36 research outputs found

    Descargas atmosféricas em campo aberto e risco de choque elétrico em trabalhadores rurais

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    Trabalho de conclusão de curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016.As descargas atmosféricas causam um número considerável de mortes todos os anos no mundo inteiro. As pessoas fazendo atividades ao ar livre são as que mais correm risco durante uma tempestade. Este trabalho tem como objetivo o estudo da propagação de campos eletromagnéticos e a transmissão de potenciais pelo ar e pelo solo, advindos de descargas atmosféricas. Ultimamente, no Brasil, houve um crescimento dos acidentes devido a descargas atmosféricas na zona rural. Por isso esse trabalho também visa avaliar a que riscos estão expostos os trabalhadores de zonas rurais. Para essa análise serão utilizados modelos teóricos e simulações computacionais para verificar as situações de risco, que podem ocorrer durante a execução de tarefas relativas ao trabalho rural. A primeira situação é a principal causa de morte por descargas atmosféricas, a tensão de passo; a segunda é o efeito dos campos eletromagnéticos, gerados pela descarga atmosférica, em um ser humano em campo aberto. Com os resultados dessas análises pretende-se obter maneiras de minimizar os acidentes de pessoas exercendo atividades ao ar livre, um dos grupos com o maior percentual de mortes por descargas atmosféricas no Brasil.The lightning strike cause a considerable number of deaths each year worldwide. People doing outdoor activities are the most at risk, during a storm. This undergraduate thesis aims to study the propagation of electromagnetic fields and potential transmission by air and soil, coming from lightning. Lately, in Brazil, there was an increase in accidents due to lightning in the countryside. Therefore this thesis aims to evaluate the risks that the farm workers are being exposed. In this analysis will be used theoretical models and computer simulations to verify two situations of risk that may occur during the execution of tasks related to farm work. The first is the leading cause of death by lightning, the step voltage; the second, is the effect of electromagnetic fields, generated by lightning strike, into a human being outdoors. With the results of these analyzes is intended to seek ways to minimize the deaths of people carrying out those activities, since this is one of the groups with the highest percentage of deaths by lightning in Brazil

    Estudo do comportamento de malhas de aterramento de subestações tipo GIS submetidas a surtos atmosféricos

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    Este trabalho apresenta um estudo do comportamento de malhas de terra de subesta- ções isoladas a gás, tipo GIS externa (do inglês gas-insulated switchgear), quando submetidas a surtos atmosféricos. Com foco em uma análise transitória e com base em dados reais de projetos de subestações em operação, foram investigados dois estudos de casos de modo a verificar o comportamento da curva de impedância impulsiva das referidas malhas. Assim, a pesquisa concentrou-se na avaliação: da elevação de potencial de terra (GPR); da impedância impulsiva e de surto bem como da resistência em regime permanente. Um estudo de sensibilidade também foi conduzido, de modo a verificar a influência da variação dos propriedades do solo, resistividade e permissividade, e de frentes de ondas de impulso no comportamento do aterramento. Nas simulações, utilizou-se a ferramenta computacional CDEGS em conjunto com o software Matlab, levando em consideração a ocorrência de surtos atmosféricos aplicados diretamente nas malha de terra. Os resultados obtidos apontam para uma relação direta dos parâmetros do solo com o comportamento impulsivo do aterramento A contribuição deste trabalho está vinculada à realização de estudo prático/teórico incluindo a proposição de uma metodologia de análise, possibilitando ampliar as investigações sobre malha de terra de subestações do tipo GIS externa, sendo um assunto pouco abordado na literatura.This work presents a study of the grounding grids behavior of substations type gasinsulated switchgear (GIS) external, when subjected to atmospheric discharges. Focusing on a transient analysis and based on real data from projects of substations in operation, two case studies were investigated in order to verify the behavior of the impulsive impedance curve of the referred grids. Thus, the research concentrated on the assessment of: ground potential rise (GPR); impulsive and surge impedance, as well as, steady-state resistance. A sensitivity study was also carried out, in order to verify the influence of the variation of soil properties, resistivity and permittivity, and impulse wavefronts on the grounding behavior. In the simulations, the computational tool CDEGS was used combined with Matlab software, taking into account the occurrence of atmospheric surges applied directly to the grounding grid. The obtained results point to a direct relationship between the soil parameters and the impulsive behavior of the grounding. The contribution of this work can be highlighted to the realization of a practical/theoretical study, including the proposition of an analysis methodology, making possible to expand investigations on the grounding grid of GIS, currently a subject rarely addressed in the literature

