As tensões induzidas e sobretensões geradas por descarga atmosféricas diretas e indiretas são um dos principais causadores de desligamentos não programados em redes de transmissão e distribuição. Estes desligamentos comprometem o fornecimento de energia a milhares de consumidores, sobretudo em regiões com constantes variações climáticas e com características orográficas bastante diversificadas, como apresentado no território brasileiro. Desse modo, cada vez mais esses fenômenos são estudados a fim de desenvolverem-se procedimentos para proteção contra distúrbios causados por descargas atmosféricas. Neste contexto, esta pesquisa contempla o estudo do estabelecimento das descargas atmosféricas indiretas e das tensões por elas induzidas em linhas de distribuição, assim como o assentamento das mesmas nestas redes de energia. Não obstante, utilizando-se um software capaz de representar transitórios eletromagnéticos são modelados e implementados um alimentador teste de distribuição e um sistema para estimação de tensões induzidas no domínio do tempo baseado no modelo de Sune Rusck. Também são modelados e implementados para-raios de óxido de zinco, de forma a representar suas características dinâmicas, para proteger a linha sob apreciação dos distúrbios provocados pelas tensões induzidas. A partir de uma análise comparativa entre a operação do sistema de distribuição em regime permanente e frente aos desdobramentos promovidos pelas tensões induzidas, é determinada a melhor configuração, localização e quantificação dos para-raios a serem instalados para proteção do sistema teste. Por meio da avaliação dos resultados das simulações computacionais observa-se a robustez da subestação e quais os ramos e cargas mais suscetíveis a perturbações frente às tensões induzidas, bem como a maior proteção oferecida pelos para-raios aos elementos conectados próximos aos seus nós de alocação. / The induced voltages and overvoltages generated by direct and indirect lightning are a major cause of not programmed shutdowns in transmission and distribution networks. These shutdowns compromise the power supply of thousands of consumers, especially in regions with frequent climatic variations and quite diverse orographic characteristics, as occurred on Brazilian soil. Thus, these phenomena are more and more studied in order to develop procedures for protection against disturbances caused by lightning. In this context, this research focuses on the study of the establishment of indirect lightning and the voltage induced by them on distribution lines, as well as their settlement on energy networks. However, using a software able to represent electromagnetic transients, a distribution test feeder and a system for estimating induced voltages in the time domain based on the Sune Rusck model are modeled and implemented. In addition, metal oxide surge arresters are modeled and implemented to represent its dynamic characteristics, in order to protect the line under consideration of disturbances caused by induced voltages. From a comparative analysis between the operation of the distribution system in steady state and facing the developments promoted by induced voltages, it is determined the best configuration, as well as the location and quantification of the surge arrester to be installed to protect the test system. Through evaluation of the results of computer simulations, it is observed the robustness of the substation and which branches and loads are more susceptible to the disturbances facing the induced voltages, and the greater protection offered by the surge arresters elements connected near to its nodes allocation.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-06-06T13:59:11Z No. of bitstreams: 1 VALDEMIR DA SILVA BRITO - TESE (PPGEE) 2016.pdf: 24283842 bytes, checksum: 359b3901fbb8d95187c4a580e505a74f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-06T13:59:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VALDEMIR DA SILVA BRITO - TESE (PPGEE) 2016.pdf: 24283842 bytes, checksum: 359b3901fbb8d95187c4a580e505a74f (MD5) Previous issue date: 2016-10-07 / Capes / Este trabalho propõe um modelo elétrico de supressor de surto de ZnO que o representa com exatidão nas três regiões de operação, em uma ampla faixa de frequência e amplitude. O Modelo Elétrico Proposto (MEP) foi validado a partir de um banco de dados, contendo resultados de medições de tensão e corrente. Este banco de dados é constituído por medições em doze varistores de ZnO de cinco fabricantes diferentes, com diferentes dimensões físicas e características elétricas. Nos ensaios, os varistores foram submetidos a diversos níveis de tensão na região de baixas correntes. Também foram aplicados aos varistores vários níveis de amplitude de impulsos de corrente de manobra (30/60 µs), descarga atmosférica (8/20 µs), alta corrente (4/10 µs) e impulsos de corrente com frentes de onda mais rápidas (1,5/26 µs e 3/6 µs), abordando as regiões altamente não linear e altas correntes. Adicionalmente, outros ensaios foram realizados com objetivo de verificar a presença do acoplamento indutivo e a influência do invólucro do supressor de surto na medição da tensão residual. A partir do banco de dados, foram realizadas simulações com o MEP, e com os modelos Convencional e IEEE, já consolidados no meio científico. Os resultados dos modelos foram comparados entre si, e com os resultados de medição. O MEP apresentou melhores resultados em praticamente todos os casos, nas três regiões