Modelagem computacional de blindagens para campos magnéticos de baixa frequência considerando fator de redução e impacto térmico

• Autor(a) principal: Diogo Sampaio Cesar Souza
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/34602; https://orcid.org/0000-0001-5745-9697
• topic: Blindagem; Campo magnético; Cabos subterrâneos; Fator de redução; Impacto térmico; Método de elementos finitos; Modelagem 3D; Engenharia elétrica; Blindagem (Eletricidade); Campos magnéticos; Método dos elementos finitos; Modelagem computacional

O incremento contínuo do consumo de energia elétrica faz com que a população esteja cada vez mais submetida a campos eletromagnéticos de baixa frequência. Esta realidade contribui para a definição de legislações e normas mais restritivas sobre os limites de exposição da população a estes campos. Dessa forma, faz-se necessária a utilização de blindagens para a mitigação do campo magnético de baixa frequência, principalmente no entorno das principais fontes de campo, tais como: linhas aéreas, cabos subterrâneos e subestações. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver um estudo computacional sobre as técnicas de mitigação do campo magnético de baixa frequência. Para a realização desse estudo, foi feita uma revisão bibliográfica a respeito dos principais métodos de blindagem e da aplicabilidade do uso de cada técnica nas principais fontes de campo. Dentre as técnicas de mitigação estudadas, destacam-se: o rearranjo dos condutores, os loops de compensação com baixo e com alto acoplamento e as blindagens com materiais metálicos (condutivos ou ferromagnéticos). A partir da revisão teórica, foi definido o uso do software COMSOL Multiphysics® para o projeto de diferentes tipos de sistema de blindagem. Para a avaliação do desempenho das blindagens, são considerados o nível de atenuação do campo magnético e o impacto térmico provocado. Na maioria dos trabalhos encontrados na literatura, o projeto da blindagem é feito por meio da modelagem do problema em duas dimensões (2D), não representando as terminações da blindagem e, consequentemente, a variação do desempenho ao longo do comprimento. Este trabalho apresenta simulações em duas e em três dimensões, a fim de avaliar o desempenho das técnicas de mitigação e vantagens oriundas do aperfeiçoamento do modelo computacional para três dimensões (3D). Com os resultados obtidos, conclui-se a importância da modelagem 3D no cálculo da eficácia da blindagem ao longo do comprimento de blindagens metálicas. Além de representar os efeitos das terminações das chapas, a modelagem 3D permite simular fontes de campo que tenham variações nos posicionamentos dos condutores ao longo do comprimento. Diante disso, ao final do presente trabalho, foi modelada uma caixa de emendas de um arranjo típico de linha de 138 kV. Para o estudo de caso, propõe-se a utilização de uma chapa plana de alumínio que reduz o campo magnético, sendo comprovado por meio da simulação 3D o desempenho da blindagem em toda a região de interesse e a atenuação do campo até o limite estabelecido.