    Coordenação de isolamento para surtos de frente rápida utilizando o método da densidade espectral de energia

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    Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013.Os estudos tradicionais de coordenação de isolamento fazem uso de metodologias determinísticas e probabilísticas, considerando apenas a amplitude das sobretensões no domínio do tempo. Na presente dissertação, aplica-se uma metodologia proposta recentemente para coordenação de isolamento, fazendo uso da teoria da densidade espectral de energia. Esta nova abordagem quantifica a energia das sobretensões transitórias no domínio da frequência, associando amplitude, espectro de frequências e a participação (duração) destas no sinal, e pode ser aplicada a qualquer equipamento de uma subestação. Esta nova metodologia define uma grandeza adimensional, denominada fator de severidade no domínio da frequência (FSDF), que permite avaliar os resultados dos estudos frente aos ensaios de suportabilidade realizados em fábrica. Simulações de descargas atmosféricas em um sistema real são utilizadas para avaliar os resultados dessa nova metodologia, sob o ponto de vista de transitórios de frente rápida oriundos destes surtos. Nas simulações, visando avaliar a contribuição dos modelos computacionais, faz-se uso de dois tipos de modelagem, uma mais simplificada, que não considera todas as informações necessárias para reproduzir os efeitos físicos do fenômeno, e uma modelagem mais detalhada, com uma reprodução mais fidedigna dos parâmetros físicos, no caso de transformadores baseada em medições de resposta em frequência. Os resultados das simulações para cada tipo de modelagem, considerando a abordagem clássica de coordenação de isolamento e a recente metodologia, são comparados em termos de suas margens de segurança em relação ao nível de isolamento especificado para o transformador. Do ponto de vista da nova metodologia, os resultados de algumas simulações demonstram que os ensaios padronizados realizados em fábrica não garantem a suportabilidade do transformador para alguns eventos transitórios, em determinadas faixas de frequência, que podem ocorrer quando da sua conexão ao sistema elétrico. A importância do uso dessa nova metodologia se confirma ao final desse trabalho com as avaliações dos resultados obtidos.Abstract : Traditionally, studies for insulation coordination apply probabilistic and deterministic methods considering only the amplitude of overvoltages in the time domain. In this work, a recently proposed methodology for insulation coordination, based on the theory of energy spectral density, is applied. This new approach quantifies the energy of transient overvoltages in the frequency domain taking into account their magnitude, frequency spectrum and participation (duration) of those in signal, and can be applied to any substation apparatus. This new methodology defines a dimensionless quantity, called frequency domain severity factor (FDSF), which allows evaluating the results of studies against withstand capability tests carried out in factory. Lightning surges simulations, for a real system, are used to evaluate the results of this new methodology, from the point of view of fast front transients. In order to evaluate how the models affect the simulation results, two types of modeling are tested: simplified modeling, which does not include all information necessary to reproduce the physical phenomenon, and a more detailed modeling, with more accurate reproduction of the physical parameters, in the case of transformers based on measurements of frequency response. The simulation results for each type of modeling, considering the classic approach of insulation coordination and the new methodology, are compared considering the safety margin that they provide in relation to the insulation specified for the transformer. From the viewpoint of the new methodology, the results of some simulated cases show that standardized tests executed at the transformer factory do not guarantee its supportability, in specific frequency bands, when it faces some events after installation in a real electric system. The importance of the use of this new methodology is confirmed at the end of this work, with the evaluation of the results obtained

    Modelagem e análise de dispositivos de proteção contra surtos no Alternative Transient Program – ATP

