Dissertations / Theses: 'Descarga atmosférica'

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Silva, Joaquim Paulo da. "Cálculo de tensão induzida por descarga atmosférica: : implementação da teoria de Rusck no EMTP." Universidade Federal de Minas Gerais, 2001. http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8CEGSW.

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Abstract:

This work deals with the implementation of the Rusck's theory of the lightning induced voltage on distribution lines in the Electromagnetic Transients Program - EMTP. The EMTP is one of the most powerful and used computer programs for electromagnetic transient's simulation in power systems. The transmission line models implemented in this program used for studies of electromagnetic transients in power systems are not adequate to analyze directly voltages. The Rusck's theory developed by Sune Rusck in 1957 was used to evaluate the induced voltage effects. Although others have been developed to simulate lightning induced voltages on lines and equipment, the Rusck's theory, with in the approximations originally conceived, predict the same results compared with others theories and UFMG team has been used extensively. According to this theory, it is possible to obtain an analytical expression describing the lightning induced vooltage at a point of an infinite homogeneous line. Finite lines with simple discontinuities can be considered if the theory is slightly modified. Then, to implemented this theory is necessary to dicretize the line un segments and to put current sources along the transmission line. The results obtained are compared with a phase-neutral electrical line, reduced scale model and measurements on an experimental distribution line during nearby rocket triggered lightning flashes to validate the results obtained with EMTP-RUSCK methodology. The present research developed a new engineering tool to study induced overvoltages caused by lightning discharge nearby, coupling with the EMTP.
Durante este trabalho foi implementado uma rotina para o cálculo da tensão induzida por descarga atmósferica incidentes nas proximidades de sistemas elétricos, no programas de cálculo de transitórios eletromagnéticos denominado " Electromagnetic Transients Program - EMTP" que ainda não contempla em suas rotinas a possibilidade de realizar estudos de tensão induzida. A metodologia de cálculo utilizada foi desenvolvida pelo pesquisador Sune Rusck, teoria concebida no final da década de 50 e que desde então tem mostrado aos pesquisadores a sua concepção rigorosa, resistindo aos diversos questinamentos de sua aplicabilidade aos propósitos a que foi concebida. Estas pesquisas possibilitaram a consolidação da teoria e a evolução de métodos que serão aplicados neste trabalho. A teoria de Sune Rusck propõe a distribuição de fontes de correntes que representam os campos eletromagnéticos criados pela descarga atmosférica incidente no solo nas proximidades da linha sob estudo. Assim, esta metodologia implica na utilização de fontes distribuídas ao longo da linha. Então faz-se necessário discretizar a linha en trechos e aplicar ao fontes de correntes representativas dos campos eletromagnéticos iluminados. Finalmente, com o objetivo de validar os resultados obtidos pela implementação da metodologia Rusck-EMTP, testes foram realizados em uma linha com dois condutores na configuração vertical, variando os diversos parâmetros das descargas e observando sua influência nos resultados obtidos pela metodologia. Foram realizadas comparações em um modelo em escala reduzida desenvolvida pelo CRIEPI, pois tais modelos buscam representar o fenômeno da descarga atmosférica em condiçoes controladas. Foram também realizadas validações com medições realizadas em uma linha experimental sujeita a descargas atmosféricas forçadas, em um projeto desenvolvido pelo EPRI. Dessa forma, o presente projeto implementou uma rotina computacional a partir da teoria de Rusck para estudos de tensões induzidas em linhas de distribuição utilizando toda a potencialidade do conhecido programa computacional EMTP.

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CHAMIÉ, FILHO Ricardo Hachem Thomé. "Análise de tensões induzidas em linhas de distribuição de baixa tensão frente a uma descarga atmosférica." Universidade Federal do Pará, 2009. http://www.repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/2047.

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Abstract:

Submitted by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2011-03-29T13:52:50Z No. of bitstreams: 1 CHAMIÉ FLHO, Ricardo Hachem Thomé PPGEngenharia Elétrica.pdf: 6458600 bytes, checksum: 7f4cd65026c6bc0401a6b6a74bcaca75 (MD5)
Made available in DSpace on 2011-03-29T13:52:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CHAMIÉ FLHO, Ricardo Hachem Thomé PPGEngenharia Elétrica.pdf: 6458600 bytes, checksum: 7f4cd65026c6bc0401a6b6a74bcaca75 (MD5) Previous issue date: 2009
FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas
Neste trabalho são apresentadas simulações computacionais inéditas para o cálculo de tensões induzidas em linhas de baixa tensão provenientes de descargas atmosféricas em estações rádio-base de telefonia celular (ERBs). Foram construídas estruturas representativas que denotam um grau de complexidade bastante avançado e semelhante ao encontrado em campo, visando assim a obtenção o de resultados bem próximos aos da realidade. Para tal, desenvolveu-se um software, no qual as equações de Maxwell são resolvidas numericamente utilizando o Método das Diferenças Finitas no Domínio do Tempo (FDTD), associado à truncagem de domínio de análise pela técnica da UPML e representação de condutores elétricos pela formulação de fio fino para meios condutivos, gerando soluções de onda completa para o problema.
Numerical full-wave solutions of induced voltages on low-voltage energy lines due to atmospheric discharges on cell phone radio base stations (RBS), installed at the proximities of such lines, are presented for the first time in this work. Structures, such as towers and buildings, which present high structural complexity, have been modeled in order to obtain realistic results. In particular, this paper shows the importance of considering the effects related to real electrical conductivity and permittivity of the soil (in technical literature, PECs have been used to represent the soil in similar problems). For this purpose, a software has been developed in which Maxwell’s equations are numerically solved by using a parallel implementation of the Finite-Difference Time-Domain Method (FDTD), producing full wave solutions for the problem. The thin wire formulation has been implemented for representing thin cylindrical electric conductors and transmission lines.

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MIRANDA, Bruno Nazareno Prazeres de. "Estimação do local de incidência da descarga atmosférica utilizando o método TOA e tempos artificiais de detecção dos sensores." Universidade Federal do Pará, 2016. http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/8011.

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Abstract:

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-03-24T17:51:47Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstimacaoLocalIncidencia.pdf: 4971817 bytes, checksum: 4744fadf79bcf26c484dcae5dfb89992 (MD5)
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CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Ao longo dos anos, os relâmpagos constituíram o ponto central das pesquisas de diversas comunidades científicas e tecnológicas em todo mundo, sem dúvida pela sua natureza agressiva e devastadora, mas principalmente pelos prejuízos causados no setor elétrico, logo é necessário esclarecer, o que é e para que serve um Sistema de Localização de Tempestades (SLT). Este trabalho propõe demonstrar o funcionamento de um algoritmo utilizado em SLT que serve para localizar, em termos geográficos, descargas atmosféricas, utilizando os tempos de chegada dos sinais eletromagnéticos nos elementos sensores. Para elaboração deste trabalho foi utilizado o formato de dados gerados por sensores LPATS IV pertencentes a (REDE DO SIPAM) e estes dados foram gerados de forma artificial para utilização no algoritmo. Esta localização será baseada em uma sequência finitas de regras que utilizará como ferramenta, a interseção de futuras hipérboles, resultantes da diferença dos tempos de chegada em cada sensor. O algoritmo é capaz de identificar o local de incidência da descarga atmosférica utilizando um simples sistema de três sensores. Cada par de sensores define duas hipérboles, em virtude de sua parte positiva e negativa formando duas interseções. Para análise do resultado é considerado o ponto de cruzamento mais próximo ao sensor que identificou a perturbação com menor tempo. Um estudo sobre a eletricidade atmosférica, tipos de raios, emissão de ondas eletromagnéticas durante tempestades, tipos de sensores eletromagnéticos e redes de detecção de raios deram subsídio para o projeto do algoritmo desenvolvido.
Over the years, lightning were the central point of researches in various scientific communities around the world, no doubt for its aggressive and devastating nature, but mostly for damage caused in the electricity sector, so it is necessary to clarify what is and what it is for a Lightning Location System (LLS). This work proposes to demonstrate the operation of the algorithm utilized in LLS that is used to locate in geographical terms, lightning, using the arrival times of electromagnetic signals in the sensors. In order to prepare this paper it was used the data format generated by LPATS IV sensors belonging to Amazon Protection System (SIPAM). These data were generated in an artificial way for use in the algorithm tests. The lightning location will be based on a finite sequence rules that use the intersection of hyperbolas, resulting from the difference of arrival times at each sensor. The algorithm is able to identify the lightning location incidence using a system with three sensors. Each pair of sensors defines two hyperbole forming a total of six, because each hyperbole has a bright side and a negative side, so there will be two intersections of three hyperboles. For analysis of the results is considered the nearest crossing point to the sensor that identified the electromagnetic disturbance faster. Studies about atmospheric electricity, lightning types, electromagnetic radiation during storms, types of electromagnetic sensors and lightning detection networks have given the knowledge to develop the algorithm.

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DENTEL, Laure Madeleine. "Modelagem de sistemas de detecção de descargas atmosféricas na Amazônia." Universidade Federal do Pará, 2013. http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/5829.

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Abstract:

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-09-30T18:30:51Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_ModelagemSistemasDeteccao.pdf: 13756425 bytes, checksum: 2e747293f2a879513bc927e0e071e3c0 (MD5)
Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-10-06T12:53:26Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_ModelagemSistemasDeteccao.pdf: 13756425 bytes, checksum: 2e747293f2a879513bc927e0e071e3c0 (MD5)
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As descargas atmosféricas representam um dos maiores fatores de riscos para o setor elétrico, especialmente na Amazônia, uma região do mundo identificada com altas densidades de ocorrências e picos de corrente de raios. Nesse contexto, a rede STARNET (Sferics Timing And Ranging NETwork), único sistema de detecção de descargas elétricas atmosféricas, terrestre, gratuito, e contínuo, cobrindo toda a região Amazônica, foi escolhido para a geração de padrões de descargas atmosféricas necessários a otimização dos sistemas de proteção das linhas de transmissão por meio de sistema de monitoramento de descargas atmosféricas. Contudo, o funcionamento intermitente, observado nos diagramas operacionais das várias estações da rede STARNET, afeta o desempenho global do sistema, em especial a eficiência de detecção. Por isso, foi desenvolvido um modelo de uniformização dos dados de descargas atmosféricas em função da configuração da rede (número e localização dos sensores em operação), no objetivo final de editar mapas de índice ceráunico e densidades de raios confiáveis. Existem regiões da Amazônia que sempre apresentam anomalias positivas de densidade de raios como as regiões de Belém e Manaus, bem como o estado do Tocantins que afeitam as linhas de transmissão. Depois, a incidência de raios nas linhas de transmissão na Amazônia foi estimada a partir da distribuição de pico de correntes registrada pela RDR-SIPAM e da densidade de raios corrigida da rede STARNET. A avaliação do desempenho da rede STARNET tendo como referencia à rede de detecção de raios do Sistema de Proteção da Amazônia (RDR-SIPAM) mostrou também uma forte dependência da eficiência de detecção da rede STARNET em função do pico de corrente das descargas atmosféricas.
Lightning is one of the greater risk factors for the Electricity Sector, especially in the Amazon, a region of the world identified with high lightning densities and peak currents. In this context, the Sferics Timing And Ranging NETwork (STARNET), which is presently the only free and continuous lightning detection system covering the whole Amazon Region was chosen to generate lightning parameter products required for the optimization of protection for transmission lines systems through continuous lightning monitoring. However, the intermittent activity observed in the Operating Diagrams of the various STARNET stations, impacted the system performances in special its detection efficiency. As a consequence, a model of standardization of lightning data was developed as a function of the network configuration (number and location of sensors in operation), with the final objective of editing reliable keraunic parameter as well as lightning densities maps. We found that there are Amazon regions which always have positive lightning density anomalies like the regions of Belém and Manaus, and the state of Tocantins. Next, the lightning incidence on transmission lines in amazon region was estimate from the peak current distribution of the Lightning Detection Network of the Amazon Protection System (SIPAM-LDN) and the standardized stroke density from the STARNET network. A comparative performance evaluation of STARNET with reference to the SIPAM-LDN also showed a strong dependence of the lightning detection efficiency of STARNET network on the peak current of lightning events.

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Vieira, Maria Luisa Grossi. "Estudo e construção de uma antena para gerar campos eletromagnéticos similares aos campos criados por uma descarga atmosférica." Universidade Federal de Minas Gerais, 2000. http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8CMF9K.

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Abstract:

This work presents a measurement procedure to test lightning protection systems (LPS) of buildings to evaluate the efficiency of their protection systems when a direct lightning discharge strikes the building. To achieve this purpose an experimental study using reduced model techniques was used as a tool for studies of induced electromagnetic fiels inside a building due to direct lightning discharges. First, a preliminary study of linghtning induced voltages on overhead lines using reduced model was done with the aim of choosing the modeling used for the discharge channel. Then, the modeling used for the building, return stroke and ground are presented, as well as the measurement equipments. The measuring of the vertical electric field and induced voltage at the open ends of loops inside the building are presented. Besides reduced model techniques allow us to obtain a lot of information, it is difficult to represent all the components present in a real building. So, the present work has two basic objectives: * to establish a reduced model to study the induced electromagnetic fiels inside a building due to lightning discharges; * to present a measurement procedure to evaluate LPS installed in real buildings. As a result, based on the measurements done in the reduced model implemented, an arrangement for representing the discharge channel was developed. The measurements related to the electric and magnetic fields, as well as the characteristics of the arrangement are presented.
Os critérios de projeto atualmente estabelecidos nas normas brasileiras não levam em consideração de forma explícita a proteção contra as sobretensões causadas pela interação dos campos eletromagnéticos da descarga atmosférica e os condutores da edificação. Uma das razões para este fato é que a quantificação destas sobretensões atráves de métodos analíticos ou numéricos é um problema de difícil solução, pois envolve equações de compos eletromagnéticos com fontes distribuídas e com efeitos de propagação em uma configuração tridmensional. Desta forma, este trabalho propõe uma metodalogia de testes de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas instalados em edificações (centrais telefônicas, prédios comerciais, hospitais, instalações industriais, centros de processamento de dados, etc.), com o objetivo de avaliar o desempenho e a eficiência do sistema de proteção, frente a sobretensões impostas por descargas atmosféricas diretas. Para tanto, é realizado um estudo em modelos reduzido, que permite a avaliação destas sobretensões para determinadas configurações. Primeiramente, fez-se um estudo sobre os mecanismos físicos da descarga atmosférica, a partir dos quais se desenvolve o fenômeno aqui analisado. Em seguida, atravéz de um estudo em modelo reduzido da tensão induzida em linhas aéreas por descargas atmosféricas, procedeu-se à escolha do modelo do canal de descarga a ser utilizado. Uma vez definido o canal, é apresentado o modelo reduzido do prédio utilizando neste trabalho, bem como a localização dos componentes desse modelo e os equipamentos utilizados nas mediações. Apesar da técnica de modelo reduzido permitir a obtenção de várias informações, não é possível a representação de todos os componentes de uma edificação no modelo. O ideal é que sejam realizados testes em edificações reais. Desta forma, o presente projeto procurou atingir duas metas básicas: * estabelecer um modelo reduzido para estudos de indução de tensão em edificações causada por descargas diretas; * propor uma metodologia de testes para avaliação da eficiência dos SPDA (sistema de proteção contra descargas atmosféricas) instalados em prédios reais. Comoresultados, é apresentado um conjunto de quatro arranjos de resistores capazes de simular a presença do canal de descarga atmosférica. O circuito de teste proposto leva em conta as dificuldades operacionais e de montagem em campo e garante que os campos gerados pelas descargas atmosféricas reais.

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Assis, Sandro de Castro. "Cálculo de tensão induzida por descarga atmosférica em linhas aéreas polifásicas e multiaterradas: implementação no PSCAD®/EMTDCtm." Universidade Federal de Minas Gerais, 2006. http://hdl.handle.net/1843/AVFV-6W7RFD.

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Abstract:

This work presents the implementation of lightning induced voltage calculation in multiphase overhead lines. The implementation is done using a electromagnetic transient calculation program as a dedicated component. The implemented methodology is based on the theory proposed by Sune Rusck in 1957 and adapted by Ivan Lopes in 1990. Ruscks theory, which provides an equation for the lightning induced voltage in infinite overhead lines without discontinuities over a perfect ground, is modified to take into account finite lines with multiple grounding. The implemented component extends the methodology to multiphase overhead lines with multiple grounding. Theoretical cases are analyzed clarifying the influence of lightning parameters and grounding configuration in induced voltages in multiphase lines. The results are compared to those from other authors validating the implementation.
Este trabalho apresenta a implementação do cálculo da tensão induzida por descargas atmosféricas em linhas aéreas polifásicas. Tal implementação é feita utilizando-se um pacote de cálculo de transitórios eletromagnéticos na forma de um componente dedicado.A metodologia implementada é baseada na teoria proposta por Sune Rusck em 1957 e adaptada por Ivan Lopes em 1990. A teoria de Rusck, que apresenta uma expressão analítica para a tensão induzida em linhas infinitas e sem descontinuidade sobre um solo de resistividade nula, é adaptada para se levar em consideração o fato das linhas serem finitas e possuírem aterramentos. O componente implementado estende a aplicação da metodologia para linhas aéreas multifilares e com aterramentos múltiplos. São analisados diversos casos teóricos, buscando compreender a influência dos parâmetros da descarga atmosférica e de configurações de multiaterramento na tensão induzida em linhas aéreas multifilares. Os resultados obtidos são comparados com os obtidos por outros autores validando a implementação realizada.

