Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-05-24Bitstream added on 2014-06-13T20:09:46Z : No. of bitstreams: 1 spozitojunior_js_me_ilha.pdf: 739577 bytes, checksum: 774270e35ff8542bb48191719879dc4a (MD5) / Este estudo é um levantamento de artigos e publicações sobre os diversos sistemas de aterramento existentes. Os sistemas de aterramento estão diretamente ligados à proteção das instalações de subestações e equipamentos empregados na geração, transmissão e distribuição de energia elétrica que por ocasião das descargas atmosféricas diretas ou por tensões induzidas por campos eletromagnéticos decorrentes, possam ser prejudicados. O Método propõe o estudo de um sistema de aterramento, com cabo contrapeso, utilizando abordagem por linhas de transmissão representada por uma cascata de circuitos π, analisado e simulado pelo “Software Matlab”. Utilizou-se a simulação com o emprego de programa no Matlab para linhas de transmissão de energia elétrica, a primeira com comprimento de dez mil metros e outra com oitenta metros, utilizada como referencial na comparação das respostas aos sinais de entrada aplicados nos circuitos π simulando o cabo contrapeso com seus componentes representado pelos parâmetros elétricos. Através de variação no parâmetro resistividade do solo comparou-se os resultados mostrados nos gráficos da tensão elétrica na terminação do cabo contrapeso, simulado como uma linha de transmissão com terminação em aberto. Como analise adicional em termos de segurança foi implementado no programa a analise das tensões elétricas ao longo do cabo contrapeso, excitado por aplicação de sinais de tensão elétrica e de corrente elétrica estabelecendo a comparação entre os potenciais elétricos sobre o solo em valores máximos que podem afetar seres vivos / This study is a survey of articles and publications on the various existing grounding systems. The grounding systems are directly linked to the protection of substation facilities and equipment used in the generation, transmission and distribution of electric power, due to induced voltages by lightning’s generating electromagnetic fields . The method proposed in this study, about a grounding system made with a buried cable using the approach by transmission lines method, represented by a cascade of π circuits analyzed and simulated by Matlab Software. The simulation with the Matlab program on transmission lines of electricity, one ten thousand meters in length and another eighty meters respectively, to serve as a reference in comparison between responses to input signals applied to the cable simulated by π circuit employing the parameters involved. Through variation in the soil resistivity parameter, the results are shown in the graphs of voltage in the termination of the grounding cable, simulated as an open line at end. As further analysis in terms of safety, was implemented the analysis of the voltages along the cable, by applying voltage signals and current to check the electrical potentials on the ground, the maximum values that affect persons

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-02-03Bitstream added on 2014-06-13T20:08:31Z : No. of bitstreams: 1 berardo_bl_me_bauru.pdf: 467989 bytes, checksum: 1b7cb5967b4080092b9a0c9ae7a58c49 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho mostra o estudo de uma linha de transmissão onde ocorreram desligamentos causados por descargas atmosféricas. Esse estudo foi feito a partir de informações de desligamentos de linhas de transmissão da concessionária e dados extraídos de um sistema de análise e monitoramento de descargas atmosféricas. Para esse trecho da linha de transmissão foram identificadas incidências de descargas atmosféricas que causaram desligamentos, bem como descargas que não causaram desligamentos. Baseados nestas informações foram efetuadas medições em campo de resistência de aterramento dos contrapesos e da resistividade do solo, onde foi possível constatar através dos resultados que algumas torres apresentaram valores que ultrapassaram os valores normatizados. O levantamento dessas informações é o principal foco deste estudo, que visa fornecer subsídios para a identificação de torres problemáticas. Uma proposta clássica utilizada para melhorar o desempenho desta linha de transmissão frente à incidência de descargas atmosféricas foi testada mas seu resultado não foi muito satisfatário / This paper shows the study of a transmission line where outages occurred because of lightnings. The study was made from information that came from the power utility transmission line disconnection and data obtained from lightnings analyses and monitoring system. For this part of the transmission line it was identified incidence of lightning that caused outages, as well as incidences that did not cause outages. Based on this information, it was performed field measurements of ground resistance counterpoise and resistivity where is was possible to find, trough the results that some of the towers present numbers trepassed the normal values. Coming up with this information is this information is the main goal of this study that aims to offer to identify the towers that contains problems. A classical proposal used to improve the performance of this transmission line facing the incidence of lightnings was tested but the result wasn't very satisfactory

