Mestrado em Engenharia Elétrica

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Navegando Mestrado em Engenharia Elétrica por Assunto "Aterramento elétrico"

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    Análise de elevação de potencial resultante em parques eólicos devido à incidência direta de descargas atmosféricas
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais / Universidade Federal de São João del-Rei, 2020-12) Passos, Lucas Silva; Alípio, Rafael Silva; http://lattes.cnpq.br/6715701375569983; Rafael Silva Alípio
    Esta dissertação é dedicada ao estudo da elevação de potencial resultante em parques eólicos decorrente da incidência direta de descargas atmosféricas. O estudo é realizado por meio de simulações computacionais empregando-se uma abordagem híbrida com a representação dos elementos aéreos utilizando a teoria de linhas de transmissão a parâmetros distribuídos e do sistema de aterramento do parque empregando um método baseado diretamente na teoria de campo. Consideram-se condições típicas do Brasil em termos de valores de resistividade elétrica e ondas de corrente de descargas atmosféricas. De acordo com os resultados, para correntes representativas de descargas subsequentes descendentes negativas e de descargas ascendentes negativas, os sistemas de aterramento das turbinas adjacentes à atingida pela descarga atmosféricas não contribuem para redução do valor do pico do GPR desenvolvido, considerando distâncias práticas entre turbinas em um parque eólico. Nesse caso, apenas os eletrodos de interligação, além do aterramento da própria turbina atingida, contribuem para redução do GPR, sendo que a parcela desse eletrodo que efetivamente contribui para redução aumenta com o crescimento da resistividade. No caso de primeiras descargas de retorno descendentes negativas, que são ondas mais lentas, os aterramentos das turbinas adjacentes podem contribuir para redução do pico do GPR, dependendo do valor da resistividade do solo e da distância entre as turbinas: quanto maior a resistividade e menor a distância, mais provável que os aterramentos adjacentes contribuírem para redução do GPR. De modo geral, a interligação entre os diversos aterramentos do parque eólico leva a uma redução significativa da resistência de aterramento de baixa frequência vista por cada turbina individualmente, mas não da impedância impulsiva. Ainda, mostra-se que a representação dos elementos aéreos leva a um aumento do valor de pico do GPR, especialmente para ondas de corrente com frente mais rápida, sendo observados aumentos de até 30%.
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    Análise do desempenho de aterramentos de turbinas eólicas frente a descargas atmosféricas
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais / Universidade Federal de São João del-Rei, 2018-04-25) Rafael, Daiane Conceição; Alípio, Rafael Silva; Dias, Rosilene Nietzsch; http://lattes.cnpq.br/0531184725525392; http://lattes.cnpq.br/6715701375569983; Rafael Silva Alípio; Rosilene Nietzsch Dias
    Esta dissertação é dedicada ao estudo da resposta transitória de aterramentos elétricos de turbinas eólicas frente a descargas atmosféricas e do impacto do fenômeno de dependência da frequência dos parâmetros elétricos do solo nessa resposta. Tal resposta é avaliada por meio de simulações computacionais empregando-se um rigoroso modelo eletromagnético, validado com resultados experimentais, e considerando condições típicas do Brasil em termos de valores de resistividade elétrica e ondas de corrente de descargas atmosféricas. De acordo com os resultados, dada a natureza concentrada de arranjos de aterramento típicos de aerogeradores, eles apresentam comportamento predominantemente capacitivo, considerando-se resistividades iguais ou superiores a 300 m. Mostra-se que as elevações de potencial nas terminações de terra podem ser bastante severas, particularmente no caso de solos de resistividade elevada e incidência de primeiras descargas de retorno; nesses casos, medidas complementares podem ser necessárias no sistema de aterramento. Ainda de acordo com os resultados, o fenômeno da dependência da frequência dos parâmetros do solo é responsável pela redução dos níveis de elevação de potencial no aterramento, da impedância impulsiva e do coeficiente de impulso, sendo que tais reduções são mais significativas para solos de maior resistividade e para correntes de descargas subsequentes. Finalmente, mostra-se que, para dimensões típicas de sistemas de aterramentos de turbinas eólicas, considerando resistividades iguais ou superiores a 300 m e parâmetros do solo dependentes da frequência, o desempenho impulsivo do aterramento de um aerogerador individual é melhor do que o seu desempenho em baixa frequência (impedância impulsiva menor do que a resistência de aterramento).
