As descargas atmosféricas estão entre as principais causas de distúrbios nos sistemas elétricos, provocando sobretensões e ocasionando uma parcela significativa das interrupções não programadas. Tais distúrbios são cada vez mais percebidos pelos consumidores, ocasionando desde o mau funcionamento até a queima de aparelhos e equipamentos eletro-eletrônicos residenciais, comerciais e industriais. Antigamente eletromecânicos, tais aparelhos são atualmente, em grande parte, produzidos com componentes semicondutores, o que os torna mais sensíveis a interferências. As descargas atmosféricas também apresentam um agravante de, salvo raras exceções, não serem registradas nos bancos de dados das concessionárias, ao contrário das operações de manobra, faltas e variações de carga na rede de distribuição. Essa situação contribui para os conflitos cada vez mais freqüentes entre consumidores e empresas de energia a respeito dos pedidos de indenização por danos em aparelhos elétricos (PID). Dada a relevância do tema, muitos estudos têm sido realizados ao longo dos últimos anos, sem entretanto esclarecer todos os aspectos necessários para a minimização desses problemas. Neste trabalho são avaliadas as amplitudes e formas de onda das sobretensões transferidas à rede de baixa tensão via transformador quando da ocorrência de surtos no primário. Esses surtos podem ser oriundos de descargas diretas na rede primária ou decorrentes de descargas em suas proximidades. O estudo visa a obtenção de informações tendo em vista a melhoria do desempenho das redes de distribuição e conseqüentemente a minimização dos danos causados aos consumidores. Nas simulações, realizadas através do programa ATP (“Alternative Transients Program”), são consideradas linhas com configurações típicas, bem como modelos de comprovada validade para representação dos isoladores de média e de baixa tensão e do transformador de distribuição. O trabalho analisa a influência, nas sobretensões, de diversos parâmetros, como por exemplo amplitude e forma de onda da corrente da descarga, ponto da incidência da descarga, resistência de terra e presença de dispositivos de proteção contra surtos. Os resultados apresentados constituem-se em importantes subsídios para a definição de critérios de instalação de dispositivos de proteção contra surtos em redes de baixa tensão. / Lightning discharges are among the main causes of disturbances in electrical systems, causing overvoltages and leading to a significant portion of unscheduled interruptions. Such disturbances are increasingly noticed by consumers, causing from malfunction to the burnt-out of electrical-electronic devices and equipment in homes, businesses and industries. Formerly electromechanical, such devices currently are, in their majority, produced with semiconductors, what makes them more sensitive to interferences. Lightning discharges also present the aggravation of not being recorded in power suppliers’ databases, but for seldom exceptions, as opposed to switching operations, failures and charge variations in the distribution network. This situation contributes for the increasingly frequent conflicts among consumers and power companies regarding indemnity claims due to damages to electrical devices. Given the subject’s significance, many studies have been conducted along the past years, not explaining, however, all the aspects required to minimize those problems. On this work, the amplitudes and waveforms of overvoltages on medium and low voltage lines are evaluated upon the incidence of direct discharges on the primary. The voltages transferred to the low voltage side are also evaluated in case of strikes in the vicinity of the line. The study intends to obtain information in order to achieve a performance improvement of distribution networks and, as a consequence, the reduction of damages to consumers to a minimum. In the simulations conducted through ATP (“Alternative Transients Program”), lines with typical configurations are considered and models of proven validity are used to represent the low and medium voltage insulators and the distribution transformer. The work analyses the effect of several parameters on the overvoltages, such as amplitude and waveform of the stroke current, lightning strike point, grounding resistance and existence of surge protective devices. The results presented constitute an important foundation to define the installation criteria of surge protective devices on low voltage networks.

