Glass fibre composites are common materials used in high voltage applications as insulating materials that provide good structural integrity. The aim of this thesis is to develop a method of studying the failure in such materials by measuring the dielectric strength on micro- and meso- scale samples, consisting of single fibre filaments and fibre bundles respectively embedded in epoxy resin. To do this, a body of relevant knowledge has been amassed, which is complemented with finite element analysis giving detailed insight into the electric field distribution in the microstructure of fibre composites. A method of producing virtually defect free single fibre samples has been developed where a filament is hung down tubes and cast in epoxy resin. A similar method was developed for producing bundle samples, however this needs some slight correction in order to prevent exothermic reactions. The dielectric strength of these samples are measured by applying a continuously increasing voltage until discharge is recorded. To evaluate the method micro- and meso- scale samples were prepared of three different fibres and their dielectric strengths measured. This evaluation showed that the method can be used to measure a definitive lower bound in the dielectric strength of fibre composites. However, the method can not definitively determine the location of the discharge, which is necessary to verify conclusions about the materials properties. To progress the method, the dielectric strength of neat epoxy samples of the same dimensions as the fibre composite samples should be investigated. Increasing the tolerance of the measurement setup should also be investigated as this could help by increasing the power of the discharge leading to more severe damage in the material.

Orientador: Carlos Alberto de Castro Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T10:34:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BedrinanaArones_ManfredFritz_D.pdf: 1647623 bytes, checksum: f89c901f587a4c3d6782711069ca801c (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo deste trabalho de pesquisa é desenvolver uma metodologia robusta e eficiente para o fluxo de carga da continuação ótimo multiobjetivo. O fluxo de carga da continuação se presta à obtenção de um contínuo de pontos de operação da rede para carga e geração variáveis e a determinação do máximo carregamento do sistema. A associação do fluxo de carga da continuação com procedimentos de otimização leva em conta que, para cada ponto de operação da rede, as variáveis de controle disponíveis podem ser ajustadas em valores tais que otimizem algum critério. Na realidade, pode haver o interesse em otimizar mais de um critério, e o procedimento de otimização passa a ser multiobjetivo. No desenvolvimento do trabalho foi abordada a análise de estabilidade de tensão, para isto foram propostas técnicas para o cálculo rápido do ponto de máximo carregamento incorporando técnicas de corte de carga e fluxo de carga da continuação usando técnicas híbridas. Um fluxo de carga ótimo foi proposto para a análise de sistemas malcomportados e singularidades usando métodos de pontos interiores e otimização de passo. O fluxo de carga da continuação ótimo proposto inclui um passo corretor que se mostra eficiente com a inclusão do fluxo de carga ótimo com otimização de passo, e permitiu o traçado correto da trajetória de soluções ótimas considerando os limites de factibilidade do sistema. Os métodos de otimização incorporando restrições de complementaridade foram introduzidos na análise para verificar o desempenho do método proposto. O fluxo de carga da continuação ótimo multiobjetivo proposto inclui as técnicas anteriores e métodos para a obtenção de soluções Pareto-ótimas uniformemente distribuídas. Esta ferramenta computacional permite uma análise detalhada do comportamento de uma rede elétrica de potência no que diz respeito a uma série de aspectos da sua operação, e particularmente ao despacho da geração e estabilidade de tensão. O monitoramento do perfil de tensão e da margem de segurança com relação à estabilidade de tensão é um aspecto crítico para a operação segura de sistemas de potência modernos, que operam estressados nos picos de carga ou em contingências / Abstract: The goal of this research work is to propose a robust and efficient methodology for the multiobjective optimal continuation power flow. The continuation power flow is based on obtaining a continuum of Power system operating points for variable load and generation, allowing the analysis of operation conditions for each point and the determination of the maximum loading possible for which the system is still stable. The merging of continuation power flow and optimization procedures takes into account that the available control variables can be adjusted for each operating point, so as to optimize the operating conditions according to some criterion. Actually, more than one criterion may be optimized, and the procedure becomes multiobjective, requiring multiobjective programming tools. This computational tool allows a detailed analysis of power systems' behavior regarding many operation aspects, including voltage stability. Tracking the voltage profile and the voltage stability security margins are critical aspects for the secure operation of modern power systems that are permanently stressed / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica