FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Este trabalho apresenta o desenvolvimento e avaliaÃÃo de um sistema de monitoramento com tecnologia Java e Bluetooth para o auxilio no gerenciamento da condiÃÃo de transformadores de distribuiÃÃo a partir de modelos tÃrmicos. Sabe-se que monitorar a condiÃÃo dos transformadores tem sido objeto de preocupaÃÃo no que diz respeito a evitar as perdas econÃmicas causadas por falhas no equipamento e a consequente descontinuidade do serviÃo. à possÃvel, atravÃs da gestÃo do sistema: maximizar a vida Ãtil dos equipamentos monitorados; melhorar a confiabilidade da rede; reduzir os custos de manutenÃÃo. AtravÃs do levantamento bibliogrÃfico de sistemas de monitoramento atuais, de suas funcionalidades, em funÃÃo de recentes tecnologias de software e hardware, e do estudo de modelos tÃrmicos aplicados a transformadores, foi desenvolvido um sistema de coleta de dados e uma interface para anÃlise de dados. Este trabalho traz uma contribuiÃÃo para o desenvolvimento desses sistemas, propondo o uso de dispositivos mÃveis como uma estratÃgia economicamente viÃvel para coletar dados de transformadores de distribuiÃÃo, e a utilizaÃÃo dos dados coletados por estes dispositivos para gerar modelos tÃrmicos (das temperaturas do topo do Ãleo e do ponto quente) que permitam: (i) estabelecer limites mÃximos de carga para o equipamento, e (ii) estimar sua perda de vida Ãtil. Estas informaÃÃes fornecidas pelo sistema de monitoramento proposto devem servir como suporte à implementaÃÃo de planos de aÃÃo da concessionÃria de energia elÃtrica para: (i) a eventual substituiÃÃo de equipamentos, (ii) a adequaÃÃo na distribuiÃÃo das cargas, (iii) a priorizaÃÃo no caso de necessidade de atuaÃÃo do sistema de proteÃÃo. / This paper presents the development and evaluation of a monitoring system with Bluetooth and Java technology to aid managing the condition of distribution transformers through thermal models. It is well known that monitor the condition of transformers has been the subject of concern in relation to avoid economic losses caused by equipment failure. It is possible, through the system management: (i) maximize the life time of the monitored equipment, (ii) improve the reliability of the electrical grid and (iii) reduce its maintenance costs. Through a bibliographical survey of transformer condition monitoring systems and study of thermal models applied to transformers, was developed a system for data acquisition and an interface for data analysis. This work brings a contribution to the development of these systems, proposing the use of mobile devices as a viable strategy to collect data of distribution transformers and using data collected by those devices for generating thermal models (to estimate top-oil and hotspot temperature) that will let us: (i) establish maximum load for the equipment, and (ii) estimate the loss of life. The information provided by the condition monitoring system proposed should serve as support to electric utility company to implement action plans to help possible exchange of equipment, do a more balanced load in their distribution transformers and help prioritizing, in case of any necessary actuation of the system protection.