Lightning causes important transient disturbances on transmission and distribution systems, with consequent damages to equipment, outages, and general decrease of the power quality. The assessment of the lightning dielectric strength of power equipment is generally based on tests performed using the standard lightning impulse voltage (1.2 / 50 µs waveshape), although the characteristics of the lightning overvoltages depend on many parameters and may vary widely. The behavior of insulators when subject to non-standard impulses depends both on the voltage amplitude and waveshape, and therefore a reliable model is required to produce the corresponding volt-time curves. Although there is no method universally accepted for this purpose, one of the most used is the Disruptive Effect (DE) model, which is based on the integration method concept. The application of this model involves the estimation of some parameters for which different procedures have been proposed in the literature, as for instance the procedures by Darveniza and Vlastos, by Hileman, by Chowdhuri et al., and by Ancajima et al. Tests of representative lightning overvoltages were performed to obtain the critical flashover overvoltages (CFO) and the volt-time curves of typical porcelain pin-type insulators considering three standard medium-voltage distribution classes (15 kV, 24 kV, and 36 kV) and five impulse voltage waveshapes, of both polarities. These tests provided data for the analyses of the insulators\' behavior and the results obtained using the different procedures for estimating the DE parameters. It is shown that in some cases insulator flashover is not predicted. A new method is then developed and proposed for evaluating the dielectric behavior of MV insulators. The method is validated using the typical insulators of the three voltage classes and the five lightning impulse voltages considered, of positive and negative polarities. The calculated volt-time curves showed in general a good agreement with the measured results for all the cases studied. The mean difference between the measured and calculated times to breakdown, for all the cases considered, was about 1.3 s; while the maximum difference was 4.0 s. The application of the proposed method to evaluate the occurrence of insulator flashovers in the shield wire line (SWL) system implemented in the State of Rondônia due to nearby lightning strikes supports previous conclusions that indicate that lightning has a significant impact on the SWL system performance in regions with high ground flash density. / Descargas atmosféricas produzem distúrbios transitórios significativos em sistemas de transmissão e distribuição, com consequentes danos em equipamentos, interrupções e redução geral na qualidade de energia elétrica. A avaliação da suportabilidade dielétrica frente às descargas atmosféricas do equipamento de potência é geralmente baseada em ensaios realizados usando o impulso atmosférico de tensão normalizada (forma de onda 1.2 / 50 µs), contudo as características das sobretensões atmosféricas dependem de muitos parâmetros e podem variar amplamente. O comportamento dos isoladores quando sujeitos a impulsos não normalizados depende tanto da magnitude como da forma de onda da tensão, e então um modelo confiável é necessário para se obter as curvas tensão-tempo correspondentes. Embora não haja um método universalmente aceito para essa finalidade, um dos mais utilizados é o modelo de Efeito Disruptivo (DE), que é baseado no conceito do método de integração. A aplicação desse modelo envolve a estimativa de alguns parâmetros para os quais diferentes procedimentos têm sido propostos na literatura, como por exemplo, os procedimentos de Darveniza e Vlastos, de Hileman, de Chowdhuri et al. e de Ancajima et al. Ensaios de sobretensões atmosféricas representativas foram feitos para obter as tensões de descarga disruptiva (CFO) e as curvas de tensão-tempo de isoladores de porcelana típicos, tipo pino, considerando três classes de tensão de distribuição de média tensão (15 kV, 24 kV e 36 kV) e cinco formas de onda de impulso de tensão, de ambas as polaridades. Estes ensaios proporcionaram dados para as análises do comportamento dos isoladores e os resultados obtidos usando os diferentes procedimentos para estimar os parâmetros necessários para a aplicação do modelo do Efeito Disruptivo. É mostrado que em alguns casos a disrupção no isolador não é prevista por tais procedimentos. Um novo método é, então, desenvolvido e proposto para avaliar o comportamento dielétrico dos isoladores de média tensão. O método é validado usando os isoladores típicos das três classes de tensão e as cinco formas de tensões de impulso atmosféricos consideradas, de polaridades positiva e negativa. As curvas tensão-tempo calculadas mostraram, em geral, boa concordância com os resultados medidos para todos os casos estudados. A diferença média entre os tempos de disrupção medidos e calculados, para todos os casos considerados, foi da ordem de 1,3 s; enquanto a máxima diferença foi de 4,0 s. A aplicação do método proposto para avaliar a ocorrência de disrupções em isoladores do Sistema de Cabo Para-raios Energizados (PRE), implementado no estado de Rondônia, devido a descargas atmosféricas indiretas, apoia as conclusões previamente obtidas que indicam que as descargas atmosféricas têm impacto significativo sobre o desempenho do sistema PRE em regiões com alta densidade de descargas para solo.