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    Comportamento de malhas de aterramento de subestação de energia frente a descargas atmosféricas: ênfase na avaliação de técnicas de melhoria do desempenho impulsivo por meio de múltiplos pontos de injeção de corrente
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais / Universidade Federal de São João del-Rei, 2018-12-11) Segantini, Renan Campos; Alípio, Rafael Silva; http://lattes.cnpq.br/6715701375569983; Rafael Silva Alípio; Marco Aurélio de Oliveira Schroeder; Cláudia Rejane de Mesquita; Miguel de Brito Guimarães Neto
    As malhas de aterramento, arranjo de eletrodos comumente utilizado em subestações de energia elétrica, que em geral assumem grandes dimensões, são projetadas segundo normas vigentes que levam em consideração apenas solicitações de baixa frequência. No entanto, essas malhas podem ser submetidas a correntes impulsivas advindas de descargas atmosféricas que incidem em cabos de blindagem de linhas próximas à subestação ou mesmo diretamente na subestação. Nesse caso, é importante a adoção de técnicas complementares ao projeto da malha para solicitações lentas, com o intuito de adequar o seu desempenho também a fenômenos impulsivos. Este trabalho se dedica ao estudo do comportamento impulsivo de malhas de aterramento de subestação e à proposição de técnicas de melhoria do desempenho de tais malhas frente a correntes de descargas atmosféricas. Utilizou-se uma modelagem computacional para malhas de aterramento que inclui a dependência da frequência dos parâmetros elétricos do solo, os fenômenos de propagação, os acoplamentos eletromagnéticos e adicionalmente, que permite a injeção simultânea de corrente em distintos nós da malha. A partir da aplicação desse modelo, gera-se ume extenso conjunto de resultados do comportamento impulsivo de uma malha típica de aterramento de subestação. De acordo com os resultados, o desempenho impulsivo da malha é sensivelmente influenciado pelo ponto de injeção de corrente: quanto maior a área efetiva no entorno do ponto de injeção, melhor é o desempenho impulsivo. Mostra-se que a distribuição da corrente de descarga por meio de múltiplas terminações de terra melhora de forma significativa o desempenho impulsivo da malha de aterramento.
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    Impacto da representação de sistemas de aterramento no desempenho de para-raios de linhas de transmissão
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais / Universidade Federal de São João del-Rei, 2018-03-16) Duarte, Matheus Henrique Rosa; Alípio, Rafael Silva; De Conti, Alberto Resende; http://lattes.cnpq.br/2051626172679059; http://lattes.cnpq.br/6715701375569983; Rafael Silva Alípio; Alberto Resende De Conti; Marco Aurélio de Oliveira Schroeder; Ivan José da Silva Lopes; Antônio Carlos Siqueira de Lima
    Descargas atmosféricas consistem na principal ameaça à continuidade de operação de linhas de transmissão. Para minimização dos riscos associados a esse fenômeno, busca-se o estabelecimento de sistemas de aterramento de pé de torre adequados, e eventualmente, a instalação de para-raios em paralelo com isoladores de linha. Nesse contexto, o presente trabalho avalia qualitativa e quantitativamente o comportamento de para-raios instalados em linhas de transmissão quando da incidência de descargas atmosféricas diretamente no topo de suas torres. Essas avaliações são conduzidas a partir de simulações no domínio do tempo. Em adição, avalia-se o impacto da representação do aterramento de pé de torre nos resultados levantados. São comparados os resultados associados à consideração de representações simplificadas do aterramento – a resistência de aterramento em baixas frequências e a impedância impulsiva –, com os resultados decorrentes de uma representação mais rigorosa do comportamento dependente da frequência do sistema de aterramento. A interação entre linhas de transmissão, para-raios de linha e descargas atmosféricas é avaliada a partir de dois aspectos. Primeiramente, levanta-se o potencial de ruptura da rigidez dielétrica de isoladores. Em um segundo momento, avalia-se a energia acumulada no dispositivo para-raios da linha em virtude dessa descarga. Nas análises realizadas, são variados sistemas de aterramento de pé de torre, descargas atmosféricas de diferentes formas de onda e amplitude, entre outros. Essas variações correspondem a condições de incidência passíveis de ocorrência, considerando a realidade do sistema de transmissão brasileiro. Observou-se que a impedância impulsiva pode ser uma boa representação para o sistema de aterramento submetido a correntes impulsivas em simulações cuja cauda da descarga não apresenta um papel relevante no comportamento estudado. Em simulações nas quais a influência da cauda da descarga é considerável, a representação a partir da impedância impulsiva pode incorrer em erros consideráveis, subestimando o potencial danoso de descargas atmosféricas em linhas de transmissão.