Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/20792
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Determinação e modelagem da impedância de surto de torres de linhas de transmissão e seus efeitos no estudo de sobretensões atmosféricas
Alternate title (s): Calculation and modeling of tower surge impedance and their effects in the study of lightning strikes
Author: Mota, Paulo Cesar Alvares
First Advisor: Camacho, Jose Roberto
First member of the Committee: Moura, Fabrício Augusto Matheus
Second member of the Committee: Bretas, Arturo Suman
Third member of the Committee: Saraiva, Elise
Fourth member of the Committee: Chaves, Marcelo lynce Ribeiro
Summary: Esta tese reuni conceitos e análises que fundamentam e favorecem o desenvolvimento de alternativas para a determinação da impedância de surto de torres de transmissão através de modelos computacionais. O tema central se apresenta na questão da ocorrência de descargas atmosféricas, e seus efeitos sobre a impedância de surto da torre originando potenciais na estrutura, o que pode favorecer a disrrupção do ar e caracterizando o chamado backflashover. Propõem-se então uma metodologia para determinação da impedância de surto de torres, de forma a se obter uma melhoria na precisão deste parâmetro. Para tanto, este trabalho propõem a criação de modelos computacionais tridimensionais, aos quais se aplica o Método de Elementos Finitos (MEF) como ferramenta de análise dos campos eletromagnéticos envolvidos no fenômeno. Um trabalho analítico é realizado com base nos resultados obtidos pelo uso do MEF, de forma a se calcular a impedância de surto das torres. Com a utilização do MEF, novas potencialidades são exploradas, como a determinação da impedância de surto para diferentes tipos de torres, sem a realização de aproximações. Objetivando fundamentar os estudos, a partir de uma base de informações oriunda de ensaios experimentais, são realizados trabalhos investigativos sobre o grau de aplicação do modelo proposto e as referências experimentais. A partir de comparações entre resultados obtidos dos métodos existentes, medições e da proposta apresentada por esse trabalho, uma avaliação sobre o desempenho do método desenvolvido é sugerida de forma expor seus pontos positivos e negativos e assim justificar sua utilização. Além disso, visando o estudo da influência da impedância de surto nos potenciais da estrutura, são discutidos aspectos gerais relacionados com a representação elétrica de torres de transmissão, culminando na utilização de um modelo robusto para análise transitória através do software EMTP/ATP. Assim, a partir da imposição de correntes de surto no modelo elétrico serão produzidos resultados de potenciais na torre. Tais resultados também serão comparados a dados experimentais a fim de se verificar a precisão do modelo elétrico. Adicionalmente, serão apresentadas análises da variação de parâmetros diretamente relacionados com o fenômeno, para verificação de seus impactos nas tensões originadas na torre devida a surtos de correntes.
Abstract: This thesis brings together concepts and analyzes that base and favor the development of alternatives for the determination of the towers surge impedance through computational models. The lightning strikes in the transmission lines and their effects on the tower surge impedance, can favor the formation of a permanent electric arc between tower and line wires, characterizing the backflashover. This work proposes a methodology for determination of the tower surge impedance, in order to obtain an improvement in the accuracy of this parameter. Therefore, this thesis proposes the creation of three-dimensional computational models, to which the Finite Element Method (FEM) is applied as a tool for the analysis of the electromagnetic fields involved in the phenomenon. In general, this methodology consists of the application of the Finite Element Method (FEM) in three-dimensional computational models of transmission towers. In this way, the FEM provides the quantitative characteristics of the electromagnetic fields that surround the tower. An analytical work is then applied to the FEM results, in order to obtain the tower surge impedance. The FEM provides the use of new potentialities, such as the determination of the surge impedance for different types of towers, without making simplifications. Based on a measurement data base, investigative work is carried out to verify the qualitative and quantitative aspects of the models described. From comparisons between results of measurements, existing and proposal methods, an evaluation of the techniques are developed in order to expose their main characteristics. In addition, in order to study the influence of surge impedance on the tower voltages, general aspects related to the electrical representation of transmission towers are discussed, culminating in the use of a robust model for transient analysis through the EMTP/ATP software. Thus, from the imposition of surge currents on the electric tower model will produce voltages in the structure. These results will also be compared to experimental data in order to verify the reliability of the electric model. In addition, analyzes will be presented on the influence of the variation of parameters directly related to the phenomenon, to verify its impacts on the voltages originated in the tower due to surge currents.
Keywords: Impedância de surto
Tower surge impedance
Linha de transmissão
Transmission line
Torre de transmissão
Transmission tower
Método de elementos finitos
Finite element method
Emtp/atp
Emtp/atp
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Quote: MOTA, Paulo César Álvares. Determinação e modelagem da impedância de surto de torres de linhas de transmissão e seus efeitos no estudo de sobretensões atmosféricas. 2017. 146 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.39)>.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.39
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/20792
Date of defense: 15-Dec-2017
Appears in Collections:TESE - Engenharia Elétrica

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