Modelo do leader bidirecional de formação do canal de descargas atmosféricas : nova metodologia de representação do relevo do solo e desenvolvimento de modelo de atratividade de descargas por linhas de transmissão
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Fernando Henrique Silveira
Ronaldo Eugênio de Souza Filho
Ronaldo Eugênio de Souza Filho
Resumo
Este trabalho dá continuidade à construção de um modelo avançado para simulação da formação do canal de descarga atmosférica que vem sendo desenvolvido ao longo dos últimos anos no Lightning Research Center (LRC). O modelo é baseado na aplicação da teoria do leader bidirecional e utiliza o Método de Simulação de Cargas (MSC) para cálculo das grandezas elétricas envolvidas no processo de formação do canal de descarga atmosférica. As contribuições deste trabalho podem ser divididas em duas etapas. Na primeira etapa é apresentado um novo modelo para a representação do solo por distribuições superficiais de carga posicionadas ao nível do solo e representadas por placas quadradas de espessura nula e dimensões laterais variáveis. Esta modelagem do solo confere maior consistência física aos resultados simulados. A segunda etapa do trabalho consiste na aplicação do modelo para análise de atratividade de linhas de transmissão posicionadas sobre um solo plano quando da incidência de uma descarga atmosférica nas suas proximidades. Uma geometria específica de linha de transmissão foi representada utilizando o MSC, mas o modelo pode ser facilmente replicado para diferentes geometrias e outros tipos de estrutura. Uma série de simulações foi realizada, variando o ponto de projeção do canal e a corrente da descarga. O campo elétrico foi avaliado em pontos de interesse para análise da atratividade da linha de transmissão (torres e cabos) e do solo plano, a partir da determinação do ponto de iniciação do canal ascendente em cada cenário, num processo concorrente.
Abstract
This work continues the development of an advanced model for simulating the process of formation of a negative cloud-to-ground (CG) lighting leader that has been developed over the last few years at the Lightning Research Center (LRC). The model is based on the bidirectional leader theory and uses the Charge Simulation Method (MSC) to calculate the electrical quantities involved in the CG lightning formation process. The proposals of this work can be divided into two stages. The first one presents a new approach for modeling the relief in which chargers are no longer punctual, but surface charges distributed at flat and squared plates placed at the ground surface. Comparing to early developed works this new methodology is physically more consistent. The second stage presents the development of an attractiveness model for upward positive leader initiation from transmission lines placed over a flat ground when a negative CG lighting is occurring around. A specific transmission line geometry was chosen to be represented in this work, but it is possible to create other structures representations using the MSC. A range of scenarios was simulated varying the leader projection point and current intensity. The electric field was analyzed at some specific points to find the attractiveness of structures (towers and cables) and of the flat ground, allowing to conclude the exact point of upward leader initiation in each scenario.
Assunto
Engenharia elétrica, Descargas elétricas, Métodos de simulação, Linhas de telecomunicação
Palavras-chave
Descargas atmosféricas, Método de simulação de cargas, Modelo de atratividade de descargas, Modelo do leader bidirecional