Este trabalho apresenta alguns aspectos específicos sobre o tema “proteção de estruturas contra descargas atmosféricas”, principalmente no que se refere ao uso de partes estruturais das edificações como integrantes do sistema de proteção. São discutidos neste trabalho diversos pontos polêmicos referentes ao tema, tais como: captores especiais, o sistema dissipativo e o uso das ferragens das colunas de concreto armado como parte dos subsistemas de descida e de aterramento. São abordados, também, os principais danos que podem ocorrer nas edificações devido às descargas atmosféricas, principalmente quando a proteção utilizar partes naturais da estrutura, tais como: os telhados metálicos e as emendas das ferragens das colunas de concreto armado. Após uma verificação do estado da arte no assunto, onde são estudados diversos trabalhos, normas e livros sobre as características das descargas, sobre os danos oriundos das descargas, blindagens, medições de campos eletromagnéticos, distribuição de correntes e sobre a normalização e ensaios referentes à proteção de estruturas contra descargas atmosféricas, o assunto foi estudado em três partes que compõem os subsistemas do SPDA. No subsistema de captação, os danos em telhas metálicas e de concreto protendido foram estudados através de ensaios e verificações teóricas e, principalmente, experimentais. No subsistema de descida, o estudo experimental deu enfoque às emendas das ferragens e ao uso destas como descidas naturais. Finalmente, no subsistema de aterramento, as fundações das edificações foram estudadas através de verificações experimentais como parte do aterramento. Este trabalho acrescenta ao conhecimento atual sobre o assunto, diversas particularidades não contempladas nas normas e nas publicações mais recentes no que tange à proteção de estruturas contra as descargas atmosféricas utilizando partes naturais das edificações. / This work presents some specific aspects on the subject “lightning protection of structures“, mainly when the use of structural parts of the buildings as part of the protection systems is concerned. Several polemical issues are discussed, such as: special air-termination, the dissipation array system and the use of steel-reinforcing rods of the reinforced concrete columns as part of the down-conductor system and of the earth-termination system. Also treated is the main damage that can occur to the buildings due to lightning, mainly when the protection system uses the natural components of the structures, such as: the metallic rooftops and the joints of the steel-reinforcing rods of the reinforced concrete columns. After examining the state-of-the-art in the subject, which analyses several papers, standards and books about lightning characteristics, damage resulting from lightning, shieldings, measurements of electromagnetic fields, distribution of currents and about standardisation and tests related to the protection of structures against lightning, the subject was studied in the three parts that compose the lightning protection systems. In the air-termination system, the damage to metallic rooftops and to pre-stressed concrete rooftop tiles was studied by means of tests and theoretical and mainly experimental analyses. In the down-conductor system, the experimental study focused on the joints of the steel-reinforcing rods and on the use of these as natural down-conductors. Finally, in the earth-termination system, the foundations of the buildings were studied (as part of the grounding) through experimental analyses. This work adds to the current knowledge about the subject several particularities which are not observed in the standards or in the most recent publications concerning the lightning protection systems in buildings that use their natural components for this purpose.

