Modelagem de Sistemas de Aterramento para Análise de Compatibilidade Eletromagnética
Modelagem de Sistemas de Aterramento para Análise de Compatibilidade Eletromagnética

Modelagem de Sistemas de Aterramento para Análise de Compatibilidade Eletromagnética

dezembro 22, 2021

A SBMAG tem a honra de divulgar, em primeira mão, o capítulo de livro recentemente publicado pelo Prof. Marco Aurélio de Oliveira Schroeder e colaboradores da Universidade Federal de São João del Rey. A temática é atual e apresenta os esforços dirigidos pela equipe da UFSJ na solução de um dos problemas mais complexos sobre o comportamento do Aterramento Elétrico em Regime Rapidamente Variável.

Modelagem de Sistemas de Aterramento para Análise de Compatibilidade Eletromagnética

Marco Aurélio de Oliveira Schroeder

Prof. Titular do Departo. de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ)

Em anos recentes observou-se um número crescente de publicações científicas revisadas por pares com acesso aberto, isto é, aquelas que qualquer pessoa pode ter acesso ao documento eletrônico sem ter que pagar qualquer taxa por isto. Uma destas iniciativas é a série de livros IntechOpen que busca conectar indústria e academia em suas publicações (https://www.intechopen.com/).

A convite dos editores da IntechOpen, Marco A. O. Schroeder e colaboradores redigiram um capítulo de livro onde dissertam sobre modelagem de sistemas de aterramento para análise de compatibilidade eletromagnética em regime transitório. Também é discutido o impacto de simplificações, numéricas e conceituais, que são necessárias neste tipo de análise. Como um exemplo de interesse prático, são calculadas a impedância harmônica e a tensão de passo acima de três sistemas de aterramento de torres de telecomunicações considerando estes conectados ou isolados uns dos outros.

Capítulo de livro internacional:

  • Modeling Grounding Systems for Electromagnetic Compatibility Analysis

(Modelagem de Sistemas de Aterramento para Análise de Compatibilidade Eletromagnética)

Endereço para acesso:

Abstract:

  • In recent years, the development of smart grids for power distribution and the increasing usage of 5G communication networks have played a large impact on the resilience and reliability of grounding systems. Unexpected electromagnetic coupling between a communication tower and the one used for the electric power networks may pose a threat to the suitable performance of either system as one must assure that electromagnetic compatibility together with unexpected transient issues is within reasonable parameters. This requires wideband modeling of a grounding system, typically carried out using numerical approaches based on the Method of Moments. This modeling is implied in numerous segments to represent the conductors involved and the numerical solution of a double integral for each one of these segments. The modified nodal formulation used to obtain system voltages and branch currents is first solved in the frequency domain, leading to a heavy computational burden and a time-consuming simulation. This chapter briefly reviews the procedure used to model grounding grids and presents some results to illustrate the typical behavior. Afterward, a more complex system comprising a case of electromagnetic coupling is then analyzed to illustrate the impact of nearby grounding grids.

Resumo: 

  • Em anos recentes, o desenvolvimento de redes inteligentes para distribuição de energia e o uso crescente de redes de comunicação 5G têm exercido um grande impacto na confiabilidade de sistemas de aterramento. Acoplamento eletromagnético entre uma torre de comunicação e redes de energia elétrica pode ocasionar problemas quanto ao desempenho do sistema. Assim, é necessário garantir a devida compatibilidade eletromagnética com transitórios (inesperados ou indesejados) dentro de limites aceitáveis. Para tais estudos é necessária a elaboração de uma modelagem (ao longo de um amplo espectro de frequências) do sistema de aterramento. Tais modelagens são tipicamente desenvolvidas mediante aproximações numéricas, baseadas, por exemplo, no Método dos Momentos. Tais modelagens requerem a subdivisão do aterramento em um número muito grande de segmentos para representar os condutores enterrados. A solução numérica envolve integrais duplas entre cada par de segmentos. A formulação nodal modificada, que proporciona a determinação de tensões e correntes, é inicialmente solucionada no domínio da frequência, cujo processamento computacional é muito pesado (tempos elevados e, assim eficiência computacional reduzida).  Diante do exposto, este capítulo revisa os procedimentos utilizados para modelar malhas de aterramento e apresenta alguns resultados para ilustrar o comportamento transitório típico de tais sistemas quando submetidas a correntes de descargas atmosféricas. Em seguida, um sistema de aterramento mais complexo é analisado, com foco no impacto do acoplamento eletromagnético com outros aterramentos próximos.

Autores:

Marco Aurélio de Oliveira Schroeder

Prof. Titular do Departamento de Engenharia Elétrica (DEPEL) da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ)

Antônio Carlos Siqueira de Lima

Prof. Titular do Departamento de Engenharia Elétrica (DEE) da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)

Rodolfo Antônio Ribeiro de Moura

Prof. Titular do Departamento de Engenharia Elétrica (DEPEL) da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ)

Pedro Henrique Nascimento Vieira

Mestre em Engenharia Elétrica pela UFSJ e Doutorando no Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia (COPPE) da UFRJ

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