de operação. O MEP também foi avaliado em estudos reais de energização de linha de transmissão, rejeição de carga e coordenação de isolamento. Os resultados de simulação dos estudos apresentaram níveis de amplitude condizentes com o esperado, e não apresentaram oscilações numéricas ou instabilidade. Os parâmetros do MEP são de fácil determinação, e todas as informações necessárias estão contidas nos datasheets dos fabricantes. / This work proposes an electric model of ZnO surge arresters that represents accurately the ZnO surge arresters in a wide range of frequencies and amplitudes. The Proposed Electric Model (PEM) was validated from a database, containing results of voltage and current measurements. This database are based in twelve ZnO varistors of five different manufacturers, with different physical dimensions and electrical characteristics. In the lab tests, the varistors were submitted to different voltage levels in the low current region. There were also applied to the varistors multilevel amplitude of switching current impulses (30/60 µs), lightning current impulses (8/20 µs), high current impulses (4/10 µs) and current impulses with very fast front time (1.5/26 µs and 3/6 µs), addressing the highly nonlinear and high current regions. In addition, other lab tests were conducted in order to verify the presence of inductive coupling and the infuence of the surge arrester housing in the residual voltage measuring. From the database, simulations were performed with the PEM, with the Conventional and IEEE models which are already consolidated in the scientific community. The results of the models were compared among themselves, and with the measurement results. The PEM presented best results in practically all cases, in all three operating regions. The PEM was also evaluated in real studies of transmission line energization, load shedding and insulation coordination. The simulation results of the studies presented amplitude levels as expected and did not presented numerical oscillations or instability. The PEM parameters are easily determined, besides that all necessary information is contained in the manufacturers datasheet.

Dada a importância dos para-raios para a proteção dos diversos equipamentos e instalações nos sistemas de distribuição e transmissão de energia elétrica contra danos provocados por sobretensões transitórias, quer sejam originadas por descargas atmosféricas, quer por estabelecimento e interrupção de cargas reativas (sobretensões de manobra), é apresentada uma nova metodologia de diagnóstico de seu estado. São apresentadas também as formas construtivas dos para-raios com tecnologias de carboneto de silício (SiC) e óxido de zinco (ZnO), as quais são associadas a modelos elétricos de representação completos e simplificados, de forma a facilitar a análise dos métodos de diagnóstico. Os métodos atualmente empregados para o diagnóstico dos para-raios, tanto fora de serviço quanto durante a operação, bem como suas potencialidades e pontos falhos são explanados, para os equipamentos de SiC e de ZnO. O novo método de diagnóstico proposto nesse trabalho é introduzido a seguir, baseado na monitoração da capacitância equivalente e resistência equivalente do para-raio, juntamente com simulações dos diversos tipos de defeitos passíveis de ocorrência em equipamentos de SiC e ZnO, verificando-se os parâmetros de medição afetados por cada um deles, de forma a estabelecer a efetividade do novo método de monitoração para a detecção dos defeitos. Também é apresentado um método para viabilização da monitoração em tempo real de capacitância e de resistência equivalentes, através da técnica de soma vetorial das correntes de fuga, atualmente já empregada para monitoração de buchas capacitivas de transformadores e outros equipamentos. Por fim, são apresentados os resultados esperados com o novo método de monitoração e as sugestões de novas etapas para trabalhos futuros. / Given the importance of surge arresters for the protection of several devices and installations in electric energy distribution and transmission systems from damages caused by transitory overvoltages, either originated from atmospheric discharges or by closing or opening of reactive loads (switching overvoltages), a new methodology for diagnosing their condition is presented. The constructive forms of surge arresters with silicon carbide (SiC) and zinc oxide (ZnO) technologies are presented, as well as their associated electric representation models, complete and simplified, so as to facilitate the analysis of diagnostic methods. Surge arrester diagnostic methods are presented, both off-line and on-line, together with their potentialities and weak points, for SiC and ZnO arresters. The new diagnostic method proposed in this work is introduced next, based on monitoring of the arrester equivalent capacitance and equivalent resistance, followed by simulations of the several possible defect types in SiC and ZnO devices. The measured parameters affected by each defect type are checked in order to establish the effectiveness of the new monitoring method for the detection of arrester problems. A method for making the monitoring of equivalent capacitance and resistance is also presented, by using the vector sum of leakage currents technique, largely used for monitoring of capacitive bushings in power transformers and other equipment. Finally, the results expected with the new monitoring method and suggestions for future work are presented.