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    Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Curso de Engenharia de Energia, 2019.Descargas atmosféricas são fenômenos físicos comuns a todas as regiões da Terra. A sua aparição advém de um intenso campo elétrico que se forma entre a nuvem de origem e o solo, de forma que a propagação deste caracteriza a formação de um caminho elétrico que se estende até o solo, provocando uma intensa interferência eletromagnética nas regiões próximas à área de impacto. Essa interferência é caracterizada como surto de energia elétrica, e é propício desse surto a manifestação de sobretensões, que podem causar mal funcionamento dos equipamentos ou mesmo a queima desses, o que por muitas vezes, pode acarretar na interrupção de uma atividade comercial importante, além de inúmeros prejuízos financeiros possíveis. Pensando nisso, uma série de dispositivos de chaveamento tem sido desenvolvidos na atualidade com a finalidade de proteger o sistema contra surtos na rede elétrica e estes são chamados DPS (Dispositivos de Proteção contra Surtos Elétricos). Dito isto, este trabalho visa caracterizar tal dispositivo, através de sua modelagem e análise em ambiente ATP (Alternative Transient Program).Atmospheric discharges are physical phenomena common to every place on earth. The occasion of its insurgence gives rise an intense electric field that is formed between the cloud and the ground, as way that its spread characterizes the formation of an electric way that extends itself across the air down to the roof, what provides an intense electromagnetic interference near the area of the impact. This interference is called electric outbreak, and its proper from this outbreak express the manifestation of overvoltages, that can cause malfunction of the electronic devices or even its burn, what many times, may interrupt an important commercial activity, besides the numerous financial damages in addition. Based on it, several switch devices are been developed nowdays with the purpose of protect the system against electric outbreaks and it’s called outbreaks protection devices. That being said, this work aims characterize this device, validate and analyze its modeling by using ATP (Alternative Transient Program) simulations

    Estudo de interferências e danos causados por descargas atmosféricas em aeronaves

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    Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2018.O Brasil com suas dimensões continentais e situado na zona tropical do planeta, região naturalmente quente e favorável à formação de tempestades, é tido como líder mundial de incidência de descargas atmosféricas. A alta incidência de descargas elétricas aumenta a probabilidade de uma aeronave ser impactada pelos raios. Devido as características e dimensões territoriais, o Brasil tem no transporte aéreo uns dos seus principais meios de locomoção. Para garantir a segurança e confiabilidade deste sistema de locomoção é necessário pesquisas e investimentos para melhorar as proteções das aeronaves frente aos impactos de raios, minimizando os danos e interferências para comodidade dos usuários. Este trabalho descreve a dinâmica das descargas atmosféricas, seus efeitos no sistema da aviação, comportamento das aeronaves numa região instável, medidas de segurança e proteção utilizada pelas aeronaves.Brazil, with its continental dimensions and located in the tropical zone of the planet, a naturally warm region and favorable to the formation of storms, is considered as the world leader in the incidence of atmospheric discharges. The high incidence of electric discharges increases the probability of an aircraft being impacted by lightning. Due to the characteristics and territorial dimensions, Brazil has one of the main means of locomotion in air transport. To ensure the safety and reliability of this locomotion system, research and investments are needed to improve aircraft protection against lightning strikes while minimizing damage and interference to user comfort. This work describes the dynamics of atmospheric discharges, their effects in the middle of aviation, aircraft behavior in an unstable region, safety measures and protection used by aircraft

    Descargas atmosféricas em árvores e seus efeitos na vegetação

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    Trabalho de conclusão de curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016.A descarga atmosférica tem um papel fundamental desde o início da vida do planeta, tem importância no equilíbrio elétrico da Terra, deposita íons de nitrogênio a cada descarga que chega ao solo e é um verdadeiro espetáculo aos olhos de quem vê. Pela sua natureza destrutiva e muitas vezes desconhecida as descargas atmosféricas levam medo ao homem desde antes de Cristo, gerando mitos e bagunçando com o imaginário do ser humano que mal pode mensurar o tamanho de seu poder. Essa monografia tem por objetivo elucidar mais sobre a mecânica física do comportamento de uma descarga atmosférica, dissertar sobre a teoria de sua formação que até os dias de hoje ainda é um mistério, e tanto quanto a sua interação com o meio ambiente e principalmente com foco nas relações com as árvores e sua vegetação ao redor, analisando de maneira qualitativa os fatores para que ocorram a descarga e seus efeitos quanto aos danos causados na árvore e sua estrutura, e radiação emitida na vegetação ao redor após a descarga ao redor da planta atingida. Com uma visão mais abrangente, veremos que não há o que temer, e sim respeitar o fenômeno que não é gigante só no nosso planeta mas no Universo.The lightning has a fundamental role since the beginning of the planet’s life, it is important in the Earth’s electrical balance, deposits nitrogen ions to every lightning that reaches the ground and it is a true show in the eyes of the beholder. For its destructive and often unknown nature, lightning lead to fear man since before Christ, creating myths and messing with the human being imagination that barely can measure the size of your power. This monograph aims to elucidate more about physical mechanics of the behavior of a lightning, discourse on the theory of its formation that until nowadays is a mystery, and as far as its interaction with the environment and mostly focused in relations with trees and vegetation around. Analyzing qualitatively the factors to occur the lightning and its effects of the damage caused on around the affected plant. With a broader view, we will see that there is nothing to fear, but respect the phenomenon that is giant not only in our planet but in the universe

