Análise de tensões induzidas em linhas de distribuição de baixa tensão frente a uma descarga atmosférica

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.

ABSTRACT: 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.