A ação de compostos sulfúricos presentes no óleo isolante de transformadores e reatores de potência ajuda na sua estabilidade à oxidação, porém, com o passar do tempo, provoca a corrosão do cobre, o que leva o equipamento à falha. O teor de enxofre, presente no óleo bruto, foi então reduzido, porém aditivos colocados no óleo isolante para combater a oxidação, particularmente o dibenzil dissulfeto (DBDS), ocasionou falhas prematuras em vários transformadores e reatores no mundo todo. A reação do DBDS com o cobre do condutor forma o composto sulfeto de cobre I (Cu2S), o que ocasiona a redução da rigidez dielétrica da isolação sólida, composta basicamente por papel Kraft. Nesse sentido, este trabalho visa avaliar a degradação prematura da isolação papel-óleo em transformadores e reatores de potência devido a ação de enxofre corrosivo gerado pelo DBDS (dibenzil dissulfeto). Amostras de papel, óleo e cobre antes e após envelhecimento foram caracterizadas por ensaios físicos, químicos e térmicos. A cromatografia gasosa do óleo após teste de aumento de temperatura mostrou evolução de CO, CO2, CH4, C2H4 e C2H6 na amostra com DBDS, ao passo que na amostra do óleo normal não houve geração de gases, e na amostra passivada, retornou a valores ainda inferiores àqueles obtidos para o óleo normal. O papel Kraft envelhecido apresentou um decréscimo na sua estabilidade térmica (80ºC) quando comparado com o papel novo, indicando início da degradação deste material em temperatura inferior ao papel novo, sendo que no FTIR uma banda de grupos funcionais aminas e amidas e as bandas dos grupos nitrila, que aparecem no papel novo, não se verificaram na amostra envelhecida. O cobre nu, imerso no óleo mineral isolante (OMI) com DBDS, apresentou contaminação por Cu2S, o que mostrou ser o OMI corrosivo, e a amostra de cobre imersa em OMI com DBDS e passivado, resultou não corrosivo, o que mostra o efeito protetor do passivador. / Power transformers and reactors are equipments of vital importance for any electrical power grid, which intends to provide electrical energy efficiently and reliably in order to face the needful demands for economic development and life quality improvement. Sulfur compounds present in the oils, improves its oxidation stability, however, its reaction with copper, over the time, provoking corrosion, has proved to be harmful to the equipments. A few years ago, sudden failures, especially involving step up transformers and reactors, have been concerning people responsible for the electrical power grids worldwide. Researches pointed out to the inhibitor of oxidation dibenzyldisulfide (DBDS) as the root of the problem. The DBDS reacts with the copper forming copper sulfide, Cu2S, reducing considerably the dielectric strength of the Kraft paper, leading the insulation to fail prematurely. As a result, there are high economic losses and equipments unavailability as well. Regarding the scenario presented, this work intends to assess the power transformers and reactors paper-oil insulation premature degradation due to copper sulfide jeopardy, arose by DBDS. Kraft paper, oil and copper new samples and after being aged, were characterized by physical - humidity, grammage and density (paper and oil), MEV (paper and copper) - chemical – corrosivity and DGA (oil), FTIR (paper) – and thermal tests – TGA (paper). The test of oil corrosivity showed to be neutral for the normal oil sample, and harmful to copper for the oil sample inhibited with DBDS, as well as the protection exerted by the passivated oil sample. The results of DGA after the test with high temperature, showed an evolution of CO, CO2, CH4, C2H4 and C2H6 in the sample inhibited with DBDS, whilst in the normal oil sample there was no gas generation, and in the oil sample passivated the gas concentrations resulted even lower than in the normal oil sample. The aged Kraft paper presented a decrease in its termic stability (80ºC) in comparison with the new Kraft paper, what indicates the degradation beginning of this material occurs at a lower temperature in relation of the new paper. Regarding the Fourier Infrared test (FTIR), one band of amines and amides functional groups, and the nitrile groups, which were shown in the new paper sample, could not be figured out in the aged paper. The copper immersed in oil with DBDS, showed Cu2S contamination, what asserts the oil as corrosive, on the other hand, the copper sample immersed in passivated oil was clean, what has proved the passivator protection.

O objetivo principal do projeto foi desenvolver, através da metalurgia do pó (M/P), núcleos para transformadores monofásicos de baixa potência. O processo compreende o desenvolvimento de ligas metálicas utilizando pós de ferro, níquel e resina fenólica HRJ. Essas ligas foram misturadas, compactadas e sinterizadas ou curadas, conforme o tipo de liga. Após a confecção dos protótipos, foram feitos testes relacionados às características eletromagnéticas. A partir dos resultados obtidos puderam-se fazer comparações entre um transformador convencional, construído com um núcleo de chapas laminadas de Fe-Si com os núcleos maciços confeccionados utilizando-se a metalurgia do pó. Entre os transformadores construídos a partir da metalurgia do pó, também puderam ser observados os comportamentos com núcleos formados a partir de pó de ferro, liga de ferro e níquel, que foram sinterizados e ainda uma liga de ferro com 1% de resina fenólica HRJ que foi curada para obtenção do núcleo magnético. / The main goal this design was to develop, through process of powder Metallurgy, single-phase transformer cores for low Power. The process include the development alloys using powders of iron, nickel and phenolic resin HRJ. These alloys were mixed, compacted and sintered or cured, according to the type of alloy. After the prototype creation, tests were made related to the electromagnetic characteristics. When the results were ready comparisons were made between a conventional transformer, built with a Fe-Si rolled sheet core and bulky cores made using the powder metallurgy. Between transformers built from the powder metallurgy, could also be observed behaviors with cores formed from iron powder, iron and nickel alloy that was sintered and observed too an iron alloy with 1% phenolic resin HRJ was cured to obtain the magnetic core.