Lightning causes important transient disturbances on transmission and distribution systems, with consequent damages to equipment, outages, and general decrease of the power quality. The assessment of the lightning dielectric strength of power equipment is generally based on tests performed using the standard lightning impulse voltage (1.2 / 50 µs waveshape), although the characteristics of the lightning overvoltages depend on many parameters and may vary widely. The behavior of insulators when subject to non-standard impulses depends both on the voltage amplitude and waveshape, and therefore a reliable model is required to produce the corresponding volt-time curves. Although there is no method universally accepted for this purpose, one of the most used is the Disruptive Effect (DE) model, which is based on the integration method concept. The application of this model involves the estimation of some parameters for which different procedures have been proposed in the literature, as for instance the procedures by Darveniza and Vlastos, by Hileman, by Chowdhuri et al., and by Ancajima et al. Tests of representative lightning overvoltages were performed to obtain the critical flashover overvoltages (CFO) and the volt-time curves of typical porcelain pin-type insulators considering three standard medium-voltage distribution classes (15 kV, 24 kV, and 36 kV) and five impulse voltage waveshapes, of both polarities. These tests provided data for the analyses of the insulators\' behavior and the results obtained using the different procedures for estimating the DE parameters. It is shown that in some cases insulator flashover is not predicted. A new method is then developed and proposed for evaluating the dielectric behavior of MV insulators. The method is validated using the typical insulators of the three voltage classes and the five lightning impulse voltages considered, of positive and negative polarities. The calculated volt-time curves showed in general a good agreement with the measured results for all the cases studied. The mean difference between the measured and calculated times to breakdown, for all the cases considered, was about 1.3 s; while the maximum difference was 4.0 s. The application of the proposed method to evaluate the occurrence of insulator flashovers in the shield wire line (SWL) system implemented in the State of Rondônia due to nearby lightning strikes supports previous conclusions that indicate that lightning has a significant impact on the SWL system performance in regions with high ground flash density. / Descargas atmosféricas produzem distúrbios transitórios significativos em sistemas de transmissão e distribuição, com consequentes danos em equipamentos, interrupções e redução geral na qualidade de energia elétrica. A avaliação da suportabilidade dielétrica frente às descargas atmosféricas do equipamento de potência é geralmente baseada em ensaios realizados usando o impulso atmosférico de tensão normalizada (forma de onda 1.2 / 50 µs), contudo as características das sobretensões atmosféricas dependem de muitos parâmetros e podem variar amplamente. O comportamento dos isoladores quando sujeitos a impulsos não normalizados depende tanto da magnitude como da forma de onda da tensão, e então um modelo confiável é necessário para se obter as curvas tensão-tempo correspondentes. Embora não haja um método universalmente aceito para essa finalidade, um dos mais utilizados é o modelo de Efeito Disruptivo (DE), que é baseado no conceito do método de integração. A aplicação desse modelo envolve a estimativa de alguns parâmetros para os quais diferentes procedimentos têm sido propostos na literatura, como por exemplo, os procedimentos de Darveniza e Vlastos, de Hileman, de Chowdhuri et al. e de Ancajima et al. Ensaios de sobretensões atmosféricas representativas foram feitos para obter as tensões de descarga disruptiva (CFO) e as curvas de tensão-tempo de isoladores de porcelana típicos, tipo pino, considerando três classes de tensão de distribuição de média tensão (15 kV, 24 kV e 36 kV) e cinco formas de onda de impulso de tensão, de ambas as polaridades. Estes ensaios proporcionaram dados para as análises do comportamento dos isoladores e os resultados obtidos usando os diferentes procedimentos para estimar os parâmetros necessários para a aplicação do modelo do Efeito Disruptivo. É mostrado que em alguns casos a disrupção no isolador não é prevista por tais procedimentos. Um novo método é, então, desenvolvido e proposto para avaliar o comportamento dielétrico dos isoladores de média tensão. O método é validado usando os isoladores típicos das três classes de tensão e as cinco formas de tensões de impulso atmosféricos consideradas, de polaridades positiva e negativa. As curvas tensão-tempo calculadas mostraram, em geral, boa concordância com os resultados medidos para todos os casos estudados. A diferença média entre os tempos de disrupção medidos e calculados, para todos os casos considerados, foi da ordem de 1,3 s; enquanto a máxima diferença foi de 4,0 s. A aplicação do método proposto para avaliar a ocorrência de disrupções em isoladores do Sistema de Cabo Para-raios Energizados (PRE), implementado no estado de Rondônia, devido a descargas atmosféricas indiretas, apoia as conclusões previamente obtidas que indicam que as descargas atmosféricas têm impacto significativo sobre o desempenho do sistema PRE em regiões com alta densidade de descargas para solo.

