Um estudo comparativo sobre a influência da temperatura em transdutores piezelétricos aplicados ao diagnóstico de falhas em transformadores por meio de emissão acústica

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Barreto, Guilherme Keiti Inoue
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Transformadores; Diagnóstico de falhas; Análise de componentes principais; Processamento de sinais; Técnica cromática; Sensores piezelétricos; Transformers; Fault diagnosis; Principal component analysis; Signal processing; Chromatic technique; Piezoelectric Sensors
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/244679

O desenvolvimento de sistemas de monitoramento de transformadores de potência tem como objetivo a detecção de falhas em estágios iniciais de forma a se garantir um elevado grau de segurança operacional à máquina elétrica e se evitar paradas repentinas no fornecimento de energia elétrica. Em estágios anteriores à falha total do transformador é comum a ocorrência de falhas no sistema de isolação da máquina elétrica e o surgimento de descargas parciais, curtoscircuitos entre espiras, descargas totais em seu enrolamento, dentre outras falhas. Neste contexto, diversas técnicas de monitoramento foram propostas como a análise dos gases chave, o método de detecção de ondas eletromagnéticas de UHF, sensoriamento de corrente em alta frequência, etc. Uma das abordagens que mais se destaca é a técnica da emissão acústica, que se vale do uso de transdutores piezelétricos acoplados a carcaça do transformador e que captam ondas de som e ultrassom emitidas pelas avarias como descargas totais, descargas parciais, curtos-circuitos, etc. Muitas técnicas propõem o uso desses sensores para a localização e a classificação dessas falhas. Embora eficazes, muitos são os desafios científicos e tecnológicos tendo em vista que em muitos casos, as técnicas de classificação de falhas dependem da resposta em frequência do sinal o que pode ser influenciado pela temperatura do meio ambiente e do transformador, já que os transdutores piezelétricos são sensíveis a variações de temperatura. Tomando como base essa problemática, o objetivo deste trabalho é realizar um estudo da influência da temperatura no diagnóstico de duas falhas comum em transformadores: as descargas totais entre espiras e as descargas parciais em isoladores. Neste contexto, dois transdutores piezelétricos (7BB-20-3 Murata® e PIC255-000041371 Piezo-Sensor®) tiveram suas respostas comparadas através de duas técnicas de classificação de falhas: a Técnica Cromática e a Técnica da Análise de Componentes Principais. Para cada caso foi realizada uma análise da resposta em frequência das falhas para o transformador operando a vazio, a plena carga e a sobrecarga, o que outorga diferentes temperaturas de operação da máquina e do transdutor que fica acoplado na parede do transformador. Os resultados indicaram que o transdutor PIC255-000041371 possuiu maior eficácia na classificação das falhas que o 7BB- 20-3, considerando as técnicas de processamento de sinais estudadas. Além disso, esse trabalho apresenta um compensador neural para executar a correção dos resultados externados pelo transdutor 7BB-20-3 mediante a aplicação de uma rede neural artificial.