Neste trabalho é apresentado um novo método de medição de descargas parciais, através de transformadores de corrente de alta frequência, instalados no condutor de aterramento dos equipamentos do sistema elétrico de potência e acoplados a um osciloscópio. Esse novo método de medição tem como grande ganho o fato dos equipamentos não precisarem ser retirados de operação para realização de medição. Pelo fato das transmissoras serem remuneradas pela disponibilidade das funções transmissão, o diagnóstico dos equipamentos em serviço faz com que os custos sejam reduzidos. Foi realizado um levantamento teórico onde foi definida a curva característica esperada como resposta do transformador de corrente a um sinal impulsivo. Foram levantadas curvas características, em laboratório, através de oscilogramas no domínio do tempo, das assinaturas de descargas parciais em equipamentos com isolação a óleo e a gás SF6, de modo a validar o sinal esperado na fundamentação teórica. Essas assinaturas foram utilizadas em medições em campo, que comprovaram a viabilidade da fundamentação teórica e das assinaturas obtidas em laboratório. Adicionalmente foram levantados fatores que podem influenciar nas medições e mostrados sinais que possuam características diferentes daquelas das descargas parciais, de modo a diferencia-los. / This work presents a new method of measuring partial discharges, through high frequency current transformers, installed in the equipment grounding conductor of the electrical power system and coupled to an oscilloscope. This new measurement method has as great gain, the fact that the equipment doesnt need to be removed from service to perform measurement. Because of the transmission being remunerated by the availability of the transmission functions, diagnosis of equipment in service makes the costs been reduced. A theoretical survey where the characteristic curve expected response from the current transformer to an impulsive signal was set has been done. Characteristic curves were raised in the laboratory through oscillograms in the time domain, of signatures of partial discharges in equipment with SF6 gas and oil isolation, in order to validate expected signal discharges in the theoretical foundation. These signatures were used in field measurements, which proved the feasibility of the theoretical foundation and signatures obtained in the laboratory. Further factors were raised that may influence the measurements and shown signs that have different characteristics from those of partial discharges in order to differentiate them.

Orientador: Prof. Dr. Thales Sousa / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2017. / Os transformadores de potência são elementos essenciais de um sistema elétrico de potência. Há anos, os transformadores de potência a seco vêm sendo amplamente utilizados, uma vez que este tipo de transformador, comparados aos transformadores a óleo, possuem menores dimensões, necessitam de menos manutenção e são recomendados para instalações internas que exigem segurança e confiabilidade, além de agredirem menos o meio ambiente. Um dos principais parâmetros de interesse no projeto e operação de transformadores é a temperatura, uma vez que ela interfere no envelhecimento da isolação do enrolamento e, consequentemente, na sua vida útil. Portanto, a medida de temperatura em um transformador é de particular interesse dos fabricantes e clientes com o objetivo de prolongar a expectativa de vida dos transformadores. Nesse sentido, o presente trabalho utilizou um termovisor, sensores de temperatura e um analisador trifásico de energia para realizar medidas em campo e coletar os valores de temperatura e de grandezas elétricas de um transformador de potência trifásico a seco de 500 kVA, que está em uso na Universidade Federal do ABC (UFABC). Com as medidas obtidas, assim como dados aproximados das características dos materiais empregados e dimensões do transformador, foi proposto, através da utilização da equação de difusão de calor, tendo como condições de contorno as equações de convecção e radiação, a obtenção da distribuição de temperatura de transformadores por meio da realização de um estudo térmico utilizando o método dos elementos finitos. O estudo foi realizado utilizando o software livre FEMM (Finite Element Method Magnetics) que utiliza um espaço cartesiano de duas dimensões (2D), no qual foi possível descrever a geometria da estrutura a ser simulada e aplicar a análise por elementos finitos. Com isso, comparou-se as medidas realizadas em campo com os valores obtidos no modelo proposto. Os resultados das simulações numéricas apresentaram concordância com os valores obtidos em campo. / Power transformers are essential elements of an electric power system. For years, dry-type power transformers are widely used, since this type of transformer, compared to oil transformers, are smaller in size, require less maintenance and are recommended for indoor installations that require safety and reliability, and less damage to the environment. One of the main parameters of interest in the design and operation of transformers is the temperature, since it interferes in the aging of the insulation of the winding and, consequently, its useful life. Therefore, the temperature measurement in a transformer is of particular interest to manufacturers and customers, to prolong the life expectancy of transformers. Thus, with the use of a thermal imager, temperature sensors and a three-phase power analyzer, measurements were made on site and the temperature and electrical values of a three-phase dry-type power transformer of 500 kVA, in use were collected At the Federal University of ABC (UFABC). With the data of the measurements, such as approximate data of the characteristics of the materials used and dimensions of the transformer, it was possible to propose, through the use of the heat diffusion equation, having as boundary conditions the convection and radiation equations, obtaining the temperature distribution of transformers by conducting a thermal study using the finite element method. Such study was performed using FEMM (Finite Element Method Magnetics) software that uses a two dimensional cartesian space (2D), in which it was possible to design the structure to be simulated and to apply the finite element analysis. Thus, the measurements performed on site were compared with the values obtained in the proposed model. The results of the numerical simulations presented agreement with the values obtained on site.

Neste trabalho é apresentado um novo método de medição de descargas parciais, através de transformadores de corrente de alta frequência, instalados no condutor de aterramento dos equipamentos do sistema elétrico de potência e acoplados a um osciloscópio. Esse novo método de medição tem como grande ganho o fato dos equipamentos não precisarem ser retirados de operação para realização de medição. Pelo fato das transmissoras serem remuneradas pela disponibilidade das funções transmissão, o diagnóstico dos equipamentos em serviço faz com que os custos sejam reduzidos. Foi realizado um levantamento teórico onde foi definida a curva característica esperada como resposta do transformador de corrente a um sinal impulsivo. Foram levantadas curvas características, em laboratório, através de oscilogramas no domínio do tempo, das assinaturas de descargas parciais em equipamentos com isolação a óleo e a gás SF6, de modo a validar o sinal esperado na fundamentação teórica. Essas assinaturas foram utilizadas em medições em campo, que comprovaram a viabilidade da fundamentação teórica e das assinaturas obtidas em laboratório. Adicionalmente foram levantados fatores que podem influenciar nas medições e mostrados sinais que possuam características diferentes daquelas das descargas parciais, de modo a diferencia-los. / This work presents a new method of measuring partial discharges, through high frequency current transformers, installed in the equipment grounding conductor of the electrical power system and coupled to an oscilloscope. This new measurement method has as great gain, the fact that the equipment doesnt need to be removed from service to perform measurement. Because of the transmission being remunerated by the availability of the transmission functions, diagnosis of equipment in service makes the costs been reduced. A theoretical survey where the characteristic curve expected response from the current transformer to an impulsive signal was set has been done. Characteristic curves were raised in the laboratory through oscillograms in the time domain, of signatures of partial discharges in equipment with SF6 gas and oil isolation, in order to validate expected signal discharges in the theoretical foundation. These signatures were used in field measurements, which proved the feasibility of the theoretical foundation and signatures obtained in the laboratory. Further factors were raised that may influence the measurements and shown signs that have different characteristics from those of partial discharges in order to differentiate them.