As características das correntes das descargas atmosféricas têm fundamental importância na coordenação de isolamento e nos projetos de equipamentos de sistemas de transmissão e de distribuição de energia. As curvas de distribuição de freqüência cumulativa da CIGRE relativas aos principais parâmetros da primeira e das descargas subseqüentes, freqüentemente utilizadas para avaliar o desempenho das linhas de transmissão e distribuição, se referem a dados obtidos através da medição de correntes de descargas negativas em estruturas elevadas. Entretanto, as correntes medidas nesses objetos podem apresentar distorções associadas às diferenças de impedâncias entre o canal, o objeto e o aterramento. Em outras palavras, a corrente em tais objetos pode variar substancialmente em função do ponto escolhido para medição, bem como apresentar diferenças significativas em relação à corrente no canal da descarga. Essas correntes são denominadas “contaminadas". As curvas da CIGRE relativas às amplitudes, tempos de frente e taxas de crescimento das correntes se referem às correntes “contaminadas", uma vez que as reflexões que ocorrem no topo e na base de objetos elevados não foram levadas em consideração no processo de construção dessas curvas. Assim, o tratamento desses dados necessita ser revisto. Por outro lado, o termo "corrente descontaminada" se refere à corrente que fluiria através do canal da descarga caso os coeficientes de reflexão no topo e na base do objeto fossem iguais a zero. Neste trabalho, por meio de uma ferramenta computacional desenvolvida, diversos aspectos relacionados aos processos de “contaminação" e “descontaminação" de correntes são discutidos, com especial atenção no que se refere às influências dos vários parâmetros do sistema "canal-objeto-aterramento" no comportamento espaço-temporal da corrente. É também apresentada uma discussão acerca das características de uma corrente de descarga medida na base de uma torre de 62,5 m de altura localizada no Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo. / The characteristics of lightning currents have a fundamental importance on insulation coordination and on the design of transmission and distribution lines equipment. The CIGRE cumulative frequency distribution curves relative to the main parameters of the first and subsequent downward flashes, which are very frequently used for the evaluation of the lightning performance of transmission and distribution lines, refers to data obtained from negative current measurements from tall instrumented structures. However, currents measured on elevated objects may present distortions associated with differences on the impedances of the lightning channel, the strike object and the grounding system. In other words, the current in such objects may, in some circumstances, depend significantly on the measuring point and differ substantially from the current that flows along the lightning channel. These currents are called "contaminated". The curves regarding current magnitudes, front times and rates of rise presented in CIGRE refer to these "contaminated" currents, since the reflections that occur at the base and at the top of elevated strike objects were not taken into account in the processing of the data that led to those curves. The data should, thus, be reviewed. On the other hand, the term “decontaminated" current stands for the current that flows through the lightning channel assuming reflection coefficients at the bottom and at the top of the strike object equal to zero, i.e., the same impedances for the lightning channel, the elevated object and the grounding system. In this work a computer code was developed and several aspects related to the "contamination" and "decontamination" processes are discussed, with emphasis upon the influences of the various parameters of the system "lightning channel - strike object - grounding" on the stroke current. A discussion of the characteristics of a stroke current measured at the bottom of a 62,5 m high mast located at the Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo is also presented.