Orientador: Frab Norberto Bóscolo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-22T13:39:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Frazao_MarcoAntonioGomes_D.pdf: 4262109 bytes, checksum: 0e3256f8a0dd02738990d526d5a2329b (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Com este estudo, teve-se a proposta de avaliar a modificação da densidade de 4 cores (branco, cinza claro, cinza escuro e preto) em filmes radiográficos impressos por duas tecnologias dry seca: termográfica (AGFA) e fototermográfica (KODAK). Para isso, foi utilizada uma amostra formada por 18 grupos com 6 corpos de prova para cada uma das tecnologias de impressão totalizando um experimento com 216 corpos de prova submetidos às temperaturas de 40ºC, 60ºC e 80ºC, pelos tempos de 30, 60 e 120 minutos com e sem a exposição solar. Nestes foram realizadas analises densitométricas antes e depois da exposição aos fatores estudados e os dados obtidos submetidos aos testes estatísticos de: Kruskal Wallis, Mann-Whitney e Wilcoxon para dados pareados com nível de significância de 5%. Pôde-se observar que as cores avaliadas impressas no filme pela tecnologia termográfica (AGFA) modificam sua densidade a partir de combinações de exposição a 60ºC e 120 minutos e a 80ºC e 30 minutos sem a exposição ao sol e a partir de 40ºC e 30 minutos com exposição solar, e no filme impresso pela tecnologia fototermográfica (KODAK) modifica sua densidade a 40ºC a partir de 30 minutos com e sem a exposição solar. Concluiu-se que o aumento da temperatura de armazenamento bem com a exposição à luz solar modificam a densidade dos filmes radiográficos impressos pelas tecnologias dry seca avaliadas / Abstract: The purpose of this study was to evaluate the density modification of 4 colors (white, light gray, dark gray and black) in films printed by two dry technologies: thermographic (AGFA) and photothermographic (KODAK). A sample consisting of 18 groups with six specimens per printing technologies was used, totaling an experiment of 216 evaluated specimens when subjected to temperatures of 40°C, 60°C and 80°C, for periods of 30, 60 and 120 minutes with and without sunlight exposure. These specimens were submitted to densitometric analysis before and after exposure to the studied factors and data were subjected to the following statistical tests: Kruskal Wallis, Mann-Whitney and Wilcoxon for paired data. It was observed that the evaluated colors printed on the film by thermographic technology (AGFA) modify their density at exposures to 60°C and 120 minutes, and without sunlight exposure at the temperature of 80°C after 30 minutes, and with sunlight exposure from 40°C and 30 minutes, and the film printed by photothermographic technology (KODAK) modifies its density at 40°C from 30 minutes with and without sunlight exposure. It was concluded that the increase of storage temperature and sunlight exposure modify the density of radiographic films printed by dry technologies / Doutorado / Radiologia Odontologica / Doutor em Radiologia Odontológica

[pt] A medição e classificação de descargas parciais constituem uma importante ferramenta de avaliação dos sistemas de isolamento utilizados em equipamentos de alta tensão. Após o pré-processamento dos dados, que captura, digitaliza e filtra o sinal de descargas parciais, geralmente eliminando os ruídos, existem basicamente duas etapas principais, que são a extração de características e a classificação de padrões. As descargas parciais contêm um conjunto de características discriminatórias únicas que lhes permitem ser reconhecidas. Assim, o primeiro procedimento no processo de classificação é definir quais delas podem ser utilizadas e qual o método de extração destas características. O fenômeno de descargas parciais tem uma natureza transitória e é caracterizado por correntes pulsantes com uma duração de vários nanossegundos até poucos microssegundos. Sua magnitude não é sempre proporcional ao dano causado, sendo que descargas de pequena magnitude podem levar rapidamente à evolução de um defeito. Por