Este trabalho apresenta alguns aspectos específicos sobre o tema “proteção de estruturas contra descargas atmosféricas", principalmente no que se refere ao uso de partes estruturais das edificações como integrantes do sistema de proteção. São discutidos neste trabalho diversos pontos polêmicos referentes ao tema, tais como: captores especiais, o sistema dissipativo e o uso das ferragens das colunas de concreto armado como parte dos subsistemas de descida e de aterramento. São abordados, também, os principais danos que podem ocorrer nas edificações devido às descargas atmosféricas, principalmente quando a proteção utilizar partes naturais da estrutura, tais como: os telhados metálicos e as emendas das ferragens das colunas de concreto armado. Após uma verificação do estado da arte no assunto, onde são estudados diversos trabalhos, normas e livros sobre as características das descargas, sobre os danos oriundos das descargas, blindagens, medições de campos eletromagnéticos, distribuição de correntes e sobre a normalização e ensaios referentes à proteção de estruturas contra descargas atmosféricas, o assunto foi estudado em três partes que compõem os subsistemas do SPDA. No subsistema de captação, os danos em telhas metálicas e de concreto protendido foram estudados através de ensaios e verificações teóricas e, principalmente, experimentais. No subsistema de descida, o estudo experimental deu enfoque às emendas das ferragens e ao uso destas como descidas naturais. Finalmente, no subsistema de aterramento, as fundações das edificações foram estudadas através de verificações experimentais como parte do aterramento. Este trabalho acrescenta ao conhecimento atual sobre o assunto, diversas particularidades não contempladas nas normas e nas publicações mais recentes no que tange à proteção de estruturas contra as descargas atmosféricas utilizando partes naturais das edificações. / This work presents some specific aspects on the subject “lightning protection of structures“, mainly when the use of structural parts of the buildings as part of the protection systems is concerned. Several polemical issues are discussed, such as: special air-termination, the dissipation array system and the use of steel-reinforcing rods of the reinforced concrete columns as part of the down-conductor system and of the earth-termination system. Also treated is the main damage that can occur to the buildings due to lightning, mainly when the protection system uses the natural components of the structures, such as: the metallic rooftops and the joints of the steel-reinforcing rods of the reinforced concrete columns. After examining the state-of-the-art in the subject, which analyses several papers, standards and books about lightning characteristics, damage resulting from lightning, shieldings, measurements of electromagnetic fields, distribution of currents and about standardisation and tests related to the protection of structures against lightning, the subject was studied in the three parts that compose the lightning protection systems. In the air-termination system, the damage to metallic rooftops and to pre-stressed concrete rooftop tiles was studied by means of tests and theoretical and mainly experimental analyses. In the down-conductor system, the experimental study focused on the joints of the steel-reinforcing rods and on the use of these as natural down-conductors. Finally, in the earth-termination system, the foundations of the buildings were studied (as part of the grounding) through experimental analyses. This work adds to the current knowledge about the subject several particularities which are not observed in the standards or in the most recent publications concerning the lightning protection systems in buildings that use their natural components for this purpose.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-06-06T13:59:11Z No. of bitstreams: 1 VALDEMIR DA SILVA BRITO - TESE (PPGEE) 2016.pdf: 24283842 bytes, checksum: 359b3901fbb8d95187c4a580e505a74f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-06T13:59:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VALDEMIR DA SILVA BRITO - TESE (PPGEE) 2016.pdf: 24283842 bytes, checksum: 359b3901fbb8d95187c4a580e505a74f (MD5) Previous issue date: 2016-10-07 / Capes / Este trabalho propõe um modelo elétrico de supressor de surto de ZnO que o representa com exatidão nas três regiões de operação, em uma ampla faixa de frequência e amplitude. O Modelo Elétrico Proposto (MEP) foi validado a partir de um banco de dados, contendo resultados de medições de tensão e corrente. Este banco de dados é constituído por medições em doze varistores de ZnO de cinco fabricantes diferentes, com diferentes dimensões físicas e características elétricas. Nos ensaios, os varistores foram submetidos a diversos níveis de tensão na região de baixas correntes. Também foram aplicados aos varistores vários níveis de amplitude de impulsos de corrente de manobra (30/60 µs), descarga atmosférica (8/20 µs), alta corrente (4/10 µs) e impulsos de corrente com frentes de onda mais rápidas (1,5/26 µs e 3/6 µs), abordando as regiões altamente não linear e altas correntes. Adicionalmente, outros ensaios foram realizados com objetivo de verificar a presença do acoplamento indutivo e a influência do invólucro do supressor de surto na medição da tensão residual. A partir do banco de dados, foram realizadas simulações com o MEP, e com os modelos Convencional e IEEE, já consolidados no meio científico. Os resultados dos modelos foram comparados entre