Made available in DSpace on 2014-06-12T16:00:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7093_1.pdf: 1266876 bytes, checksum: 4912bedf303b107e8b2b0a5654ce4d29 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O gerenciamento do estoque de sobressalentes é uma prática de grande importância para a gestão dos recursos da manutenção, uma vez que a quantidade de equipamentos reservas influencia significativamente os custos da manutenção e o tempo de restabelecimento do sistema. O planejamento de sobressalentes normalmente considera os tempos de funcionamento e reparo dos equipamentos como exponencialmente distribuídos. Isso significa que a taxa de falhas e a taxa de reparo poderão ser consideradas constantes, simplificando os cálculos. Este trabalho apresenta uma avaliação dos tempos até a falha e reparo para um determinado grupo de equipamentos do sistema elétrico da Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (CHESF), mediante análise exploratória de dados, gráficos de probabilidades e testes de aderência, avaliando a exponencialidade dos dados. Neste sentido, esta dissertação tem como objetivo a formação de uma base de dados histórica dos tempos de funcionamento e reparo de Transformadores para Instrumentos (TI) da CHESF e propor um modelo de dimensionamento de sobressalentes que pode ser aplicado a qualquer distribuição de probabilidade. O modelo abordado neste estudo é baseado na simulação Monte Carlo para avaliar índices de confiabilidade e mantenabilidade de um sistema composto por estoque de reservas. Este recurso se mostrou adequado para a natureza do problema, no qual foi desenvolvido um algoritmo do modelo utilizado neste estudo, tendo em vista a boa precisão, fácil compreensão e implementação computacional, podendo se moldar com facilidade ao cenário complexo da empresa. O modelo proposto é aplicado a um sistema composto por Transformadores para Instrumentos (TI) de 69, 230 e 500 kV e os resultados obtidos são inteiramente discutidos e comparados ao modelo baseado na distribuição de Poisson, amplamente utilizado na análise confiabilidade

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:08:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Denise_Cascao.pdf: 1591418 bytes, checksum: 55f9defd04efd2a9bc7c76958f16557a (MD5) Previous issue date: 2008-08-20 / Power transformers have a fundamental role in an electrical power system, in addition to representing a significant amount of investment required for the implantation of this system. To reduce the costs associated with a transformer s life cycle and to guarantee its reliability and durability, it is essential to monitor its operating conditions, its insulation system as well as the working conditions of its accessories and other components. Therefore, the aim of this work is to study the faults and defects that occur in power transformers of 34.5kV, 69kV, 138kV, and 230kV of Celg s electrical system, the latter being a highly important electric energy concessionaire in Goiás State, Brazil. The results of this study corroborate its contributions to the field, namely, the efficacy of the predictive technique in the maintenance area during the last twenty-eight years (from 1979 to 2007), the characterization of faults and defects during this period, and the presentation of proposals to implement improvements in the predictive technique, in order to reduce the number of interruptions in the electrical power system. / Os transformadores, além de serem fundamentais para o sistema elétrico de potência, eles também representam uma parte significativa dos investimentos pertencentes à implantação desse sistema. Dessa forma, o acompanhamento e a monitoração das suas condições operativas, de seu sistema isolante, e das condições de funcionamento de seus acessórios e demais componentes, são essenciais para que se reduzam os custos associados ao seu ciclo de vida, bem como para que se possa garantir a sua confiabilidade e a sua durabilidade. Nesse sentido, o objetivo desta pesquisa é realizar um estudo sobre as falhas e os defeitos ocorridos em transformadores de potência de 34,5kV, 69kV, 138kV e 230kV, na Celg como estudo de caso, pelo fato de ser uma concessionária de energia elétrica de grande importância para o sistema elétrico do Estado de Goiás. Portanto, diante dos resultados, cabe ressaltar a contribuição deste trabalho, que são: a evidência dos bons resultados das técnicas existentes na área de manutenção (nos últimos vinte e oito anos, de 1979 a 2007), a caracterização das falhas e dos defeitos neste período e a apresentação de propostas de implementação de melhorias das técnicas preditivas, de modo a reduzir os números de .interrupções no sistema elétrico de potência

