As tensões induzidas e sobretensões geradas por descarga atmosféricas diretas e indiretas são um dos principais causadores de desligamentos não programados em redes de transmissão e distribuição. Estes desligamentos comprometem o fornecimento de energia a milhares de consumidores, sobretudo em regiões com constantes variações climáticas e com características orográficas bastante diversificadas, como apresentado no território brasileiro. Desse modo, cada vez mais esses fenômenos são estudados a fim de desenvolverem-se procedimentos para proteção contra distúrbios causados por descargas atmosféricas. Neste contexto, esta pesquisa contempla o estudo do estabelecimento das descargas atmosféricas indiretas e das tensões por elas induzidas em linhas de distribuição, assim como o assentamento das mesmas nestas redes de energia. Não obstante, utilizando-se um software capaz de representar transitórios eletromagnéticos são modelados e implementados um alimentador teste de distribuição e um sistema para estimação de tensões induzidas no domínio do tempo baseado no modelo de Sune Rusck. Também são modelados e implementados para-raios de óxido de zinco, de forma a representar suas características dinâmicas, para proteger a linha sob apreciação dos distúrbios provocados pelas tensões induzidas. A partir de uma análise comparativa entre a operação do sistema de distribuição em regime permanente e frente aos desdobramentos promovidos pelas tensões induzidas, é determinada a melhor configuração, localização e quantificação dos para-raios a serem instalados para proteção do sistema teste. Por meio da avaliação dos resultados das simulações computacionais observa-se a robustez da subestação e quais os ramos e cargas mais suscetíveis a perturbações frente às tensões induzidas, bem como a maior proteção oferecida pelos para-raios aos elementos conectados próximos aos seus nós de alocação. / The induced voltages and overvoltages generated by direct and indirect lightning are a major cause of not programmed shutdowns in transmission and distribution networks. These shutdowns compromise the power supply of thousands of consumers, especially in regions with frequent climatic variations and quite diverse orographic characteristics, as occurred on Brazilian soil. Thus, these phenomena are more and more studied in order to develop procedures for protection against disturbances caused by lightning. In this context, this research focuses on the study of the establishment of indirect lightning and the voltage induced by them on distribution lines, as well as their settlement on energy networks. However, using a software able to represent electromagnetic transients, a distribution test feeder and a system for estimating induced voltages in the time domain based on the Sune Rusck model are modeled and implemented. In addition, metal oxide surge arresters are modeled and implemented to represent its dynamic characteristics, in order to protect the line under consideration of disturbances caused by induced voltages. From a comparative analysis between the operation of the distribution system in steady state and facing the developments promoted by induced voltages, it is determined the best configuration, as well as the location and quantification of the surge arrester to be installed to protect the test system. Through evaluation of the results of computer simulations, it is observed the robustness of the substation and which branches and loads are more susceptible to the disturbances facing the induced voltages, and the greater protection offered by the surge arresters elements connected near to its nodes allocation.

As tensões induzidas e sobretensões geradas por descarga atmosféricas diretas e indiretas são um dos principais causadores de desligamentos não programados em redes de transmissão e distribuição. Estes desligamentos comprometem o fornecimento de energia a milhares de consumidores, sobretudo em regiões com constantes variações climáticas e com características orográficas bastante diversificadas, como apresentado no território brasileiro. Desse modo, cada vez mais esses fenômenos são estudados a fim de desenvolverem-se procedimentos para proteção contra distúrbios causados por descargas atmosféricas. Neste contexto, esta pesquisa contempla o estudo do estabelecimento das descargas atmosféricas indiretas e das tensões por elas induzidas em linhas de distribuição, assim como o assentamento das mesmas nestas redes de energia. Não obstante, utilizando-se um software capaz de representar transitórios eletromagnéticos são modelados e implementados um alimentador teste de distribuição e um sistema para estimação de tensões induzidas no domínio do tempo baseado no modelo de Sune Rusck. Também são modelados e implementados para-raios de óxido de zinco, de forma a representar suas características dinâmicas, para proteger a linha sob apreciação dos distúrbios provocados pelas tensões induzidas. A partir de uma análise comparativa entre a operação do sistema de distribuição em regime permanente e frente aos desdobramentos promovidos pelas tensões induzidas, é determinada a melhor configuração, localização e quantificação dos para-raios a serem instalados para proteção do sistema teste. Por meio da avaliação dos resultados das simulações computacionais observa-se a robustez da subestação e quais os ramos e cargas mais suscetíveis a perturbações frente às tensões induzidas, bem como a maior proteção oferecida pelos para-raios aos elementos conectados próximos aos seus nós de alocação. / The induced voltages and overvoltages generated by direct and indirect lightning are a major cause of not programmed shutdowns in transmission and distribution networks. These shutdowns compromise the power supply of thousands of consumers, especially in regions with frequent climatic variations and quite diverse orographic characteristics, as occurred on Brazilian soil. Thus, these phenomena are more and more studied in order to develop procedures for protection against disturbances caused by lightning. In this context, this research focuses on the study of the establishment of indirect lightning and the voltage induced by them on distribution lines, as well as their settlement on energy networks. However, using a software able to represent electromagnetic transients, a distribution test feeder and a system for estimating induced voltages in the time domain based on the Sune Rusck model are modeled and implemented. In addition, metal oxide surge arresters are modeled and implemented to represent its dynamic characteristics, in order to protect the line under consideration of disturbances caused by induced voltages. From a comparative analysis between the operation of the distribution system in steady state and facing the developments promoted by induced voltages, it is determined the best configuration, as well as the location and quantification of the surge arrester to be installed to protect the test system. Through evaluation of the results of computer simulations, it is observed the robustness of the substation and which branches and loads are more susceptible to the disturbances facing the induced voltages, and the greater protection offered by the surge arresters elements connected near to its nodes allocation.