O objetivo deste trabalho consiste em apresentar o projeto de um sistema especialista que visa auxiliar nos procedimentos envolvidos com a especificação de pára-raios de óxido de zinco para proteção de transformadores frente às descargas atmosféricas, bem como permitir que a análise do comportamento dos surtos de tensão de origem atmosférica que incidem em determinada área de concessão possa ser executada de forma detalhada e sistemática. Para tanto, o sistema especialista desenvolvido faz a integração eficiente de abordagens e técnicas que levam em consideração os aspectos característicos das descargas atmosféricas, as análises experimentais representativas do fenômeno e os modelos matemáticos que permitam mapear todo o processo de desencadeamento das descargas atmosféricas. / The objective of this study consists of presenting an expert system that assists the procedures involved with the protection specification of transformers against atmospheric discharges, allowing also to analyze in a detailed and systematic way the behavior of the respective voltage transients that are generated at the supplying area. For such purpose, the expert system developed in this research makes the efficient integration of approaches and techniques that take into account the characteristic aspects of the atmospheric discharges, the experimental analyses that represent the phenomenon and the mathematical models that allow to map the process involved with the formation of the lightning.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2017-01-30T10:00:16Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Victor Scartezini Terra - 2016.pdf: 3940729 bytes, checksum: 27241c105d696ce18e125b5eb6c44691 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-01-30T10:04:56Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Victor Scartezini Terra - 2016.pdf: 3940729 bytes, checksum: 27241c105d696ce18e125b5eb6c44691 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-30T10:04:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Victor Scartezini Terra - 2016.pdf: 3940729 bytes, checksum: 27241c105d696ce18e125b5eb6c44691 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-08-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Natural disasters related to landslides have caused thousands of deaths and left tens of thousands homeless people around the world. Landslides can occur in most cases due to factors related to water infiltration on soil, causing a raise in the positive pore-water pressure. But what is often observed is that both water infiltration and the reduction of negative pore-water pressure due to water infiltration are not, in practice, enough to justify some of the observed landslides. Some less conventionals mechanisms, such as lightning, are not, usually, taken in consideration in a failure analysis, but can contribute to the factor of safety reduction. This paper aims to study the effects of atmospheric discharges in the stability of natural slopes of residual soils. Partial differential equations governing the coupled flow of pore-water and pore-air are developped. The numerical modeling is made with the FlexPDE software, version 6. The results show that there is a raise on pore-air pressure inside the soil due to atmospheric discharge. However, the raise of pore-air pressure works both in the raise of the apparent cohesion and the reduction on net pressure. It is concluded that any failure due to atmospheric discharge will present a shallow slip surface. / Desastres naturais relacionados a deslizamentos de massas de terra já causaram milhares de mortes e dezenas de milhares de desabrigados no mundo inteiro. Os deslizamentos podem ocorrer em sua maioria devido aos fatores provenientes da infiltração de água no solo, gerando aumento das poropressões positivas de água. Mas o que se observa frequentemente, é que a infiltração e a redução das poropressões negativas muitas vezes não são, na prática, o suficiente para justificar todos os escorregamentos observados. Mecanismos menos convencionais como descargas atmosféricas e o aumento das poropressões de ar consequentes do efeito Lisse normalmente não são levados em consideração em análises de ruptura, mas podem contribuir para a diminuição do fator de segurança de taludes. Esta pesquisa tem como objetivos, portanto, estudar como os efeitos do avanço da frente de infiltração e das descargas atmosféricas irão afetar a estabilidade de taludes em encostas naturais de solos residuais. Além disso, cita-se como objetivos secundários o desenvolvimento de modelos numéricos para análises acopladas de fluxo de água e ar, e a verificação desses modelos por meio de análises de validação. Um estudo detalhado de como a onda de choque e os gradientes de temperatura de descargas atmosféricas se comportam ao atingir a superfície terrestre é desenvolvido para que se possam definir as condições de fronteira do problema. Equações diferenciais parciais acopladas para fluxo de água e ar são desenvolvidas. As análises são feitas com o auxílio do programa FlexPDE, versão 6. Os resultados mostraram que há um aumento das poropressões de ar na massa de solo provenientes de descargas atmosféricas ou do efeito Lisse. No entanto, tais acréscimos de poropressão de ar trabalham tanto a favor do ganho de coesão aparente como como na diminuição das tensões líquidas. No estudo da influência do aumento das poropressões de ar como consequência de descargas atmosféricas conclui-se que eventuais rupturas de taludes causadas por isso serão rasas. Com relação ao estudo do aumento de poropressão de ar em taludes como consequência do efeito Lisse, conclui-se que os acréscimos de poropressão de ar serão maiores na massa de solo quando mais próximo da saturação estiver o solo.