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Pinto, Armando José. "Estudo de uma descarga de arco estacionário para geração de plasmas em pressão atmosférica aplicada à conversão de CO2." Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2015. http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=3194.

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Abstract:

Um dos principais poluentes responsáveis pelo o efeito estufa é o dióxido de carbono (CO2) que é lançado na atmosfera principalmente pelos processos de queima de combustíveis fósseis e de gaseificação de biomassa. Assim, é desejável que o gás produzido destes processos sejam tratados reduzindo a emissão de dióxido de carbono e óxidos de nitrogênio na atmosfera, ou ainda preferencialmente, reformados, no sentido de produzir gás de síntese (H2 + CO), um gás combustível com alto poder calorífico recuperável. Dentre os principais processos de tratamento e reforma de gases incluem os processos a plasma, destacando-se os geradores de plasmas em pressão atmosférica não térmicos a partir das descargas de arco fixo ou deslizante devido ao baixo custo de construção e consumo de energia. Neste cenário, este trabalho apresenta o estudo de um sistema inovador de geração de plasma em pressão atmosférica em que a descarga se inicia de forma de um arco deslizante em vórtice reverso e é posteriormente estabilizada em arco fixo. A descarga foi operada em ar, CO2 e com uma mistura de ambos, visando investigações do processo de reforma de CO2 em CO, bem como das condições de operação da descarga em que ocorre uma redução de emissão de NO2 tendo como parâmetro valores fixos do comprimento (A) entre os pontos de fixação do arco nas regiões de eletrodos da descarga. A seletividade e o rendimento destes processos, correlacionados com o comprimento (A), foram avaliados pelas análises das propriedades elétricas da descarga e também pelas análises químicas utilizando as técnicas de espectroscopia óptica de emissão e espectrometria de massa. Os resultados obtidos referente à caracterização elétrica da descarga, mostram que para um comprimento (A) fixo, o aumento da vazão de gás conduz ao aumento da tensão enquanto a corrente se mantém praticamente constante. Com o aumento do comprimento (A), a tensão da descarga também aumenta, contudo a corrente se mantém praticamente constante para uma vazão fixa de gás, exceto para o maior comprimento (A) no qual a corrente apresenta seu valor mais baixo. As análises por espectroscopia de emissão óptica, para a descarga operando com ar, indicam a predominância de bandas de nitrogênio e picos de oxigênio e argônio. Para a descarga operando com CO2 predominam picos relativos aos metais presentes nos eletrodos e picos de carbono e oxigênio com baixas intensidades. Com a mistura ar + CO2, são gerados predominantemente bandas de nitrogênio, possivelmente NO e picos de metais advindos dos eletrodos. É observado também picos de baixa intensidade referentes ao carbono, oxigênio e argônio. Pelas análises por espectrometria de massa, os resultados indicam que ocorre uma taxa de conversão máxima de CO2 de 10,24% operando com CO2 puro e 7,44% quando operando em mistura com ar, ambos para o caso em que o comprimento (A) é fixado em seu menor valor investigado de 14,7 mm. Embora com baixas taxas de conversão, nestas condições, é possível obter uma seletividade máxima de CO de cerca de 99% . A seletividade mínima para o NO2, em torno de 49 %, é observada para o comprimento intermediário (A) de 23,3 mm. Esse reator foi originalmente projetado no intuito de flexibilizar sua configuração tanto para operar em regime de arco fixo como de arco deslizante ou mesmo nestes dois regimes associados, viabilizando seu emprego como parte integrante de diferentes sistemas de tratamento ou reforma de gases.

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Alves, Leandro Chagas. "Modelagem de Pára-Raios de ZnO para o cálculo de tensão induzida por descarga atmosférica em redes de distribuição." Universidade Federal de Minas Gerais, 2010. http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8D2KRS.

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Abstract:

The competitiveness of the energy market and the action of regulatory agencies require, nowadays, from the electric utility an extremely reliable power supply that should comply with several power quality ratings (short-term voltage variation, unbalanced voltage, harmonics, steady state voltage, etc.). Thus an eective surge protection system is fundamental to any utility in order to provide a good power quality. As already shown in many studies, the overvoltage induced by lightning is the main cause of problems in overhead distribution networks. In modern systems, the additional use of zinc oxide (ZnO) lightning arrester has been a good solution to limit these disturbances, avoiding powerinterruptions in distribution and transmission lines. This work presents a program to calculate induced voltage by indirect lightning strokes on overhead distribution lines equipped with ZnO arresters. The routine was implemented in a transients program based on the Rusck's theory (Rusck-EMTP Method). The implemented routine allows the estimation of induced voltage in large networks. To validate the results of the implemented methodology, tests were performed to calculatethe induced voltage in a three-phase distribution line, varying the location of indirect lighting stroke, the quantity and the position of the arresters.The results showed that the developed software provides a good estimate of induced voltages in complex distribution systems equipped with metal oxide arresters. The implemented methodology can, therefore, be considered an enlargement of the potentiality of EMTP-like programs.
Atualmente, a competitividade do mercado energético e a atuação dos órgãos reguladores exigem das concessionárias de energia um fornecimento extremamente conável e que atenda aos limites estabelecidos para os diversos indicadores de qualidade (variaçõesde tensão de curta duração, desequilíbrio de tensão, harmônicos, tensão em regime permanente, etc.). Assim, a ecácia da proteção do sistema contra sobretensões é fundamental para qualquer concessionária que objetive fornecer ao consumidor uma energia dentrodos padrões determinados. Conforme já mostrado por diversos estudos, a sobretensão provocada por descarga atmosférica é o principal causador de problemas nas redes de distribuição. Nos sistemas modernos, a utilização adicional de pára-raios de óxido de zinco (ZnO) tem sido uma boa solução para limitar esses distúrbios, evitando a interrupção da operação, tanto em linhas de distribuição quanto nas linhas de transmissão. Neste trabalho foi desenvolvida uma ferramenta de cálculo de tensão induzida por descargas atmosféricas indiretas em linhas de distribuição com protetores de ZnO, segundoa teoria de Rusck implementada em programas de cálculo de transitórios eletromagnéticos (método Rusck-EMTP). A rotina implementada permite a estimativa da tensão induzida em sistemas polifásicos com grande quantidade de estruturas e de pára-raios de ZnO, representados por sua curva V xI. Para validar os resultados da metodologia implementada, foram realizados testes de cálculo da tensão induzida em uma linha de distribuição, trifásica, variando-se o ponto de incidência da descarga indireta, a quantidade e o posicionamento dos dissipadores surto. Os resultados mostraram que o programa desenvolvido fornece uma boa estimativa para tensões induzidas em sistemas de distribuição complexos com pára-raios de óxido metálico. Amplia-se dessa forma, a grande potencialidade dos softwares do tipo EMTP.

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Oliveira, Tarcisio Antonio Santos de. "Cálculo de tensão induzida por descarga atmosférica em linhas aéreas de energia e cabos telefônicos: :uma aborgagem pela teoria de circuitos." Universidade Federal de Minas Gerais, 2001. http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8CJFF9.

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Abstract:

This work proposes the calculation of induced voltages on overhead power lines and telephones cables by means of a commercial electric circuits simulator, aiming at avoiding the utilization of complex numerical codes specifically oriented to the problem. Up to this stage, the program developed allows its application to multiconductor and multiple grounding overhead lines, as well as to telephone lines. Studies that analyze the incorporation of linghtning arresters and surge protection devices may be carried out, thus enabling the program to be used in studies on overvoltage protection for lines and sensitive eletronic equipment, and studies on electromagnetic compatibility. Several theoretical cases are analysed aiming at understanding the influence of linghtning discharge parameters in induced voltage in aerial lines and telephone cables that, in turn, are presented in several configurations. The results obtained are compared with similar results available in pertinent literature. Some simulations are also compared with experimental results obtained in the United States And in South Africa.
Este trabalho propõe a implementação do cálculo de tensões induzidas em redes aeréas de energia elétrica e cabos telefônicos, utilizando um simulador comercial de circuitos elétricos, de forma a evitar a utilização de códigos numéricos complexos e especificamente orientados para o problema. O programa desenvolvido permite, até o presente estágio, sua aplicação em linhas aéreas mulitifilares e com aterramentos múltiplos, bem como em linhas telefônicas. Estudos analisando a incorporação de pára-raios ou de protetores contra surtos podem ser realizador, o que permite ao programa ser utilizado em estudos de proteção de linhas contra sobretensão, proteção de equipamentos eletrônicos sensíveis contra sobretensão e estudos de compatibilidade eletromagnética. Diversos casas teóricossão analisados, visando comprrender a influência dos parâmetros da descarga na tensão induzida em linhas aéreas e cabos telefônicos, que, por sua vez, são apresentados em diversas configurações. Os resultados obtidos são comparados com similares disponíveis na literatura. Algumas simulações são também comparadas com resultados experimentais obtidos na África do Sul e nos Estados Unidos.

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Porfiro, Andrei Oliveira Mota. "Análise de sistemas de transmissão HVDC baseados em conversores modulares multiníveis frente descargas atmosféricas." Universidade de São Paulo, 2018. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-18092018-082751/.

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Abstract:

Atualmente, em virtude do aumento da demanda energética surgem diversas preocupações devido à escassez dos recursos energéticos tradicionais e os impactos ambientais proporcionados pelos mesmos. Neste contexto, para atender a demanda, diversos investimentos têm sido feitos no desenvolvimento de gerações alternativas e renováveis de energia, bem como na interconexão entre países para exportação de energia. Assim, os estudos exigem soluções mais eficazes para transmissão de energia elétrica, como os sistemas de transmissão High Voltage Direct Current (HVDC), uma alternativa aos sistemas de transmissão atuais, que são predominantemente em Corrente Alternada (CA). Dentre as principais vantagens dos sistemas HVDC, destaca-se a possibilidade de transmissão de grandes montantes de energia a longas distâncias com baixas perdas. Desta forma, eles estão susceptíveis às mais diversas condições meteorológicas e geográficas, em regiões isoladas, o que os tornam vulneráveis a descargas atmosféricas, afetando a segurança do sistema. Assim, neste trabalho, foi simulado um sistema HVDC, utilizando conversores Voltage Source Converter (VSC) do tipo modular multinível, do inglês Modular Multilevel Converter (MMC), frente descargas atmosféricas. Foram analisados diversos casos, visando verificar o comportamento dos conversores e validar a eficácia da utilização de para-raios de óxido metálico, comumente chamado de para-raios de óxido de zinco (ZnO), visto que este é um componente geralmente empregado em sistemas CA. O trabalho apresenta uma revisão acerca dos sistemas VSC-based HVDC (VSC-HVDC), tratando principalmente dos conversores MMC. Também foram descritos todos os modelos utilizados nas simulações, as quais foram realizadas através do software PSCAD/EMTDC. Concluiu-se que o correto dimensionamento e locação dos para-raios operam adequadamente em sistemas Corrente Contínua (CC). Um outro fato interresante é que a sobretensão gerada pelo surto atmosférico se propaga para o lado CA ao incidir no lado CC, mas o contrário não ocorre.
Nowadays, due to the increase in energy demand, several concerns arise due to the scarcity of traditional energy resources and the environmental impacts. In this context, to meet the demand, several investments have been made in the development of alternative and renewable generations of energy, as well as in the interconnection among countries for energy exports. Thus, studies require more effective solutions for electric power transmission, such as VSC-HVDC systems, an alternative to current transmission systems, which are predominantly in CA. Among the main advantages of VSC-HVDC systems, we can highlight the possibility of transmitting large amounts of energy over long distances with low losses. In this way, they are susceptible to the most diverse meteorological and geographic conditions, in isolated regions, which make them vulnerable to lightning, affecting the safety of the system. Thus, in this work, an HVDC system was simulated using VSC converters of the multilevel modular type (MMC) in front of lightnings. Several cases were analyzed in order to verify the behavior of the converters and validate the effectiveness of the use of metal oxide arresters, also known as ZnO arresters, since this is a commonly used component in CA systems. The work presents a review about the VSC-HVDC systems, mainly dealing with the MMC converters. We also described all the models used in the simulations, which were performed through the PSCAD/EMTDC software. It was concluded that the correct dimensioning and location of the arresters operate properly in CC systems. Another interresting fact is that the overvoltage generated by the lightning propagates to the AC side when it hits the CC side, but the reverse does not occur.

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Hermoso, Costa Juan Ramón. "Modelado y estudio del líder descendente negarivo en una descarga eléctrica atmosférica y su influencia en la localización del punto de impacto del rayo." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 2012. http://hdl.handle.net/10803/101398.

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Abstract:

In lightning protection techniques a basic aspect is the identification of the impact point possible, which is determined by the evolution of the initial phase of the lightning, known as the stepped leader, the ground geometry and structures on it. In general, the available theoretical models are consistent with ideal situations and do not include situations such as non-vertical trajectories, non-flat terrain or complex structures. This work reviews and compares the most outstanding models in the literature on this subject and proposes a model for the study of the stepped leader based on the Finite Element Method (FEM). With the intention of bringing the process to the real situation of progress of a downward negative leader, who can follow a trajectory 3D, several modeling aspects are contemplated, as: adjusting the charge density in the channel, the length and direction of jump, which can be modified depending on the height that is the leader, and the propagation delays caused by the distance from the observation point. On the other hand, the model allows the implementation of 3D geometries and the incorporation of complex structures and non-flat terrain, providing results in situations when it is not possible to have theoretical approaches. Simulations have been performed with different proposals for charge distribution in the channel, in situations of leader vertical, inclined and 3D trajectory. The model has been evaluated, comparing their results with theoretical ideal cases and reproducing some real situations from field measurements. The application of the model in simulating real cases for downward negative leader provides parameter values that are not available through the recorded measurements and are useful for studying this type of discharge. In this work we have focused on some of them, and we have obtained interesting results as: estimating the speed of the leader according of height (from the measures of ¿E (t)), the definition of new relationships between charge density in the channel, ¿Emax (leader close to ground), the return peak current and the observation point distance, as well as we can verify the conditions of inception for a discharge into a storm cloud. Finally, we use the model to evaluate the striking distance, a basic concept on protection techniques. It is inferred a new equation for its calculus and the results are compared with proposals available in the literature, showing good agreement with the recommendation of IEC 62305-1. The results encourage to continue the study and they open the possibility to extend the method to other stages, not only on the downward leader, but also on other phenomena related to the formation and evolution of storm situations.
En las técnicas de protección contra el rayo un aspecto básico es la identificación del posible punto de impacto, que viene determinado por la evolución de la fase inicial de la descarga atmosférica, conocida como líder escalonado (stepped leader), y por la geometría del terreno y estructuras sobre él. En general, los modelos teóricos disponibles se ajustan a situaciones ideales y no contemplan situaciones como trayectorias no verticales, terreno no plano o estructuras complejas. En este trabajo se revisan y comparan los modelos más destacados en la bibliografía sobre el tema y se propone un modelo para el estudio del stepped leader basado en el Método de los Elementos Finitos (FEM). Con la intención de aproximar el proceso a la situación real de avance de un líder negativo descendente, que puede seguir una trayectoria 3D, en el modelado se contemplan aspectos como: el ajuste de la densidad de carga en el canal, la longitud y dirección del salto, que pueden ser modificadas en función de la altura a la que se encuentre el líder, y los retardos de propagación provocados por la distancia del punto de observación. Por otra parte, el modelo permite la implementación de geometrías en 3D y la incorporación de estructuras complejas y terreno no plano, facilitando obtener resultados en situaciones en las que no es posible disponer de aproximaciones teóricas. Se han realizado simulaciones con diferentes propuestas de distribución de carga en el canal y para situaciones de líder vertical, inclinado y con trayectoria 3D. El modelo ha sido evaluado, contrastando sus resultados con casos teóricos ideales y reproduciendo situaciones reales a partir de diversas medidas de campo. La aplicación del modelo en la simulación de casos reales para líder negativo descendente nos proporciona valores de parámetros que no están disponibles a través de las medidas registradas y que son de utilidad para el estudio de las descargas negativas descendentes. En este trabajo nos hemos centrado en algunos de ellos y se han obtenido resultados de interés como: una estimación de la velocidad de avance del líder en función de la altura (a partir de medidas disponibles de ΔE(t)), la definición de nuevas relaciones entre densidad de carga en el canal, ΔEmax (líder próximo a tierra), la corriente de pico de retorno y la distancia del punto de observación, además de verificar las condiciones de inicio de descargas en una nube de tormenta. Por último, se utiliza el modelo para la evaluación de la distancia de cebado (striking distance), concepto básico en técnicas de protección. Se infiere una nueva ecuación para su cálculo y se comparan los resultados con las propuestas disponibles en la literatura, mostrando una buena concordancia con la recomendación de la norma IEC 62305-1. Los resultados obtenidos animan a continuar con el estudio y abren la posibilidad de ampliar la aplicación del método a otras etapas, no sólo en la descarga descendente, sino también de otros fenómenos relacionados con la formación y evolución de las situaciones de tormenta.
En les tècniques de protecció contra el llamp, un aspecte bàsic és la identificació del possible punt d’impacte, que ve determinat per l’evolució de la fase inicial de la descàrrega atmosfèrica, coneguda com a líder esglaonat (stepped leader), i per la geometria del terreny i les estructures que hi ha a sobre d’ell. En general, els models teòrics dsiponibles s’ajusten a situacions ideals i no contemplen situacions com trajectòries no verticals, terreny no pla o estructures complexes. En aquest treball es revisen i comparen els models més destacats en la bibliografia sobre el tema i es proposa un model per a l’estudi del stepped leader basat en el Mètode dels Elements Finits (FEM). Amb la intenció d’apropar el procés a la situació real d’avançament d’un líder negatiu descendent, el qual pot seguir una trajetòria 3D, en el modelat es contemplemn aspectes com: l’ajustament de la densitat de càrrega al canal, la longitud i la direcció del salt, que poden ser modificades en funció a l’altura on es trobi el líder i als retards de propagació provocats per la distància del punt d’observació. D’una altra banda, el model permet la implementació de geometries en 3D i la incorporació d’estructures complexes i terreny no pla, facilitant així l’obtenció de resultats en situacions on no es possible disposar d’aproximacions teòriques. S’han realitzat simulacions amb diferents propostes de distribució de càrrega al canal i per a situacions de líder vertical, inclinat i amb trajectòria 3D. El model ha estat avaluat, contrastant els seus resultats amb casos teòrics ideals i reproduint situacions reals a partir de diferents mesures de camp. L’aplicació del model en la simulació de casos reals per a líder negatiu descendent ens proporciona valors de paràmetres que no estan disponibles a travès de les mesures registrades i que són d’utilitat per a l’estudi de les descàrregues negatives descendents. En aquest treball ens n’hem centrat en alguns i s’han obtingut resultats d’interès com: una estimació de la velocitat d’avançament del líder en funció d’altura (només a partir de mesures disponibles de ΔE(t)), la definició de les noves relacions entre densitat de càrrega al canal, ΔEmax (líder proper a terra), el corrent del pic de retorn i la distància del punt d’observació, a més de verificar les condicions d’inici de descàrregues en un núvol de tempesta. Per últim, s’utilitza el model per a l’avaluació de la distància de d'encebament (striking distance), concepte bàsic en tècniques de protecció. S’infereix una nova equació per al seu càlcul i es comparen els resultats amb les propostes disponibles en la literatura, mostrant una bona concordància amb la recomanació de la norma IEC 62305-1. Els resultats obtinguts animen a continuar amb l’estudi i obren la posibilitat d’ampliar l’aplicació del mètode a d’altres etapes, no només en la descàrrega descendent, sinó també d’altres fenòmens relacionats amb la formació i evolució de les situacions de tempesta.

