Modern broiler houses are expensive to build, maintain, and insure. Protecting them from extreme weather events is a major concern to producers, integrators, and insurance companies. Lightning strikes can cause catastrophic fires and electrical damage and can lead to costly bird losses. A greater understanding of the impact of lightning on the commercial broiler industries of MS and AL is needed. The objectives of this research were collection of baseline resistance data for broiler houses and equipment in both states, and mapping lightning strike densities across MS and AL, evaluating annual, monthly, seasonal, and diurnal patterns. 63.5% of surveyed broiler houses were at or below the recommended 25 Ω (ohms). Ufer grounding resulted in lower resistance ratings than grounding rods. Lightning strike density was elevated in counties near the Gulf Coast, highest during the summer months. Producers should inspect their grounding systems annually to mitigate lightning-induced damage.

O aterramento elétrico cumpre uma função essencial em um sistema de distribuição de energia elétrica, devendo atender, dentre vários requisitos, aqueles estabelecidos quanto aos valores de tensão de passo e de toque. Entretanto, em locais onde o solo apresenta valores elevados de resistividade, surgem dificuldades que nem sempre são superadas no sentido de obedecer às exigências citadas nas normas técnicas e especificações. Dentro deste contexto, este trabalho tem por objetivo avaliar a utilização de condutores e hastes envolvidos em concreto em sistemas de aterramento, visando à redução dos valores de resistência de terra. Inicialmente é abordada uma configuração convencional de malha de aterramento adotada por uma concessionária de energia elétrica, sendo realizados estudos de modo a verificar a influência do espaçamento e da quantidade das hastes nos valores de resistência de terra. São também consideradas modificações nas dimensões da malha e a utilização de hastes profundas e, na seqüência, são analisados os resultados de outras configurações. De modo a verificar a efetividade do uso do concreto, foram realizadas várias simulações computacionais considerando o sistema de aterramento com a utilização de condutores e hastes envolvidos em concreto. Diversas situações foram investigadas, sendo possível concluir que o uso do concreto resulta em menores valores de resistência de terra em relação às malhas convencionais. Esse resultado, de certo modo, vem ao encontro das expectativas, porém deve ser ressaltada a contribuição do trabalho, a qual possibilita a análise, através de cálculos teóricos, do comportamento das malhas de aterramento com o uso do concreto. A literatura pesquisada apresenta poucos resultados teóricos, sendo encontradas algumas investigações nesse tema onde são consideradas somente medições realizadas no campo. / The electrical grounding plays an essential role in a system of electric power distribution, and must follow, among many requirements, those ones established as step voltage values and touch voltage values. However, in those places where the soil has high resistivity values, some difficulties arise and may not always be overcomed in order to follow the requirements set forth in technical standards and specifications. In this context, the aim of this study is to evaluate the use of electrical conductors and rods encased in concrete inside grounding systems, in order to reduce the ground resistance values. Initially it was observed a conventional configuration of grounding grid that is used by an electric utility, and studies were made in order to verify the influence of the number of rods and the distance between them in the values of grounding resistance. There are also been taken into consideration the changes in the grounding grid dimensions and the use of deep rods and, right after, the results of other configurations are analyzed. In order to verify the effectiveness of the use of concrete, several computer simulations were performed considering the grounding system that used conductors and rods encased in concrete. Several situations were investigated, and it was possible to conclude that the use of concrete results in lower values of ground resistance compared to conventional grounding grid. This result, in a certain way, matches with the expectations, but it should be emphasized the contribution of the study which enables, through theoretical calculations, the analysis of the grounding grid behavior with the use of concrete. The literature shows few theoretical results and presents only some researches on this issue in which ones only measurements made in the field are considered.

