O ruído acústico produzido pelos transformadores elétricos de potência, instalados em áreas urbanas, gera problemas ambientais e desconforto na população vizinha. Neste trabalho propõe-se desenvolver uma metodologia de projeto para reduzir o ruído dos transformadores com o objetivo de atingir níveis de ruído que a legislação ambiental exige. Um transformador elétrico de potência contém um núcleo, no qual encontram-se as bobinas, dentro de um tanque, ao ativar-se o núcleo e a bobina produz ruído e vibração em todos os componentes do transformador. Para diminuir a vibração e o ruído propõe-se o uso de Absorvedores Dinâmicos (AD) fixados nas paredes do tanque, e amortecedores automotivos ligados à base do tanque. Com os amortecedores procura-se atenuar os deslocamentos da base do tanque impostos pelo núcleo. Este procedimento, isoladamente, diminui a vibração da base do tanque e das paredes do tanque. Adicionalmente, utilizando absorvedores dinâmicos de vibração, projetados e alocados de acordo com resultados de simulações numéricas, é possível reduzir a amplitude de vibração das paredes do tanque. A redução de amplitude de vibração das paredes do tanque leva necessariamente a uma redução do ruído acústico, pois o ruído acústico decorre do acoplamento da vibração das paredes com o ar vizinho. Dados de deslocamento das paredes em condições operacionais, Operational Defection Shape (ODS), foram utilizados para determinar regiões de maior vibração e regiões para alocação dos absorvedores dinâmicos. Os modelos de elementos finitos do tanque, dos absorvedores dinâmicos e o carregamento operacional permitem estimar a redução de ruído e o número e a posição dos absorvedores dinâmicos. / The acoustic noise produced by electric power transformers, installed in urban areas, generates environmental problems and discomfort for the citizens of the neighborhood. The present work proposes a design methodology of devices to reduce the acoustic noise to levels legally accepted. An electric power transformer has a core, where the coils are assembled, inside a tank to active the core and coils make sound and vibration in all transformer component. To reduce vibration and noise it is evaluate the use of Dynamic Absorbers (DA), attached to the walls of the tank, and automotive dampers, attached to the base of the tank. The shock absorbers are intended to attenuate the displacements of the base of the tank imposed by the core of the transformer. This procedure, alone, reduces the vibration amplitude of the base and of the walls of the tank. Additionally, using vibration dynamic absorbers, designed and allocated according to numerical simulations, it is possible to reduce the amplitude of vibration on the walls of the tank. The reduction of the vibration amplitude necessarily leads to a reduction of the acoustic noise, since the acoustic noise is generated through the coupling of the structural vibration and the air in the near field. Operational displacement data, from an Operational Defection Shape (ODS) analysis, were used to determine regions of vibration higher and regions to location of dynamic absorber. Finite elements models of the tank and of the dynamic absorbers and the operational loading allow the estimation of noise reduction and of the number and position of the dynamic absorbers.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Major Energia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica (Área de especialização de Construções Mecânicas), na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Professores Doutores Mário Augusto Pires Vaz e Francisco José Malheiro Queirós de Melo

[pt] Face à complexidade da matriz energética brasileira e em particular de todo o sistema elétrico de potência interligado, torna-se imprescindível garantir que os equipamentos instalados, desde a geração até os consumidores finais, operem em condições satisfatórias e em elevados níveis de confiabilidade. De acordo com a reestruturação do setor e sua inserção em um mercado competitivo, além da elevada confiabilidade exigida, o novo conceito de disponibilidade dos equipamentos e sistemas impõe mais qualidade e planejamento no mercado de energia elétrica. Neste contexto, as empresas de energia elétrica preocupam-se cada vez mais em manter seus equipamentos em boas condições de operação para que tais metas sejam alcançadas. Entre os equipamentos elétricos de potência, os transformadores sem dúvida correspondem ao ativo de maior importância por serem os mais caros e complexos em termos funcionais. A Análise de Gases Dissolvidos no óleo mineral isolante (AGD) é uma ferramenta de diagnóstico de grande aceitação e potencial na detecção de faltas em equipamentos elétricos com isolação papel-óleo, sobretudo nos transformadores de potência. Com o objetivo de fornecer maiores subsídios aos gestores de manutenção na tomada de decisões quanto à intervenções em transformadores, o trabalho desenvolvido propõe um Sistema de Apoio à Decisão composto por um módulo de Inteligência Computacional (IC) que utiliza regras fuzzy para efetuar o diagnóstico do equipamento em conjunto com outro módulo de apoio à decisão que considera as características do transformador e outros parâmetros de influência, fornecendo, além do diagnóstico, recomendações para a tomada de decisão pelos gestores de manutenção. / [en] Given the complexity of the Brazilian energy matrix and in particular of the whole interconnected electrical power system, it is essential to ensure that the equipment, from generation to final consumers, operates in a satisfactory way and high levels of reliability. In accordance with the restructuring of the sector and its integration in a competitive market, in addition to the high reliability required, the new concept of availability of equipment and systems requires more planning and quality in the market of electrical energy. In this context, electrical power companies are increasingly concerned about maintaining their equipment in good operating conditions so that the above targets are attained. Within electrical equipments, power transformers are undoubtedly the most important asset, since they are the most expensive and complex in functional terms. Dissolved Gases Analysis in insulating mineral oil (DGA), is a widely accepted tool for detecting faults in electrical equipments with paper-oil insulation, particularly in power transformers. With the aim of providing more subsidies to maintenance managers when making decisions on interventions in power transformers, this work proposes a Decision Support System composed of a module of Computational Intelligence (CI) which uses fuzzy rules to diagnose the equipment, together with another decision-support module, which considers the power transformer features and other parameters in order to help managers in the decision making process.