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Romero, Fabio. "Avaliação do Comportamento dos Campos Eletromagnéticos Gerados por Descargas Atmosféricas Nuvem-Terra." Universidade de São Paulo, 2007. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/86/86131/tde-26032007-162159/.

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Abstract:

As descargas atmosféricas são reconhecidamente responsáveis por uma parcela expressiva das interrupções não programadas de fornecimento de energia em sistemas elétricos, contribuindo de forma significativa para a composição dos índices de qualidade de energia mesmo no caso de regiões com níveis ceráunicos moderados. No caso de sistemas de distribuição, grande parte dos problemas está relacionada às sobretensões induzidas por descargas próximas às linhas, as quais decorrem dos campos elétrico e magnético, associados à corrente que se propaga ao longo do canal da descarga. O conhecimento das características de tais campos é, portanto, fundamental para a determinação das sobretensões induzidas nas linhas aéreas de energia. Embora a importância do tema tenha propiciado nos últimos anos o desenvolvimento de um grande número de pesquisas a respeito dos campos eletromagnéticos e das tensões induzidas por descargas atmosféricas, na grande maioria dos trabalhos o solo é representado através de um plano condutor perfeito, portanto com condutividade infinita. Embora tal simplificação possa, em geral, ser considerada válida para a indução magnética e para o campo elétrico vertical, ela não é aplicável ao campo elétrico horizontal, em especial no caso de solos com alta resistividade. Este estudo visa avaliar o comportamento dos campos elétrico (vertical e horizontal) e indução magnética gerados por descargas atmosféricas nuvem-terra, levando em consideração os parâmetros da descarga (amplitude, forma de onda e velocidade de propagação da corrente) e os diferentes modelos para representação do canal da descarga. Além do caso de solo perfeitamente condutor, são consideradas situações mais realistas, isto é, verificando-se a influência, nos campos, de parâmetros como a resistividade e permissividade do solo.
The occurrence of lightning discharges causes a significant amount of unscheduled supply interruptions in overhead lines of electricity systems, contributing to decrease quality indicators of these systems, even in the case of regions with moderated ground flash density. Focusing on the distribution systems, great part of the problems are related to the induced voltages due to lightning discharges in the vicinity of overhead lines, which results from the electric and magnetic fields associated with the current propagation along the return stroke channel. The knowledge of the characteristics of lightning electromagnetic fields is, therefore, crutial for determining induced voltages on overhead lines. Although the importance of the assumption has propitiated in the last years the development of a great number of research concerning the lightning electromagnetic fields and induced voltages on overhead lines, in most of the studies the hypothesis of a perfect conducting ground is assumed. While such assumption can be considered valid for magnetic induction field and for the vertical component of the electric field, it doesnt apply to the horizontal electric field, especially in the case of ground with high resistivity. The aim of this work is to present and to discuss the characteristics of the electric field (vertical and horizontal components) and magnetic induction generated by the cloud-to-ground lightning discharge, taking into account the lightning parameters (amplitude, waveform and propagation speed of the return stroke current) and the different return stroke models. Besides the case of perfect conducting ground, the influences of the ground permittivity and finite conductivity in the calculation of the electromagnetic fields are so considered.

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GOMES, Kellen Diane de Carvalho. "Análise bidimensional dos efeitos das descargas atmosféricas em cabos OPGW utilizando o método ADI-FDTD." Universidade Federal do Pará, 2013. http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/4971.

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Abstract:

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Neste trabalho é analisado o comportamento da densidade de corrente em cabos OPGW quando submetidos a descargas atmosféricas. Para esta análise, foram aplicados dois modelos de corrente, uma vez que a descarga atmosférica tem duas componentes principais que causam mais danos aos cabos em geral: a componente impulsiva e a componente contínua. O método numérico utilizado para as simulações computacionais é o método ADI-FDTD (Diferenças Finitas no Domínio do Tempo de Direções Alternadas Implícitas), o qual é truncado pela técnica CPML (Convolutional Perfectly Matched Layers). Com base no comportamento da corrente no cabo, é feita uma avaliação para determinar qual das duas componentes de descarga atmosférica pode causar mais danos aos cabos OPGW.
In this work it is analyzed the behavior of the electrical current density in OPGW cables when they are subjected to lightning. For this analysis, two models of current were applied, since lightning has two main components that usually cause more damages in the cable: the impulsive component and the direct-current component. The numerical method used for computer simulations is the method ADI-FDTD (Finite Difference Time Domain of Alternating Directions Implicit), which is truncated by CPML technique (Convolutional Perfectly Matched Layers). Based on the behavior of current in the cable, it is done an evaluation to determine which lightning component can cause more damages to the OPGW cable.

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LEAL, Adônis Ferreira Raiol. "Análise de sensores de descargas atmosféricas: protótipo de um detector de raios com estimativa de densidade de raios para região amazônica utilizando PSoC." Universidade Federal do Pará, 2014. http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/9241.

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Abstract:

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CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Este trabalho propõe o projeto de um protótipo de um sensor de descargas atmosféricas, que irá; contabilizar o número de descargas detectadas, calcular a densidade de raios para a área de atuação do sensor e estimar o pico da variação do campo elétrico para o instante de ocorrência da descarga. Um estudo sobre a eletricidade atmosférica, tipos de raios, emissão de ondas eletromagnéticas durante tempestades, tipos de sensores eletromagnéticos e redes de detecção de raios deram subsídio para o projeto do protótipo desenvolvido. O protótipo é constituído por duas antenas, uma antena Loop e uma antena Flat plate, e por circuitos eletrônicos, os quais são implementados em sua maioria no dispositivo PSoC (Programmable System-on-Chip), que trabalha com sinais analógicos e digitais e ainda conta com uma CPU para realizar o processamento destes sinais. A validação dos dados obtidos e a estimativa da área de abrangência do sensor, foram baseados em dados da rede STARNET (Sferics Timing And Ranging NETwork). O protótipo foi idealizado para ser de baixo custo, ter uma interface simples e poder ser instalado na região amazônica.
This work proposes the design of a prototype for detect lightning, which will, count the number of lightning detected, calculate the density of lightning to the area of operation of the sensor and to estimate the peak of the variation of the electric field for the instant occurrence of discharge. A study of atmospheric electricity, types of lightning, emission of electromagnetic waves during the occurrence of the lightning , types of electromagnetic sensors and lightning detection networks gave subsidy to the design of the prototype . The prototype consists of two antennas, one loop antenna and a flat plate antenna , and electronic circuits , these electronic circuits are implemented mostly in PSoC device ( Programmable System -on - Chip ) , which is a relatively new technology that works with analog and digital signals and also has a CPU to perform the processing of these signals . The validation of the data obtained and estimated coverage area of the sensor, were based on data from STARNET network (sferics Timing And Ranging NETwork). The prototype was designed to be low cost, have a simple and straightforward interface and can be installed in the Amazon region.

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Vieira, Marcos Stefanelli. "Influência das edificações na propagação de ondas eletromagnéticas geradas por descargas atmosféricas." Universidade de São Paulo, 2015. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3142/tde-15072016-150045/.

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Abstract:

Descargas atmosféricas representam uma das principais causas de interrupção no fornecimento de energia para os consumidores, e embora tenham efeitos mais intensos quando incidem diretamente nas redes elétricas, é o caso das descargas indiretas que chama mais atenção, já que elas ocorrem com maior frequência. Tanto as primeiras descargas que geralmente ocorrem com maior intensidade de corrente, quanto as descargas subsequentes que têm menor tempo de frente associado, irradiam campos eletromagnéticos que ao se acoplarem com as redes elétricas geram surtos que podem causar tanto a interrupção do fornecimento de energia quanto danos a equipamentos. A presença de edifícios na região de incidência da descarga atmosférica afeta a propagação das ondas irradiadas, criando diferentes padrões de campos resultantes, os quais são responsáveis por sobretensões induzidas. Embora tanto a descarga atmosférica em si quanto a caracterização do ambiente ao seu redor sejam de natureza complexa para sua representação, ferramentas computacionais bem estruturadas podem representar o fenômeno de forma satisfatória, como é o caso da ferramenta computacional desenvolvida neste trabalho utilizando o método das diferenças finitas no domínio do tempo. O presente trabalho apresenta dois estudos para verificação da influência de edificações na propagação de campo irradiado por descargas atmosféricas. O primeiro estudo avaliou o comportamento das componentes do campo elétrico e do campo magnético irradiados, comparando resultados obtidos com e sem a presença de edificações numa pequena região. Tanto os parâmetros geométricos dos três edifícios considerados neste estudo, como a permissividade e a condutividade elétrica do solo e dos edifícios, foram variados para identificar a sua influência nos campos irradiados. Os resultados mostraram diferentes comportamentos das componentes dos campos resultantes em função da variação desses parâmetros, observando-se inversão de polaridade, oscilações na forma de onda e tanto redução quanto aumento do valor de campo. O segundo estudo avaliou um caso mais geral em que a componente vertical de campo elétrico foi tomada em nove pontos diferentes de uma região tipicamente urbana, com a presença de 102 edifícios. Os valores de campo avaliados em cada ponto, dez metros acima do solo, consideraram a incidência aleatória de 28 descargas atmosféricas distintas, cada uma atingindo o topo de um dado edifício. Os resultados desse segundo estudo mostraram que exceto nos casos em que a descarga atmosférica ocorre próximo do ponto analisado, há reduções significativas do campo elétrico vertical. Desta forma é possível perceber que não apenas a existência de edifícios, mas a sua concentração com diferentes características elétricas e geométricas, podem influenciar significativamente a propagação de campo irradiado. Os valores calculados a partir da ferramenta desenvolvida podem ser usados em conjunto com modelos de acoplamento, para o cálculo de sobretensões induzidas em redes elétricas, em situações realistas com configurações mais complexas.
Atmospheric discharges represent one of the main causes of interruption in power supply to consumers, and although they have more intense effects when direct impact on energy lines, are the case of indirect discharges that draws more attention, since they occur more frequently. Both the first discharges, occurring generally with greater intensity of current, as subsequent discharges that have shorter front time associated, radiate electromagnetic fields which engage with the electrical networks generating surges that can cause so much disruption of power supply as damage to the equipment. The presence of buildings in the lightning incident area affects the propagation of the radiated waves, creating different patterns of resultant fields, which are responsible for induced overvoltages. Although both the lightning itself and characterization of the surrounding environment are of a complex nature for its representation, structured computational tools can represent satisfactorily the phenomenon, such as the software tool developed here using the finite difference time domain method. This work presents two studies to verify the influence of buildings in the propagation of lightning irradiated field. The first study assessed the behavior of the components of the electric field and magnetic field irradiated, by comparing results obtained with and without the presence of buildings in a small region. Both the geometric parameters of the three buildings considered in this study, as the permittivity and electrical conductivity of the soil and buildings, were changed to identify their influence on radiated fields. The results showed different behaviors of the components of the resulting field due to the variation of these parameters, observing polarity inversion, oscillations in the waveform and either a reduction or increase of the field value. The second study evaluated a more general case where the vertical component of the electric field was taken at nine different points of a typical urban area, in the presence of 102 buildings. The field values evaluated at each point, ten meters above the ground, considered the effect of 28 different random lightning, which hit the top of a given building. The results of this second study showed that except in cases where atmospheric discharge occurs near the analyzed point, there are significant reductions of the vertical electric field. Thus it can be seen that not only the existence of buildings, but its concentration with different electrical and geometrical characteristics, can significantly influence the propagation of irradiated field. The values calculated from the developed tool can be used in conjunction with coupling models for calculating induced overvoltages on power lines, in realistic situations with complex configurations.

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Reis, Diego Glauco Azarias [UNESP]. "Dispositivo de plasma atmosférico com precursor e sua aplicação em deposição polimérica." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2017. http://hdl.handle.net/11449/150392.

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Abstract:

Submitted by DIEGO GLAUCO AZARIAS DOS REIS null (diego.dgadr@gmail.com) on 2017-04-19T18:15:44Z No. of bitstreams: 1 Dissertação-Diego_Reis_2017.pdf: 2518961 bytes, checksum: a16c2b4a218332cdf0587afa47cadbff (MD5)
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Submitted by DIEGO GLAUCO AZARIAS REIS (diego.dgadr@gmail.com) on 2017-04-20T13:12:56Z No. of bitstreams: 1 Dissertação-Diego_Reis_2017.pdf: 2653651 bytes, checksum: af70d0852f1dbed4cb80ba89720797f4 (MD5)
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Made available in DSpace on 2017-04-25T17:14:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 azarias_dga_me_guara.pdf: 2653651 bytes, checksum: af70d0852f1dbed4cb80ba89720797f4 (MD5) Previous issue date: 2017-02-20
O tratamento de materiais utilizando plasma tem sido utilizado amplamente nos dias atuais com o desenvolvimento de novas tecnologias baseadas em descargas elétricas a pressão atmosférica. Dentre os diversos métodos para produzir plasmas nestas condições destaca-se a descarga por microplasmas. No presente trabalho, um novo dispositivo foi desenvolvido e utilizado para deposição de filmes finos. Em estudos de arrasto de vapores no dispositivo foi verificado a relação linear entre a vazão do gás e a massa arrastada. Deposições poliméricas foram obtidas pela mistura de gás argônio com o monômero hexametildissiloxano (HMDSO) em substratos de vidro. A deposição de filmes ocorreu com a vazão de gás entre 0,07 L/min e 0,4 L/min para potências entre 100 mW e 650 mW. Para outras vazões, ocorreu a formação de material sólido em forma de grânulos submilimétricos. A caracterização dos filmes por espectroscopia infravermelha com transformada de Fourier (FTIR) mostrou a presença de grupos moleculares como trimetilsilil Si(CH3)3, siloxano SiOSi e metino CHx. Os testes de adesão realizados no padrão D3359 ASTM com fita Scotch 3M mostraram boa adesão dos filmes aos substratos. Medições de ângulo de contato mostraram a diminuição da hidrofilicidade da superfície dos substratos com valores variando de 40° sem tratamento para quase 90° com o filme fino. Os resultados mostraram que dispositivo desenvolvido foi utilizado com sucesso na deposição em pressão atmosférica de filmes de HMDSO indicando que pode ser empregado também com outros monômeros.
The treatment of materials using plasma has been used widely nowadays with the development of new technologies based on electrical discharges at atmospheric pressure. Among the various methods of producing plasma in these conditions, we gave attention to microplasmas. In this study, a new device was developed and applied to the deposition of polymeric thin films. The dragging of the vapour in the device was investigated for various organic compounds and gas flow rate. It was observed a linear relation between these parameters. The polymeric depositions were obtained with the mixture of argon gas and hexamethyldisiloxane (HMDSO) on glass slides. The thin film deposition occurred with gas flow rate between 0.07 L/min and 0.4 L/min with potencies around 100 mW and 650 mW. The formation of solid submilimeter grains was observed at others gas glow rates. The regular thin films was analysed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and showed the molecular groups of trimethylsilyl Si(CH3)3, siloxane SiOSi and methyne CHx. The films had a good adhesion when subjected to the D3359 ASTM standard test using adhesive tape Scotch 3M. Contact angle characterization has shown a decrease of the hydrophilicity surface property with values changing from 40o without treatment up to 90o with thin film. The results has shown that the developed device was successfully used for deposition of HMDSO films at atmospheric pressure indicating that can be used with other monomers as well.

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Sueta, Hélio Eiji. "Uso de componentes naturais de edificações como parte integrante do sistema de proteção contra descargas atmosféricas - uma visão relativa aos danos físicos." Universidade de São Paulo, 2005. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-15022006-172839/.

