Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T18:44:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232383.pdf: 6125560 bytes, checksum: deb66999d6f438935869ccbf7c43550d (MD5) / Os transformadores de potência são equipamentos muitos importantes nos sistemas elétricos de potência, por tal motivo o estudo de ferramentas de monitoramento e diagnóstico que impeçam a retirada não planejada destes equipamentos é interessante para as empresas do setor elétrico. Neste contexto, é apresentada a Análise da Resposta em Freqüência (FRA) como uma metodologia de diagnóstico de faltas em enrolamentos de transformadores de potência, que vem sendo cada vez mais utilizada no setor elétrico devido aos bons resultados obtidos com as pesquisas realizadas. Entretanto, ainda não existe uma normatização específica nem quanto à metodologia para realizar o ensaio de resposta em freqüência nem quanto à interpretação dos resultados do ensaio, que geralmente é realizada de forma visual e requer especialistas treinados para isso. Neste trabalho de dissertação são estudadas as duas principais metodologias para a realização do ensaio de resposta em freqüência, apresentando as principais vantagens e desvantagens de cada método. Também são apresentadas as principais características da FRA no sentido de indicar correlação entre faltas e parâmetros modificados nos transformadores, fatores que influenciam as medições de FRA e considerações sobre a modelagem de enrolamentos de transformadores de potência. No tocante ao diagnóstico do estado de enrolamentos com a FRA, são analisados diagramas reais de ensaios de FRA realizados em transformadores de potência. Os dados foram separados em casos de estudo, onde, além da comparação e análise visual dos diagramas de FRA, são propostos e avaliados três indicadores numéricos estatísticos e uma rede neural artificial como ferramentas para quantificar diferenças entre as curvas, e desta forma auxiliar no diagnóstico do estado de dos enrolamentos de transformadores de potência.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnonológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-23T10:03:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 245169.pdf: 1087368 bytes, checksum: 39784cb70e0765756ba1f5db47c65b50 (MD5) / Este trabalho apresenta uma análise dos procedimentos definidos por normas técnicas para o ensaio de transformadores de potência. O modelo convencional do transformador e seu desempenho são obtidos a partir destes ensaios. É proposto um procedimento para obtenção de um modelo com parâmetros variantes no tempo que leve em consideração os efeitos da perda e saturação magnética do material. Os resultados são obtidos a partir de ensaios realizados em uma bancada com instrumentos adequados para a medida das grandezas elétricas envolvidas. O procedimento emprega uma técnica de otimização chamada Algoritmo Genético. Os resultados experimentais adquiridos com a bancada são comparados aos simulados para validação do modelo. É feita uma investigação do procedimento proposto pela norma para a medida das perdas magnéticas. Os resultados obtidos nos ensaios conforme as normas técnicas são comparados aos adquiridos com a bancada.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T12:48:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 238944.pdf: 20622091 bytes, checksum: a7e03bad9a9445e6fe4c433e72926e07 (MD5) / Este trabalho apresenta um novo conversor CC-CC, elevador de tensão, com isolamento em alta freqüência, em malha fechada, controlado por valores médios instantâneos de corrente. O referido conversor foi desenvolvido para aplicações industriais que apresentam tensão de entrada contínua e menor que a tensão de saída desejada, como também para aplicações alimentadas por baterias, células a combustível e painéis de células fotovoltaicas. Este novo conversor apresenta como principais características: reduzida ondulação de corrente drenada da fonte, isolamento em alta freqüência, reduzida ondulação da tensão, pois o capacitor é projetado para freqüência igual a três vezes a freqüência de comutação, somente três interruptores ativos conectados à mesma referência (o que é uma das suas principais vantagens). Por meio da modulação adotada o conversor apresenta duas regiões distintas de operação. Esta tese apresenta, ainda, a modelagem por valores médios instantâneos e uma estratégia de controle da corrente de entrada e da tensão de saída, bem como o equacionamento completo do conversor e os resultados experimentais para um protótipo de 6,2 kW e outro de 3,4 kW. This paper presents a new three-phase step-up DC-DC converter with a high-frequency isolation transformer in an average current-mode controlled closed loop. This converter was developed for industrial applications where the dc input voltage is lower than the output voltage, for instance in installations fed by battery units, photovoltaic arrays or fuel cell systems. The converter's main characteristics are: reduced input ripple current, step-up voltage, high frequency isolating transformer, reduced output voltage ripple due to three pulsed output current and the presence of only three active switches connected at the same reference, this being a main advantage of this converter. By means of a specific switch modulation, the converter allows two operational regions. An average current-mode control strategy is applied to both input current and output voltage regulation. Theoretical expressions and experimental results are presented for both 6.2 kW and 3.4kW prototypes.