Orientador: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Fábio Bertequini Leão / Banca: José Carlos de Melo Vieira Junior / Resumo: Neste trabalho apresenta-se um algoritmo numérico de proteção diferencial de transformadores de potência. Neste algoritmo tem-se como principal objetivo a busca por uma eficiente discriminação entre correntes de faltas e correntes de magnetização, também conhecidas como correntes de inrush, que podem provocar a atuação indevida do relé diferencial. A transformada wavelet é utilizada para discriminar correntes de faltas de correntes de inrush utilizando o princípio de conservação de energia presente na análise multirresolução para esse tipo de transformada. O algoritmo numérico foi desenvolvido no MATLAB e a simulação do circuito elétrico usado como teste é realizada em software ATP/EMTP pela sua já consolidada utilização e confiabilidade de resultados quando se dispõe de dados técnicos reais de sistemas elétricos de potência. As simulações e resultados apresentados indicam que a técnica desenvolvida mostra-se eficiente de acordo com os comportamentos esperados de relés de proteção típicos / Abstract: In this work it is presented a numerical algorithm for transformer differential protection. The principal objective of this algorithm is the search of an efficient distinction between fault currents and magnetization currents, also known by inrush currents that can induce false tripping of differential relays. The wavelet transform is used to discern fault currents from inrush currents, using the energy conservation principle that is available in this kind of transform. The numerical algorithm was developed in the software MATLAB and the electric circuit, used as a test, is simulated in software ATP/EMTP due to its already consolidated use and reliability of results when real technical data from power electric systems are available. The presented simulations and results indicates that the developed technique is shown efficient according to typical protection relay behaviours / Mestre

Devido à necessidade de se desenvolver um líquido isolante renovável em alternativa ao uso de óleo mineral em transformadores, a comunidade cientifica e empresas do segmento de energia buscam desenvolver óleos vegetais para essa aplicação. Sendo que, atualmente os óleos vegetais utilizados de forma comercial em transformadores possuem base vegetal que competem com a indústria alimentícia. Dessa forma o presente trabalho tem como objetivo verificar a possibilidade do óleo de tungue ser utilizado em transformadores de distribuição, face sua alta capacidade produtiva e o mesmo não competir com a alimentação humana. Para isso, foi utilizado como referência, as características físico-químicas da norma NBR 15422 – Óleo vegetal isolante para equipamentos elétricos, que é a norma responsável para uso também em transformadores. Visando reduzir a acidez do óleo de tungue para níveis normatizados, foi realizado processo de adsorção dos componentes polares através de Terra Fuller. O tratamento com Terra Fuller se mostrou ineficaz para o óleo de Tungue bruto, sendo assim, foi realizado um processo industrializado para refino do óleo para reduzir sua acidez. Para verificação das características do óleo de Tungue, foi construído um protótipo de transformador e realizado os ensaios dielétricos de rotina conforme norma NBR 5356, sendo que não foram detectadas falhas elétricas e ainda, foram obtidos níveis de resistência de isolamento próximos aos obtidos em transformadores que utilizam óleos isolantes mineral e vegetal comercializados para equipamentos elétricos. / Due to the need to develop a renewable insulating liquid alternative to mineral oil used in transformers, the scientific community and energy sector companies look for to develop vegetable oils for this application. Whereas, now the vegetable oils used in transformers in a commercial way have vegetable based competing with human food. Thus, the present work aims to verify the possibility of tung oil be used in distribution transformers, given its high production capacity and it does not compete with human food. For this, was used as a reference, the physicochemical characteristics