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-02-02Bitstream added on 2014-06-13T19:08:15Z : No. of bitstreams: 1 beltani_jm_me_ilha.pdf: 770313 bytes, checksum: c4aedd3b82cf36c970644fabd877c0a8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os sistemas de aterramento de subestações exigem uma avaliação permanente devido não só ao envelhecimento das malhas de terra, problemas de corrosão, ocorrência de vandalismo, assim como à ação de pessoas qualificadas ou não. Como as condições de se desligar a energia de uma subestação ficaram cada vez mais difíceis de acontecer, cresceu a necessidade de se buscarem alternativas de medições viáveis, dando-se preferência aos métodos de medição de subestação energizada. Esporadicamente, uma ou outra empresa busca desenvolver técnicas de medições com as instalações energizadas, deparando-se, porém, com obstáculos que comprometem a qualidade dos resultados de ensaios, quais sejam as interferências eletromagnéticas nos instrumentos utilizados e, conseqüentemente, nas leituras realizadas, exposição a riscos (segurança pessoal e aparelhos utilizados), bem como os longos períodos tomados na execução dos ensaios. Este trabalho tem como objetivo a validação de um método existente, por meio de estudos de casos, a qual propicia uma rápida avaliação da malha de forma segura, sem prejudicar tanto a qualidade quanto a continuidade do fornecimento de energia. Esta proposta de validação é baseada... / The energy substation embankment systems require a permanent assessment due to not only the aging of the land meshes, corrosion problems and vandalism occurrences, but also for the actions of people, being qualified or not. Since the conditions to turn an energy substation off are more and more difficult to cause intentionally for maintenance reasons, a need for practicable measurement alternatives has increased, preferably the methods of measuring energized substations. From time to time a company tries to develop some measurement technique with the installations energized, however it confronts with some various constraints that may be risky for the quality of the test results, such as the electromagnetic interferences in the tools being used, consequently in the readings obtained; exposure to risks (personal safety and devices being used) as well as the fact of a testing accomplishment takes some long periods of time. This work aims, by means of studying some cases, to get some validation for an existing method which provides a rapid assessment of the land meshes in a safety way, with no harmful consequences for both the quality and the continuity of the energy supplying. The validation proposed is based on the procedures used in... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AntonioSD_DISSERT.pdf: 1216426 bytes, checksum: 7fd76cc37669a46f507ab80033e1227e (MD5) Previous issue date: 2012-12-14 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This work presents in a simulated environment, to analyze the length of cable needed counterweight connected to ground rod, able to avoid the phenomenon of flashover return, back flashover, the insulator chains of transmission lines consisting of concrete structures when they are subjected to lightning standardized regarding certain resistivity values of some kinds of soil and geometric arrangements of disposal of grounding systems structures / Este trabalho apresenta, em ambiente simulado, a an?lise do comprimento necess?rio de cabo contrapeso interligado a haste de aterramento, capaz de evitar o fen?meno de descarga disruptiva de retorno, back flashover, nas cadeias de isoladores de Linhas de Transmiss?o constitu?das de estruturas de concreto, quando s?o submetidas a descargas atmosf?ricas padronizadas considerando determinados valores de resistividade de solo e alguns tipos de disposi??o de arranjos geom?tricos de sistemas de aterramento das estruturas

Sendo as interrupções, os afundamentos de tensão e as sobretensões distúrbios de Qualidade de Energia Elétrica (QEE) com potencial de grande impacto econômico, estudos que procuram alternativas de mitigação de seus efeitos ou prevenção de sua ocorrência têm sido amplamente realizados nas últimas décadas. Uma das metodologias de avaliação de sua ocorrência é realizada pela predição, que geralmente se concentra em simulações de faltas em parcelas de sistemas elétricos de potência. Nos Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST), encontra-se a denominação geral de Variações de Tensão de Curta Duração (VTCD) para estes três tipos de distúrbios, os quais podem ser classificados tanto por sua magnitude quanto por sua duração. Nesse contexto, este trabalho avalia pela predição a influência exercida pela conexão e o aterramento do neutro de transformadores trifásicos nas quantidades de VTCD, especialmente de afundamentos de tensão, e no valor do índice Fator de Impacto (FI) do PRODIST, que são observados em um nó com conexão a um consumidor industrial Realizam-se estudos de caso sobre um sistema de potência simulado no software Alternative Transients Program (ATP), o qual possui dois transformadores em sua rede: um transformador da subestação e outro na entrada do nó do consumidor industrial. Consideram-se duas conexões possíveis para o transformador de entrada, e aplica-se uma resistência de aterramento para o neutro de ambos os transformadores em cada caso, alteram-se o seu valor. Verificam-se as tensões no nó do consumidor industrial de duas formas diferentes: tensões fase-terra e tensões fase-fase. Observa-se, assim, que