    Sistema de proteção contra descargas atmosféricas em subestações de média e alta tensão

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    O presente trabalho possui o objetivo de mostrar os efeitos de descargas atmosféricas nos desempenhos de para-raios subestações de alta e média tensão, assim como demonstrar que os modelos de para-raios poliméricos de Óxido de Zinco são mais aconselháveis para serem utilizados nos projetos em comparação com os para-raios de Carbeto de Silício. Realizaramse três estudos de caso, o primeiro estudo de uma subestação abrigada de média tensão de 20kV com potência de 387kW localizada em Porto Alegre, RS, com dados fornecidos pelo engenheiro responsável pelo projeto e obra, o segundo estudo fez referência à média tensão de uma clínica médica particular de 20kV e potência de 366,66kW em poste simples, ambos os casos foram dados de projeto retirados de Rambor (2014). O terceiro estudo de caso foi analisado a partir de uma tese de pós-graduação de Pereira (2014), trata-se de uma subestação de alta tensão de 230kV de Vila do Conde no Pará. Através desse estudo foi possível verificar as consequências da incidência de raios, dentre elas os surtos diretos e indiretos nas linhas de transmissão e nas subestações e demonstrar o melhor modelo de para-raios a ser utilizado. O objetivo da seleção de subestações nos extremos do país foi poder abranger localidades distantes com índices ceráunicos distintos, ambientes opostos e conseguir validar a metodologia de escolha de para-raios. Assim como, demonstrar que indiferente da localização e das condições de contorno é possível afirmar, através de simulação de software, que a utilização de para-raios em conjunto com um bom aterramento, se faz necessário.The objective of this work is to show the effects of atmospheric discharges on the performances of high and medium voltage substations, as well as to demonstrate that Zinc oxide polymer lightning arrester models are more advisable to be used in the projects in comparison with the Silicon Carbide arresters. Three case studies were carried out, the first study of a 20kV medium voltage sheltered substation with a power of 387kW located in Porto Alegre, RS, with data provided by the engineer responsible for the project and work, the second study referred to the average voltage of a private medical clinic of 20kV and power of 366.66kW in single pole, both cases were project data taken from Rambor (2014). The third case study was analyzed from a Pereira graduate thesis (2014), it is a 230 kV high-voltage substation of Vila do Conde in Pará. Through this study it was possible to verify the consequences of the incidence such as direct and indirect surges in transmission lines and substations, and to demonstrate the best lightning arrester model to be used. The objective of the selection of substations in the extreme of the country was to be able to cover distant localities with distinct ceramics, opposite environments and to be able to validate the methodology of choice of lightning rods. As well as demonstrating that regardless of location and boundary conditions, it is possible to state, through software simulation, that the use of lightning rods together with a good grounding is necessary

    Caracterização espaço-temporal de descargas atmosféricas e tempestades elétricas na região metropolitana do Rio de Janeiro entre 2001 e 2016