O aterramento elétrico cumpre uma função essencial em um sistema de distribuição de energia elétrica, devendo atender, dentre vários requisitos, aqueles estabelecidos quanto aos valores de tensão de passo e de toque. Entretanto, em locais onde o solo apresenta valores elevados de resistividade, surgem dificuldades que nem sempre são superadas no sentido de obedecer às exigências citadas nas normas técnicas e especificações. Dentro deste contexto, este trabalho tem por objetivo avaliar a utilização de condutores e hastes envolvidos em concreto em sistemas de aterramento, visando à redução dos valores de resistência de terra. Inicialmente é abordada uma configuração convencional de malha de aterramento adotada por uma concessionária de energia elétrica, sendo realizados estudos de modo a verificar a influência do espaçamento e da quantidade das hastes nos valores de resistência de terra. São também consideradas modificações nas dimensões da malha e a utilização de hastes profundas e, na seqüência, são analisados os resultados de outras configurações. De modo a verificar a efetividade do uso do concreto, foram realizadas várias simulações computacionais considerando o sistema de aterramento com a utilização de condutores e hastes envolvidos em concreto. Diversas situações foram investigadas, sendo possível concluir que o uso do concreto resulta em menores valores de resistência de terra em relação às malhas convencionais. Esse resultado, de certo modo, vem ao encontro das expectativas, porém deve ser ressaltada a contribuição do trabalho, a qual possibilita a análise, através de cálculos teóricos, do comportamento das malhas de aterramento com o uso do concreto. A literatura pesquisada apresenta poucos resultados teóricos, sendo encontradas algumas investigações nesse tema onde são consideradas somente medições realizadas no campo. / The electrical grounding plays an essential role in a system of electric power distribution, and must follow, among many requirements, those ones established as step voltage values and touch voltage values. However, in those places where the soil has high resistivity values, some difficulties arise and may not always be overcomed in order to follow the requirements set forth in technical standards and specifications. In this context, the aim of this study is to evaluate the use of electrical conductors and rods encased in concrete inside grounding systems, in order to reduce the ground resistance values. Initially it was observed a conventional configuration of grounding grid that is used by an electric utility, and studies were made in order to verify the influence of the number of rods and the distance between them in the values of grounding resistance. There are also been taken into consideration the changes in the grounding grid dimensions and the use of deep rods and, right after, the results of other configurations are analyzed. In order to verify the effectiveness of the use of concrete, several computer simulations were performed considering the grounding system that used conductors and rods encased in concrete. Several situations were investigated, and it was possible to conclude that the use of concrete results in lower values of ground resistance compared to conventional grounding grid. This result, in a certain way, matches with the expectations, but it should be emphasized the contribution of the study which enables, through theoretical calculations, the analysis of the grounding grid behavior with the use of concrete. The literature shows few theoretical results and presents only some researches on this issue in which ones only measurements made in the field are considered.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / The main aim of this work is to apply the finite element method (FEM), modeled in short circuit current conduction problems at industrial frequency, calculating grounding resistance and verifying whether a particular project is within the safety specifications. The work optimization techniques for soil modeling are used and the FEM is applied as a way to aid substation commissioning, simulating the Fall of Potential method (FOP) as well as step and touch potential experimenting. The research presents the optimal model of soil found by the minimization of the error between the apparent resistivity curve extracted from electrical soil resistivity measurements. The method of Wenner and a theoretical curve of apparent resistivity for a model of "N" horizontal layers is used as well as the algorithm Particle Swarm Optimization (PSO); a fairly consolidated optimization, a metaheuristic, which recorded an excellent performance when applied to a solution of this problem. Various soil stratification were performed using optimization techniques, and the results of case studies that use graph method, extracted from literature were confronted with this method. The model of grounding problems using the FEM was presented as an alternative solution to the project using the IEEE Std 80, being possible to determine the spatial distribution of the electric potential at all