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Abstract:

Este trabalho apresenta alguns aspectos específicos sobre o tema proteção de estruturas contra descargas atmosféricas, principalmente no que se refere ao uso de partes estruturais das edificações como integrantes do sistema de proteção. São discutidos neste trabalho diversos pontos polêmicos referentes ao tema, tais como: captores especiais, o sistema dissipativo e o uso das ferragens das colunas de concreto armado como parte dos subsistemas de descida e de aterramento. São abordados, também, os principais danos que podem ocorrer nas edificações devido às descargas atmosféricas, principalmente quando a proteção utilizar partes naturais da estrutura, tais como: os telhados metálicos e as emendas das ferragens das colunas de concreto armado. Após uma verificação do estado da arte no assunto, onde são estudados diversos trabalhos, normas e livros sobre as características das descargas, sobre os danos oriundos das descargas, blindagens, medições de campos eletromagnéticos, distribuição de correntes e sobre a normalização e ensaios referentes à proteção de estruturas contra descargas atmosféricas, o assunto foi estudado em três partes que compõem os subsistemas do SPDA. No subsistema de captação, os danos em telhas metálicas e de concreto protendido foram estudados através de ensaios e verificações teóricas e, principalmente, experimentais. No subsistema de descida, o estudo experimental deu enfoque às emendas das ferragens e ao uso destas como descidas naturais. Finalmente, no subsistema de aterramento, as fundações das edificações foram estudadas através de verificações experimentais como parte do aterramento. Este trabalho acrescenta ao conhecimento atual sobre o assunto, diversas particularidades não contempladas nas normas e nas publicações mais recentes no que tange à proteção de estruturas contra as descargas atmosféricas utilizando partes naturais das edificações.
This work presents some specific aspects on the subject lightning protection of structures, mainly when the use of structural parts of the buildings as part of the protection systems is concerned. Several polemical issues are discussed, such as: special air-termination, the dissipation array system and the use of steel-reinforcing rods of the reinforced concrete columns as part of the down-conductor system and of the earth-termination system. Also treated is the main damage that can occur to the buildings due to lightning, mainly when the protection system uses the natural components of the structures, such as: the metallic rooftops and the joints of the steel-reinforcing rods of the reinforced concrete columns. After examining the state-of-the-art in the subject, which analyses several papers, standards and books about lightning characteristics, damage resulting from lightning, shieldings, measurements of electromagnetic fields, distribution of currents and about standardisation and tests related to the protection of structures against lightning, the subject was studied in the three parts that compose the lightning protection systems. In the air-termination system, the damage to metallic rooftops and to pre-stressed concrete rooftop tiles was studied by means of tests and theoretical and mainly experimental analyses. In the down-conductor system, the experimental study focused on the joints of the steel-reinforcing rods and on the use of these as natural down-conductors. Finally, in the earth-termination system, the foundations of the buildings were studied (as part of the grounding) through experimental analyses. This work adds to the current knowledge about the subject several particularities which are not observed in the standards or in the most recent publications concerning the lightning protection systems in buildings that use their natural components for this purpose.

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SHINKAI, Ricardo de Andrade. "Um simulador para avaliação da influência das características locais das descargas atmosféricas nuvem-solo em sistemas de detecção indireta." Universidade Federal do Pará, 2017. http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/8303.

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Abstract:

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-04-27T15:02:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SimuladorAvaliacaoInfluencia.pdf: 4428419 bytes, checksum: 9bccb005dec84f96b80a6c9b28ba39b1 (MD5)
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O monitoramento do fenômeno das descargas atmosféricas tem sido fundamental para prevenção de incidentes na infraestrutura das empresas que atuam em grandes áreas, como as de energia, telecomunicações e informática. Além disso, fornece dados para o planejamento de sistemas de proteção contra descargas elétricas, evitando assim maiores danos à vida na Terra, e mais recentemente fornecendo informações para sistemas de alertas meteorológicos como os de previsão de tempestades em curto prazo. Portanto, não se trata mais de questão de opção, mas sim de necessidade a instalação e manutenção de sistemas que façam a supervisão destes eventos em escala local, regional e até nacional. Dentre os tipos possíveis, os Sistemas de Detecção Indireta de Descargas Atmosféricas são os que proveem informações mais precisas nas escalas citadas, devido trabalharem com a percepção do impulso eletromagnético gerado pela descarga. Este sinal tem a propriedade de se propagar a médias e longas distâncias em determinadas faixas de frequência, mantendo boa a qualidade da informação do fenômeno que o originou. Porém, a característica fenomenológica dos raios é intrínseca à área monitorada, tornando fundamental o entendimento dessas especificidades para melhor proveito dos sistemas citados. Este trabalho apresenta uma ferramenta computacional para simular a influência das características locais na propagação de ondas eletromagnéticas originadas por descargas atmosféricas nuvem-solo. A metodologia foi utilizada para simular a propagação dessas ondas através do programa MATLAB®, usando como modelo de corrente de retorno no canal de descarga o modelo do tipo de engenharia Linha de Transmissão (TL) para representar o fenômeno elétrico gerado pelo raio.
The monitoring of the phenomenon of atmospheric discharges has been fundamental to prevent incidents in the infrastructure of companies that operate in large areas, such as energy, telecommunications and information technology. In addition, it provides data for the planning of lightning protection systems, thus avoiding further damage to life on Earth, and more recently providing information for weather warning systems such as short-term storm forecasting. Therefore, it is no longer a matter of choice, but rather the need to install and maintain systems that supervise these events on a local, regional and even national scale. Among the possible types, the Lightning Location Systems are the ones that provide more accurate information in the mentioned scales, because they work with the perception of the electromagnetic impulse generated by the lightning. This signal has the property of propagating at medium and long distances in certain frequency bands, maintaining good the information quality of the phenomenon that originated it. However, the phenomenological characteristic of the lightning is intrinsic to the monitored area, making fundamental the understanding of these specificities to better benefit the mentioned systems. This work presents a computational tool to simulate the influence of local characteristics on the propagation of electromagnetic waves caused by cloud-to-ground lightning. The methodology was used to simulate the propagation of these waves through the MATLAB® program, using as model of return current in the discharge channel the model of engineering type the Transmission Line (TL) to represent the electric phenomenon generated by thelightning.

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Silva, Alvaro Macedo da. "Monitor para caracterização de ruídos em redes de corrente alternada." Universidade de São Paulo, 1992. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/54/54132/tde-03092010-132508/.

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Abstract:

Distúrbios em redes elétricas podem causar danos materiais e/ou operacionais em equipamentos eletrônicos sensíveis, em particular, sistemas em microcomputadores. Com o objetivo de registrar esses distúrbios, um monitor para redes elétricas foi desenvolvido. O equipamento desenvolvido é controlado por um microprocessador 80C86-2. Os seguintes distúrbios podem ser monitorados: desvios da freqüência nominal da rede, interferências de rádio freqüência, subtensão, sobretensão e surtos de tensão. Para minimizar o gargalo de Von Neumann, os circuitos foram projetados de forma que a maior parte das leituras é solicitada via interrupção. O equipamento foi testado a nível de laboratório e os resultados são apresentados.
Power line disturbances can adversely affect electronic sensitive equipment, particularly microcomputer based systems. In order to register these disturbances a power line monitor has been developed. The developed instrument is microprocessor based using a 80C86-2 as the main CPU. The following electrical disturbances can be monitored: nominal frequency deviations, radio-frequency interference, under and overvoltages, transient over voltages. Attempting to minimize Von Neumann´s bottle neck, the hardware was designed in such a way that most of the readings were requested through interrupts. The equipment was tested through a series of disturbance simulations, and the results are presented.

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Borsoi, Sad Sandrini. "Coordenação de dispositivos de proteção contra surtos em baixa tensão: ênfase instalações nucleares." Universidade de São Paulo, 2017. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-27022018-082038/.

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Abstract:

O trabalho apresenta uma metodologia aplicável à coordenação de dispositivos de proteção contra surtos em sistemas de corrente alternada de baixa tensão. Esta tem como base a adequação dos níveis de isolamento e imunidade dos equipamentos elétricos e eletrônicos e de energia absorvida pelos dispositivos de proteção. A principal motivação está relacionada aos critérios de segurança e confiabilidade requeridos por instalações nucleares, em que a coordenação da proteção contra surtos assume um importante papel. Uma metodologia interativa é implementada visando otimizar o processo de análise e especificação dos dispositivos de proteção, considerando a adoção de métodos analíticos e numéricos. Modelos de equipamentos elétricos e eletrônicos, quando submetidos a surtos de tensão e corrente, além dos dispositivos de proteção contra surtos, são implementados no simulador de transitórios eletromagnéticos - ATP. Destacam-se nestes estudos, as análises de configurações e arranjos do sistema elétrico, assim como seus parâmetros, a influência destes na configuração ou arranjo ótimo dos dispositivos de proteção, além do atendimento aos requisitos das normas aplicáveis.
The work presents a methodology regarding to low-voltage surge protective device coordination. This is based on adequacy of the isolation and immunity level of electrical and electronic equipment and the energy absorbed by the protective devices. The main motivation is related to the required nuclear plant reliability and safety criteria, in whose the surge protection coordination can assume an important role. An interactive methodology is carried out to optimize the analysis and the protection device specification, considering the adoption of analytical and numerical methods. Electrical and electronic equipment models, when submitted to voltage and current surges, in addition to surge protective devices, are implemented in the electromagnetic transient simulator - ATP. In these studies, the analysis of electrical system configurations and arrangements, as well as their parameters, and their influence on the configuration or optimum protective device arrangement, besides compliance with the requirements of applicable standards are highlighted.

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Soares, Felipe da Rocha. "Metodologia de previsão de descargas atmosféricas utilizando dados de radar, rede de sensores eletromagnéticos e modelagem atmosférica." Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), 2014. http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2014/03.27.18.45.

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Abstract:

Esse trabalho analisa de forma conjunta dados de refletividade de radar meteorológico de São Roque do Comando da Aeronáutica (REDEMET), descargas atmosféricas provenientes de sensores eletromagnéticos os quais constituem a rede BrasilDATe saídas numéricas do modelo regional de mesoescala Weather Researchand Forecasting (WRF). Através dessas ferramentas, fizeram-se análises numéricas em três áreas do estado de SP com intuito de avaliar o comportamento temporal dos dados de refletividade e índices de estabilidade atmosférica com as descargas atmosféricas. Em todos os casos analisados, a refletividade mostrou uma forte relação com as descargas atmosféricas apresentando maiores valores durante a máxima atividade elétrica das tempestades. No presente trabalho, os índices de estabilidade utilizados rotineiramente em centros operacionais de meteorologia na previsão de tempestades se mostraram úteis na identificação da severidade do sistema convectivo bem como na previsão desses sistemas com até três horas de antecedência. Os limiares encontrados ficaram acima dos valores encontrados na literatura uma vez que os índices de estabilidade foram formulados para as planícies norte-americanas e não há trabalho no meio científico que indicam limiares desses índices na presença de descargas atmosféricas no Brasil. Para tanto, se propõem nesse trabalho que os índices de estabilidade sejam ajustados para condições atmosféricas do Sudeste do Brasil.
This work analyzed different sources of remote sensing data and numerical model simulations in order to evaluate the performance of forecast combining the following information, reflectivity of weather radar from Brazilian Air Force, lightning data provided from BrasilDAT lightning network anda set of numerical simulations from a mesoscale model (Weather Research and Forecasting WRF) in three different areas of São Paulo state. In the analyzed cases the reflectivity showed good correlation with lightning, presenting the greater values during the maximum lightning activity in the storms. In this work, the instability indexes used usually for predict severe weather showed a good performance on the identification of severe convective systems, as well as, on forecast of these systems with until three hours early. The observed threshold values were higher than the existing in the literature because these one were formulated for conditions in the Northern Hemisphere, in subtropical areas. Besides, there is no scientific works that indicate thresholds of these indexes combined with lightning data. For this reason, the present work proposes that these instability indexes shall be adjusted to atmospheric conditions in the Southeastern Brazil.

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SANTOS, Luciano Silva dos. "Estudos dos efeitos das descargas atmosféricas nos índices de desempenho da subestação de Vila do Conde e subestação de Marabá." Universidade Federal do Pará, 2016. http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/8300.

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Abstract:

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-04-27T14:05:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudosEfeitosDescargas.pdf: 3450211 bytes, checksum: fca30650fac216b6df30f8e2dc05f5a8 (MD5)
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CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Este trabalho tem como objetivo apresentar os efeitos de descargas atmosféricas nos índices de desempenho na subestação de Vila do Conde (SE VDC) e de Marabá (SE MB), onde estão situadas na região norte, no estado do Pará, integrando o Sistema Norte - Nordeste de Transmissão da ELETRONORTE, estando interligadas às Usinas Hidrelétrica de Tucuruí (UHE Tucuruí). Foram estudadas, estabelecendo as relações entre as informações meteorológicas cedidas pelo SIPAM e dados fornecidos pelo centro de operações da Eletronorte no período de 2005 a 2013 de forma a determinar os efeitos nocivos das descargas atmosféricas, as quais são responsáveis pela intensificação de interrupções no fornecimento de energia elétrica. A análise por restrita à área de atuação da Eletronorte SE VDC e SE MB. O estudo desenvolvido evidência os desligamentos por descargas atmosféricas na linha de transmissão VDC/CASTANHAL de 230 KV e no disjuntor de 500 KV VCDJ7-08 e linha de transmissão MB/Imperatriz de 500 KV. Os resultados demonstram que a incidência de um raio pode causar surtos diretos e indiretos em linhas de transmissão e subestações de alta potência. Neste contexto justifica o estudo de formas eficientes de prevenção, sendo uma das finalidades deste trabalho.
This paper aims to present the effects of lightning in the performance indices in Vila do Conde substation (SE VDC) and Maraba (SE MB), which are situated in the north, in the state of Pará, integrating the North System - Eletronorte Transmission northeast, being connected to the Tucuruí Hydroelectric Power Plants (HPP Tucuruí). They were studied, establishing relations between the weather information provided by the SIPAM and data provided by central Eletronorte's operations in the period 2005-2013 in order to determine the harmful effects of lightning, which are responsible for the intensification of supply interruptions electricity. The analysis restricted to the area of operation of Eletronorte SE and SE VDC MB. The study developed evidence disconnections by lightning on transmission line VDC / CASTANHAL 230 KV and 500 KV breaker VCDJ7-08 and transmission line MB / Empress of 500 KV. The results demonstrate that a lightning strike may cause direct and indirect surges in transmission lines and high power substations. In this context it justifies the study of efficient forms of prevention, one of the purposes of this work.

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Lima, Thiago Melo de. "Análise de sistemas VSC-HVDC monopolar e bipolar frente impulsos com frente de onda íngreme." Universidade de São Paulo, 2018. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-06022019-110448/.

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Abstract:

A tendência mundial de crescimento do consumo de energia elétrica requer novas unidades de geração para suprimento de demanda. Além disso, há preocupação na diversificação da matriz energética, e as fontes de energia nem sempre são de fácil acesso aos grandes centros de consumo, o que traz a problemática do transporte de energia elétrica. Sistemas em Corrente Alternada (CA) têm sido empregados na transmissão de energia há décadas, e atualmente os sistemas de transmissão em Corrente Contínua (CC) mostram-se uma opção vantajosa tanto na transmissão ponto a ponto por longas distâncias, quanto para múltiplos terminais, integrando diferentes fontes geradoras de energia. Os conhecidos sistemas de transmissão CC em alta tensão baseados em conversores comutados pela rede têm aplicações consolidadas ao redor do mundo, enquanto que, para a emergente tecnologia dos conversores comutados por largura de pulso (PWM), poucos estudos mostram seu desempenho frente transitórios na rede. A exposição do extenso perímetro das linhas de transmissão às condições geográficas e climatológicas motiva esta pesquisa perante a incidência de impulsos atmosféricos, tendo em vista que a maior parte dos estudos têm avaliado transitórios eletromagnéticos ocasionados por faltas. Para tanto, uma revisão bibliográfica sobre o tema de pesquisa é apresentada, com a descrição dos principais componentes de sistemas HVDC, a análise de sistemas VSC-HVDC, utilizando conversores dois níveis, frente transitórios eletromagnéticos provocados pela incidência direta de descargas atmosféricas tanto na rede CA quanto no elo CC, utilizando o software comercial PSCAD/EMTD para a simulação e modelagem dos para-raios de Óxido de Zinco (ZnO), linha de transmissão, conversores e atuação do controle.
The worlwide trend of growing electricity consumption requires new generation units to supply demand. In addition, there is concern in the diversification of the energy matrix, and energy sources are not always easily accessible to large consumption centers, which brings the problem of transportation of electric energy. Alternating Current (AC) systems have been used in power transmission for decades, and Direct Current (DC) transmission systems are now an advantageous option in both point-to-point transmission over long distances and across multiple terminals, integrating different sources of energy. Known High Voltage Direct Current (HVDC) transmission systems based on Line-Commutated Converter (LCC) have consolidated applications around the world, while for the emerging technology of Pulse Width Modulation (PWM) converters, few studies show their network transient performance. The exposition of the extensive perimeter of the transmission lines to the geographic and climatological conditions motivates this research considering the incidence of atmospheric impulses, and that the major part of the studies available have evaluated electromagnetic transients caused by faults. In this context, a literature review on the research topic is presented, with the description of the main components of HVDC systems, the analysis of VSC-based HVDC (VSC-HVDC) systems, using twolevel converters, electromagnetic transients caused by the direct incidence of atmospheric discharges in both the AC network, and in the CC link. The analysis uses the commercial software PSCAD/EMTD for the simulation and modeling of ZnO arresters, transmission line, converters and control actuation.