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    A ocorrência de descargas elétricas na atmosfera está associada à formação de nuvens Cumulusnimbus e consequentemente, tempestades responsáveis pela redistribuição de calor e umidade no sistema terrestre. A região metropolitana do Rio de Janeiro (RMRJ), área foco neste trabalho, é frequentemente impactada por eventos desse tipo, que podem ser acompanhados de chuva intensa, raios, ventos fortes, granizo, enchentes e deslizamentos de terra causando impactos diretos em diversos setores da sociedade e inclusive ameaçando a vida humana. Neste trabalho é realizado um estudo climatológico sobre as características espaço-temporais em que se observou 266.038 raios nuvens-solo distribuídos em 2.186 eventos de tempestade na área delimitada pelas latitudes de 22,7ºS e 23,1ºS e longitudes 43ºW e 44ºW, que engloba o município do Rio de Janeiro, Baías de Guanabara e Sepetiba e cidades vizinhas, utilizando dados provenientes da Rede Integrada Nacional de Detecção de Descargas Atmosféricas (RINDAT) no período de abril de 2000 até dezembro de 2016. Ainda, estuda-se as caraterísticas elétricas dos eventos de tempestade (isto é, polaridade, intensidade da corrente de pico, variações diurnas, mensais e anuais e a distribuição geográfica da densidade de raios) e os casos extremos são detalhadamente analisados. Os resultados mostraram o seguinte: a) As regiões de altos valores de densidade de raios se encontram na porção norte da área de estudo, na proximidade da encosta da Serra do Mar, e possivelmente o efeito orográfico é mecanismo de formação das nuvens convectivas; b) Os raios ocorrem predominantemente no verão com máximo no mês de fevereiro, a média anual é de 3,54±1,56 raios.km-2.ano-1; c) Quanto a polaridade dos raios em todo período, 6,46% são positivos, sendo que este percentual aumenta no inverno; d) 66% dos raios ocorrem entre 15h e 20h (hora local); e) A análise dos eventos de tempestade mostrou que a quantidade de raios por tempestade não varia proporcionalmente ao tempo de duração e os eventos de longa duração não correspondem necessariamente aos eventos grande atividade elétrica; f) A maior parte das tempestades elétricas são compostas por uma pequena quantidade de raios (52,0% dos eventos ocorrem no máximo 7 raios), entretanto, os casos extremos podem produzir cerca de 2000 a 4000 raios por tempestade

    Avaliação de risco de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas

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    Este trabalho aborda um estudo referente a norma ABNT NBR 5419, que trata da proteção contra descargas atmosféricas, cita a última versão da norma de 2015, analisando as mudanças mais impactantes sofridas pela norma em sua última revisão além de expor conceitos sobre as descargas atmosféricas e de SPDA. Por fim, é desenvolvido um estudo de caso em que é realizado um gerenciamento de risco conforme a parte 2 da NBR 5419 de 2015, após a análise do gerenciamento de risco foi projetado um sistema de proteção contra descargas atmosféricas para um edifício proposto. A simulação do gerenciamento de risco foi realizada através de uma planilha de simulação exclusiva para o cálculo de avaliação de risco

    Modelagem numérica 3D de problemas de compatibilidade eletromagnética utilizando o método TLM-TD

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    Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.Este trabalho está voltado ao estudo de fenômenos ligados à compatibilidade eletromagnética através do uso de modelos numéricos de discretização no domínio do tempo. O texto pode ser dividido em duas partes principais. A primeira apresenta uma comparação dos principais métodos empregados para a solução numérica de problemas da área e aprofunda-se na formulação do método TLM-TD (Transmission-line Modeling Method - Time Domain). Este método é detalhado em suas versões unidimensional, bidimensional e tridimensional. Especial cuidado é dedicado à formulação tridimensional, onde são abordados problemas como a heterogeneidade do meio, presença de perdas e tratamento de malhas irregulares. Uma segunda parte deste trabalho é dedicado à implementação, validação e aplicação de um algoritmo baseado na formulação tridimensional do método TLM-TD para a análise de problemas ligados à compatibilidade eletromagnética. A validação preliminar do algoritmo desenvolvido é feita através da comparação com valores analíticos para problemas de propagação de ondas em meios homogêneos e heterogêneos com perdas. O algoritmo assim validado, é então empregado na análise da efetividade de blindagem de gabinetes metálicos dotados de fendas (slots) e aberturas. Finalmente, são analisadas várias configurações de aterramento impulsivo, investigando-se fluxos de corrente e potenciais nos condutores e na superfície do solo. Vários destes casos têm seus resultados comparados com outras referências
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