Novo método para monitoramento e localização de fontes de descargas parciais em transformadores de potência utilizando medições e simulações UHF. - NOBREGA, Luiz Augusto Medeiros Martins. (2019)
Nesta pesquisa é apresentado um método para monitoramento e localização de fontes de des- cargas parciais (DP) em transformadores de potência mediante medição das ondas eletromag- néticas geradas pelas DP. Duas contribuições são apresentadas. A primeira é o desenvolvimento de um sensor UHF para medição de DP mediante adaptação em janelas dielétricas no tanque de transformadores de potência. Para este propósito, uma antena microfita bio-inspirada foi projetada. A forma do elemento irradiante da antena foi baseada na folha da planta Jatropha mollissima (Pohl) Baill. Desse modo, obteve-se um aumento da largura de banda com uma redução na área da antena de modo a esta ser compatível com as dimensões necessárias para instalação em janelas dielétricas de transformadores. A alimentação da antena foi realizada por linha de microfita e o plano de terra truncado ao longo do comprimento da linha de trans- missão, a fim de aumentar a largura de banda da antena. Em seguida, a antena de microfita foi encapsulada em resina epóxi de 20 mm de espessura para conferir à antena proteção anti- corrosão, rigidez mecânica, tolerância a altas temperaturas e elevação de vida útil. Além disso, uma blindagem em alumínio foi produzida para proteção contra interferências externas e per- mitir a fixação no tanque do transformador de potência. Para verificar os parâmetros elétricos do sensor desenvolvido, foram realizadas medições do ganho e do coeficiente de reflexão em uma câmara anecoica. A sensibilidade do sensor para detecção de DP foi comparada com o método padrão da IEC 60270. Para este propósito, ensaios experimentais foram realizados em um arranjo composto de um conjunto de eletrodos ponta-plano e um disco de poliamida (PA) imersos em óleo. Desse modo, foi possível produzir sinais de DP semelhantes aos que pode- riam ser gerados em transformadores reais. A segunda contribuição desta tese é a proposição de um algoritmo para a localização espacial da fonte de DP em transformadores de potência. O algoritmo proposto neste trabalho possui maior precisão do que os métodos já existentes por contemplar os efeitos das reflexões, refrações e difrações que o sinal UHF sofre dentro do tan- que do equipamento. O método utiliza simulações computacionais da propagação das ondas eletromagnéticas geradas pelas DP, obtendo o atraso de propagação do sinal a partir de cada ponto no espaço tridimensional até os sensores UHF. Os sinais calculados computacionalmente são comparados com os sinais medidos em campo, de modo que a posição indicada para a fonte de DP é a que o atraso de propagação simulado melhor se aproxima dos dados medidos. As equações do método são definidas como um problema de otimização tridimensional, a qual uti-liza o algoritmo de otimização por enxame de partículas binário para minimização da função objetivo do algoritmo. Os resultados da pesquisa demonstram que o sensor UHF apresentou sensibilidade para níveis de DP acima de 35 pC, dimensão final de 260 x 260 x 150 mm e lar- gura de banda de 772 MHz a 1272 MHz. Também foi testado o algoritmo de localização da fonte de DP e demonstrada a sua efetividade em ambiente computacional.