há diferenças para estas quantidades e para o valor do FI devidas à forma de conexão do transformador de entrada, valor da resistência de aterramento de neutro de ambos os transformadores e formas de verificação das tensões. / Since interruptions, voltage sags and overvoltages are Power Quality (PQ) disturbances with great economic impact potential, studies that seek alternatives to mitigate its effects or to prevent its occurrence have been done widely in the last decades. One of the methodologies to assess its occurrence is performed by prediction, which usually focuses on power systems fault simulations. In the Brazilian norm of PQ, there is the general designation short duration voltage variation (VTCD) for these three types of disturbances, which are classified both in terms of magnitude and duration. In this context, this work assess by the prediction the influence of three-phase transformers winding connection and neutral grounding in the quantities of VTCD, especially voltage sags, and in the index value Impact Factor (FI) of the Brazilian regulation standard, which are observed in a node with connection to an industrial consumer. The case studies are performed on a simulated power system in the Alternative Transients Program (ATP), which has two transformers in its network: one substation transformer and another at entrance of the industrial consumer node. Two possible winding connections are considered for the entrance transformer, and a ground resistance is applied to the neutral of both transformers in each case, being changed their value. Voltages in the industrial consumer node are verified by two different ways: phase-to-ground voltages and phase-to-phase voltages. It is observed that there are differences for these quantities and for the value of the FI due to the winding connection of the entrance transformer, the value of the neutral ground resistance of both transformers and the ways of voltage verification.

Estudos sobre proteção contra os surtos chamados de transitórios rápidos, principalmente os que afetam os sistemas elétricos de potência, exigem que o comportamento dos sistemas de aterramento quando submetidos a esses eventos seja meticulosamente estimado. Isto se deve ao fato de o chamado comportamento dinâmico associado aos sistemas de aterramento, muitas vezes, produzir resultados diferentes do chamado comportamento estático. Em face disso é consenso que, para a realização de tais estudos, é necessário obter um modelo acurado seja do sistema de aterramento como um todo ou dos elementos que o compõe para conseguir uma boa representação nas simulações digitais. Durante as últimas duas décadas muitas tentativas vêem sendo feitas nessa direção. Essas tentativas são baseadas ora em modelos computacionais, os quais são resolvidos numericamente, ora sobre expressões analíticas para as distribuições de tensão e corrente sob simplificações ou condições iniciais especiais. Diversas soluções lidam com as equações de propagação, considerando os parâmetros dos componentes do sistema de aterramento dependentes da freqüência. Outro grupo de métodos baseia-se nos princípios do eletromagnetismo. Neste contexto, este trabalho propõe uma modelagem, usando um bipolo elétrico equivalente, para representar um sistema de aterramento em simulações digitais, por meio de programas baseados no SPICE - simulation program with integrated circuits emphasis. Diferente de modelos anteriores, que usaram o bipolo elétrico para simular apenas o comportamento dinâmico de determinadas partes de um sistema de aterramento, nesta modelagem utiliza-se apenas um bipolo elétrico para simular tanto o comportamento dinâmico quanto o estático. Essa modelagem foi desenvolvida ao longo de um estudo teórico-experimental realizado sobre o tema. / Fast transients protection studies, mainly with regard to electric power systems, require accurate estimation of grounding systems behavior under such phenomena. Therefore, the called dynamic behavior of grounding systems leads those studies, most of cases, to different results from the other called static behavior. For this reason, either the whole grounding system or each one of its components need to be accurately modeled to offer a good representation in digital simulations. Researchers have been made many attempts to this direction, during the last two decades. These attempts are based sometimes on computer models, which are solved numerically, sometimes on analytical expressions for voltage and current distributions under simplifications or special initial conditions. Several solutions deal with the propagation equations, considering the parameters frequency dependence of the grounding system elements. Another class of solution methods is based on the electromagnetism principles. Inserted in this context, the present work proposes a model to represent grounding systems as a whole in digital simulations carried out by computer programs based on SPICE - simulation program with integrated circuits emphasis. This task was performed by using only one experiment-based two-port electric circuit model. Unlike previous works, that explored the two-port electric circuit model to simulate only the dynamic behavior of grounding systems, this work shows the possibility to incorporate both dynamic and static behavior to the two-port electric circuit model. This procedure relies on a methodology developed from a theoretic-experimental study.