points of the soil, which was modeled as heterogeneous, so getting to know the regions of the project which have the highest potential levels of step and touch. The FEM was also applied to determine the exact location of potential probe in the ground resistance measurement test which was validated through field experiments and through results extracted from literature. The method was also applied to the determination of the potential levels of step and touch existing in a substation, being the testing simulated and proven through field experiments. / Este trabalho tem como objetivo principal, aplicar o mÃtodo dos elementos finitos (FEM), modelados em problemas de conduÃÃo de corrente de curto-circuito à frequÃncia industrial, calculando a resistÃncia de aterramento e verificando se um determinado projeto està dentro das especificaÃÃes de seguranÃa. SÃo utilizadas tÃcnicas de otimizaÃÃo para a modelagem do solo e aplicado o FEM como forma de auxÃlio ao comissionamento de subestaÃÃes, simulando o mÃtodo da queda de potencial e ensaios de potenciais de passo e de toque. à apresentado o modelo Ãtimo do solo, encontrado atravÃs da minimizaÃÃo do erro entre a curva de resistividade aparente extraÃda de mediÃÃes de resistividade elÃtrica do solo atravÃs do mÃtodo de Wenner e uma curva de resistividade aparente teÃrica para um modelo de âNâ camadas horizontais. O referido modelo utiliza o algoritmo Particle Swarm Optimization (PSO), uma metaheurÃstica de otimizaÃÃo bastante consolidada e que apresenta uma excelente performance quando aplicada à resoluÃÃo deste problema. Foram realizadas diversas estratificaÃÃes do solo utilizando tÃcnicas de otimizaÃÃo. Quanto ao resultado de estudos de caso foram utilizados mÃtodos grÃficos extraÃdos da literatura e confrontados com este mÃtodo. O modelo de problemas de aterramento utilizando o FEM foi apresentado como soluÃÃo alternativa ao projeto utilizando a norma IEEE Std 80, sendo possÃvel determinar a distribuiÃÃo espacial do potencial elÃtrico em todos os pontos do solo, que foi modelado como heterogÃneo, conhecendo-se assim as regiÃes do projeto que possuem os maiores nÃveis de potenciais de passo e de toque. O FEM tambÃm foi aplicado na determinaÃÃo da localizaÃÃo exata da sonda de potencial no ensaio de mediÃÃo de resistÃncia de aterramento, sendo validado atravÃs de ensaios de campo e atravÃs de resultados extraÃdos da literatura. O referido mÃtodo tambÃm foi aplicado na determinaÃÃo dos nÃveis de potencias de passo e de toque existentes em uma subestaÃÃo, sendo os ensaios simulados e comprovados atravÃs de experimentos de campo.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2016-12-16T12:38:56Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rafael da Silva Ferraz - 2016.pdf: 8992095 bytes, checksum: 11544acef63b20e945753d7b895bb5ae (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2016-12-16T16:57:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rafael da Silva Ferraz - 2016.pdf: 8992095 bytes, checksum: 11544acef63b20e945753d7b895bb5ae (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-16T16:57:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rafael da Silva Ferraz - 2016.pdf: 8992095 bytes, checksum: 11544acef63b20e945753d7b895bb5ae (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-11-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work presents the project and the implementation of a device that is capable of measuring the electrical effects, especially the impedance, in grounding meshes when subjected to atmospherical discharges. An analysis on the influence of the atmospheric discharges in electrical protection systems is performed and also a comparison between current and voltage impulsive circuits. The device is built of electronic circuits controlled by a microcontroller, with the possibility of parameter adjusting for shaping the generated impulse wave. The device was conceived such that it can be used for tests of soil impedance measurement and for verification of the behavior of electrical grounding systems under high frequencies. The results are presented for tests in different types of systems and there was satisfactory performance for the developed equipment when compared with a commercial device / Este trabalho apresenta o projeto e a implementação do dispositivo capaz de medir os efeitos elétricos, em especial, as impedâncias, em malha de aterramento, sujeito a descargas atmosféricas. Analisa-se as influências das descargas atmosféricas nos sistemas de proteção elétricos e desenvolve-se análise comparativa dos circuitos impulsivos de corrente e de tensão. Constrói-se o dispositivo que consiste de circuitos eletrônicos controlados por microcontrolador, com possibilidade de ajuste de parâmetros da onda gerada. O dispositivo produzido é utilizado para medição da impedância do solo e verificação do comportamento de sistemas de aterramento elétrico em baixas e altas frequências. São apresentados os resultados dos testes em diferentes tipos de sistemas, demonstrando o satisfatório desempenho quando comparado com instrumento comercial.