A universalização da energia elétrica, como uma das principais políticas públicas de inclusão social, tem como desafio a escolha de alternativas tecnológicas capazes de conciliar os aspectos de viabilidade técnica e econômica. A Tecnologia cabos para-raios energizados (PRE), objeto de estudo desta tese, se insere neste contexto. Assim, este trabalho consiste na análise de viabilidade do PRE no esquema trifásico, cuja instalação é associada à linha de transmissão 230 kV do sistema de transmissão de Rondônia. São analisados os aspectos de seu desempenho técnico, operacional e econômico. No aspecto técnico é analisado o desempenho do sistema de aterramento quanto à resistência de terra, tensões de toque e de passo, além de análise da queda de tensão, desequilíbrio de tensão e capacidade de carregamento da instalação. A abordagem técnica é aprofundada após análise do desempenho operacional avaliado a partir da classificação das interrupções verificadas em mais de 180 meses de operação do Sistema PRE Rondônia. Em decorrência dessa avaliação, são obtidos índices operacionais de continuidade, analisados comparativamente em relação a outras alternativas tecnológicas, visando analisar a viabilidade da Tecnologia PRE. Uma das constatações resultantes da análise das causas das interrupções indica um elevado impacto das descargas atmosféricas no desempenho do PRE. Este aspecto é extensivamente analisado quanto aos efeitos das descargas diretas e indiretas sobre a instalação, partindo-se de medições de campo nos contrapesos das torres, medições de resistividade do solo e ensaios na cadeia de isoladores do PRE. Simulações são realizadas utilizando-se os programas computacionais ATPDraw, ERM e CDEGS para análise das tensões resultantes de descargas diretas, tensões induzidas por descargas indiretas e cálculo de resistência de terra, respectivamente. São investigados os efeitos de parâmetros importantes no desempenho do sistema frente a descargas atmosféricas e comparados os números de interrupções estimadas e verificadas em campo, partindo-se de um roteiro metodológico minuciosamente detalhado, a fim de permitir a repetição dos procedimentos em situações semelhantes às analisadas neste trabalho. Após uma análise comparativa do desempenho do sistema PRE em relação a outras alternativas convencionais, são estabelecidos índices de referência para o desempenho operacional da Tecnologia PRE e desenvolvida uma análise econômica da implantação dessa tecnologia em Rondônia. / As one of the major public policies of social inclusion, the universalization of electric energy services has as a challenge to choose appropriate technological solutions that combine technical and economic aspects. The energized shield wire line technology (SWL), subject of this thesis, is in this context. This study aims at evaluating the viability of the SWL technology (three-phase scheme) installed on a 230 kV transmission line in the State of Rondônia. The analysis covers its technical, operational, and economic performance. The former aspect considers the performance of the grounding system regarding the ground resistance and step and touch voltages, analysis of voltage drop, voltage unbalance and the load capacity of the installation. The technical issue is deeply held after the analysis of the system operational performance in Rondônia based on the classification of outages considering a period greater than 180 months. The operational indices that result from this evaluation are compared to those corresponding to other technology alternatives in order to evaluate the viability of SWL technology. The analysis of the causes of interruptions reveals that lightning has a significant impact on the SWL performance. Thus, an extensive analysis is carried out regarding the effects of direct and indirect strokes on the SWL, including field measurements (soil resistivity and tower footing resistance) and laboratory tests (determination of the positive and negative critical flashover overvoltages of insulator strings). Simulations are performed using computer programs of proved validity (ATPDraw, ERM, and CDEGS) for the analysis of lightning overvoltages resulting from direct and indirect strokes and for the calculation of ground resistance. The effects of important parameters on the system lightning performance are investigated and the estimated and observed frequencies of interruptions are compared. The applied methodological procedure is described in detail, to allow the method to be used in other cases similar to the situations examined on this study. After a comparative analysis of the performance of the SWL with respect to other conventional alternatives, reference indices for the operational performance of SWL Technology are set and an economic analysis of the SWL technology in Rondônia is carried out.

