Trabalho complementar das provas de doutoramento na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-10-03T19:27:05Z No. of bitstreams: 1 GEORGE ROSSANY SOARES DE LIRA - DISSERTAÇÃO PPGEE 2008..pdf: 11715881 bytes, checksum: f5c4cfbc8945b506fbbbd6de0fb62705 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-03T19:27:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GEORGE ROSSANY SOARES DE LIRA - DISSERTAÇÃO PPGEE 2008..pdf: 11715881 bytes, checksum: f5c4cfbc8945b506fbbbd6de0fb62705 (MD5) Previous issue date: 2008-03-14 / CNPq / Neste trabalho é apresentada uma técnica de estimação de parâmetros para um modelo dinâmico de pára-raios de óxido de zinco (ZnO). Esta técnica baseia-se no ajuste das formas de onda da tensão residual fornecida pelo modelo de pára-raios de ZnO e aquela medida em laboratório, para um impulso de corrente atmosférico (forma de onda 8/20 /xs) de 10 kA. Os resultados fornecidos pelo modelo ajustado demonstraram boa concordância com os dados medidos. Avaliou-se também, o comportamento do modelo de pára-raios, com os parâmetros ajustados, diante impulsos de alta corrente (forma de onda 4/10 /us), os quais são transitórios mais severos do que aqueles utilizados para estimar os parâmetros do modelo. Os resultados obtidos neste estudo apresentaram boa precisão. Por fim, é apresentado um estudo comparativo dos resultados fornecidos pelo modelo de pára-raios, ajustado através da técnica de estimação de parâmetros, com aqueles fornecidos por modelos e procedimentos de ajuste comumente empregados na literatura. Os resultados fornecidos pela técnica de estimação proposta foram mais precisos que todos os demais, além de apresentar as vantagens de dispensar o conhecimento das características físicas dos pára-raios de ZnO e o uso de procedimentos manuais que visam o ajuste dos parâmetros do modelo através de tentativas e erros. / In this work is shown a parameter identification technique for a dynamic metal-oxide surge arrester model. This technique was based on the fitting of the residual voltages measured and obtained from the surge arrester model, from the 10 kA lighting current impulse (waveshape 8/20 //s). The results obtained from the fitted surge arrester model presented a very good accuracy. It was also evaluated, the behavior of the fitted arrester model under high current impulse (waveshape 4/10 (is), which are most severe transients than those used to estimate the arrester model parameters. The results obtained in that study presented good agreement compared to the measured data. At last, it was presented a comparative study of the results provided by the fitted surge arrester model with those provided by models e adjust procedures usually made in the literature. The results provided by the proposed parameter identification technique were more accuratc than the results obtained from the other procedures. Besides, the technique has the advantages of no need to know the metal oxide surge arresters physical characteristics and no use manual procedures, based on try and error, to adjust the arrester model parameters.

Orientador: Luiz Fernando Bovolato / Banca: Sérgio Kurokawa / Banca: Rodrigo Capobianco Guido / Resumo: 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 / Abstract: 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 / Mestre

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Os sistemas elétricos de potência estão sujeitos a diversos tipos de sobretensões que podem causar desligamentos ou avarias nos equipamentos elétricos que o compõe, comprometendo a continuidade do fornecimento de energia elétrica aos consumidores e impactando negativamente nos índices de qualidade. Um dos dispositivos mais importantes utilizados na proteção destes equipamentos são os pára-raios, os quais podem ser classificados, no sistema elétrico brasileiro, em função de sua tecnologia: a primeira, mais antiga, utiliza carboneto de silício (SiC), a segunda e mais atual utiliza óxido de zinco (ZnO) em seus elementos internos. Os primeiros estão instalados há muitos anos, até mesmo acima de sua vida útil, sendo assim, podem apresentar falhas em campo durante a sua operação. Os pára-raios de SiC estão sendo gradativamente substituídos pelos de ZnO, pois seria economicamente inviável a sua substituição imediata. Por conseguinte, torna-se imprescindível o desenvolvimento de metodologias para avaliação do seu estado de degradação, a fim de evitar-se que estes equipamentos falhem no campo. A medição da corrente de fuga, analisando-se a sua componente de terceira harmônica, mostrou que podem obtidas informações importantes a respeito dos pára-raios de SiC, fornecendo subsídios para a elaboração de um programa de manutenção que priorize a retirada daqueles mais degradados. / Power systems are subject to many types of overvoltages that may provoke interruptions or damage in electrical equipments, compromising the continuity of electrical energy supply to consumers and impacting negatively the power quality indices. One of the most important device used to protect the electric equipments are the surge arresters, which may be classified, in Brazilian power system, by its technology: the first, more antiquated, using gapped silicon-carbide (SiC) surge arrester, and secondly and newer, zinc-oxide (ZnO) surge arrester. The devices of the first type are installed for many years, even above their lifetime, presenting, in such cases, failures in site while operating. The gapped silicon-carbide surge arresters have been substituted gradually by zinc-oxide surge arresters, because it would be economically impracticable to replace them immediately. Therefore, the development of methodologies to evaluate their degradations condition is necessary, in order to avoid the failure of these equipments in site. Measurements of leakage current with third order harmonic analysis showed that important information regarding gapped silicon carbide surge arresters may be obtained, providing subsidies to elaborate a program of maintenance that prioritize the replacement of the most degraded ones.

Os sistemas elétricos de potência estão sujeitos a diversos tipos de sobretensões que podem causar desligamentos ou avarias nos equipamentos elétricos que o compõe, comprometendo a continuidade do fornecimento de energia elétrica aos consumidores e impactando negativamente nos índices de qualidade. Um dos dispositivos mais importantes utilizados na proteção destes equipamentos são os pára-raios, os quais podem ser classificados, no sistema elétrico brasileiro, em função de sua tecnologia: a primeira, mais antiga, utiliza carboneto de silício (SiC), a segunda e mais atual utiliza óxido de zinco (ZnO) em seus elementos internos. Os primeiros estão instalados há muitos anos, até mesmo acima de sua vida útil, sendo assim, podem apresentar falhas em campo durante a sua operação. Os pára-raios de SiC estão sendo gradativamente substituídos pelos de ZnO, pois seria economicamente inviável a sua substituição imediata. Por conseguinte, torna-se imprescindível o desenvolvimento de metodologias para avaliação do seu estado de degradação, a fim de evitar-se que estes equipamentos falhem no campo. A medição da corrente de fuga, analisando-se a sua componente de terceira harmônica, mostrou que podem obtidas informações importantes a respeito dos pára-raios de SiC, fornecendo subsídios para a elaboração de um programa de manutenção que priorize a retirada daqueles mais degradados. / Power systems are subject to many types of overvoltages that may provoke interruptions or damage in electrical equipments, compromising the continuity of electrical energy supply to consumers and impacting negatively the power quality indices. One of the most important device used to protect the electric equipments are the surge arresters, which may be classified, in Brazilian power system, by its technology: the first, more antiquated, using gapped silicon-carbide (SiC) surge arrester, and secondly and newer, zinc-oxide (ZnO) surge arrester. The devices of the first type are installed for many years, even above their lifetime, presenting, in such cases, failures in site while operating. The gapped silicon-carbide surge arresters have been substituted gradually by zinc-oxide surge arresters, because it would be economically impracticable to replace them immediately. Therefore, the development of methodologies to evaluate their degradations condition is necessary, in order to avoid the failure of these equipments in site. Measurements of leakage current with third order harmonic analysis showed that important information regarding gapped silicon carbide surge arresters may be obtained, providing subsidies to elaborate a program of maintenance that prioritize the replacement of the most degraded ones.