Orientador: Sérgio Kurokawa / Resumo: Este trabalho apresenta uma proposta de representação de sistemas de aterramento elétrico diretamente no domínio do tempo, tendo como vantagem os benefícios da modelagem realizada no domínio da frequência, com os resultados fornecidos diretamente no domínio do tempo, sem passar por transformadas inversas (Laplace ou Fourier). Os modelos no domínio do tempo são facilmente inseridos nos softwares convencionais de análise transitória, onde as tensões e correntes são melhor compreendidas. A maior contribuição deste trabalho está no desenvolvimento de uma técnica capaz de representar o aterramento com elementos discretos e positivos de circuitos (resistores-R, capacitores-C e indutores-L). Assim, o circuito equivalente representativo do aterramento será sempre um circuito possível de ser implementado fisicamente. Nesta proposta o aterramento é inicialmente modelado no domínio da frequência, sua impedância harmônica é obtida e representada por meio de elementos discretos de circuitos (RLC) associados em série e/ou paralelo. Aterramentos constituídos por um eletrodo horizontal ou uma haste vertical foram representados por meio de aproximação usando o método dos mínimos quadrados (vector fitting), que permite obter a função racional equivalente à admitância do aterramento, a partir da qual são extraídos os ramos de circuitos e consequentemente o circuito equivalente. Apesar de ser possível representar uma infinidade de aterramentos, dependendo do comprimento e diâmetro do eletrodo/ha... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Submitted by SBI Biblioteca Digital (sbi.bibliotecadigital@puc-campinas.edu.br) on 2018-02-19T16:48:56Z No. of bitstreams: 1 CAMILA MADEIROS ALCANTARA PIMENTA.pdf: 4765494 bytes, checksum: dac59f354329911b1dfcb8422a61af1b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-19T16:48:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CAMILA MADEIROS ALCANTARA PIMENTA.pdf: 4765494 bytes, checksum: dac59f354329911b1dfcb8422a61af1b (MD5) Previous issue date: 2017-12-15 / Electrical grounding is part of the Atmospheric Discharge Protection System (ADPS), whose functions are to provide a path for the circulation of electric current in the ground and to enable the detection of a possible fault between the energized conductors and the earth. For grounding to be efficient, some characteristics must be taken into account, such as soil type and resistivity. In this sense, measurements of resistivity and soil stratification are important for a correct sizing of the grounding system. Soils with high water concentration (low resistivity) are better current conductors than dry soils, for example. Soils with high resistivity can cause a return current. Thus, some decisions aimed at strengthening the grounding system should be taken when there are soils with inadequate grounding characteristics. Therefore, this work aims to evaluate the influence of soil electrical resistivity and enveloping types using concrete types in the substation electrical grounding system through software simulations, taking into account soil resistivity characteristics. In the analysis of types of envelopment, it was possible to observe that the concretes with greater amount of water in their composition have a lower electrical resistivity. The use of concrete enveloping is feasible for soils with high resistivity, as in the case of the land located in the city of Campinas, and it was possible to verify that for soils with low resistivity its use may be impractical since other options such as inclusion of more cables and installation of the rods in the layers with less resistivity are sufficient and more economical. / O aterramento el?trico faz parte do Sistema de Prote??o Contra Descargas Atmosf?ricas (SPDA), cujas fun??es s?o fornecer um caminho para a circula??o de corrente el?trica na terra, escoamento para a terra de cargas induzidas nas carca?as dos equipamentos el?tricos e, em conjunto com os dispositivos diferenciais-residuais, possibilitar a detec??o de uma poss?vel falha entre os condutores energizados e a terra. Para que o aterramento seja eficiente, algumas caracter?sticas devem ser levadas em considera??o, tais como o tipo e a resistividade do solo. Neste sentido, medi??es da resistividade e a estratifica??o do solo s?o importantes para um dimensionamento correto do sistema de aterramento. Solos com alta concentra??o de ?gua (baixa resistividade) s?o melhores condutores de corrente do que um solo seco, por exemplo. Solos com alta resistividade podem ocasionar uma corrente de retorno. Assim, algumas decis?es visando o refor?o do sistema de aterramento devem ser tomadas quando se tem solos com caracter?sticas inadequadas ao aterramento. Portanto, esse trabalho teve como objetivo avaliar a influ?ncia da resistividade el?trica do solo e de tipos de envelopamento utilizando tipos de concreto no sistema de aterramento el?trico de subesta??es atrav?s de simula??es em software, levando em conta as caracter?sticas de resistividade do solo. Nas an?lises de tipos de envelopamento, foi poss?vel observar que os concretos com maior quantidade de ?gua em sua composi??o possuem uma resistividade el?trica mais baixa. A utiliza??o do envelopamento de concreto ? vi?vel para solos com alta resistividade, como ? o caso do terreno localizado na cidade de Campinas, e foi poss?vel verificar que para solos com resistividade baixa sua utiliza??o pode ser invi?vel j? que outras op??es como inclus?o de mais cabos e instala??o das hastes nas camadas com menor resistividade s?o suficientes e mais econ?micas.