of the NBR 15422 - vegetable insulating oil for electrical equipment, which is the standard responsible for use also in transformers. Aiming to reduce the acidity of tung oil at standardized levels was performed adsorption process of polar components through Fuller Earth. Treatment with Fuller Earth was ineffective for raw tung oil, therefore, an industrial process for oil refining was carried out to reduce its acidity. For verification of tung oil characteristics, a transformer prototype has been built and performed routine dielectric tests according to NBR 5356, with electrical faults were not detected and also were obtained resistance of isolation levels close to those obtained in transformers use vegetable and mineral insulating oils marketed for electrical equipments.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-07Bitstream added on 2014-06-13T21:01:23Z : No. of bitstreams: 1 000750418.pdf: 8347882 bytes, checksum: f38265d2f19eb62c9053d91c1e58a41b (MD5) / Neste trabalho verificamos o potencial das técnicas de absorção UV-Vis e de fluorescência para o monitoramento da degradação do óleo mineral isolante (OMI), utilizado em transformadores em função do seu aquecimento. Foram realizadas medições e análise de mapas de contorno (excitação – emissão) de amostras de óleo mineral isolante novo e regenerado não diluídas e diluídas em hexano após aquecimento sistemático das mesmas e retorno à temperatura ambiente. Também foram obtidos espectros de absorção das amostras diluídas. As medições citadas foram realizadas para monitorar a degradação de amostras não diluídas de óleos minerais isolantes novos e regenerados, de forma a verificar a aplicabilidade das técnicas sem um preparo inicial das amostras. Os resultados mostraram que os valores de absorção e fluorescência sofrem mudanças sistemáticas a partir de cerca de 150°C, temperatura na qual a degradação do óleo se torna mais pronunciada. Foram observados comportamentos similares de absorção e fluorescência, tanto para o óleo novo quanto para o regenerado, o que indica que esta técnica óptica simples pode ser usada para o monitoramento contínuo da qualidade do óleo, independentemente da sua fonte. Os possíveis mecanismos responsáveis pelas alterações também são discutidos, tal como o efeito da geometria da configuração experimental das medições de fluorescência. Os resultados fornecem informações para o desenvolvimento de dispositivos portáteis, simples e de custo potencialmente baixo, capazes de verificar a qualidade do óleo mineral isolante em laboratórios e ambientes remotos sem a necessidade de qualquer preparação prévia da amostra. / In this study we verify the potential of the UV-Vis absorption and fluorescence techniques to monitor the degradation of the insulating mineral oil (IMO) used in transformers depending on their heating. Measurement and analysis of contour maps (excitation - emission) were taken from samples of new and regenerated insulating mineral oils diluted and undiluted in hexane after systematically heating and bringing them back to room temperature. Absorption spectra were also obtained from diluted samples. The mentioned measurements were performed to monitor the degradation of new and regenerated insulating mineral oil undiluted samples in order to verify the applicability of the techniques without prior sample preparation. The results showed that the values of absorption and fluorescence underwent systematic changes starting at about 150 °C, temperature at which oil degradation becomes more pronounced. Similar absorption and fluorescence behaviors for both new and regenerated oils were observed, indicating that this simple optical approach may be used for continuous monitoring of oil quality, regardless of its source. The possible mechanisms responsible for the changes are also discussed, and the effect of the geometry of the experimental setup of the fluorescence measurements was investigated as well. The results provide the basis for the development of portable, simple and potentially inexpensive devices, able to check the insulating mineral oil quality in laboratories and remote environments without the need of any prior preparation of the sample.

