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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/41235
Tipo: Tese
Título: Avaliação da resposta transitória de aterramentos encapsulados por concreto
Título(s) alternativo(s): Evaluation of the transient response of concrete-encased grounding
Autor(es): Bezerra, Gabriel Vidal Negreiros
Primeiro Orientador: Moreira, Fernando Augusto
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Ferreira, Tarso Vilela
metadata.dc.contributor.referee1: Moreira, Fernando Augusto
metadata.dc.contributor.referee2: Ferreira, Tarso Vilela
metadata.dc.contributor.referee3: Vasconcellos, Felipe Mendes de
metadata.dc.contributor.referee4: Esquerre, Vitaly Félix Rodriguez
metadata.dc.contributor.referee5: Lima, Antônio Carlos Siqueira de
Resumo: O correto dimensionamento do sistema de aterramento garante confiabilidade e segurança no funcionamento das linhas de transmissão sob condições de descargas atmosféricas. Quanto a isso, ao longo do tempo, esforços têm sido realizados buscando-se novas técnicas para aprimoramento da resposta transitória dos aterramentos, principalmente para solos de alta resistividade. Nesse sentido, uma das técnicas há muito conhecida é a utilização de materiais de baixa resistividade ao redor dos eletrodos de aterramentos, tais como a bentonita e o concreto. No entanto, apesar do tempo decorrido, poucos trabalhos na literatura realizam um estudo aprofundado sobre a caracterização da resposta transitória de aterramentos encapsulados por concreto, o que teria especial importância na avaliação dos mesmos para uso em aterramentos de torres de linhas de transmissão. Diante do exposto, e visando contribuir com o estado da arte, neste trabalho, a resposta transitória de eletrodos de aterramento encapsulados por concreto é investigada. Para isso, realizaram-se simulações através do método dos elementos finitos, considerando uma rigorosa modelagem eletromagnética. Foram analisados aterramentos encapsulados por concreto do tipo eletrodo vertical (haste) com 3 e 30 m, assim como de eletrodo horizontal (contrapeso) com 15, 30, 45 e 60 m. Consideraram-se excitações de correntes impulsivas de primeira descarga e descarga subsequente. O efeito da dependência da frequência dos parâmetros do solo foi considerado. Além disso, solos com resistividades baixa, média e alta (300 Ω.m a 4000 Ω.m) foram avaliados. Diferentes comprimentos de revestimento de concreto foram levados em consideração, a fim de verificar situações de encapsulamento parcial ou total. Para todos esses casos, a impedância harmônica (de 60 Hz a 4 MHz) foi simulada, sendo calculadas a respectiva elevação de potencial no aterramento e a impedância impulsiva. Ao todo, foram avaliados 150 aterramentos diferentes, sendo cada um submetido a duas descargas, totalizando 300 respostas impulsivas. Os resultados indicam que a concretagem do eletrodo, em solos de média e alta resistividade produziu reduções médias na impedância impulsiva de até 40%, para a haste vertical com 3 m, considerando primeira descarga e subsequente. Já para os eletrodos horizontais, a redução na impedância impulsiva, em solos de média e alta resistividade, foi de até 22%, para primeira descarga, enquanto que para descarga subsequente os resultados variaram consideravelmente entre 10% a 26%, a depender do comprimento do eletrodo e da resistividade do solo. Além disso, constatou-se que o uso de concreto no aterramento reduz o comprimento efetivo do eletrodo.
Abstract: Grounding system design ensures safety compliance for transmission lines under lightning conditions. In this regard, over time, efforts have been made to seek new techniques to improve the transient response of grounding, mainly for high resistivity soils. In this sense, one of the long-known techniques is the use of low resistivity materials around the grounding electrodes, such as bentonite and concrete. However, despite the elapsed time, few works in the literature carry out an in-depth study on the characterization of the transient response of concrete-encased groundings; which would have special importance in the evaluation of them for use in transmission line tower grounding. Given the above, in order to contribute to the state of the art, in this work, the transient response of concrete encapsulated electrodes is investigated. For this purpose, simulations were performed using the finite element method, considering a rigorous electromagnetic modeling. Concreteencapsulated groundings of the vertical electrode type (rod) with 3 and 30 m, as well as horizontal electrode (counterpoise) with 15, 30, 45 and 60 m, were analyzed. First and subsequent stroke impulsive current excitations were considered. The effect of frequency dependence of soil parameters was taken into account. In addition, soils with low, medium and high resistivities (300 Ω.m to 4000 Ω.m) were evaluated. Different lengths of concrete casing were taken into account in order to verify situations of partial or total encapsulation. For all these cases, the harmonic impedance (from 60 Hz to 4 MHz) was simulated, and the respective ground potential rise and impulsive impedance were calculated. In total, 150 different groundings were evaluated, each subjected to two discharges, totaling 300 impulsive responses. The results indicate that the concreting of the electrode in high resistivity soils produced average reductions in impulsive impedance of up to 40% for the 3 m vertical rod, considering first and subsequent stroke. For the horizontal electrodes, the reduction in impulsive impedance in high resistivity soils was up to 22% for first stroke, while for subsequent stroke the results varied considerably between 10% and 26%, depending on the electrode length and soil resistivity. Furthermore, it was found that the use of concrete in grounding reduces the effective length of the electrode.
Palavras-chave: Aterramento Encapsulado por Concreto
Dependência da Frequência dos Parâmetros do Solo
Descargas Atmosféricas
Linhas de Transmissão
Impedância impulsiva
Transitórios Eletromagnéticos
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA::TRANSMISSAO DA ENERGIA ELETRICA, DISTRIBUICAO DA ENERGIA ELETRICA
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Escola Politécnica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) 
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/41235
Data do documento: 13-Dez-2024
Aparece nas coleções:Tese (PPGEE)

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