, como o modelo simplificado de aterramentos e as formas de onda de corrente representativas de primeiras descargas de retorno e de descargas subseqüentes medidas na Estação do Morro do Cachimbo, foram originalmente propostos nesta tese. De posse dos modelos implementados, foram realizados estudos com a finalidade de estimar a influência de diversos parâmetros em tensões e correntes resultantes em um sistema de distribuição típico. Os resultados obtidos, além de ilustrar os efeitos de descargas diretas e indiretas no sistema avaliado, contribuíram para com uma caracterização do desempenho de pára-raios de média tensão em termos das correntes e energias associadas. Isto permitiu uma análise preliminar a respeito da representatividade de formas de onda de corrente recomendadas por normas para o ensaio destes dispositivos. |
| Abstract: | The perception that distribution system components could be subjected to voltage and current waveforms not specified by currently adopted standards has motivated studies dedicated to investigate the interaction of lightning with distribution networks. In this context, a new return-stroke model was developed. This model, called DNUTL model, represents the lightning channel as a non-uniform transmission line with time-varying parameters. Several analyses were performed aiming at identifying the influence of the spatial and temporal variation of both the channel resistance and capacitance on the return-stroke current, on associated electromagnetic fields and on lightning-induced voltages on overhead lines. The obtained results indicate that the DNUTL model is able to reproduce all features typically observed in lightning electromagnetic fields. With the application of the DNUTL model, it was also possible to confirm that, in certain conditions, simplified return-stroke models can be successfully applied in the calculation of lightning-induced voltages. Aiming at performing evaluations on complex network configurations including the effect of non-linearities, a methodology to calculate lightning-induced voltages in time domain applying the Alternative Transients Program (ATP) was proposed and implemented. This methodology adopts the coupling model of Taylor/Agrawal and allows the use of any return-stroke model to predict the incident electromagnetic field. In addition, models able to represent the behavior of system components when subjected to lightning surges were also implemented in the ATP platform. Some of them, like the transformer and insulator models, were found in the literature. Others, such as the simplified grounding model and the current waveforms dedicated to represent typical features of first and subsequent strokes measured at Morro do Cachimbo Station, were originally proposed in this thesis. With the aid of the implemented models, investigations were carried out in order to provide an estimate of the influence of several parameters on lightning surges developed in a typical distribution system. The obtained results, apart illustrating the effects of direct strikes and lightning-induced voltages on the evaluated system, contributed to characterize the performance of medium voltage surge arresters in terms of associated currents and energies. This allowed a preliminary assessment of the validity of waveforms recommended by currently adopted standards to evaluate the performance of protective devices in laboratory. |
| Subject: | Engenharia elétrica Ondas Tensão |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/SVFO-6XQN52 |
| Issue Date: | 7-Aug-2006 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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