Sendo as interrupções, os afundamentos de tensão e as sobretensões distúrbios de Qualidade de Energia Elétrica (QEE) com potencial de grande impacto econômico, estudos que procuram alternativas de mitigação de seus efeitos ou prevenção de sua ocorrência têm sido amplamente realizados nas últimas décadas. Uma das metodologias de avaliação de sua ocorrência é realizada pela predição, que geralmente se concentra em simulações de faltas em parcelas de sistemas elétricos de potência. Nos Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST), encontra-se a denominação geral de Variações de Tensão de Curta Duração (VTCD) para estes três tipos de distúrbios, os quais podem ser classificados tanto por sua magnitude quanto por sua duração. Nesse contexto, este trabalho avalia pela predição a influência exercida pela conexão e o aterramento do neutro de transformadores trifásicos nas quantidades de VTCD, especialmente de afundamentos de tensão, e no valor do índice Fator de Impacto (FI) do PRODIST, que são observados em um nó com conexão a um consumidor industrial Realizam-se estudos de caso sobre um sistema de potência simulado no software Alternative Transients Program (ATP), o qual possui dois transformadores em sua rede: um transformador da subestação e outro na entrada do nó do consumidor industrial. Consideram-se duas conexões possíveis para o transformador de entrada, e aplica-se uma resistência de aterramento para o neutro de ambos os transformadores em cada caso, alteram-se o seu valor. Verificam-se as tensões no nó do consumidor industrial de duas formas diferentes: tensões fase-terra e tensões fase-fase. Observa-se, assim, que há diferenças para estas quantidades e para o valor do FI devidas à forma de conexão do transformador de entrada, valor da resistência de aterramento de neutro de ambos os transformadores e formas de verificação das tensões. / Since interruptions, voltage sags and overvoltages are Power Quality (PQ) disturbances with great economic impact potential, studies that seek alternatives to mitigate its effects or to prevent its occurrence have been done widely in the last decades. One of the methodologies to assess its occurrence is performed by prediction, which usually focuses on power systems fault simulations. In the Brazilian norm of PQ, there is the general designation short duration voltage variation (VTCD) for these three types of disturbances, which are classified both in terms of magnitude and duration. In this context, this work assess by the prediction the influence of three-phase transformers winding connection and neutral grounding in the quantities of VTCD, especially voltage sags, and in the index value Impact Factor (FI) of the Brazilian regulation standard, which are observed in a node with connection to an industrial consumer. The case studies are performed on a simulated power system in the Alternative Transients Program (ATP), which has two transformers in its network: one substation transformer and another at entrance of the industrial consumer node. Two possible winding connections are considered for the entrance transformer, and a ground resistance is applied to the neutral of both transformers in each case, being changed their value. Voltages in the industrial consumer node are verified by two different ways: phase-to-ground voltages and phase-to-phase voltages. It is observed that there are differences for these quantities and for the value of the FI due to the winding connection of the entrance transformer, the value of the neutral ground resistance of both transformers and the ways of voltage verification.