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:34:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 326074.pdf: 5661706 bytes, checksum: 2962f41b6de615c76b62c240edfcb2cc (MD5) Previous issue date: 2013 / Os estudos tradicionais de coordenação de isolamento fazem uso de metodologias determinísticas e probabilísticas, considerando apenas a amplitude das sobretensões no domínio do tempo. Na presente dissertação, aplica-se uma metodologia proposta recentemente para coordenação de isolamento, fazendo uso da teoria da densidade espectral de energia. Esta nova abordagem quantifica a energia das sobretensões transitórias no domínio da frequência, associando amplitude, espectro de frequências e a participação (duração) destas no sinal, e pode ser aplicada a qualquer equipamento de uma subestação. Esta nova metodologia define uma grandeza adimensional, denominada fator de severidade no domínio da frequência (FSDF), que permite avaliar os resultados dos estudos frente aos ensaios de suportabilidade realizados em fábrica. Simulações de descargas atmosféricas em um sistema real são utilizadas para avaliar os resultados dessa nova metodologia, sob o ponto de vista de transitórios de frente rápida oriundos destes surtos. Nas simulações, visando avaliar a contribuição dos modelos computacionais, faz-se uso de dois tipos de modelagem, uma mais simplificada, que não considera todas as informações necessárias para reproduzir os efeitos físicos do fenômeno, e uma modelagem mais detalhada, com uma reprodução mais fidedigna dos parâmetros físicos, no caso de transformadores baseada em medições de resposta em frequência. Os resultados das simulações para cada tipo de modelagem, considerando a abordagem clássica de coordenação de isolamento e a recente metodologia, são comparados em termos de suas margens de segurança em relação ao nível de isolamento especificado para o transformador. Do ponto de vista da nova metodologia, os resultados de algumas simulações demonstram que os ensaios padronizados realizados em fábrica não garantem a suportabilidade do transformador para alguns eventos transitórios, em determinadas faixas de frequência, que podem ocorrer quando da sua conexão ao sistema elétrico. A importância do uso dessa nova metodologia se confirma ao final desse trabalho com as avaliações dos resultados obtidos.<br> / Abstract : Traditionally, studies for insulation coordination apply probabilistic and deterministic methods considering only the amplitude of overvoltages in the time domain. In this work, a recently proposed methodology for insulation coordination, based on the theory of energy spectral density, is applied. This new approach quantifies the energy of transient overvoltages in the frequency domain taking into account their magnitude, frequency spectrum and participation (duration) of those in signal, and can be applied to any substation apparatus. This new methodology defines a dimensionless quantity, called frequency domain severity factor (FDSF), which allows evaluating the results of studies against withstand capability tests carried out in factory. Lightning surges simulations, for a real system, are used to evaluate the results of this new methodology, from the point of view of fast front transients. In order to evaluate how the models affect the simulation results, two types of modeling are tested: simplified modeling, which does not include all information necessary to reproduce the physical phenomenon, and a more detailed modeling, with more accurate reproduction of the physical parameters, in the case of transformers based on measurements of frequency response. The simulation results for each type of modeling, considering the classic approach of insulation coordination and the new methodology, are compared considering the safety margin that they provide in relation to the insulation specified for the transformer. From the viewpoint of the new methodology, the results of some simulated cases show that standardized tests executed at the transformer factory do not guarantee its supportability, in specific frequency bands, when it faces some events after installation in a real electric system. The importance of the use of this new methodology is confirmed at the end of this work, with the evaluation of the results obtained.