si, e com os resultados de medição. O MEP apresentou melhores resultados em praticamente todos os casos, nas três regiões de operação. O MEP também foi avaliado em estudos reais de energização de linha de transmissão, rejeição de carga e coordenação de isolamento. Os resultados de simulação dos estudos apresentaram níveis de amplitude condizentes com o esperado, e não apresentaram oscilações numéricas ou instabilidade. Os parâmetros do MEP são de fácil determinação, e todas as informações necessárias estão contidas nos datasheets dos fabricantes. / This work proposes an electric model of ZnO surge arresters that represents accurately the ZnO surge arresters in a wide range of frequencies and amplitudes. The Proposed Electric Model (PEM) was validated from a database, containing results of voltage and current measurements. This database are based in twelve ZnO varistors of five different manufacturers, with different physical dimensions and electrical characteristics. In the lab tests, the varistors were submitted to different voltage levels in the low current region. There were also applied to the varistors multilevel amplitude of switching current impulses (30/60 µs), lightning current impulses (8/20 µs), high current impulses (4/10 µs) and current impulses with very fast front time (1.5/26 µs and 3/6 µs), addressing the highly nonlinear and high current regions. In addition, other lab tests were conducted in order to verify the presence of inductive coupling and the infuence of the surge arrester housing in the residual voltage measuring. From the database, simulations were performed with the PEM, with the Conventional and IEEE models which are already consolidated in the scientific community. The results of the models were compared among themselves, and with the measurement results. The PEM presented best results in practically all cases, in all three operating regions. The PEM was also evaluated in real studies of transmission line energization, load shedding and insulation coordination. The simulation results of the studies presented amplitude levels as expected and did not presented numerical oscillations or instability. The PEM parameters are easily determined, besides that all necessary information is contained in the manufacturers datasheet.

O ensaio de resposta em frequência em geradores síncronos vem ganhando espaço nas últimas décadas, porém o alto custo dos equipamentos empregados para realização do ensaio ainda é um empecilho, tanto para fabricantes como para consumidores finais. Este trabalho tem por objetivo complementar trabalhos anteriores, através do uso de redes neurais artificiais para identificação de padrões em ensaios realizados com equipamentos de baixo custo e baixa resolução. Através das redes neurais artificiais utilizadas é possível estimar novos pontos de ensaio sem que seja necessário um novo ensaio ou até mesmo um ensaio com equipamentos mais caros. Através de uma combinação de algoritmos de tratamento de dados, é possível a aproximação de modelos ensaiados com modelos teóricos e através desses resultados obter parâmetros elétricos dos geradores síncronos. / The frequency response test on synchronous generators has been increasing in recent decades, but the high cost of equipment used for conducting the test is still a stumbling block for both manufacturers and end-consumers. This dissertation aims to complement previous work, through the use of artificial neural networks to identify patterns in tests conducted with low-cost and low-resolution equipment. Through the artificial neural networks used it is possible to estimate a new set of test points without retesting is necessary or even a more expensive assay equipments. Through a combination of data processing algorithms, the approach tested models with theoretical models is possible and through these results to obtain electrical parameters of synchronous generators.

O ensaio de resposta em frequência em geradores síncronos vem ganhando espaço nas últimas décadas, porém o alto custo dos equipamentos empregados para realização do ensaio ainda é um empecilho, tanto para fabricantes como para consumidores finais. Este trabalho tem por objetivo complementar trabalhos anteriores, através do uso de redes neurais artificiais para identificação de padrões em ensaios realizados com equipamentos de baixo custo e baixa resolução. Através das redes neurais artificiais utilizadas é possível estimar novos pontos de ensaio sem que seja necessário um novo ensaio ou até mesmo um ensaio com equipamentos mais caros. Através de uma combinação de algoritmos de tratamento de dados, é possível a aproximação de modelos ensaiados com modelos teóricos e através desses resultados obter parâmetros elétricos dos geradores síncronos. / The frequency response test on synchronous generators has been increasing in recent decades, but the high cost of equipment used for conducting the test is still a stumbling block for both manufacturers and end-consumers. This dissertation aims to complement previous work, through the use of artificial neural networks to identify patterns in tests conducted with low-cost and low-resolution equipment. Through the artificial neural networks used it is possible to estimate a new set of test points without retesting is necessary or even a more expensive assay equipments. Through a combination of data processing algorithms, the approach tested models with theoretical models is possible and through these results to obtain electrical parameters of synchronous generators.