O objetivo deste trabalho consiste em apresentar o projeto de um sistema especialista que visa auxiliar nos procedimentos envolvidos com a especificação de pára-raios de óxido de zinco para proteção de transformadores frente às descargas atmosféricas, bem como permitir que a análise do comportamento dos surtos de tensão de origem atmosférica que incidem em determinada área de concessão possa ser executada de forma detalhada e sistemática. Para tanto, o sistema especialista desenvolvido faz a integração eficiente de abordagens e técnicas que levam em consideração os aspectos característicos das descargas atmosféricas, as análises experimentais representativas do fenômeno e os modelos matemáticos que permitam mapear todo o processo de desencadeamento das descargas atmosféricas. / The objective of this study consists of presenting an expert system that assists the procedures involved with the protection specification of transformers against atmospheric discharges, allowing also to analyze in a detailed and systematic way the behavior of the respective voltage transients that are generated at the supplying area. For such purpose, the expert system developed in this research makes the efficient integration of approaches and techniques that take into account the characteristic aspects of the atmospheric discharges, the experimental analyses that represent the phenomenon and the mathematical models that allow to map the process involved with the formation of the lightning.

As características das correntes das descargas atmosféricas têm fundamental importância na coordenação de isolamento e nos projetos de equipamentos de sistemas de transmissão e de distribuição de energia. As curvas de distribuição de freqüência cumulativa da CIGRE relativas aos principais parâmetros da primeira e das descargas subseqüentes, freqüentemente utilizadas para avaliar o desempenho das linhas de transmissão e distribuição, se referem a dados obtidos através da medição de correntes de descargas negativas em estruturas elevadas. Entretanto, as correntes medidas nesses objetos podem apresentar distorções associadas às diferenças de impedâncias entre o canal, o objeto e o aterramento. Em outras palavras, a corrente em tais objetos pode variar substancialmente em função do ponto escolhido para medição, bem como apresentar diferenças significativas em relação à corrente no canal da descarga. Essas correntes são denominadas “contaminadas”. As curvas da CIGRE relativas às amplitudes, tempos de frente e taxas de crescimento das correntes se referem às correntes “contaminadas”, uma vez que as reflexões que ocorrem no topo e na base de objetos elevados não foram levadas em consideração no processo de construção dessas curvas. Assim, o tratamento desses dados necessita ser revisto. Por outro lado, o termo "corrente descontaminada” se refere à corrente que fluiria através do canal da descarga caso os coeficientes de reflexão no topo e na base do objeto fossem iguais a zero. Neste trabalho, por meio de uma ferramenta computacional desenvolvida, diversos aspectos relacionados aos processos de “contaminação” e “descontaminação” de correntes são discutidos, com especial atenção no que se refere às influências dos vários parâmetros do sistema "canal-objeto-aterramento" no comportamento espaço-temporal da corrente. É também apresentada uma discussão acerca das características de uma corrente de descarga medida na base de uma torre de 62,5 m de altura localizada no Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo. / The characteristics of lightning currents have a fundamental importance on insulation coordination and on the design of transmission and distribution lines equipment. The CIGRE cumulative frequency distribution curves relative to the main parameters of the first and subsequent downward flashes, which are very frequently used for the evaluation of the lightning performance of transmission and distribution lines, refers to data obtained from negative current measurements from tall instrumented structures. However, currents measured on elevated objects may present distortions associated with differences on the impedances of the lightning channel, the strike object and the grounding system. In other words, the current in such objects may, in some circumstances, depend significantly on the measuring point and differ substantially from the current