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:53:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 326660.pdf: 7483181 bytes, checksum: daa90a83e5028a2df160133d5b29ad96 (MD5) Previous issue date: 2014 / Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada constituem uma ferramenta que permite o monitoramento em tempo real da dinâmica dos sistemas elétricos de potência. Aplicações que fazem uso de sincrofasores podem ser sensíveis aos erros de medição. Desta maneira, as normas aplicáveis à medição fasorial exigem elevados requisitos de exatidão e desempenho por parte dos equipamentos de medição. Entretanto, o erro fasorial total em uma instalação de medição de fasores é consequência não só da unidade de medição, mas de toda a cadeia de instrumentos, denominada Canais de Instrumentação, cuja finalidade é adequar os sinais de tensão e corrente para patamares mensuráveis, e transportar esses sinais até os instrumentos de medição. Neste trabalho é investigada a influência produzida pelos Canais de Instrumentação nos erros de medição, do ponto de vista da tecnologia de medição fasorial sincronizada. Para tanto são discutidos os aspectos de exatidão que abrangem todos os equipamentos que compõem um Canal de Instrumentação típico, incluindo a própria unidade de medição fasorial. É realizada a correlação dos conceitos adotados pelas normas, e proposto um índice de avaliação do erro fasorial global, que incorpora a contribuição de todos os equipamentos. Em seguida é feita a modelagem dos equipamentos do Canal de Instrumentação. Através desta modelagem são realizadas diversas simulações computacionais, com o intuito de verificar a magnitude dos erros fasoriais, presentes em uma instalação de medição fasorial. Estas simulações são realizadas nas condições nominais de operação dos equipamentos, nas condições de testes de regime permanente e regime dinâmico exigidas pela norma de medição fasorial, e durante eventos reais observados no sistema elétrico brasileiro. Os resultados obtidos mostram que as atuais normas aplicadas a CI permitem erros fasoriais muito superiores aos exigidos pela norma de medição fasorial. Além disso, os resultados de simulação mostram que os CI podem provocar erros fasoriais elevados, principalmente quando submetidos a condições onde os parâmetros do sinal de entrada (tensão e corrente) estão fora dos seus valores nominais.<br> / Abstract : Synchronized Phasor Measurement Systems represent a useful tool on real time monitoring of power systems dynamics. Applications that use synchrophasors may be sensitive to measurement errors. Thus, the phasor measurement standards require high accuracy levels from measurement equipments. However, the total phasor error on a phasor measurement installation is not caused only by the measurement unit, but by the entire instruments network, called Instrumentation Channel. The Instrumentation Channel function consists in adjusting the voltage and current signals to measurable levels, and transport these signals to the measurement instruments. In this work, the influence of Instrumentation Channels on measurement errors is investigated, from the point of view of synchronized phasor measurement technology. For that purpose, the accuracy aspects that cover all the equipaments which compose a typical Instrumentation Channel are analyzed, including the phasor measurement unit itself. The concepts used by the standards are correlated and then an evaluation index for the global phasor error, that incorporates all equipment contribution, is proposed. After that, the modelling of Instrumentation Channel equipments is developed. Through this modelling, many computational simulations are performed, in order to verify the magnitude of phasor errors, present in a phasor measurement installation. These simulations are performed on nominal operation conditions, on test conditions of steady state and transient required by phasor measurement standard, and during real events observed on the Brazilian Interconnected Power System. The results show that the current standards, applied to Instrumentation Channels, allow phasor errors much higher than those required by the phasor measurement standard. Furthermore, the simulation results show that the instrumentation channels may produce high phasor errors, especially when facing conditions where the parameters of the input signal (voltage and current) are different from their nominal values.