Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/SVFO-6XQNFB
Type: Tese de Doutorado
Title: Modelagem para cálculo de tensões induzidas por descargas atmosféricas
Authors: Fernando Henrique Silveira
First Advisor: Silverio Visacro Filho
Abstract: As tensões induzidas por descargas atmosféricas constituem-se em um dos mais importantes fenômenos capazes de causar danos aos sistemas de energia elétrica e às redes de telecomunicação. A despeito da menor severidade de seus efeitos em relação àqueles provenientes da incidência direta da descarga sobre a linha, a probabilidade de ocorrência das tensões induzidas é bastante elevada. Este quadro tem motivado a realização de pesquisas visando uma melhor caracterização desse tipo de fenômeno. Neste contexto se insere este trabalho de doutorado que tem como objetivo apresentar uma modelagem computacional para o cálculo de tensões induzidas por descargas atmosféricas baseada nas equações básicas do eletromagnetismo. Ao contrário da maioria dos modelos empregados na literatura para as avaliações de tensão induzida, esta modelagem é capaz de computar de forma integrada a distribuição de corrente de retorno no canal de descarga e o acoplamento eletromagnético entre os condutores da linha e o canal. Ademais, ambas as etapas são processadas automaticamente, sem a necessidade de estabelecimento de hipóteses quanto ao comportamento da corrente no canal ou da interação eletromagnética linha-canal. Este modelo apresenta uma maior consistência física quando permite reproduzir, ainda que de forma simplificada, características e processos físicos associados ao canal de descarga. Além disto, esta modelagem possibilita a representação de condutores com orientação espacial arbitrária, facilitando o desenvolvimento de avaliações referentes a canais de descarga inclinados, com ramificações e tortuosidades, além de configurações de linha complexas. Os aspectos principais da aplicação da modelagem para determinação da distribuição temporal e espacial da corrente de retorno são descritos. Análises de sensibilidade avaliando a influência de diversos parâmetros em tal distribuição são apresentadas. São realizadas comparações entre resultados de campo eletromagnético gerados pelo modelo e dados de medição, destacando um grau de concordância satisfatório. Simulações sistemáticas referentes à aplicação da modelagem para o cálculo de tensões induzidas deram origem a um conjunto extenso de resultados, propiciando a avaliação da influência dos fatores mais relevantes na determinação do fenômeno. Além da comparação com dados experimentais de medição, também foram desenvolvidas comparações de resultados com outros modelos tradicionais apresentados na literatura para cálculo de tensões induzidas. Os resultados obtidos denotaram a consistência da modelagem aqui aplicada. O trabalho ainda inclui uma abordagem para considerar o efeito da resistividade do solo nas tensões induzidas, por meio da modificação do acoplamento eletromagnético entre os elementos que constituem o canal de descarga e os elementos da linha. Os primeiros resultados obtidos reproduziram comportamentos similares aos gerados por outras avaliações reportadas na literatura.
Abstract: Lightning Induced Voltages are known as one of the most important phenomena capable to cause severe damages to electrical systems and telecommunication networks. Despite the lower severity of their effects in relation to those associated with direct strikes, the probability of occurrence of lightning induced voltages is much more pronounced. This scenario justifies the development of evaluations that aim a better characterization of such phenomenon. The objective of this work is to present a computational model for lightning induced voltages calculations based on electromagnetic field equations. Such model incorporates simultaneously the current distribution along lightning channel and the electromagnetic coupling between line conductors and channel. Furthermore, both stages are automatically computed without the requirement of theoretical assumptions of the behaviour of lightning current distribution or of the electromagnetic interaction between the elements of the analyzed system. The model has physical appeal and reproduces, even in a simplified way, physical features and associated process of the lightning channel. In addition, it can also model conductors in any arbitrary angles, allowing evaluations concerning inclined lightning strokes, tortuosities along the channel and complex line configurations. The main aspects concerning the model application to determine the temporal and spatial current distribution along the channel are described, including the adopted considerations to represent physical features of the channel. Sensitivity analyses to evaluate the effect of several parameters in such distribution are presented. Furthermore, comparison of electromagnetic fields calculated by the model and experimental data are performed, remarking a good agreement between them. Systematic simulations concerning the model application for lightning induced voltages calculations were developed in order to evaluate the role played by the most relevant parameters on the resultant induced voltage. It was also performed comparison of results with other traditional models presented in literature for lightning induced voltages evaluations, as well the comparison with experimental data from lightning induced voltages measurements. The obtained results remarked the reliability of the proposed model. This work also presents the approach to take into account the effect of soil resistivity on lightning induced voltages concerning the modification of the electromagnetic coupling between lightning channel and line conductors. The obtained results remarked very similar behaviour in comparison with other evaluations reported in literature.
Subject: Engenharia elétrica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SVFO-6XQNFB
Issue Date: 19-Dec-2006
Appears in Collections:Teses de Doutorado

Files in This Item:
File SizeFormat 
fernando_henrique_silveira.pdf4.98 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.