that flows along the lightning channel. These currents are called "contaminated". The curves regarding current magnitudes, front times and rates of rise presented in CIGRE refer to these "contaminated" currents, since the reflections that occur at the base and at the top of elevated strike objects were not taken into account in the processing of the data that led to those curves. The data should, thus, be reviewed. On the other hand, the term “decontaminated” current stands for the current that flows through the lightning channel assuming reflection coefficients at the bottom and at the top of the strike object equal to zero, i.e., the same impedances for the lightning channel, the elevated object and the grounding system. In this work a computer code was developed and several aspects related to the "contamination" and "decontamination" processes are discussed, with emphasis upon the influences of the various parameters of the system "lightning channel - strike object - grounding" on the stroke current. A discussion of the characteristics of a stroke current measured at the bottom of a 62,5 m high mast located at the Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo is also presented.

O conhecimento da área efetiva de uma malha de aterramento de subestação elétrica é importante para obter o valor da impedância sob impulso num determinado ponto da malha em situações de incidência de descargas atmosféricas e determinar o nível de impulso básico (NBI). A partir destes valores é possível definir com segurança a disposição dos equipamentos no interior da subestação. Com o objetivo de obter um modelo de malha de aterramento de subestações. são estudadas malhas de aterramento com formas geométricas quadradas até sessenta e quatro sub-malhas e retangulares até setenta e duas sub-malhas. Para análise do comportamento em regime permanente na freqüência industrial e transitório é proposto um modelo de uma linha de transmissão em &#960, com indutâncias próprias e mútuas e condutâncias lineares. As simulações são feitas em microcomputador e estação de trabalho utilizando o software PSPICE. As correntes em regime permanente ou impulsiva são aplicadas no canto ou no centro das malhas. Suas características são as seguintes: o freqüência de sessenta Hertz: o frente de onda de três micro-segundos; o tempo de cauda de quarenta micro-segundos. A partir das curvas V x I obtidas nas simulações são colhidas as resistências na freqüência industrial e impedância sob impulso, e são calculadas as diferenças percentuais. São comparados os resultados obtidos nas simulações com aqueles obtidos por Gupta e Thapar e Gupta e Singh. Estes pesquisadores desenvolveram fórmulas empíricas para a determinação da tensão induzida no ponto de aplicação de corrente, coeficiente de impulso e área efetiva. / The knowledge of the cffective area of a grounding grids of electrical substation is important when one are trying to know the impulse impedance value proceeding atmospheric discharges, as well as of the basic insulation level in a specific point of the grid. Having as propose the finding of a appropriated model of grounding grid are studied grounding grids with square geometric forms, from four until sixty four meshes and and rectangular geometric forms from four until seventy two meshes. As a way to analyze the behavior of the parameters in steady state at industrial frequency and in transient condition is proposed-a &#960-model transmission line with self and mutual inductance and linear conductances. The simulations are clone by microcomputer and workstation, using the PSPICE software. The currents in steady state or impulse are applied at the corner or at the center of the grids. Their characteristics are the follow: o frequency: sixty hertz; o waveform rise time: three micro-seconds; o waveform fall time: forty micro-seconds. From the V x I curves attained during the computer simulations it is found the values of the resistance industrial frequency and impulse impedance and are calculated the percentile differences. Are compared the results found during the computer simulation with the simulations attained by Gupta and Thapar and Gupta and Singh. These mentioned authors developed some empirical equations for determination of the induced voltage at the point where the impulse current is applied, of the impulse coefficient and of the effective area.