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-06-25T22:57:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 309422.pdf: 3775318 bytes, checksum: c2a0acbe6cfdd333a46dd08eeeabf541 (MD5) / Este trabalho apresenta como proposta principal o desenvolvimento de uma bancada para ensaio de transformadores de corrente de alta tensão em frequências distintas da industrial. Também são propostas metodologias para o desenvolvimento e análise de ensaios. Para a operação da bancada foram desenvolvidos dois instrumentos virtuais: um destinado à geração da referência com forma de onda senoidal na frequência desejada à obtenção da forma de onda da tensão e corrente de excitação, e um que realiza tratamento dos dados dos ensaios para a análise dos transformadores de corrente. / This work presents as main purpose the development of an equipment capable of testing current transformers of high voltage at frequencies other than the commercial power system, as well as some proposals for testing. For the operation, two virtual instruments were developed. A first one to sinusoidal waveform generation, at the desired frequency, to obtain the waveform of the excitation current and voltage. The other virtual instrument performs the tests data processing for the analyses of current transformers.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:05:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 221027.pdf: 7462608 bytes, checksum: bc0799a9312cca50d35a1c00705b7c30 (MD5) / As perdas no núcleo e enrolamentos de transformadores levam a um aumento nas temperaturas internas destes equipamentos. Este aquecimento deve ser monitorado, a fim de evitar envelhecimento precoce no isolamento de papel

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial / Made available in DSpace on 2012-10-21T18:31:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 213360.pdf: 1141040 bytes, checksum: 96689a1febad1fff73a965e2ccf50d9a (MD5) / A manutenção industrial é caracterizada cada vez mais pela necessidade do conhecimento real do estado de equipamentos e sistemas de integração industrial. Para tal, é de suma importância à necessidade de otimização de métodos e processos, reduzindo-se cada vez mais os custos, bem como melhorar o desempenho dos sistemas e a qualidade dos serviços. Atualmente, a análise do desempenho dos transformadores é estabelecida em função do nível de contaminação do óleo mineral isolante. A monitoração do teor de gases combustíveis dissolvidos no óleo isolante é a forma clássica de se verificar se um dado transformador encontra-se em boas condições e confiabilidade de operação. A determinação das concentrações de gases dissolvidos em óleos isolante é feita por cromatografia gasosa, que é um método largamente utilizado nas concessionárias de energia elétrica. Porém, há no mercado sistemas de medição que podem ser instalados nos transformadores capazes de monitorar a concentração dos gases dissolvidos no óleo isolante. Entretanto, estes equipamentos são caros e requerem a instalação de um sistema para cada transformador. Este trabalho apresenta uma análise metrológica de um sistema de medição capaz de monitorar remotamente a concentração dos gases dissolvidos no óleo isolante, através da utilização de um único sistema, aplicado em vários transformadores, o que implicará em uma economia considerável para as concessionárias de energia elétrica.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T23:49:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T17:08:35Z : No. of bitstreams: 1 174289.pdf: 5421151 bytes, checksum: aed199fbd9c083a4a9c6f7a5045ce403 (MD5) / Esta dissertação tem por objetivo apresentar o resultado de estudo de um modelo de caracterização de envelhecimento de equipamentos - Metodologia TCE, como mais uma ferramenta no que diz respeito ao gerenciamento da vida de equipamentos elétricos. Para este fim o estudo compara os métodos utilizados pela Light Serviços de Eletricidade S. A., quanto à avaliação do estado de degradação dos seus transformadores de potência através de análise do estado dos materiais isolantes, com a metodologia de caracterização de envelhecimento de equipamentos - Metodologia TCE, que compreende a realização de vários testes estatísticos baseados em distribuições de probabilidade com características de envelhecimento. Também nesta dissertação, é apresentado uma análise de custo / benefício, de forma a identificar o momento a ser tomado para a substituição ou renovação dos transformadores estudados bem como realizada uma análise de qual alternativa optar, se pela substituição ou renovação dos referidos equipamentos. Pelo estudo realizado, observa-se que a Metodologia TCE pode ser utilizada como mais uma ferramenta na determinação do estado de degradação dos transformadores de potência em conjunto com os métodos atualmente praticados pelas concessionárias e fabricantes deste equipamentos.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T06:59:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T23:28:02Z : No. of bitstreams: 1 137845.pdf: 90886538 bytes, checksum: 3c7b604423d8b0330441c9b472da1baa (MD5)