Novo modelo eletromagnético no domínio do tempo para cálculo da resposta de sistemas elétricos frente a descargas atmosféricas
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Autor(es)
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Clever Sebastião Pereira Filho
Arturo Suman Bretas
Hélder de Paula
Ronaldo Eugênio de Souza Filho
Arturo Suman Bretas
Hélder de Paula
Ronaldo Eugênio de Souza Filho
Resumo
O objetivo da tese consiste no desenvolvimento e teste da formulação de um modelo original no domínio do tempo, dedicado à solução de problemas associados à solicitação de sistemas elétricos por descargas atmosféricas, que explore a abordagem de acoplamentos eletromagnéticos adotada no Modelo Eletromagnético Híbrido (HEM), desenvolvido no domínio da frequência. O modelo proposto pode ser aplicado a problemas que envolvam efeitos não lineares, notadamente, a ionização do solo, o efeito corona e uso de dispositivos para-raios em linhas de transmissão. Para aterramentos elétricos, a formulação no domínio do tempo caracteriza os parâmetros fundamentais, notadamente no que concerne à velocidade de propagação da corrente em eletrodos de aterramento e sua atenuação. A dependência da frequência dos parâmetros do solo pode, também, ser contemplada por meio de uma aproximação. Nas avaliações da resposta de linhas de transmissão frente a descargas, foi desenvolvido um recurso para casamento de impedâncias, que permite investigar apenas parte do sistema a ser modelado, de forma a reduzir o esforço computacional. Para fins de ilustração da potencialidade da ferramenta desenvolvida, esta foi aplicada a um conjunto de condições de interesse prático em engenharia, particularmente a resposta de aterramentos submetidos a correntes de descargas primeiras e subsequentes, incluindo o efeito de ionização, e a resposta de linhas de transmissão frente à incidência de descargas, contemplando, neste caso, a presença de efeito corona e de dispositivos para-raios.
Abstract
The aim of the dissertation consists in the development and test the formulation of an original model in the time domain, dedicated to the solution of problems related to the lightning effects on electric systems, that explores the electromagnetic coupling approach adopted in the Hybrid Electromagnetic Model (HEM), developed in the frequency domain. The proposed model can be able to problems involving nonlinear effects, such as soil ionization, the corona effect and the use of surge-arrester in transmission lines. For electrical groundings, the formulation in the time domain characterizes the fundamental parameters, notably concerning the propagation velocity of current and their attenuation along grounding electrodes. The frequency dependence of the soil parameters can also be considered by means an approximation. In evaluating the response of transmission lines to lightning discharges, a resource for impedance matching was developed, that allows investigating part of the system to be modeled in order to reduce the computational effort. For the purpose of illustrating the potential of the developed tool, it was applied to a set of conditions of practical interest in engineering, particularly the response of grounding subjected to first and subsequent discharge currents, including the ionization effect, and the response of lines transmission in view of the incidence of discharges, contemplating, in this case, the presence of the corona effect and surge arresters.
Assunto
Engenharia elétrica, Correntes elétricas - Aterramento, Linha de transmissão, Raio, Transitórios (Eletricidade)
Palavras-chave
Resposta transitória, Efeitos de propagação, Não linearidade, Aterramentos, Linhas de transmissão