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Computational modeling of grounding systems transient response using equivalent circuits

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

dc.creatorFrancisco Andrade, Arthur
dc.creatorGuedes da Costa, Edson
dc.creatorRossany Soares de Lira, George
dc.creatorRibeiro Gonçalves, Marconni Freitas Barroso
dc.date2021-12-13
dc.date.accessioned2022-04-23T03:54:28Z
dc.date.available2022-04-23T03:54:28Z
dc.identifierhttps://revistas.tec.ac.cr/index.php/tec_marcha/article/view/6026
dc.identifier10.18845/tm.v34i7.6026
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/2238/13632
dc.descriptionTo enable the modeling of grounding systems in systemic studies and transient calculations and to increase the accuracy and reliability of the models used, equivalent circuits must be studied in order to enable the representation of dynamic effects, frequency dependence of soil parameters and soil ionization. In this sense, this paper presents a methodology that combines electromagnetic simulation solved by finite-element method (FEM) with a time-domain optimization step, which makes it possible to obtain equivalent circuits for grounding systems in the design stage. The methodology was evaluated using two case studies. Initially, three different circuit topologies had their parameters adjusted from simulations of the response of a single-rod grounding system for different levels of soil resistivity. The proposed methodology proved to be flexible and adequate to the represent soils with a wide range of resistivity values, with error levels lower than 2%. Then, the applicability of the methodology to model a non-linear response associated with soil ionization was demonstrated. The results show that the insertion of improved circuit models allows for greater reliability in the planning of electrical power systems.en-US
dc.descriptionDe modo a viabilizar a modelagem de sistemas de aterramento em estudos sistêmicos e de cálculo de transitórios e aumentar a exatidão e confiabilidade dos modelos utilizados, circuitos equivalentes devem ser estudados de modo a possibilitar a representação de efeitos dinâmicos, de dependência com a frequência dos parâmetros de solo e de ionização do solo. Neste sentido, este artigo apresenta uma metodologia que une simulação eletromagnética com o método dos elementos finitos (MEF) a uma etapa de otimização no domínio do tempo, a qual possibilita a obtenção de circuitos equivalentes de sistemas de aterramento ainda na etapa de projeto. A metodologia foi avaliada mediante dois casos de estudo. Inicialmente, três diferentes topologias de circuito tiveram seus parâmetros ajustados a partir de simulações da resposta de um sistema de aterramento composto por uma haste para diferentes níveis de resistividade do solo. A metodologia proposta se mostrou flexível e adequada à representação de sistemas de aterramento instalados em solos com uma ampla faixa de valores de resistividade do solo, com níveis de erro menores que 2%. Em seguida, demonstrou-se a aplicabilidade da metodologia para modelar uma resposta não-linear associada à ionização do solo. Os resultados evidenciam que a inserção de modelos de circuito aprimorados possibilita uma maior confiabilidade no planejamento de sistemas elétricos de potência.es-ES
dc.formatapplication/pdf
dc.languagespa
dc.publisherEditorial Tecnológica de Costa Rica (entidad editora)es-ES
dc.relationhttps://revistas.tec.ac.cr/index.php/tec_marcha/article/view/6026/5767
dc.rightshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0es-ES
dc.sourceTecnología en marcha Journal; 2021: Vol. 34 especial. Congreso de Alta Tensión y Aislamiento Eléctrico; Pág 158-170en-US
dc.sourceRevista Tecnología en Marcha; 2021: Vol. 34 especial. Congreso de Alta Tensión y Aislamiento Eléctrico; Pág 158-170es-ES
dc.source2215-3241
dc.source0379-3982
dc.subjectCircuit modelsen-US
dc.subjectelectromagnetic transientsen-US
dc.subjectfrequency dependence of soil Parametersen-US
dc.subjectgrounding systemen-US
dc.subjectground potential riseen-US
dc.subjectionizationen-US
dc.subjectAterramentoes-ES
dc.subjectparâmetros do soloes-ES
dc.subjectelevação do potencial de terraes-ES
dc.subjectionizaçãoes-ES
dc.subjectmodelos de circuitoes-ES
dc.subjecttransitórios eletromagnéticoses-ES
dc.subjectgrounding systemes-ES
dc.subjectground potential risees-ES
dc.subjectionizationes-ES
dc.titleComputational modeling of grounding systems transient response using equivalent circuitsen-US
dc.titleModelagem computacional da resposta transitória de sistemas de aterramento por meio de circuitos equivalenteses-ES
dc.typeartículo original
dc.type


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