isso a necessidade de se entender bem este fenômeno e saber interpretar os dados. Além disso, equipamentos de alta tensão de grande porte, como motores e geradores, podem apresentar mais de uma fonte interna de descargas parciais, sendo importante separar os sinais dessas diferentes fontes antes de realizar a classificação. No caso de outros equipamentos de alta tensão de menor porte, como para-raios e transformadores de corrente de subestação, a simples detecção da presença de descargas parciais interna ao equipamento, independente do número de fontes, já é suficiente para indicar a retirada de operação destes equipamentos, dado seu baixo custo relativo e o elevado grau de importância destes para a confiabilidade do sistema onde estão inseridos. Para um diagnóstico completo e confíável de isolamentos de alta tensão, há a demanda por um sistema de análise capaz de promover com eficácia a detecção de descargas parciais internas aos equipamentos, a separação das diversas fontes de descargas parciais, no caso dos equipamentos de grande porte, bem como realizar a correta classificação do tipo de defeito, com base principalmente na análise das características discriminantes das diferentes fontes e na assinatura dos sinais para os diferentes defeitos. Este estudo contribui para o preenchimento desta lacuna, apresentando metodologias que se mostram robustas e precisas nos testes realizados, de modo que possam efetivamente orientar os especialistas em manutenção na tomada de decisões. Para fazer isso, são propostas novas variáveis capazes de extrair informações relevantes de sinais no tempo medidos em diversos tipos de isolamentos, sendo aplicadas aqui em dados obtidos em campo e em laboratório para avaliar sua eficácia na tarefa. Essas informações são tratadas utilizando técnicas de classificação de padrões e inteligência artificial para determinar de forma automática a presença de descargas parciais, o número de fontes diferentes e o tipo de defeito nos isolamentos de alta tensão utilizados no estudo. Outra contribuição do estudo é a criação de um banco de dados histórico, baseada em processamento de imagem, com padrões de mapas de descargas parciais conhecidos na literatura em máquinas rotativas, para serem utilizados na classificação de novos mapas medidos neste tipo de equipamento. / [en] Measurement and classification of partial discharges are an important tool for the evaluation of insulation systems used in high voltage equipments. After pre-processing of data, which captures, scans and filters the signal of partial discharges, generally eliminating noises, there are basically two main steps, which are the extraction of characteristics and the pattern classification. Partial discharges contain a set of unique discriminatory characteristics that allow them to be recognized. Thus, the first procedure in the classification process is to define which of them can be used and which is the method for extraction of those characteristics. The phenomenon of partial discharges has a transient nature and is characterized by pulsating currents with a duration of several nanoseconds up to a few microseconds. Its magnitude is not always proportional to the damage caused, and discharges of small magnitude can quickly lead to the evolution of a failure. Therefore the need to understand this phenomenon well and to know how to interpret the data. In addition, large high voltage equipments such as motors and generators may have more than one internal source of partial discharges, and it is important to separate the signals from those different sources prior to classification. In the case of smaller high voltage equipments, as surge arrester and substation current transformers, the simple detection of the presence of partial discharges inside the equipment, regardless of the number of sources, is sufficient to indicate the withdrawal of operation of the equipment, given their low relative cost and the high degree of importance of these to the reliability of the system where they are part of. For a complete and