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Mariano, Nuno Miguel de Castro Dinis. "Sistemas de terra e protecção contra descargas atmosféricas." Master's thesis, Escola Superior de Tecnologia do Instituto Politécnico de Setúbal, 2011. http://hdl.handle.net/10400.26/4303.

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Abstract:

Dissertação de Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores
Nos dias de hoje, é amplamente reconhecida a importância da ligação à terra de equipamentos ou sistemas, na protecção de bens e de vidas humanas, devendo a mesma ser efectuada de forma criteriosa e devidamente ponderada. Pelo facto de os sistemas de protecção terminarem no solo, estes devem contribuir para que o escoamento das correntes de defeito para o solo se faça da forma mais breve e directa possível, sem que exista perigo para as pessoas, animais e para a própria instalação em que o sistema esteja inserido. No dimensionamento de um projecto de terras e dos sistemas de protecção a ele associados, é necessário ter sempre em linha de conta os critérios de segurança regulamentares e os factores físicos com influência no seu desempenho, como seja o comportamento dos eléctrodos em diferentes situações ambientais e de índole construtiva. Este trabalho visou, essencialmente, a caracterização do comportamento apresentado pelos eléctrodos de terra de diferentes geometrias e tipologias de implementação, bem como o dimensionamento de sistemas de protecção contra descargas atmosféricas, através do desenvolvimento de uma aplicação que permite efectuar simulações em interface gráfico, recorrendo ao programa informático MATLAB® da MathWorks®.

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PEREIRA, Carlos Simões. "Elementos de sensores de eletricidade atmosférica." Universidade Federal do Pará, 2010. http://www.repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/2064.

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Abstract:

Submitted by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2011-03-30T14:26:45Z No. of bitstreams: 2 PEREIRA, Carlos Simões PPGEngenharia Elétrica.pdf: 6922650 bytes, checksum: a9d393c7e0517d85715a8df3e2ce480b (MD5) license_rdf: 22876 bytes, checksum: 0a4e855daae7a181424315bc63e71991 (MD5)
Made available in DSpace on 2011-03-30T14:26:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 PEREIRA, Carlos Simões PPGEngenharia Elétrica.pdf: 6922650 bytes, checksum: a9d393c7e0517d85715a8df3e2ce480b (MD5) license_rdf: 22876 bytes, checksum: 0a4e855daae7a181424315bc63e71991 (MD5) Previous issue date: 2010
The electromagnetic environment surrounding the planet Earth has a fundamental role in the preservation and development of the living creature, and perhaps the last frontier of human knowledge to be dominated completely, before we ventured to the space outside in search of new opportunity outside. This environment is only now being tamed and best known, and this endeavor has as lynch pin the use of appropriate sensors that can detect and quantify these electrical effects, to serve as a basis for the generation of theories, to explain the underlying phenomena, including in this, the sensors of atmospheric electricity. This work intends to make a comprehensive analysis of these sensor’s systems of atmospheric electricity in use today, evaluating their models of operation, its limitations and its intelligence, and producing a summarized basic specifications for development of better sensors and setting standards for metric types of the variables to be measured, to cope with the currents and future demands in this field of knowledge. Additionally, the processes involved in the calibration of these sensors will be addressed with a review of computational model based on the method of moments (MoM) and other that my be used for evaluation of electromagnetic fields emitted by remote charges patterns and electrical currents, which serve to support and basis for these calibrations.
O ambiente eletromagnético que envolve o planeta Terra tem papel fundamental na preservação e desenvolvimento de todos os seres vivos, e talvez seja uma das últimas fronteiras do conhecimento humano a ser dominada completamente antes de nos aventurarmos ao espaço exterior na busca de novas oportunidades. Esse ambiente, apesar de vir sendo estudado a um longo tempo, só agora esta sendo desbravado e melhor conhecido, tendo como ponto fundamental de apoio o uso de sensores apropriados, que possam detectar e quantificar esses efeitos elétricos, e que sirvam de base para a geração de teorias para explicação dos fenômenos subjacentes, entre os quais os sensores de eletricidade atmosférica. Este trabalho faz uma analise ampla dos sistemas sensores de eletricidade atmosférica em uso nos dias atuais, avaliando seus modelos de funcionamentos, suas limitações e sua inteligência, concluindo por sintetizar especificações básicas para desenvolvimento de melhores sensores e definição de padrões métricos de tipos de variáveis a serem medidas para atendimentos das atuais e futuras demandas nesse campo do conhecimento. Adicionalmente, os processos envolvidos na calibração desses sensores serão abordados, com a revisão de modelos computacionais utilizados, baseado no método dos momentos (MoM) e outros, para avaliação de campos eletromagnéticos emitidos remotamente por padrões de cargas e correntes elétricas, que sirvam de apoio e base para essas calibrações.
SIPAM/CR-BE - Sistema de Proteção da Amazônia

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Silveira, Fernando Henrique. "Modelagem para cálculo de tensões induzidas por descargas atmosféricas." Universidade Federal de Minas Gerais, 2006. http://hdl.handle.net/1843/SVFO-6XQNFB.

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Abstract:

Lightning Induced Voltages are known as one of the most important phenomena capable to cause severe damages to electrical systems and telecommunication networks. Despite the lower severity of their effects in relation to those associated with direct strikes, the probability of occurrence of lightning induced voltages is much more pronounced. This scenario justifies the development of evaluations that aim a better characterization of such phenomenon. The objective of this work is to present a computational model for lightning induced voltages calculations based on electromagnetic field equations. Such model incorporates simultaneously the current distribution along lightning channel and the electromagnetic coupling between line conductors and channel. Furthermore, both stages are automatically computed without the requirement of theoretical assumptions of the behaviour of lightning current distribution or of the electromagnetic interaction between the elements of the analyzed system. The model has physical appeal and reproduces, even in a simplified way, physical features and associated process of the lightning channel. In addition, it can also model conductors in any arbitrary angles, allowing evaluations concerning inclined lightning strokes, tortuosities along the channel and complex line configurations. The main aspects concerning the model application to determine the temporal and spatial current distribution along the channel are described, including the adopted considerations to represent physical features of the channel. Sensitivity analyses to evaluate the effect of several parameters in such distribution are presented. Furthermore, comparison of electromagnetic fields calculated by the model and experimental data are performed, remarking a good agreement between them. Systematic simulations concerning the model application for lightning induced voltages calculations were developed in order to evaluate the role played by the most relevant parameters on the resultant induced voltage. It was also performed comparison of results with other traditional models presented in literature for lightning induced voltages evaluations, as well the comparison with experimental data from lightning induced voltages measurements. The obtained results remarked the reliability of the proposed model. This work also presents the approach to take into account the effect of soil resistivity on lightning induced voltages concerning the modification of the electromagnetic coupling between lightning channel and line conductors. The obtained results remarked very similar behaviour in comparison with other evaluations reported in literature.
As tensões induzidas por descargas atmosféricas constituem-se em um dos mais importantes fenômenos capazes de causar danos aos sistemas de energia elétrica e às redes de telecomunicação. A despeito da menor severidade de seus efeitos em relação àqueles provenientes da incidência direta da descarga sobre a linha, a probabilidade de ocorrência das tensões induzidas é bastante elevada. Este quadro tem motivado a realização de pesquisas visando uma melhor caracterização desse tipo de fenômeno. Neste contexto se insere este trabalho de doutorado que tem como objetivo apresentar uma modelagem computacional para o cálculo de tensões induzidas por descargas atmosféricas baseada nas equações básicas do eletromagnetismo. Ao contrário da maioria dos modelos empregados na literatura para as avaliações de tensão induzida, esta modelagem é capaz de computar de forma integrada a distribuição de corrente de retorno no canal de descarga e o acoplamento eletromagnético entre os condutores da linha e o canal. Ademais, ambas as etapas são processadas automaticamente, sem a necessidade de estabelecimento de hipóteses quanto ao comportamento da corrente no canal ou da interação eletromagnética linha-canal. Este modelo apresenta uma maior consistência física quando permite reproduzir, ainda que de forma simplificada, características e processos físicos associados ao canal de descarga. Além disto, esta modelagem possibilita a representação de condutores com orientação espacial arbitrária, facilitando o desenvolvimento de avaliações referentes a canais de descarga inclinados, com ramificações e tortuosidades, além de configurações de linha complexas. Os aspectos principais da aplicação da modelagem para determinação da distribuição temporal e espacial da corrente de retorno são descritos. Análises de sensibilidade avaliando a influência de diversos parâmetros em tal distribuição são apresentadas. São realizadas comparações entre resultados de campo eletromagnético gerados pelo modelo e dados de medição, destacando um grau de concordância satisfatório. Simulações sistemáticas referentes à aplicação da modelagem para o cálculo de tensões induzidas deram origem a um conjunto extenso de resultados, propiciando a avaliação da influência dos fatores mais relevantes na determinação do fenômeno. Além da comparação com dados experimentais de medição, também foram desenvolvidas comparações de resultados com outros modelos tradicionais apresentados na literatura para cálculo de tensões induzidas. Os resultados obtidos denotaram a consistência da modelagem aqui aplicada. O trabalho ainda inclui uma abordagem para considerar o efeito da resistividade do solo nas tensões induzidas, por meio da modificação do acoplamento eletromagnético entre os elementos que constituem o canal de descarga e os elementos da linha. Os primeiros resultados obtidos reproduziram comportamentos similares aos gerados por outras avaliações reportadas na literatura.

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Zepka, Gisele dos Santos. "Previsão de descargas atmosféricas usando o modelo de mesoescala WRF." Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, 2011. http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2011/07.15.19.09.

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Abstract:

Identificar, com razoável antecedência e confiabilidade, condições favoráveis à ocorrência de descargas atmosféricas é essencial para a emissão de alertas, bem como antecipar a adoção de estratégias, que eliminem ou minimizem o impacto negativo deste fenômeno meteorológico. O objetivo deste trabalho é estabelecer uma metodologia para prever a ocorrência de raios a partir da combinação de variáveis meteorológicas obtidas de simulações numéricas de alta resolução espacial com o modelo de mesoescala Weather Research and Forecasting (WRF). Este estudo também vislumbra melhor identificar e compreender princípios físicos inerentes às descargas atmosféricas que ocorrem durante o verão na região Sudeste do Brasil. Primeiramente foram selecionados doze casos de tempestades e, para eles, realizada uma avaliação da destreza do WRF, comparando parâmetros de superfície com dados de estações observacionais da CETESB e do CPTEC. A seguir, seis variáveis do modelo (CAPE, índice de levantamento, índice K, temperatura potencial equivalente, velocidade vertical média e integrado da razão de mistura de gelo) participaram de um método proposto para buscar as parametrizações de convecção e microfísica que melhor representam as condições atmosféricas quando da ocorrência de raios. A análise dos resultados permitiu a seleção de Grell-Devenyi, como esquema cumulus, e Thompson, de microfísica, nas simulações finais com o WRF. Dois métodos capazes de inferir qualitativamente a ocorrência de raios foram sugeridos, o Método Linear e o Método Normalizado. Ambos têm por base cinco das seis variáveis mencionadas acima, às quais foram atribuídos índices classificatórios que correspondem a probabilidades de ocorrência de descargas. O Método Normalizado foi considerado o mais adequado para a previsão de raios, por conseguir representar satisfatoriamente as condições da atmosfera quando os raios ocorrem e, com isso, apontar as regiões mais propícias. Os resultados finais deste trabalho se mostram promissores e indicam que a metodologia proposta traz avanços significativos neste campo multidisciplinar do conhecimento.
Identify, with reasonable advance and reliability, favorable conditions for the lightning occurrence is essential for alerts as well as adoption of strategies which eliminate or minimize the negative impact of this phenomenon. The objective of this work is to propose a methodology to forecast the lightning occurrence using a combination of meteorological variables obtained from high resolution numerical simulations with Weather Research and Forecasting (WRF) mesoscale model. The study also envisages identifying and understanding the relevant physical principles related to lightning discharges which occur during the summer season in Southeastern Brazil. Twelve thunderstorms cases were selected and the evaluation of the WRF results was performed using surface meteorological stations data of CETESB and CPTEC. Six model variables (CAPE, Lifted Index, K-Index, equivalent potential temperature, average vertical velocity and integrated ice mixing ratio) have been taken as part in the proposed method to find the convective and microphysical parameterizations which best represent the atmospheric conditions on the lightning occurrence. From the analysis, Grell-Devenyi and Thompson respectively were the cumulus and microphysical schemes chosen to the simulations with the WRF model. Two methods to infer qualitatively the lightning occurrence have been suggested, the Linear Method and Normalized Method. Both are based on five of the six variables mentioned above, to which have been attributed classificatory indices corresponding to the probabilities of discharges occurrence. The Normalized Method was considered the most appropriate for the lightning forecasting, because it is able to represent satisfactorily the atmospheric conditions when lightning occurs and, therefore, to identify the most favorable regions. The results of the study are promising and indicate that the forecasting method provides significant advances in this multidisciplinary field of knowledge.

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Sartori, Carlos Antonio França. "Aspectos de compatibilidade eletromagnética em estruturas atingidas por descargas atmosféricas." Universidade de São Paulo, 1999. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-30032001-153420/.

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Abstract:

O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia de cálculo da distribuição de correntes e dos campos eletromagnéticos e tensões induzidas associadas em estruturas atingidas diretamente por descargas atmosféricas que, agregada à filosofia geral de compatibilidade eletromagnética (CEM), constitua uma abordagem inovadora e abrangente quando comparada às recomendações de proteção contra descargas atmosféricas atuais. Propõe-se, portanto, desenvolver uma metodologia que: · Constitua uma ferramenta de auxílio nas tomadas de decisões, aplicável desde a etapa de definição da arquitetura da estrutura e do leiaute dos equipamentos até a definição final da configuração do sistema de proteção contra descargas atmosféricas (S.P.C.D.A); · Possibilite a implementação de uma filosofia de proteção dos equipamentos e sistemas elétricos e eletrônicos contra descargas atmosféricas na qual se integre as recomendações tradicionais às necessidades atuais relacionadas à área de compatibilidade eletromagnética; · Seja abrangente e com grau de precisão satisfatório, quando comparadas com as recomendações atuais, com possibilidade de exploração dos valores das grandezas elétricas envolvidas no domínio do espaço e do tempo, e · Apresente simplicidade na implementação em computadores pessoais.
The main purpose of this work is to present a suitable method for calculating the current distribution, the electric and magnetic field, and the induced voltage on electric circuits regarding a structure directly struck by lightning. Moreover, when the method is used together with the electromagnetic compatibility (EMC) requirements, it can provide the designer with a new and helpful methodology meeting the recent aspects or the state of the art on lightning protection systems (L.P.S). Thus, a methodology is proposed, which provides the L.P.S. design team with: · The availability to take technical decisions in all steps of the project, from the definition of the architecture of the structure to the definition of the best layout of L.P.S.; · Recommendations to achieve the EMC of the electric and electronic system, in addition to the traditional ones; · Reliable numerical results concerning simulations in the space and time-domain, and · Simple implementation in personal computers.

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SARTORI, CARLOS A. F. "Aspectos de compatibilidade eletromagnética em estruturas atingidas por descargas atmosféricas." reponame:Repositório Institucional do IPEN, 1999. http://repositorio.ipen.br:8080/xmlui/handle/123456789/11625.

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Abstract:

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Tese (Doutoramento)
IPEN/T
Escola Politecnica, Universidade de Sao Paulo - POLI/USP

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SARTORI, CARLOS A. F. "Avaliação do ambiente eletromagnético em estruturas atingidas por descargas atmosféricas." reponame:Repositório Institucional do IPEN, 1994. http://repositorio.ipen.br:8080/xmlui/handle/123456789/11628.

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Abstract:

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Dissertacao (Mestrado)
IPEN/D
Escola Politecnica, Universidade de Sao Paulo - POLI/USP

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Rodrigues, Rafael Baptista. "Protecção de sistemas de energia eólica contra descargas eléctricas atmosféricas." Doctoral thesis, Universidade da Beira Interior, 2010. http://hdl.handle.net/10400.6/679.

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Abstract:

Esta tese incide sobre o tema da protecção de sistemas de energia eólica contra descargas eléctricas atmosféricas. Foram disponibilizados, para o propósito desta tese, os registos dos primeiros cinco anos de actividade do sistema automático de detecção de trovoadas do Instituto de Meteorologia. Novos resultados referentes à caracterização da actividade ceráunica sobre o território continental Português são apresentados. É elaborada uma modelação matemática adequada ao estudo da propagação das sobretensões transitórias causadas por DEA. Um novo modelo sobre a protecção de sistemas de energia eólica foi desenvolvido e sujeito a simulação com o programa de computador EMTP-RV. Os resultados da simulação com o EMTP-RV são apresentados e discutidos. Ainda, foi desenvolvido um novo programa de computador, LPS 2008. O LPS 2008 permite efectuar a análise de risco de danos causados por DEA de acordo com a norma internacional IEC 62305-2. O LPS 2008 simula o modelo da esfera rolante proposto pela IEC 62305, identificando os pontos vulneráveis de uma estrutura e permitindo ao projectista conceber um sistema de protecção eficaz.

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Lima, Kellen Carla, and Kellen Carla Lima. "Descargas elétricas atmosféricas em sistemas convectivos de mesoescala no sul da América do Sul." Universidade Federal de Pelotas, 2005. http://guaiaca.ufpel.edu.br:8080/handle/prefix/3990.