Na última década, muitas minas a céu aberto têm alcançado alturas de 600 metros ou mais, algumas com perspectiva em projeto de alcançar mais de 1100 m. A literatura especializada revela que os mecanismos de ruptura para taludes altos ainda não são bem entendidos. Existem dúvidas tanto em relação aos mecanismos de ruptura, como quanto à estimativa da resistência do maciço rochoso em tal escala. Recentemente, há uma tendência crescente da aplicação de análises numéricas para estudar a estabilidade de taludes altos, mas ainda não se consegue reproduzir todos os fenômenos envolvidos. Análises reportadas na literatura consideram apenas a configuração final da cava, sem levar em conta o processo evolutivo da escavação, e o dano induzido ao maciço decorrente deste processo. Este trabalho analisa este efeito e suas conseqüências na avaliação da segurança. Realizaram-se análises bidimensionais de tensão-deformação em taludes de rocha. Tais análises foram realizadas com modelos elástico linear e elasto plástico de amolecimento da coesão e de endurecimento do atrito, considerando a mobilização não simultânea das componentes de resistência no critério de Mohr-Coulomb, e a danificação do maciço rochoso. Avaliação preliminar da segurança de um talude hipotético mostrou que estas considerações são muito importantes. Foram considerados a altura do talude, o ângulo do talude e as tensões in situ. 0 histórico de tensões modifica os parâmetros de resistência do maciço ao longo do talude por danificação. A região do pé do talude, em cada estágio de escavação, está sujeita a concentração de tensões induzidas que geram danificação ao maciço nestas áreas. A danificação em regiões do pé do talude pode explicar o inicio do processo de rupturas do tipo progressivo. / Along the last decade, many open pit mines have reached up to 600 meters or more in height, and some of them are planned to reach more than 1100 meters. The specialized literature shows that the failure mechanisms for high rock slopes are not well understood as yet. Doubts exist in relation to failure mechanisms, as well as to rock mass strength estimation in such scale. In recent years, there is a growing trend for the use of numerical analyses in order to study high rock slope stability, but they are not capable to reproduce all the phenomena involved. Analyses reported in the literature consider only the final configuration of the open pit, without taking into consideration the excavation evolution process, and damage induced to the rock mass resulting from this process. This work analyzes this effect and its consequences on the slope safety evaluation. Two dimensional stress strain analyses in rock slopes are described. Such analyses were conducted with linear elastic model and elasto plastic strain cohesion softening - friction hardening model considering the non-simultaneous mobilization of the strength components in the Mohr-Coulomb criterion, by including the rock mass damage. An approximate safety evaluation of a hypothetical slope shows that these considerations are very important. The stress path modifies the rock mass strength parameters close to the slope face by damage. The regions of the slope toe at each excavation stage are subjected to induced stress concentration causing damage to rock. This damage can explain the beginning of the progressive failure mechanism.

Na última década, muitas minas a céu aberto têm alcançado alturas de 600 metros ou mais, algumas com perspectiva em projeto de alcançar mais de 1100 m. A literatura especializada revela que os mecanismos de ruptura para taludes altos ainda não são bem entendidos. Existem dúvidas tanto em relação aos mecanismos de ruptura, como quanto à estimativa da resistência do maciço rochoso em tal escala. Recentemente, há uma tendência crescente da aplicação de análises numéricas para estudar a estabilidade de taludes altos, mas ainda não se consegue reproduzir todos os fenômenos envolvidos. Análises reportadas na literatura consideram apenas a configuração final da cava, sem levar em conta o processo evolutivo da escavação, e o dano induzido ao maciço decorrente deste processo. Este trabalho analisa este efeito e suas conseqüências na avaliação da segurança. Realizaram-se análises bidimensionais de tensão-deformação em taludes de rocha. Tais análises foram realizadas com modelos elástico linear e elasto plástico de amolecimento da coesão e de endurecimento do atrito, considerando a mobilização não simultânea das componentes de resistência no critério de Mohr-Coulomb, e a danificação do maciço rochoso. Avaliação preliminar da segurança de um talude hipotético mostrou que estas considerações são muito importantes. Foram considerados a altura do talude, o ângulo do talude e as tensões in situ. 0 histórico de tensões modifica os parâmetros de resistência do maciço ao longo do talude por danificação. A região do pé do talude, em cada estágio de escavação, está sujeita a concentração de tensões induzidas que geram danificação ao maciço nestas áreas. A danificação em regiões do pé do talude pode explicar o inicio do processo de rupturas do tipo progressivo. / Along the last decade, many open pit mines have reached up to 600 meters or more in height, and some of them are planned to reach more than 1100 meters. The specialized literature shows that the failure mechanisms for high rock slopes are not well understood as yet. Doubts exist in relation to failure mechanisms, as well as to rock mass strength estimation in such scale. In recent years, there is a growing trend for the use of numerical analyses in order to study high rock slope stability, but they are not capable to reproduce all the phenomena involved. Analyses reported in the literature consider only the final configuration of the open pit, without taking into consideration the excavation evolution process, and damage induced to the rock mass resulting from this process. This work analyzes this effect and its consequences on the slope safety evaluation. Two dimensional stress strain analyses in rock slopes are described. Such analyses were conducted with linear elastic model and elasto plastic strain cohesion softening - friction hardening model considering the non-simultaneous mobilization of the strength components in the Mohr-Coulomb criterion, by including the rock mass damage. An approximate safety evaluation of a hypothetical slope shows that these considerations are very important. The stress path modifies the rock mass strength parameters close to the slope face by damage. The regions of the slope toe at each excavation stage are subjected to induced stress concentration causing damage to rock. This damage can explain the beginning of the progressive failure mechanism.