Submitted by CLAUDINER MENDES DE SEIXAS null (claudiner2010@gmail.com) on 2017-10-21T02:06:24Z No. of bitstreams: 1 Tese_Claudiner_seixas_ac_dr_ilha.pdf: 3441885 bytes, checksum: 9e1f3e2ff82a0a8220457c535d4cea55 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-10-26T14:27:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 seixas_cm_dr_ilha.pdf: 3441885 bytes, checksum: 9e1f3e2ff82a0a8220457c535d4cea55 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-26T14:27:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 seixas_cm_dr_ilha.pdf: 3441885 bytes, checksum: 9e1f3e2ff82a0a8220457c535d4cea55 (MD5) Previous issue date: 2017-08-25 / Este trabalho apresenta uma proposta de representação de sistemas de aterramento elétrico diretamente no domínio do tempo, tendo como vantagem os benefícios da modelagem realizada no domínio da frequência, com os resultados fornecidos diretamente no domínio do tempo, sem passar por transformadas inversas (Laplace ou Fourier). Os modelos no domínio do tempo são facilmente inseridos nos softwares convencionais de análise transitória, onde as tensões e correntes são melhor compreendidas. A maior contribuição deste trabalho está no desenvolvimento de uma técnica capaz de representar o aterramento com elementos discretos e positivos de circuitos (resistores-R, capacitores-C e indutores-L). Assim, o circuito equivalente representativo do aterramento será sempre um circuito possível de ser implementado fisicamente. Nesta proposta o aterramento é inicialmente modelado no domínio da frequência, sua impedância harmônica é obtida e representada por meio de elementos discretos de circuitos (RLC) associados em série e/ou paralelo. Aterramentos constituídos por um eletrodo horizontal ou uma haste vertical foram representados por meio de aproximação usando o método dos mínimos quadrados (vector fitting), que permite obter a função racional equivalente à admitância do aterramento, a partir da qual são extraídos os ramos de circuitos e consequentemente o circuito equivalente. Apesar de ser possível representar uma infinidade de aterramentos, dependendo do comprimento e diâmetro do eletrodo/haste combinado com determinadas resistividade e permissividade elétricas do solo, esse método pode não garantir que todos os elementos RLC sejam positivos. Por isso foi desenvolvido uma nova técnica e testada em aplicações com configurações de aterramento mais complexas (malhas). Essa técnica fornece resultados precisos e garante que todos os elementos RLC serão positivos. Sua validação foi realizada comparando os resultados propostos com os resultados obtidos pelo modelo de linha de transmissão (no caso de eletrodo/haste) e pelo modelo eletromagnético híbrido HEM (no caso das malhas). Essa técnica permite o uso de qualquer modelo capaz de fornecer a impedância harmônica, podendo ser aplicada a configurações genéricas de aterramento, o que a torna muito versátil e atrativa. / This work presents a proposal to represent of electrical grounding systems directly in time domain, taking into account the benefits in frequency domain modelling, without employing inverse Laplace or Fourier transforms. The time domain models are easily inserted in conventional electromagnetic transient software, where voltages and currents are better understood. The main contribution of this work is the development of a technique that can represent grounding by discrete and positive circuits elements (R-resistors, C-capacitors and L-inductors). The representation of the grounding is an electric circuit, possible to be implemented physically. Grounding systems is initially modelled in the frequency domain, where its harmonic impedance is obtained and then represented by elements of circuit (RLC) made in series and/or parallel association. Grounding systems constituted by a horizontal electrode or a vertical rod were represented by means of an approximation using the method of the least squares (vector fitting). It reproduces the rational function equivalent to the admittance of the grounding, which branches of circuits are extracted, forming an equivalent circuit. Although it is possible to represent an infinity of groundings, depending on the length and diameter of the electrode / rod combined with certain electrical resistivity and permittivity of the soil, this technique may not guarantee that all RLC elements are positive. However, a new technique was developed and tested in more complex grounding systems (grids). This technique provides accurate results and ensures that all RLC elements will be positive. Its validation was performed comparing the proposed results with the results obtained by the TLM (Transmission Line Model) employed for the horizontal electrodes and vertical rods and by the HEM (Hybrid Electromagnetic Model) employed for grounding grids. This technique allows the use of any model capable of providing harmonic impedance, and can be applied to generic ground configurations, making it very attractive to electromagnetics transient analyses.