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Abstract:

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Sem bolsa
Os Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM) são os mais importantes fenômenos meteorológicos causadores de Descargas Elétricas Atmosféricas (DEA). Neste trabalho é pesquisada a incidência de Descargas Elétricas Atmosféricas associadas a três Sistemas Convectivos de Mesoescala que ocorreram no sul da América do Sul e, também, a formação e evolução destes sistemas. Foram utilizadas imagens de satélite geoestacionário realçadas, no canal infravermelho, dados de DEA para o período 2002-2003 e campos meteorológicos obtidos com o modelo de mesoescala MM5. Estes campos foram analisados em superfície, 850hPa e 200hPa. As distribuições anuais e mensais de atividade elétrica mostraram que o ano de 2002 apresentou as maiores quantidades de DEA devido, pelo menos em parte, à influência do fenômeno El Niño. Nos meses quentes, quando é acentuada a ocorrência de SCM no Sul da América do Sul, foram detectadas as maiores quantidades de DEA, enquanto que os meses mais frios apresentaram os menores valores. Não foi possível relacionar a distribuição espacial das DEA com o ciclo de vida dos SCM devido a problemas de detecção dos sensores. Os três SCM selecionados ocorreram em associação aos escoamentos do ar diferenciados, colocados em evidência pelo modelo MM5. O primeiro se formou devido à circulação de brisa marítima, no litoral Catarinense. O segundo ocorreu na fronteira oeste entre os Estados de Santa Catarina e do Paraná, após a passagem de um sistema frontal. O terceiro se formou no leste da Argentina, devido às interações entre a circulação da Alta Subtropical do Atlântico Sul, ventos descendentes da Cordilheira dos Andes e ventos da região tropical. Ainda, o modelo MM5 mostrou que os SCM se desenvolveram em um ambiente baroclínico e com elevados valores de razão de mistura.
Mesoscale Convective Systems (MCS) are the most important meteorological phenomena that generate Atmospheric Electrical Discharges (AED). In this work it is researched the incidence of Atmospheric Electrical Discharges in association to three Mesoscale Convective Systems that occurred at South of South America and also the formation and evolution of these systems. It was used enhanced geoestationnary satellite images, at infrared channel, AED data for the period 2002-2003 and meteorological patterns obtained with the mesoscale model MM5. These patterns were analyzed at surface, 850hPa and 200hPa. The annual and mensal distributions of the electrical activity showed that 2002 presented the greatest quantities of AED due to, at least in part, the influence of El Niño phenomenon. In warm months, when the occurrence of MCS at South of South America is accentuated, it were detected the greatest quantities of AED while cold months presented the minima values. It was not possible to associate the spatial distribution of AED with the life cycle of MCS due to detection problems of the sensors. The three selected MCS occurred in association to different airflow that was put in evidence by the MM5 model. The first one has formed due to the maritime breeze circulation at the Catarinense’s coastal. The second one occurred at the West border between Santa Catarina and Paraná States, after a frontal system passage. The third system formed at the East of Argentine, due to the interactions between the South Atlantic Subtropical High circulation, descendent winds from Andes Chain of Mountains and winds from the tropical region. The MM5 model showed that the MCS developed in a baroclinic environment with high mixing ratio values.

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Santos, Camila Guesine dos. "A influência da resistência de terra nos efeitos das descargas atmosféricas." Universidade Federal de Uberlândia, 2009. https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14417.

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Abstract:

There is great concern by the power systems utilities related to disturbances that generate induced overvoltages in the power network, as they reach the consumer sensitive equipment, causing damage and losses. In consequence of this framework, the power systems utilities get large financial losses every year due to indemnity for damage to such equipments. Among the disturbances that lead to induced overvoltages are lightning. Thus, in this work it was developed the study and analysis of the lightning´s effect on loads allocated on average (11kV/15kV) and low voltage (below 600V) under the influence caused by the resistance of grounding. For modeling and simulation of the system under analysis, the program for transient study ATP (Alternative Transient Program) was used. To develop the study, it was designed a system comprising of an 88kV transmission line, a substation, a distribution line of 13.8 kV and loads representing residential consumers. It was also analyzed the use of surge suppressor in the low voltage distribution transformers as a way to mitigate the induced overvoltages that reach consumers.
Existe uma grande preocupação por parte das concessionárias de energia relacionada aos distúrbios que geram sobretensões induzidas na rede elétrica, pois estas atingem os equipamentos sensíveis dos consumidores, causando danos e perdas. Em conseqüência deste quadro, as concessionárias contraem grandes prejuízos financeiros todos os anos devido ao ressarcimento por danos a tais equipamentos. Dentre os distúrbios causadores de sobretensões induzidas destacam-se as descargas atmosféricas. Sendo assim, neste trabalho foi desenvolvido o estudo e análise do efeito de descargas atmosféricas em cargas alocadas em média (11kV/15kV) e baixa tensão (abaixo de 600V) relacionada a influência causada pela resistência de aterramento. Para a modelagem e simulações do sistema sob análise utilizou-se o programa para estudo de transitórios ATP (Alternative Transient Program). Para a realização do estudo modelou-se um sistema composto de uma linha de transmissão de 88kV, uma subestação, uma linha de distribuição de 13,8kV e cargas que representam os consumidores residenciais. É analisada também a utilização de supressores de surto na baixa tensão dos transformadores de distribuição como forma de atenuar as sobretensões induzidas que atingem os consumidores.
Mestre em Ciências

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Luz, Ellen Soraia Andrade Melo. "Estudo de casos de descargas atmosféricas utilizando espectroscopia sem fenda (slitless)." Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), 2015. http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2015/11.30.02.40.

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Abstract:

Este trabalho consiste na análise de características das descargas atmosféricas nuvem-solo com polaridade negativa através de observações pioneiras no Brasil com câmeras de alta velocidade (modelo Phanton V9.1) acopladas a um grism (grade de difração mais prisma). Através dos dados obtidos com este sistema (câmera de alta velocidade e grism) é possível obter o espectro do raio, podendo assim verificar a radiação emitida pela descarga atmosférica numa faixa de 600 a 1050 nm. A partir destas observações e de considerações teóricas é possível estimar variações de temperatura e densidade eletrônica do canal da descarga para a etapa da corrente contínua e para a descarga de retorno (DR). Estes dados são complementados por dados de descarga atmosférica das redes BrasilDAT e RINDAT com o intuito de verificar os valores da intensidade de corrente das descargas atmosféricas estimados por estas redes. As observações foram realizadas nos meses de fevereiro e março de 2014 na Torre do DCTA (Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial) localizada na cidade de São José dos Campos, São Paulo, Brasil.
The proposal for this work is the analysis of characteristics of atmospheric negative cloud-to-ground discharges through pioneering observations in Brazil with highspeed camera (Phantom V9.1 model) coupled to a grism (prism diffraction grid more). Using data obtained with this system (high-speed camera and grism) was be possible to obtain the spectrum of the lightning , and thus verify the radiation emitted by lightning in a range 600-1050 nm. From these observations and theoretical considerations was possible to estimate changes in temperature and electron density of the discharge channel to the stage of direct current and the return stroke (RS). These data was supplemented by data from the lightning BrasilDAT network in order to check the values of the current intensity of lightning estimated by Brasil- DAT. The observations was conducted in the months of February and March 2014 in the Tower of DCTA (Department of Aerospace Science and Technology) located in São José dos Campos, São Paulo , Brazil.

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Mesquita, Claudia Rejane de. "Nova metodologia para calibração de sistemas de localização de descargas atmosféricas." Universidade Federal de Minas Gerais, 2006. http://hdl.handle.net/1843/SVFO-6XQNAF.

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Abstract:

Lightning Location Systems (LLSs) are advanced tools to provide data related to lightning occurrence. They employ remote measurements of electromagnetic field that is irradiated by lightning current to provide relevant information for lightning protection application. As any physical system, the LLSs are submitted to errors in their indications. Such errors may result from the hypothesis assumed on system conception and mainly from the influence of environment factors on the propagation of electromagnetic signal before it is detected at the system remote stations. The manufacturer tries to compensate the system errors by means of corrections and adjustments, which are implemented at LLS from statistical analysis of their indications and redundancy. Nevertheless, eventual systematic errors, such as those ones associated to the influence of relief and soil conductivity, may be not corrected by such compensation. In this work an innovative methodology able to allow an effective calibration of LLS was developed. Its approach is based on the collection of reference data related to actual lightning events to be compared to LLS registers. In order to generate such references, a special electronic device was developed. It is able to register the instant of lightning occurrence and the current waveform, by means of non-direct measurement of the magnetic field associated to the lightning current. Using data from the LLS installed in Minas Gerais State, the geographic distribution of such electronic devices was designed to compose a local network intended to calibrate this system. As a first step, a parcel of the network was installed, placing the devices at sites of recognized high density, in order to collect a significant amount of data in a short period of time.
Os Sistemas de Localização de Descargas Atmosféricas (LLS's) consistem numa das ferramentas mais evoluídas para análise de incidência de descargas atmosféricas. Tais sistemas utilizam a medição remota do campo eletromagnético irradiado pela corrente da descarga para determinar a localização do ponto de incidência, o instante de ocorrência e outros dados de grande relevância para aplicações na engenharia de proteção. Como qualquer sistema físico, os LLS's são susceptíveis a erros em suas medições. Estes erros podem resultar de considerações assumidas na concepção do sistema e, principalmente, da influência do meio ambiente local na propagação do sinal eletromagnético, antes do mesmo ser detectado pelas estações remotas do LLS. O fabricante tenta compensar estes erros utilizando correções e ajustes implementados através de análises estatísticas dos dados indicados pelos sensores e redundâncias de informações. No entanto, eventuais erros sistemáticos, como os erros associados ao relevo e à condutividade do solo, podem não ser corrigidos por tais compensações. Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia inovadora capaz de permitir a calibração efetiva do LLS. Esta metodologia se baseia na obtenção de dados de referência correspondentes a eventos de descargas reais para comparação com as indicações do LLS para a mesma ocorrência. Para gerar tais referências, foi necessário a concepção e o desenvolvimento de um dispositivo capaz de registrar o instante da incidência da descarga e a forma da onda de corrente obtida através de medição indireta (a partir do campo magnético associado à corrente). Utilizando-se os dados do LLS instalado em Minas Gerais, foi projetada a disposição geográfica de uma rede destes dispositivos no Estado para fins de calibração do sistema local. Preliminarmente, uma parcela desta rede foi instalada em locais de alta incidência de descargas para possibilitar a coleta de um volume significativo de dados de referência num curto intervalo de tempo.

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Ribeiro, Evandro Jose. "Uma contribuição ao estudo dos campos eletromagnéticos gerados por descargas atmosféricas." Universidade Federal de Minas Gerais, 2005. http://hdl.handle.net/1843/GCMA-6J5HAA.

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Abstract:

This work presents a contribution to the electromagnetic fields study due lightning through computational simulation and measurements in reduced model. Equations in cartesian coordinates to calculate electromagnetic fields due arbitrary sources in the time domain were obtained via electric dipole method. These equations were studied and simplified for the calculation of fields due current transitory in horizontal and vertical conductors. Investigations about field regions for impulsive signals and influences of the lightning channel size, the lightning channel losses and the return stroke waveform in the electromagnetic fields in regions of near field were carried out. Models in reduced scale were implemented, as well as simple and cheap electromagnetic field measurement system. The electromagnetic fields in reduced scale were measured and compared with simulation generating credibility of the results. An example of application of the model reduced in the study of electromagnetic shield is presented.
Este trabalho apresenta uma contribuição ao estudo de campos eletromagnéticos devido a descargas atmosféricas via simulação computacional e medições em modelo reduzido. Equações no domínio do tempo e em coordenadas cartesianas, obtidas a partir do método do dipolo elétrico e aplicáveis a fontes arbitrárias, foram estudadas e simplificadas para o cálculo de campo eletromagnético devido ao transitório de correntes em condutores horizontais e verticais. Investigações sobre as regiões de campo para sinais impulsivos e influências do tamanho do canal, das perdas no canal e da forma de onda da corrente de retorno nos campos eletromagnéticos em regiões de campo próximo, foram realizadas. Modelos em escala reduzida foram implementados, assim como um sistema de medição para campos elétrico e magnético, simples e de baixo custo. Os campos eletromagnéticos em escala reduzida foram medidos e comparados com simulações gerando credibilidade dos resultados. Um exemplo de aplicação do modelo reduzido no estudo de blindagem eletromagnética é apresentado.

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Neto, Acácio Silva. "Tensões induzidas por descargas atmosféricas em redes de distribuição de baixa tensão." Universidade de São Paulo, 2004. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-16112004-162658/.

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Abstract:

A utilização crescente de equipamentos eletro-eletrônicos sensíveis a interferências e a adoção de novos critérios para avaliação da qualidade da energia fornecida têm resultado em um aumento do número de pesquisas desenvolvidas com o objetivo de se obter informações a respeito das características das sobretensões em redes de baixa tensão. Isto motivou a realização deste trabalho, que teve por objetivo analisar as sobretensões causadas por descargas atmosféricas próximas a redes secundárias. O estudo trata inicialmente das tensões transferidas para a rede de baixa tensão, via transformador, devido a tensões induzidas no primário. Para tal são utilizados resultados experimentais obtidos em modelo de linhas de distribuição em escala reduzida e também medições de tensões induzidas por descargas naturais em uma linha especialmente construída para estudo do fenômeno. Com o uso de um modelo de transformador de distribuição típico, de validade comprovada para avaliação de surtos transferidos, são analisadas as tensões transferidas para a rede secundária considerando-se diversas formas de onda no primário. Posteriormente são calculadas as tensões induzidas nas redes de baixa tensão por descargas incidentes em suas proximidades através do 'Extended Rusck Model' (ERM) modelo de validade comprovada por meio de centenas de comparações entre tensões induzidas medidas e calculadas. O trabalho discute as influências, nas tensões induzidas, do modo de representação do transformador e das cargas conectadas ao secundário, valor da resistência de terra, amplitude e velocidade de propagação da corrente no canal, etc. A comparação entre as tensões induzidas em linhas convencionais e multiplexadas também é realizada. É analisado também o uso de dispositivos de proteção contra surtos na rede multiplexada tendo em vista a redução das amplitudes das tensões induzidas. Por fim são feitas comparações entre tensões induzidas e tensões transferidas via transformador à rede secundária considerando a mesma descarga atmosférica.
The growing use of electric and electronic equipment prone to electromagnetic interferences and the adoption of new criteria for evaluating the quality of the power supplied have increased the number of studies developed in order to obtain information regarding the characteristics of overvoltages on low-voltage networks. Such fact has motivated the development of this work, which aimed at analyzing overvoltages caused by lightning discharges near secondary networks. The study first covers voltages transferred to the low-voltage network through the transformer due to induced voltages on its primary terminals. In order to accomplish that, experimental results obtained on a reduced scale model are used, as well as measurements of natural lightning induced voltages on a line specially built to study the phenomena. The voltages transferred to the secondary network, considering several waveforms on the primary, are analyzed by using a typical distribution transformer model, proven valid for evaluating transferred surges. The study then presents the calculation of voltages induced on low-voltage networks by discharges on their vicinity through the 'Extended Rusck Model' (ERM) a model that has been validated by hundreds of comparisons between measured and calculated induced voltages. This work discusses the influences on induced voltages of the manner of representing the transformer and the loads connected to the secondary, as well as grounding resistance, amplitude and stroke current propagation speed, etc. Comparisons between lightning induced voltages on open wire lines and on lines with twisted conductors are also made. The use of surge protective devices on lines with twisted conductors is analyzed, and the reduction of induced voltage amplitudes is investigated. Finally, induced voltages and voltages transferred to the secondary network through a transformer are compared, considering the same lightning discharge.

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Mota, Paulo César álvares. "Um estudo sobre tensões induzidas por descargas atmosféricas em linhas de transmissão." Universidade Federal de Uberlândia, 2011. https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14468.

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Abstract:

The study of lightning and the resulting induced voltages is very important in the process of designing of transmission lines. In this work it will be presented problems that can be caused by such phenomenon in electrical systems, as a consequence of these voltages peaks. A analysis of the characterization of atmospheric discharge is performed in order to understand causes of induced overvoltages in transmission lines. Will be presented the classical methodology and a new proposal to estimate the tower surge impedance. In the new developed technique was used the finite element method, to obtain a computational model of the transmission tower, so as to simplify the studies. For the calculation of induced overvoltages, it was used the classic methodology developed by Sune Rusck, which is highly regarded and used for such propose. Based on the Rusck s theory, a computational model of induced voltages in transmission lines was implemented in EMTP/ ATPDraw environment, which it is a software developed by Hermann W. Dommel, with great application in evaluation of electromagnetic transients in power systems. From the model developed, results were obtained of induced voltages which are compared with measurements made by P. P. Barker, for checking and adjustment. Furthermore, propagation analysis of induced voltages on transmission lines were made, as well as the influence of some parameters in its amplitude and waveform.
O estudo das descargas atmosféricas bem como das tensões induzidas por elas é de grande importância para projeto de linhas de transmissão. Neste trabalho serão apresentados alguns problemas que o fenômeno pode causar nos sistemas elétricos, em função dos picos de tensão sentidos nos mesmos. Um estudo da caracterização da descarga atmosférica é feito de forma a se familiarizar com o fenômeno precursor das sobretensões induzidas em linhas. A metodologia clássica, bem como uma nova proposta para estimativa da impedância de surto de torres é apresentada. Na técnica desenvolvida para determinação da impedância de surto é utilizado o Método de Elementos Finitos, implementando-se computacionalmente um modelo da torre de transmissão, fazendo com que o estudo seja simplificado. Para o cálculo das sobretensões induzidas baseia-se na metodologia clássica desenvolvida por Sune Rusck, a qual é altamente conceituada e utilizada para este tipo de estudo. Com base na teoria de Rusck, um modelo computacional de tensão induzida em linhas de transmissão é implementado em ambiente EMTP/ATPDraw, que é um software livre de taxas e muito utilizado pelo setor elétrico para o cálculo de transitórios eletromagnéticos em sistemas de energia. A partir do modelo desenvolvido, são obtidos resultados de tensões induzidas os quais são comparados com as medições realizadas por P. P. Barker, a fim de verificação, ajuste e validação do modelo desenvolvido. Além disso, são realizadas análises da propagação da tensão induzida pela linha de transmissão, bem como da influência de alguns parâmetros em sua amplitude e forma de onda.
Mestre em Ciências

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Teixeira, André Matias Nunes. "Sistemas para dedição de correntes de descargas atmosféricas: desenvolvimentos e resultados preliminares." Universidade Federal de Minas Gerais, 2010. http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8F9HSC.