[pt] O novo cenário competitivo, inaugurado com a reformulação do Setor Elétrico Brasileiro, impõe a seus agentes, principalmente as concessionárias de energia elétrica, a necessidade de ferramentas que os possibilitem gerenciar melhor seus recursos. No caso específico dos ransformadores de potência, ativos cujo investimento inicial é muito elevado,a otimização do retorno financeiro envolve o balanço adequado entre as receitas advindas da energia por ele transportada e os custos decorrentes da depreciação real, principalmente os relacionados à perda de vida útil do transformador como resultado da exposição do isolamento sólido a níveis de temperatura prejudiciais. A presente dissertação propõe o emprego de um modelo para previsão de séries temporais, aplicado a séries de elevação de temperatura do enrolamento de transformador de potência, combinando modelos lineares e Redes Neurais Artificiais. São revistos e analisados os principais métodos lineares de previsão baseados em variáveis explicativas, sendo estes, juntamente com o modelo proposto,aplicados à previsão da elevação de temperatura de transformadores reais. Os resultados obtidos comprovam o efeito sinérgico conseguido com a combinação de modelos lineares com Redes Neurais. / [en] The new competitive scenario, that came up as result of the restructuring of the Brazilian Electric Energy Sector, imposes to its agents the need of tools suitable for better resource management. On the specific case of power transformers, which represent one of the most important investment items, the optimal payback involves a suitable balance between revenues related to the energy transported and the actual depreciation costs, mainly those related to the loss of the transformer s useful life, due the degradation of solid insulation by temperature. The present dissertation proposes a time series model, applied to power transformer winding temperature rise forecasting, which combines linear models and artificial neural networks. The main linear forecast methods based on explanatory variables are revised and analyzed, and, together with the proposed model, applied to temperature forecast on real transformers. The results confirm the synergic effect obtained when using linear models with artificial neural networks.

Orientador: Falcondes Jose Mendes de Seixas / Banca: Luís Carlos Origa de Oliveira / Banca: Luiz Carlos Gomes de Freitas / Resumo: A proposta deste trabalho é analisar o comportamento de transformadores de distribuição trifásicos após a recuperação estudando suas perdas elétricas fixas e variáveis tomando-se o transformador como uma unidade consumidora para demonstrar a viabilidade econômica da reforma, principalmente àquelas que não alteram o núcleo. Foram utilizados os ensaios de rotina de uma empresa recuperadora para uma importante concessionária de distribuição de energia. Este trabalho também faz uma recomendação sobre o descarte deste material segundo conceitos ambientais para uma melhor utilização dos recursos naturais. É importante mencionar o fato que muitos dos transformadores analisados operam a mais de 20 anos. A recuperação permite as concessionárias fornecer energia elétrica para consumidores residenciais e rurais de baixa renda mediante um pequeno investimento na construção de novas linhas de distribuição / Abstract: The purpose of this paper is to analyze the behavior of three-phase distribution transformers when submitted to recovery, taking into consideration fixed and variable electric losses considering the transformer as a consumer unit to demonstrate the economical feasibility, especially those that do not modify the core. It has been used routine tests data obtained from a company that recover for an important power deliver. This paper also deals with the disposal of the material considering environmental concerns, for a better use of natural resources. It is important to mention the fact that many transformers have already operated for more than 20 years. The recover allows the deliver to provide energy to residential or rural low-income consumer through a low investment with the construction of new electric power grid / Mestre

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010. / Made available in DSpace on 2012-10-25T10:17:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 276934.pdf: 227796 bytes, checksum: 9ff87091df2f802688e38877cffc2a3b (MD5) / No passado, as condições dos transformadores de potência eram acompanhadas com programas de manutenção preventiva executadas de acordo com o tempo, com o transformador fora de serviço. Estas ações eram combinadas com alguns testes que não exigiam o desligamento do transformador e que poderiam ser aplicadas mais frequentemente, como por exemplo a análise dos gases dissolvidos no óleo isolante. Devido ao processo de desregulamentação, as companhias de energia vem tentando reduzir os custos de manutenção e desligamentos para serviços, sem diminuir a confiabilidade e a segurança dos seus sistemas. Para atingir estes objetivos, é necessário o desenvolvimento de melhores ferramentas de monitoramento e diagnóstico para avaliação das condições internas dos transformadores. Antes de analisar o transformador, o especialista de manutenção deve recolher informações apartir dos ensaios e dados históricos de manutenção, sistemas de monitoramento e possivelmente acerca das condições operacionais apartir dos sistemas supervisórios. Estes dados são normalmente encontrados em diversas bases de dados de diferentes departamentos e laboratórios. A proposta contida neste documento apresenta um modelo de sistema multiagente para o diagnóstico integrado de transformadores de potência. Cada um dos agentes desenvolvidos neste trabalho é dotado de alguma inteligência e pode representar um ensaio ou teste realizado com o equipamento. Existem ainda agentes hierarquicamente superiores que lidam com os diagnósticos fornecidos pelos agentes subordinados e que, através de sua inteligência ou um conjunto de regras, alcançam um diagnóstico mais significativo. Esta abordagem visa auxiliar os operadores e especialistas de manutenção, provendo-os com resultados de uma análise inteligente dos dados disponíveis, com diagnóstico mais conclusivo e confiável acerca do estado do transformador, auxiliando na tomada de decisão para agendamento da manutenção.