reliable diagnosis of high voltage insulations, there is a demand for an analysis system capable of effectively promoting the detection of the partial discharges internal to the equipments, the separation of the various sources of partial discharges in the case of large equipments, as well as to carry out the correct classification of the type of failure. The system should be based mainly on the analysis of the discriminating characteristics of the different sources and the signature of the signals for the different failure. This study contributes to fill this gap by presenting methodologies that are robust and accurate in the tests performed, so that they can effectively guide maintenance specialists in decision making. To do this, new variables are proposed to extract relevant information from time signals measured in various types of insulations, being applied here in field and laboratory data to evaluate their effectiveness in the task. This information is treated using standard classification techniques and artificial intelligence to automatically determine the presence of partial discharges, the number of different sources and the type of defect in the high voltage insulations used in the study. Another contribution of the study is the creation of a historical database, based on image processing, with partial discharge map patterns known in the literature on rotating machines, to be used in the classification of new maps measured in this type of equipment.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jessica Rodrigues Camara.pdf: 4063408 bytes, checksum: d160fbb4a019fe268fcee175023d69fd (MD5) Previous issue date: 2011-03-18 / In this work, it was studied the physical-mechanical properties of elastomers based on ethylene-propylene-diene monomer copolymer (EPDM) with barite addition, witch is a filler in powder form, opening way for application of these composites in the protection and shield against X radiation, in the form of aprons. These aprons come to substitute the elastomeric ones with lead filler in ergonomic and economically advantageous conditions. Elastomeric composites with different barite concentrations were studied: 50, 75, 100, 125 and 150phr (parts per hundred of ruber). Among the studied properties are distinguished: tensile strength, module strength, tear strength, compression set, hardness, fluid absorption, morphologic analysis, X-ray attenuation and equivalent thickness of attenuation in Pb. The results showed that all the compositions present a good dispersion of the filler in the matrix. It was observed that the increase of the barite concentration provokes an increase in the X-ray attenuation, equivalent thickness of attenuation in Pb, hardness, tensile strength, elasticity module, tear strength and in the compression set of composites, as well as a decrease in the oil absorption. / Neste trabalho estudou-se as propriedades dos elastômeros a base do copolímero de etilenopropileno-dieno monômero (EPDM) com a adição de barita, que é uma carga em pó, abrindo caminho para aplicação destes compostos na proteção e blindagem contra a radiação X, na forma de aventais, em substituição dos aventais a base de elastômero carregado com chumbo em condições. Foram estudados compostos elastoméricos com diferentes concentrações de barita: 50, 75, 100, 125 e 150phr (partes por 100 partes de borracha). Entre as propriedades estudadas destacam-se: resistência à tração, módulo sob tração, resistência ao rasgo, deformação permanente à compressão, dureza, absorção de fluído, análise morfológica, atenuação de raios X e espessura equivalente de atenuação em Pb. Os resultados mostraram que todas as composições apresentam uma boa dispersão da carga na matriz. Observou-se que com o aumento da concentração de barita há um aumento na atenuação de raios X, na espessura equivalente de atenuação em Pb, na dureza, na resistência à tração, no módulo de elasticidade, na resistência ao rasgo, na deformação permanente sob compressão dos compostos, bem como um decréscimo na absorção de óleo.