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Abstract:

The return current is the main source of the lightning effects and of electromagnetic disturbance caused by such event. In the past, this was the main reason to justify the investigation of this current and related parameters. Recently, the possibility to infer information about the formation of the final stage of lightning discharges from the current measured at the channel bottom close to the ground has been explored. Most of the available information about lightning current is derived from measurements performed in temperate regions of Europe and North America. It has been verified that the parameters of such currents present important differences in relation to those obtained from currents measured in tropical areas, including in Brazil. This work is part of a research intended to contribute to the characterization of lightning, mainly in Brazil. The focus of this work is different from the traditional approaches that are dedicated to the evaluation of the impulsive phase of lightning current, the return current, considered the main source of lightning damages. This dissertation developed a more fundamental and general approach related to the investigation of the whole lightning current, comprising those components, such as the continuing current and the phase preceding the return current, that are poorly known. In order to perform such investigation, two measuring systems were developed, the first one being installed at the Morro do Cachimbo Station (MCS). The other one was installed in a two-span experimental transmission line placed at the top of a hill nearby MCS. Several flashes were measured since the installation of these systems and relevant, high-quality and original results were obtained. According to the literature, the phase preceding the return current of natural lightning, consisting in a set of well defined current pulses developed in response to the leader approaching the ground, was measured for the first time. This phase was measured in the base of the MCS tower. The behavior of this phase of lightning current is discussed in details in this work.
A grande maioria de dados disponíveis sobre as correntes de descargas é proveniente de regiões temperadas da Europa e dos Estados Unidos. Trabalhos anteriores mostraram diferenças significativas entre estatísticas obtidas destes dados e aquelas correspondentes aos dados obtidos em regiões tropicais, incluindo o Brasil. O trabalho desta dissertação está inserido num projeto de investigação que tem por objetivo contribuir para a caracterização do fenômeno, especialmente no Brasil. O foco desse trabalho é também diferente dos tradicionais, dedicados apenas à fase impulsiva da corrente de descarga, designada corrente de retorno, por ser esta fase aquela considerada responsável pela maior parte dos danos causados pela descarga. Esse trabalho teve como objetivo principal investigar de forma integral a corrente de descarga, incluindo fases complementares desta corrente sobre as quais o conhecimento é bem mais escasso, tais quais a componente contínua da corrente e a fase que precede o estabelecimento da corrente de retorno. Para possibilitar essa investigação, dois sistemas de medição foram desenvolvidos, no contexto da presente dissertação. O primeiro foi instalado na Estação de Pesquisa de Raios do Morro do Cachimbo (MCS). O segundo foi instalado num trecho de linha de transmissão experimental em tamanho real, construído numa colina próxima ao Complexo de Pesquisa MCS. Durante o tempo de execução do trabalho diversas descargas atmosféricas foram medidas e alguns resultados relevantes e de excelente qualidade foram obtidos. Particularmente, pelo conhecimento que se tem da literatura no tema, logrou-se registrar, pela primeira vez e em detalhes, a fase da corrente de descargas naturais que antecede a corrente de retorno. Esta fase inclui os pulsos de corrente medidos na base da torre gerados em resposta aos passos consecutivos do canal precursor de descargas em formação que se aproxima do solo. O comportamento dessa fase da corrente é descrito em detalhes nessa dissertação.

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Porto, Eudes Weber. "Cálculo de sobretensões em linhas de distribuição devido a descargas atmosféricas laterais." Universidade Federal de Minas Gerais, 1990. http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8D7E93.

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Abstract:

As descargas atmosféricas em Linhas de Distribuição de Energia Elétrica Aéreas se dividem basicamente em dois grupos: descargas diretas e descargas indiretas ou laterais. Neste trabalho dá-se ênfase às sobretensões transitórias causadas na linha por descargas indiretas. Foi estudada e implementada uma teoria (teoria de Rusck) que trata de tensões induzidas em linhas aéreas por tais descargas. Esta teoria é aqui apresentada, juntamente com o desenvolvimento de um procedimento para o cálculo de transitórios eletromagnéticos em sistemas elétricos de distribuição. Com isso, tem-se um pacote computacional que permite analisar os efeitos das descargas em linhas (com diversas configurações - polifásicas) e, também, desenvolver estudos para proteção de linhas aéreas contra descargas indiretas utilizando pára-raios (instalados ao longo da linha). O pacote permite a análise de várias formas de instalação de pára-raios em Linhas de Distribuição. Foram simulados inúmeros casos e aplicações utilizando o programa, visando demonstrar a potencialidade do mesmo.

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Silva, Alcides Leandro da. "Influência de ondas eletromagnéticas oriundas de descargas atmosféricas em pessoas portadoras de prótese." reponame:Repositório Institucional da UnB, 2014. http://repositorio.unb.br/handle/10482/16924.

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Abstract:

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. 2014.
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Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2014-11-18T16:02:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_AlcidesLeandrodaSilva.pdf: 4312999 bytes, checksum: 01cbf4c57acdd6e7c85ba060e8288918 (MD5)
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As ondas eletromagnéticas interferem em equipamentos, estruturas e edificações que possuem materiais condutores capazes de dar origem a correntes elétricas nas suas proximidades. Com o poder de penetração das ondas eletromagnéticas, mesmo em meio isolante, peças metálicas também são perturbadas nos aspectos eletromagnéticos com surgimento de potenciais elétricos e correntes variantes no tempo. Campos eletromagnéticos daí originados tornam-se novas fontes de perturbações em sua circunvizinhança. Esta pesquisa buscou comprovar as perturbações a que estão sujeitasas pessoas portadoras de implantes metálicos, as Próteses, quando sob in_uências de ondas eletromagnéticas procedentes de descargas atmosféricas. As ondas eletromagnéticas desencadearamcampos e correntes com diferentes amplitudes no meio biológico, com potenciais de causar danos ao organismo vivo. O estudo da diversidade de parâmetros constitutivos do volume condutor, de corrente da distribuição populacional, foi contemplado com aplicação do recente método estatístico Unscented Transform (UT). As equações de Maxwell foram trabalhadas na visão da Engenharia ena perspectiva do Bioeletromagnetismo, com envolvimentos dos circuitos bioelétricos. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT
Electromagnetic waves interfere with equipment, structures and buildings that have conductivematerials capable of giving rise to electrical currents in its vicinity. With the power of penetrationof electromagnetic waves, even in the insulating medium, metal parts also su_er disturbances in theelectromagnetic aspects with the arising of electrical potentials and time-varying currents. Electromagnetic_elds originating therefrom become new sources of disturbances in its surrounding region.This study aimed to prove the disturbances that can reach people with metal implants, Prostheses,when under in_uences electromagnetic waves coming from lightning. The Electromagnetic wavestriggered _elds and currents with di_erent amplitudes in biological systems, potentially capable ofcausing harm to living organisms. The study of the diversity of constitutive parameters of the volumeconductor, due to population distribution, was performed using the recent statistical methodnamed Unscented Transform (UT). Maxwell's equations were worked in the view of Engineeringand the perspective of the Bioelectromagnetics, with involvement of bioelectric circuits.

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Shiga, Alberto Akio. "Avaliação de custos decorrentes de descargas atmosféricas em sistemas de distribuição de energia." Universidade de São Paulo, 2007. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/86/86131/tde-03072007-081750/.

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Abstract:

As descargas atmosféricas sempre foram tratadas como acontecimentos fortuitos e de força maior, inerentes à vontade do homem. Contudo, mudanças significativas a esse respeito ocorreram recentemente na legislação brasileira, no Código Civil e na norma ABNT NBR 5410: 2004 (Instalações Elétricas de Baixa Tensão). Além disso, em 29 de abril de 2004 foi publicada a Resolução Normativa nº 61 da ANEEL, que estabelece as disposições relativas ao ressarcimento de danos, em equipamentos elétricos instalados em unidades consumidoras, causados por perturbações no sistema elétrico. De acordo com essa nova visão, as descargas atmosféricas devem ser tratadas como fenômenos que podem ter as suas conseqüências previstas, evitadas ou ao menos minimizadas, fazendo com que os custos associados não sejam considerados simplesmente como prejuízos, mas sim passíveis de ressarcimento junto à concessionária. Tais fatores, aliados à inexistência de uma metodologia comum para análise dos prejuízos causados por esse fenômeno, motivaram a realização deste trabalho, que teve por objetivo avaliar os custos decorrentes de descargas atmosféricas em sistemas de distribuição de energia. Além de aspectos técnicos e jurídicos, são discutidos os custos referentes à energia não fornecida, danos em equipamentos, mão-de-obra e ressarcimento de pedidos de indenização por danos (PIDs). Discute-se ainda, embora de forma superficial, a importância de contabilização do custo da imagem da empresa junto aos consumidores. Finalmente, apresenta-se uma metodologia para determinação de tais custos, a qual é aplicada a casos reais, com comparação e análise dos resultados obtidos em diferentes situações.
Lightning discharges have always been treated as Acts of God and force majure events, inherent to man?s will. However, significant changes to this regard have recently occurred in the Brazilian Law, in the Civil Code and on the Brazilian Standard ABNT NBR 5410: 2004 (Low Voltage Electric Installations). In addition, on April 29th, 2004, ANEEL Normative Resolution No. 61 was published, which establishes the provisions regarding reimbursement of damages in electrical equipment installed in consumer units, caused by disturbances in the electrical system. According to this new version, the lightning discharges must be treated as phenomena which may have their consequences foreseen, avoided or at least minimized, causing the associated costs to be considered not only as losses, but also entitled to reimbursement with the operator. Such factors, allied to the non-existence of a common methodology for the review of the losses caused by such phenomenon, motivated the development of this work, which aimed at assessing the lightning-related costs in power distribution systems. In addition to the technical and legal aspects, the costs regarding non-supplied power, equipment damage, labor and indemnity claims (PIDs), are also discussed. Although superficially, the importance of taking into account the cost of the company?s image with the consumers is also discussed. Finally, a methodology for the determination of such costs is presented and applied to actual cases, with comparison and analysis of the results obtained in different situations.

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Shigihara, Miltom. ""Avaliação de correntes de descargas atmosféricas através de medições diretas em estruturas altas"." Universidade de São Paulo, 2005. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/86/86131/tde-20122005-115553/.

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Abstract:

As características das correntes das descargas atmosféricas têm fundamental importância na coordenação de isolamento e nos projetos de equipamentos de sistemas de transmissão e de distribuição de energia. As curvas de distribuição de freqüência cumulativa da CIGRE relativas aos principais parâmetros da primeira e das descargas subseqüentes, freqüentemente utilizadas para avaliar o desempenho das linhas de transmissão e distribuição, se referem a dados obtidos através da medição de correntes de descargas negativas em estruturas elevadas. Entretanto, as correntes medidas nesses objetos podem apresentar distorções associadas às diferenças de impedâncias entre o canal, o objeto e o aterramento. Em outras palavras, a corrente em tais objetos pode variar substancialmente em função do ponto escolhido para medição, bem como apresentar diferenças significativas em relação à corrente no canal da descarga. Essas correntes são denominadas contaminadas. As curvas da CIGRE relativas às amplitudes, tempos de frente e taxas de crescimento das correntes se referem às correntes contaminadas, uma vez que as reflexões que ocorrem no topo e na base de objetos elevados não foram levadas em consideração no processo de construção dessas curvas. Assim, o tratamento desses dados necessita ser revisto. Por outro lado, o termo "corrente descontaminada se refere à corrente que fluiria através do canal da descarga caso os coeficientes de reflexão no topo e na base do objeto fossem iguais a zero. Neste trabalho, por meio de uma ferramenta computacional desenvolvida, diversos aspectos relacionados aos processos de contaminação e descontaminação de correntes são discutidos, com especial atenção no que se refere às influências dos vários parâmetros do sistema "canal-objeto-aterramento" no comportamento espaço-temporal da corrente. É também apresentada uma discussão acerca das características de uma corrente de descarga medida na base de uma torre de 62,5 m de altura localizada no Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo.
The characteristics of lightning currents have a fundamental importance on insulation coordination and on the design of transmission and distribution lines equipment. The CIGRE cumulative frequency distribution curves relative to the main parameters of the first and subsequent downward flashes, which are very frequently used for the evaluation of the lightning performance of transmission and distribution lines, refers to data obtained from negative current measurements from tall instrumented structures. However, currents measured on elevated objects may present distortions associated with differences on the impedances of the lightning channel, the strike object and the grounding system. In other words, the current in such objects may, in some circumstances, depend significantly on the measuring point and differ substantially from the current that flows along the lightning channel. These currents are called "contaminated". The curves regarding current magnitudes, front times and rates of rise presented in CIGRE refer to these "contaminated" currents, since the reflections that occur at the base and at the top of elevated strike objects were not taken into account in the processing of the data that led to those curves. The data should, thus, be reviewed. On the other hand, the term decontaminated current stands for the current that flows through the lightning channel assuming reflection coefficients at the bottom and at the top of the strike object equal to zero, i.e., the same impedances for the lightning channel, the elevated object and the grounding system. In this work a computer code was developed and several aspects related to the "contamination" and "decontamination" processes are discussed, with emphasis upon the influences of the various parameters of the system "lightning channel - strike object - grounding" on the stroke current. A discussion of the characteristics of a stroke current measured at the bottom of a 62,5 m high mast located at the Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo is also presented.

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Barbosa, Celio Fonseca. "Campos Eletromagnéticos produzidos por descargas atmosféricas: uma abordagem analítica no domínio do tempo." Universidade Federal de Minas Gerais, 2009. http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8CJGSL.

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Abstract:

This work develops a set of time-domain analytical equations which allows the calculation of the electromagnetic fields produced by lightning discharges. A revision of the treatment of this subject in the technical literature is presented, from the pioneering studies carried out in the beginning of the last century up to the most recent publications. In the following, the characteristics of a lightning discharge are described, highlighting the parameters used in the "engineering models" developed for the calculation of the fields and induced voltages. This description includes the basic assumptions and techniques used along the text, including a discussion on its implications in the calculation of the electromagnetic fields. The calculation is carried out initially considering perfectly conducting earth, leading to equations that are very important for the calculation of the fields for finitely conducting earth. Considering perfectly conducting earth, expressions for the vertical electric field, radial electric field and azimuthal magnetic field are developed. After that, the work addresses the effect of finitely conducting earth, leading to analytical expressions for the radial electric field at the earth surface, which is generated by the azimuthal magnetic field and by the flow of current through the earth. The equations are developed for stimuli in the shape of step, being lately expanded analytically for stimuli in the shape of trapezium. The application of the expressions for arbitrary stimuli is carried out numerically through the Duhamel Integral. Along the text, the main expressions are verified by comparing their results with results obtained from other techniques, like numeric integration, Sommerfeld Integrals or finite-difference in time-domain (FDTD). The last chapter is dedicated to present the measurement of the radial electric field at the earth surface, using rocket-triggered lightning (RTL), and the experimental results are compared with the results obtained from the expressions developed in this work.
Este trabalho desenvolve um conjunto de equações analíticas no domínio do tempo que permite o cálculo dos campos eletromagnéticos produzidos por uma descarga atmosférica. Inicialmente é apresentada uma revisão do tratamento deste assunto na literatura técnica, desde os trabalhos pioneiros realizados no início do século passado até as publicações mais recentes. Em seguida, são descritas as diversas características de uma descarga atmosférica, com ênfase nos parâmetros que serão utilizados nos chamados "modelos de engenharia" desenvolvidos para o cálculo de campos e tensões induzidas. São também descritas as premissas e as técnicas de cálculo adotadas no trabalho, onde são discutidas as suas implicações no cálculo dos campos eletromagnéticos. O cálculo é realizado inicialmente considerando o solo como um condutor perfeito, originando equações que serão fundamentais para o cálculo dos campos para um solo de condutividade finita. Considerando o solo como um condutor perfeito, são desenvolvidas expressões para o campo elétrico vertical, o campo elétrico radial e o campo magnético azimutal. Passa-se então à análise do efeito da condutividade finita do solo, sendo obtidas expressões analíticas para o campo elétrico radial na superfície do solo, o qual é gerado pelo campo magnético azimutal e pelo fluxo de corrente através do solo. As expressões são desenvolvidas para estímulos na forma de degrau, sendo posteriormente expandidas analiticamente para estímulos na forma de trapézio. A aplicação das expressões para estímulos de forma arbitrária é feita numericamente através da Integral de Duhamel. Ao longo de todo o trabalho, as principais expressões são verificadas através da comparação de seus resultados com os obtidos por outras técnicas, como integração numérica, Integrais de Sommerfeld ou diferença finita no domínio do tempo (FDTD). O último capítulo é dedicado à apresentação da medição do campo elétrico radial na superfície do solo, obtida através de descargas atmosféricas induzidas por foguetes, e os resultados experimentais são comparados com os resultados obtidos das expressões desenvolvidas neste trabalho.

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Costa, Edriene Maria Orzils. "Projeto de sistema de proteção de edificações contra descargas atmosféricas assistido por computador." Universidade Federal de Minas Gerais, 1995. http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8CUFGD.

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Abstract:

Currently, due to the high number of lightning strokes that occur each year, has been a growing number of people interested in protecting equipment and facilities, the damage caused by them. As a support to develop effective systems for lightning protection, designers use the Brazilian Standard for Lightning Protection. The text of the standard features however, several deficiencies in writing, which has lead to a serious difficulty of interpretation. In order to assist the designers in this task, we sought to develop a computational tool in this work, by developing an Expert System. The system is able to provide guidance on the need or otherwise to protect the buildings against lightning indicating, if positive, the elements necessary to ensure that protection is done efficiently. Additionally, if desired, you can also test the feasibility of using their own metal parts of the building as elements of the project. In order toadapt the the system to user needs ,we sought the collaboration of these ,by filling in questionnaires with questions about program performance. The finding of the feasibility of using Expert System in the project area in high-voltage systems, as well as aid in the interpretation of technical standards are the result of this work.
Atualmente, devido ao elevado número de descargas atmosféricas que ocorrem por ano, tem sido crescente o número de pessoas interessadas em proteger equipamentos e instalações, dos danos ocasionados pelas mesmas. Como suporte para elaborar sistemas eficientes de proteção contra descargas atmosféricas, os projetistas utilizam a Norma Brasileira de Proteção contra Descargas Atmosféricas. O texto da norma apresenta entretanto, diversas deficiências de redação, o que vem ocasionar uma séria dificuldade de interpretação do mesmo. No sentido de auxiliar os projetistas nesta tarefa, procurou-se desenvolver neste trabalho uma ferramenta computacional, através da elaboração de um Sistema Especialista. O sistema está habilitado a fornecer uma orientação sobre a necessidade, ou não, de se proteger as edificações contra descargas atmosféricas indicando, em caso positivo, os elementos necessários a fim de que a proteção seja feita de maneira eficiente. Adicionalmente, caso desejado, também pode-se testar a viabilidade de utilização das próprias partes metálicas da edificação como elementos do sistema de projeto. A fim de adequar o sistema às necessidades do usuário, procurou-se a colaboração dos mesmos, através do preenchimento de questionários com indagações a respeito do desempenho do programa. A constatação da viabilidade da utilização do Sistema Especialista na área de projetos em sistemas de alta tensão, bem como no auxilio à interpretação de normas técnicas, são resultados deste trabalho

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Cardoso, Thiago Candido Moratti. "Modelagem do canal de descargas atmosféricas utilizando a teoria de linhas de transmissão." Universidade Federal de Minas Gerais, 2014. http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9HZGTP.

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Abstract:

In this work an investigation is presented on the representation of the lightning return-stroke channel using transmission line theory, with focus on models that treat the return-stroke current as the result of the discharge to ground of an initially charged line. Models available in the literature that use this representation were presented, implemented and analyzed. The consistency of the evaluated models was tested by checking the assumptions made by the authors in their original works. Additional studies were made to identify the main potentialities and limitations of this type of representation for the lightning channel. To overcome some of the limitations identified in the investigated models, a return-stroke model based on transmission line theory was formulated. This model used the Charge Simulation Method for calculating the per-unit-length capacitance of the line, with the inductance being calculated from the assumed propagation speed and the previously calculated capacitance values. The per-unit-length resistance of the line was assumed to be nonlinear and time variant. For such, an equation based on the radial expansion of spark channels was used. Corona was taken into account by means of a simplified approach based on a coaxial geometry, assuming that the accumulation of charges in the vicinity of the lightning channel can be represented as an increase in the line capacitance. The proposed model was shown to be able to reproduce with reasonable accuracy currents and electromagnetic fields associated with subsequent strokes of lightning.
Neste trabalho estuda-se a representação do canal de descargas atmosféricas utilizando-se a teoria de linhas de transmissão, tendo como foco modelos que tratam a corrente de retorno como o resultado da descarga para a terra de uma linha de transmissão previamente carregada. Modelos disponíveis na literatura que utilizam esta representação foram apresentados, implementados e analisados, sendo verificada a consistência das considerações e simplificações feitas pelos autores em seus trabalhos originais. Estudos adicionais foram realizados para investigar as principais potencialidades e limitações deste tipo de representação para o canal de descarga. A fim de buscar uma alternativa para algumas das limitações encontradas nos modelos investigados, um modelo de corrente de retorno baseado na teoria de linhas de transmissão foi elaborado. Este modelo utilizou o Método de Simulação de Cargas para o cálculo das capacitâncias por unidade de comprimento da linha, sendo a indutância calculada a partir da velocidade de propagação da onda de corrente e das capacitâncias previamente calculadas. A resistência por unidade de comprimento da linha foi considerada não-linear e variável no tempo, sendo utilizado para isto um equacionamento baseado na expansão radial do canal de descargas elétricas de pequena extensão. O efeito corona foi levado em consideração por meio de uma abordagem simplificada baseada em uma geometria coaxial e na hipótese de que o acúmulo de cargas na vizinhança do canal de descarga possa ser representado como um aumento em sua capacitância. O modelo proposto se mostrou capaz de reproduzir satisfatoriamente as principais características associadas a descargas atmosféricas subsequentes, tanto no que diz respeito à corrente de retorno quanto no que se refere aos campos eletromagnéticos associados ao fenômeno.

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Neto, Miguel de Brito Guimaraes. "Investigação da resposta de malhas de aterramentos frente a correntes de descargas atmosféricas." Universidade Federal de Minas Gerais, 2013. http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9B8GYC.

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Abstract:

The response of grounding grids subjected to lightning currents was assessed following two different approaches: experimental tests and computational simulations. The experimental tests comprise the impression of currents on the electrodes in different positions of two grounding grids, buried in high- and low-resistivity soils. Currents waveforms with typical time parameters of first and subsequent strokes were used during the experiments. Moreover, currents presenting very short front times (about 150 ns) were used in order to stress the propagation effects in the soil. All the difficulties inherent to this kind of measurement were overcome, allowing achieving outstanding results, consisting basically of GPRs (Grounding Potential Rises) and corresponding currents impressed in different positions in the grid. Soil ionization was not analyzed and, therefore, currents of low amplitude (few amperes) were used. The variation of soil resistivity and permittivity along the frequency range of lightning-current components was determined and its effects on the response of the grounding grids were included in the simulations. The experimental and simulated results show excellent agreement when the effects of the frequency dependence of soil parameters are considered in the simulations, especially under conditions of grounding grids buried in high resistivity soils, where these effects are more pronounced.
A resposta de malhas de aterramentos submetidas a correntes de descargas atmosféricas foi investigada segundo duas diferentes abordagens: experimental e analítica com suporte de simulações computacionais. As realizações experimentais contemplam ensaios em duas malhas reais instaladas em dois solos, um de alta resistividade e outro de baixa resistividade. Ondas de correntes com parâmetros de tempo representativos de primeiras correntes de descargas e de descargas subseqüentes foram aplicadas nos testes. Ademais, uma onda com tempo de frente muito menor (150 ns), capaz de evidenciar os efeitos de propagação no solo, foi empregada para possibilitar a análise do comportamento do aterramento nessa fase. Todas as dificuldades desta complexa medição foram superadas, possibilitando a obtenção de resultados experimentais de qualidade. Tais resultados consistiram, basicamente, nos pares de elevações de potencial dos eletrodos (GPR) em relação ao terra remoto e das correntes associadas, considerando a injeção em diferentes posições na malha. Foram utilizadas correntes de baixa amplitude, da ordem de alguns Ampères, o que indica que o fenômeno de ionização não foi considerado. A variação da resistividade e da permissividade do solo com a freqüência foi determinada e seu efeito na resposta do aterramento foi incluído nas simulações computacionais. Os resultados experimentais e simulados mostram excelente concordância quando os efeitos da dependência da freqüência dos parâmetros do solo são incluídos nas simulações, notadamente em condições de alta resistividade, quando tais efeitos são mais pronunciados.

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Reis, Diego Glauco Azarias. "Dispositivo de plasma atmosférico com precursor e sua aplicação em deposição polimérica /." Guaratinguetá, 2017. http://hdl.handle.net/11449/150392.

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Abstract:

Orientador: Milton Eiji Kayama
Banca: Elson de Campos
Banca: Nilson Cristino Cruz
Resumo: O tratamento de materiais utilizando plasma tem sido utilizado amplamente nos dias atuais com o desenvolvimento de novas tecnologias baseadas em descargas elétricas a pressão atmosférica. Dentre os diversos métodos para produzir plasmas nestas condições destaca-se a descarga por microplasmas. No presente trabalho, um novo dispositivo foi desenvolvido e utilizado para deposição de filmes finos. Em estudos de arrasto de vapores no dispositivo foi verificado a relação linear entre a vazão do gás e a massa arrastada. Deposições poliméricas foram obtidas pela mistura de gás argônio com o monômero hexametildissiloxano (HMDSO) em substratos de vidro. A deposição de filmes ocorreu com a vazão de gás entre 0,07 L/min e 0,4 L/min para potências entre 100 mW e 650 mW. Para outras vazões, ocorreu a formação de material sólido em forma de grânulos submilimétricos. A caracterização dos filmes por espectroscopia infravermelha com transformada de Fourier (FTIR) mostrou a presença de grupos moleculares como trimetilsilil Si(CH3)3, siloxano SiOSi e metino CHx. Os testes de adesão realizados no padrão D3359 ASTM com fita Scotch 3M mostraram boa adesão dos filmes aos substratos. Medições de ângulo de contato mostraram a diminuição da hidrofilicidade da superfície dos substratos com valores variando de 40° sem tratamento para quase 90° com o filme fino. Os resultados mostraram que dispositivo desenvolvido foi utilizado com sucesso na deposição em pressão atmosférica de filmes de HMDSO indicando ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: The treatment of materials using plasma has been used widely nowadays with the development of new technologies based on electrical discharges at atmospheric pressure. Among the various methods of producing plasma in these conditions, we gave attention to microplasmas. In this study, a new device was developed and applied to the deposition of polymeric thin films. The dragging of the vapour in the device was investigated for various organic compounds and gas flow rate. It was observed a linear relation between these parameters. The polymeric depositions were obtained with the mixture of argon gas and hexamethyldisiloxane (HMDSO) on glass slides. The thin film deposition occurred with gas flow rate between 0.07 L/min and 0.4 L/min with potencies around 100 mW and 650 mW. The formation of solid submilimeter grains was observed at others gas glow rates. The regular thin films was analysed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and showed the molecular groups of trimethylsilyl Si(CH3)3, siloxane SiOSi and methyne CHx. The films had a good adhesion when subjected to the D3359 ASTM standard test using adhesive tape Scotch 3M. Contact angle characterization has shown a decrease of the hydrophilicity surface property with values changing from 40o without treatment up to 90 o with thin film. The results has shown that the developed device was successfully used for deposition of HMDSO films at atmospheric pressure indicating that can be used with other monomers as well
Mestre

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LEAL, Adonis Ferreira Raiol. "Otimização da detecção de formas de onda de campos eletromagnéticos emitidos por descargas atmosféricas." Universidade Federal do Pará, 2018. http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/10084.

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Abstract:

Submitted by Rosana Moreira (rosanapsm@outlook.com) on 2018-07-10T20:17:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Otimizacao_Deteccao_formas.pdf: 15459303 bytes, checksum: 4e08c66dd9633d7e2a99a938ce452fd2 (MD5)
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CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Este trabalho propõe maneiras de otimizar a detecção e o registro de formas de onda de campos elétricos radiados por descargas atmosféricas. Como resultado das técnicas de otimização desenvolvidas nesta Tese, é apresentado o “Sistema de detecção e armazenamento de formas de onda de raios” ou “Lightning Detection and Waveform Storage System - (LDWSS) ”, como um dispositivo otimizado para o registro de campos eletromagnéticos gerados por raios. Os principais pontos aprimorados foram: custo do dispositivo; ampliação do alcance dinâmico de detecção; desenvolvimento de um sistema móvel; possibilidade de detecção multi-banda e; calibração para inferir, de forma remota, a corrente de pico dos raios detectados. O sistema desenvolvido foi validado, a partir de comparações com dados de raio induzido, no Centro Internacional para Pesquisa e Teste com Raios (International Center for Lightning Research and Testing - ICLRT), dados da Rede Nacional Norte Americana de Detecção de Raios (National Lightning Detection Network - NLDN) e dados do Observatório de Raios em Gainesville (Lightning Observatory in Gainesville - LOG). A principal aplicação do sistema é na investigação da física e dos efeitos das descargas atmosféricas, principalmente na região Amazônica. Como resultado da utilização do sistema obteve-se: melhor entendimento sobre as descargas intra-nuvem do tipo Compact Intracloud Discharge - CID; as características da altura da refletividade da ionosfera calculada utilizando formas de onda de raios intra-nuvem e nuvem-solo; a criação de um banco de dados contendo mais de oito mil formas de onda do campo elétrico de diferentes tipos de raios e; a primeira estação de registro contínuo de formas de onda de campo elétrico devido a raios na Amazônia, localizada no CENSIPAM regional Belém.
This work aims the application of optimization techniques to detect and record lightning electromagnetic waveforms. As a result of the optimization techniques developed on this Thesis, it is presented the “Lightning Detection and Waveform Storage System - (LDWSS)”. The main optimized points were: cost of the device; improvements of its detection dynamic range; development of a mobile device; possibility to detect in a multi-band way; and calibration in order to infer peak currents from remote measurements of lightning electric fields. The developed system was validated through comparison of a return stroke data in lightning triggered using the rocket-and-wire technique at the International Center for Lightning Research and Testing - ICLRT, of National Lightning Detection Network – NLDN data, and data from the Lightning Observatory in Gainesville - LOG. The main usage of the optimized system is on the investigation of lightning physics and effects, mainly in the Amazon region. As a result of using the system were obtained: a better understanding about Compact Intracloud Discharge - CID; the characteristics of ionosphere heights computed using intraclound and cloud-to-ground lightning electric field waveforms; the conception of a lightning electric field waveform database containing more than 8 thousand waveforms of different types of lightning; and the implementation of the first continuous lightning electric field measurement system in the amazon region, localized at CESIPAM, Belem, PA.

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SANTOS, Diego Guimarães dos. "Planejamento de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas para unidades habitacionais de baixa renda." Universidade Federal do Pará, 2014. http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/5600.

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Abstract:

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-07-31T13:25:21Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_PlanejamentoSistemasProtecao.pdf: 2812518 bytes, checksum: 69b2802a4cee5b55c7ecee5854006406 (MD5)
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Made available in DSpace on 2014-09-04T16:32:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_PlanejamentoSistemasProtecao.pdf: 2812518 bytes, checksum: 69b2802a4cee5b55c7ecee5854006406 (MD5) Previous issue date: 2014
CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
A presente pesquisa tem como finalidade fazer um levantamento do perfil de ocorrência de descargas atmosféricas nos municípios de Belém, Ananindeua e Marituba, no período de 1991 até 2011 com o objetivo de determinar as características de ocorrência de raios nesses municípios, bem como identificar quais fatores precisam ser observados e/ou identificados com o intuito de se realizar um adequado planejamento de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas em empreendimentos habitacionais de baixa renda construídos pelo programa de aceleração do crescimento do governo federal, mais precisamente no conjunto habitacional Taboquinha, localizado no bairro do Cruzeiro em Icoaraci. A partir da análise comparativa realizada com dados de detecção de raios provenientes da rede de detecção de raios STARNET, dados de ocorrência de raios provenientes do sensor LIS instalado a bordo do satélite TRMM, bem como de dados provenientes da norma NBR 5419, concluiu-se que o presente conjunto habitacional necessita da instalação de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas em virtude do registro de ocorrências de sinistros envolvendo a incidência direta de descargas atmosféricas, bem como de seus efeitos secundários. Ao final do trabalho de pesquisa são apresentados tópicos de discussão associados a conclusões sobre o perfil de ocorrência de raios na presente região de estudo que são explicitadas pela norma NBR 5419, fatos estes que podem vir a prejudicar o patrimônio público, bem como os cidadãos comuns e suas edificações.
This research have the purpose to realize a study about the lightning occurrence profile over the municipalities of Belém, Ananindeua and Marituba, in the period of 1991 to 2011 with the objective to establish the lightning occurrence profile in these municipalities, as well as identify what kind of factors need to be observed and/or identified with the finality to realize an appropriate planning of protection systems against lightning in low income housing builded by the acceleration program of development from the federal government, more precisely in Taboquinha housing, located on the district of Cruzeiro in Icoaraci. After the realization of the comparative analysis with lightning occurrence data proceeding from the lightning detection network STARNET, lightning occurrence data from LIS sensor installed on board of the TRMM satellite, as well as lightning data acquired by the Brazilian Association of Technical Standards NBR 5419, it was possible to conclude that the Taboquinha housing need an appropriate protection system against lightning due to sinister occurrence records involving direct incidence of atmospheric discharges, as well as your secondary effects. In the end of this research will be presented some discussion topics related with some conclusions about the lightning occurrence profile in the present region presented by the NBR 5419 standard, because this incoherent conclusion may harm the public patrimony, as well as the common citizen and their construction.

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Dissertations / Theses on the topic 'Descarga atmosférica'

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