O projeto de malhas de aterramento requer o cálculo da resistência de aterramento e dos potenciais na superfície do solo. Quando o método das imagens é utilizado para este cálculo o modelo típico do solo é uma estratificação horizontal em 2 camadas. A extensão do método das imagens para solos com múltiplas camadas horizontais apresenta problemas numéricos importantes, de forma que a técnica de imagens complexas foi utilizada para permitir este cálculo, porém restringindo a posição dos eletrodos à primeira camada. Este trabalho objetiva a aplicação do método de imagens complexas a eletrodos situados em qualquer camada de solos com estratificação horizontal, deduzindo as funções kernel para posições arbitrárias da fonte e do objeto e determinando os resíduos e pólos das imagens utilizando a decomposição em autovalores e autovetores. Foi desenvolvido um programa que calcula a resistência de aterramento e os potenciais na superfície do solo para solos com até 4 camadas. Foram realizadas comparações com outros trabalhos publicados e os resultados obtidos permitem validar o uso do programa para esta aplicação. / Grounding grid design requires both ground resistance and surface potential. Traditional method of images restricts this calculation to two layer soils. Complex image method allows calculation of both resistance values and potentials at the soil surface, in multilayer soils with horizontal stratification, without grounding grid position limitation. This work presents a complete methodology for calculation of safety aspects of grounding grid design, validating results by comparison with published previous work.

Este trabalho tem como objetivo fornecer contribuições ao estudo de sistemas de aterramento submetidos a correntes elétricas no regime permanente senoidal pelo Método dos Elementos Finitos. Nele se discutem as motivações para a utilização deste procedimento numérico em problemas desta categoria, e mais especificamente para o uso da variante deste método com elementos finitos de aresta. O tratamento completo necessário à construção das funções de forma para a aproximação local de grandezas vetoriais com elementos hexaédricos é nele desenvolvido e detalhado. Com estes resultados, uma aplicação computacional capaz de modelar o comportamento de uma haste de aterramento verticalmente enterrada no solo foi desenvolvida, utilizando-se para a discretização do domínio elementos finitos hexaédricos tri-lineares e quadráticos incompletos. Esta aplicação computacional foi utilizada para o estudo da resposta em freqüência da impedância equivalente a aterramentos desta categoria em diferentes condições de solo e com as duas variedades de elemento hexaédrico anteriormente mencionados. Os resultados obtidos são então discutidos, bem como a validade da modelagem adotada para o problema físico aqui considerado. / This work aims to provide contributions to the study of grounding systems subjected to electric currents at the sinusoidal steady state by the Finite Element Method. Motivations for the use of this numerical procedure in problems of this category, and more specifically for the usage of the Edge Finite Element Method variant, are discussed in it. The complete treatment required for building the shape functions for the local approximation of vector physical quantities with hexahedral finite elements is here developed and detailed. With these results a computer application capable of modeling the behavior of vertically buried grounding rods was developed, in which domain discretization is accomplished by the usage of both tri-linear and incomplete quadratic hexahedral finite elements. This computer application was employed in the study of the frequency response of the impedance equivalent to grounding systems of this class at different soil conditions and with both hexahedral element varieties previously mentioned. The results obtained are then discussed, as well as the validity of the modeling adopted for this physical problem.

O projeto de malhas de aterramento requer o cálculo da resistência de aterramento e dos potenciais na superfície do solo. Quando o método das imagens é utilizado para este cálculo o modelo típico do solo é uma estratificação horizontal em 2 camadas. A extensão do método das imagens para solos com múltiplas camadas horizontais apresenta problemas numéricos importantes, de forma que a técnica de imagens complexas foi utilizada para permitir este cálculo, porém restringindo a posição dos eletrodos à primeira camada. Este trabalho objetiva a aplicação do método de imagens complexas a eletrodos situados em qualquer camada de solos com estratificação horizontal, deduzindo as funções kernel para posições arbitrárias da fonte e do objeto e determinando os resíduos e pólos das imagens utilizando a decomposição em autovalores e autovetores. Foi desenvolvido um programa que calcula a resistência de aterramento e os potenciais na superfície do solo para solos com até 4 camadas. Foram realizadas comparações com outros trabalhos publicados e os resultados obtidos permitem validar o uso do programa para esta aplicação. / Grounding grid design requires both ground resistance and surface potential. Traditional method of images restricts this calculation to two layer soils. Complex image method allows calculation of both resistance values and potentials at the soil surface, in multilayer soils with horizontal stratification, without grounding grid position limitation. This work presents a complete methodology for calculation of safety aspects of grounding grid design, validating results by comparison with published previous work.