Modeling Grounding Systems Response to Current Impulses Considering Nonlinear Effects

Andrade, Arthur Francisco; Costa, Edson Guedes da; Gonçalves, Marconni Freitas Barroso Ribeiro; Lira, George R. S.; Teixeira, Rômulo O.

doi:10.1109/tpwrd.2021.3049908

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“…Em seguida, os circuitos apresentados na figura 4 foram utilizados para a modelagem da resposta do sistema de aterramento a partir da forma de onda de corrente especificada e da forma de onda de tensão calculada na etapa anterior. Os circuitos apresentados na figura, doravante denominados circuitos B, C e D. Os circuitos B e C foram propostos por [24] e [27]. O circuito D foi proposto em [28] e [15].…”

Section: Simulação Da Resposta De Um Sistema De Aterramento Composto ...unclassified

Modelagem computacional da resposta transitória de sistemas de aterramento por meio de circuitos equivalentes

Andrade

Costa

Lira

et al. 2021

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De modo a viabilizar a modelagem de sistemas de aterramento em estudos sistêmicos e de cálculo de transitórios e aumentar a exatidão e confiabilidade dos modelos utilizados, circuitos equivalentes devem ser estudados de modo a possibilitar a representação de efeitos dinâmicos, de dependência com a frequência dos parâmetros de solo e de ionização do solo. Neste sentido, este artigo apresenta uma metodologia que une simulação eletromagnética com o método dos elementos finitos (MEF) a uma etapa de otimização no domínio do tempo, a qual possibilita a obtenção de circuitos equivalentes de sistemas de aterramento ainda na etapa de projeto. A metodologia foi avaliada mediante dois casos de estudo. Inicialmente, três diferentes topologias de circuito tiveram seus parâmetros ajustados a partir de simulações da resposta de um sistema de aterramento composto por uma haste para diferentes níveis de resistividade do solo. A metodologia proposta se mostrou flexível e adequada à representação de sistemas de aterramento instalados em solos com uma ampla faixa de valores de resistividade do solo, com níveis de erro menores que 2%. Em seguida, demonstrou-se a aplicabilidade da metodologia para modelar uma resposta não-linear associada à ionização do solo. Os resultados evidenciam que a inserção de modelos de circuito aprimorados possibilita uma maior confiabilidade no planejamento de sistemas elétricos de potência.

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Section: Simulação Da Resposta De Um Sistema De Aterramento Composto ...unclassified

Modelagem computacional da resposta transitória de sistemas de aterramento por meio de circuitos equivalentes

Andrade

Costa

Lira

et al. 2021

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“…Sabe-se que o comportamento elétrico de um SA submetido a um fenômeno de baixa frequência é puramente resistivo. Entretanto, esse comportamento elétrico é bem diferente considerando uma descarga atmosférica, que possui um amplo espectro de frequência caracterizado por variar entre dc até dezenas de MHz (Andrade et al, 2021). Isso ocorre devido aos comportamentos indutivos e capacitivos de um dado eletrodo serem mais expressivos em altas frequências, sendo esses dependentes dos parâmetros geométricos do eletrodo e dos parâmetros elétricos do solo.…”

Section: Introdu ç ãOunclassified

Performance dos modelos do solo com parâmetros elétricos variáveis com a frequência e o teor de umidade

Azevedo

Araújo

Filho

2022

Proceedings IX Simpósio Brasileiro De Sistemas Elétricos

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This article investigates the performance of three soil models with electrical parameters dependent on the frequency and the moisture content proposed by Smith-Longmire, Scott, and Messier. Firstly, the grounding harmonic impedance is calculated for these soil models using the electromagnetic software FEKO for a frequency range between 100 Hz and 5 MHz. Three different cases are analyzed: homogeneous soil and stratified soils (2 and 3 layers). Then, the ground potential rise (GPR) is computed for two typical lightning impulse currents. All results are compared with those computed assuming a soil model with frequency-constant electrical parameters. Results show a variation in grounding harmonic impedances for the different soil models, being the most expressive for the Smith-Longmire model. The GPR presents a significant reduction in the peak values obtained, especially for the frequency-dependent homogeneous soil. However, there is a small impact on the potential elevation for soil with 3 layers due to the lowest equivalent resistivity, concerning a soil computed with the same soil topology using the frequency-constant parameters. Resumo: Este artigo tem como objetivo investigar o desempenho de três modelos de solo com parâmetros elétricos variáveis com a frequência e o teor de umidade propostos por Smith-Longire, Scott e Messier. A impedância de aterramento é calculada para esses modelos de solo usando o software eletromagnético FEKO para uma faixa de frequência entre 100 Hz e 5 MHz.Três casos diferentes de solos são estudados: homogêneo e estratificado em 2 e 3 camadas. Em seguida, a elevação de potencial (GPR) é calculada para duas correntes impulsivas típicas de descargas atmosféricas. Todos os resultados são comparados com os calculados assumindo o solo modelado com seus parâmetros elétricos constantes. Os resultados mostram uma variação nas impedâncias harmônicas para os diferentes modelos de solo, sendo os mais expressivos para o modelo Smith-Longmire. O GPR apresenta uma redução significativa nos valores de pico obtidos, principalmente para o solo homogêneo dependente da frequência. Porém, o menor impacto no GPR ocorre para solo com 3 camadas devido à menor resistividade equivalente, em relação ao calculado com a mesma topologia de solo com seus parâmetros elétricos constantes.

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Estimation of the Minimum Backflashover Current and Backflashover Rate of a 150 kV Overhead Transmission Line: Frequency and Current-Dependent Effects of Grounding Systems

Stracqualursi

Araneo

Mikropoulos

et al. 2022

2022 IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2022 IEEE Industrial and Commercial Power Syst

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Modeling Grounding Systems Response to Current Impulses Considering Nonlinear Effects

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Modelagem computacional da resposta transitória de sistemas de aterramento por meio de circuitos equivalentes

Modelagem computacional da resposta transitória de sistemas de aterramento por meio de circuitos equivalentes

Performance dos modelos do solo com parâmetros elétricos variáveis com a frequência e o teor de umidade

Estimation of the Minimum Backflashover Current and Backflashover Rate of a 150 kV Overhead Transmission Line: Frequency and Current-Dependent Effects of Grounding Systems

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