A maior parte das concessionárias de energia elétrica brasileiras normalmente não trata as falhas em transformadores de distribuição como um problema relevante sob ponto de vista financeiro, uma vez que qualquer ação preventiva para minimizar o problema dentro da realidade atual pode ser mais onerosa. Portanto, políticas adequadas para investigar as falhas de transformadores de distribuição são geralmente relegadas a segundo plano ou às vezes nem existem. Neste contexto, a informação existente em falhas de transformadores pode não conter dados importantes. No entanto, novas leis que afetam as concessionárias de energia estão mais severas e demandam por maior eficiência por parte delas. Neste novo cenário, uma metodologia forense, criada há muitos anos por várias concessionárias para analisar falhas em transformadores de distribuição, foi recentemente resgatada com a análise de 3159 equipamentos. Essa metodologia é conhecida como Metodologia Forense para Transformadores de Distribuição (MFTD) e será utilizada como ferramenta de diagnóstico para estudos de casos. Novos testes e ensaios como medição de resistência de isolamento, índice de absorção dielétrica e polarização, análise físico-química entre outros, serão agregados à metodologia forense para aprimorá-la. Além disso, os para-raios, sendo parte do sistema de proteção de transformadores de distribuição, também são estudados com o objetivo de verificar possíveis falhas de projeto e desafios a serem superados. / Most Brazilian utility companies normally do not treat failures in distribution transformers as a relevant problem in large financial point of view, since any preventive action to minimize them within the current reality can be more costly. Thus, proper policies for investigating faults in distribution transformers are usually disregarded by the power utilities and sometimes policies may not even exist. In this context, existing information on faulty distribution transformers may not contain important data. However, new laws affecting power distribution companies are becoming more severe and there are demands for greater efficiency. In this new scenario, a forensic methodology to analyse faults in distribution transformers, created some years ago by many utilities, has recently been resurrected with the analysis of 3,159 distribution transformers. This methodology is known as Forensic Analysis Applied to Distribution Transformers (FAADT). New tests and trials as measuring insulation resistance, polarization index and dielectric absorption, physical and chemical analysis among others, will be added to the forensic methodology to improve it. Moreover, the surge-arresters, being part of the system of protection of distribution transformers, are also studied in order to evaluate possible design flaws and challenges to overcome.

A maior parte das concessionárias de energia elétrica brasileiras normalmente não trata as falhas em transformadores de distribuição como um problema relevante sob ponto de vista financeiro, uma vez que qualquer ação preventiva para minimizar o problema dentro da realidade atual pode ser mais onerosa. Portanto, políticas adequadas para investigar as falhas de transformadores de distribuição são geralmente relegadas a segundo plano ou às vezes nem existem. Neste contexto, a informação existente em falhas de transformadores pode não conter dados importantes. No entanto, novas leis que afetam as concessionárias de energia estão mais severas e demandam por maior eficiência por parte delas. Neste novo cenário, uma metodologia forense, criada há muitos anos por várias concessionárias para analisar falhas em transformadores de distribuição, foi recentemente resgatada com a análise de 3159 equipamentos. Essa metodologia é conhecida como Metodologia Forense para Transformadores de Distribuição (MFTD) e será utilizada como ferramenta de diagnóstico para estudos de casos. Novos testes e ensaios como medição de resistência de isolamento, índice de absorção dielétrica e polarização, análise físico-química entre outros, serão agregados à metodologia forense para aprimorá-la. Além disso, os para-raios, sendo parte do sistema de proteção de transformadores de distribuição, também são estudados com o objetivo de verificar possíveis falhas de projeto e desafios a serem superados. / Most Brazilian utility companies normally do not treat failures in distribution transformers as a relevant problem in large financial point of view, since any preventive action to minimize them within the current reality can be more costly. Thus, proper policies for investigating faults in distribution transformers are usually disregarded by the power utilities and sometimes policies may not even exist. In this context, existing information on faulty distribution transformers may not contain important data. However, new laws affecting power distribution companies are becoming more severe and there are demands for greater efficiency. In this new scenario, a forensic methodology to analyse faults in distribution transformers, created some years ago by many utilities, has recently been resurrected with the analysis of 3,159 distribution transformers. This methodology is known as Forensic Analysis Applied to Distribution Transformers (FAADT). New tests and trials as measuring insulation resistance, polarization index and dielectric absorption, physical and chemical analysis among others, will be added to the forensic methodology to improve it. Moreover, the surge-arresters, being part of the system of protection of distribution transformers, are also studied in order to evaluate possible design flaws and challenges to overcome.