Soil electromagnetic behavior in frequency domain : measurement treatment and influence in aerial transmission line performance

Um dos requisitos necessários para estudos e simulação de fenômenos transitórios em sistemas de energia elétrica (aterramentos, linhas de transmissão, etc) é a modelagem adequada do comportamento eletromagnético do solo. Na literatura, os parâmetros (condutividade e permissividade) são usualmente considerados independentes da freqüência, com condutividade (?) constante, e permissividade (?) que pode ser desprezada (?? << ?). Estas aproximações quase-estacionárias, tradicionalmente usadas em sistemas de potência podem acarretar erros consideráveis ou modelos inadequados para altas freqüências e fenômenos transitórios rápidos, por exemplo, associados à descargas atmosféricas, uma vez que esses parâmetros (?, ??) são fortemente dependentes da freqüência. Portanto, torna-se necessário o conhecimento do comportamento do solo na faixa de freqüência 0 a 2 MHz, faixa na qual se encontra o espectro de freqüência da maior parte dos distúrbios do sistema elétrico. Neste trabalho apresentamos novas medições de campo de parâmetros do solo, com amostras coletadas na região de Cachoeira Paulista/SP. Os parâmetros são calculados na faixa de 100 Hz a 2 MHz de acordo com os procedimentos de medição em campo e validação propostos Portela em 1997. São também apresentados procedimentos para minimização da dispersão inerente das medições de campo: identificação das componentes de freqüência dos sinais medidos na amostra através de Transformada de Fourier e uso de filtros adequados para filtragem de ?ruídos?. Estes procedimentos são necessários para medição das amplitudes e defasagem entre sinais de tensão e corrente injetados na amostra, na componente de primeira harmônica, dados fundamentais para levantamento dos parâmetros do solo. Para evidenciar a importância da correta modelagem do solo em função da freqüência é feito um estudo comparativo da influência dos parâmetros do solo no desempenho de uma linha de transmissão (LT) trifásica, simples, 440 kV, idealmente transposta, considerando modelo de solo com dependência na freqüência versus modelo de solo a parâmetros constantes (abordagem usual)One of the essential requirements for studies and adequate simulation of transient phenomena in power systems (transmission lines, grounding systems, etc) is the adequate representation of ground effect. Most used procedures assume that the ground may be considered frequency independent, having a constant conductivity (?) and an electric permittivity (?) that can be neglected (?? << ?). These three assumptions are quite far from reality and can originate an inadequate soil model for some applications, especially, fast transients phenomena involving atmospheric discharges. It is necessary to have a proper knowledge of soil electromagnetic behaviour in a reasonably wide frequency range, typically from 0 to 2 MHz. In this work we present some procedure to measure, analyze and model the soil electromagnetic behaviour (conductivity ? and permittivity ?) in the frequency domain, with results obtained in ten soil samples collected at Cachoeira Paulista, Brazil southeast regio