Transformadores de potência são dispositivos que requerem atenção especial devido a sua grande importância ao sistema elétrico de potência no qual ele está conectado. Geralmente relés diferenciais são utilizados como proteção primária em transformadores de potência. Nestes relés, a corrente diferencial é comparada com um nível de ajuste e caso ocorra uma falta interna, o transformador deverá ser desconectado do restante do sistema. Entretanto, a simples detecção da presença de uma corrente diferencial não é suficiente para distinguir faltas internas de outras situações que também podem produzir tal corrente. Tais situações surgem durante a energização dos transformadores, devido a saturação dos transformadores de corrente, entre outras, as quais podem resultar em uma incorreta atuação da proteção. Uma rápida e correta discriminação entre faltas internas e outras situações é um dos desafios da moderna proteção de transformadores de potência. A respeito da identificação de faltas internas ou situações de energização, além da mencionada lógica diferencial é acrescentado uma subrotina baseada na restrição de harmônicas. Neste método, a corrente de energização é reconhecida através da presença de uma segunda harmônica obtida por filtros de Fourier. No entanto, o método de filtragem pode algumas vezes retardar a operação da proteção. Além disto, uma componente de segunda harmônica pode também estar presente durante uma falta interna. Este trabalho propõe a utilização da transformada Wavelet - uma poderosa ferramenta matemática - empregada como um meio rápido e eficiente de analisar as formas de onda de transformadores de potência e como uma alternativa a tradicional transformada de Fourier. Os sinais das correntes diferenciais são processados pelas transformadas discretas Wavelet, visando obter uma discriminação entre ambas situações (energização e falta). Um nível de limiar é utilizado após a decomposição Wavelet do sinal para discriminar entre as situações descritas. A janela de dados utilizada para este propósito pode ser variada. Para testar o algoritmo proposto, as simulações de energização e falta foram implementadas, utilizando o programa ATP (\"Alternative Transient Program\"). Em situações onde a janela de dados é reduzida para 1/4 de ciclo o critério de discriminação pode ser otimizado utilizando a transformada discreta de Wavelet auxiliada com técnicas de reconhecimento de padrões. Este trabalho apresenta a utilização de redes neurais artificiais para tal finalidade como exemplo. Resultados encorajadores são apresentados sobre a capacidade de discriminação para as situações descritas assim como a rapidez de resposta quando comparados aos métodos tradicionais. / Power transformers are devices that require special maintenance and care due to their importance to the electrical system to which they are connected. Generally, differential relays are used for the primary protection of large transformers. In such relays, differential currents are compared to a threshold and in the case of an internal fault, the transformer should be disconnected from the rest of the system. However, a simple detection of a differential current is not sufficient to distinguish internal faults from other situations that also produce such a current. Some of these situations appear during transformer energization (inrush currents), CT (current transformer) saturation, among others, which can result in an incorrect trip. A correct and fast distinction of internal faults from the other situations mentioned is one of the challenges for modern protection of power transformers. Concerning the identification of internal faults as opposed to inrush currents, the approach tarditionally used is the aforementioned differential logic together with harmonic restraint. In this method, transformer inrush current due to energization is recognized on the basis of second harmonic components obtained by Fourier filters. However, the filtering method can sometimes delay the protection process. In addition to this, a second harmonic component can also be present during internal faults. This work proposes Wavelet transform - a powerful mathematical tool - employed as a fast and effective means of analyzing waveforms from power transformers, as an alternative to the traditional Fourier transform. The differential signals are processed by discrete Wavelet transform to obtain the discrimination between both situations (inrush and fault). A threshold level is utilized after the Wavelet decomposition to discriminate the situations describeb. The time window used for such purpose can be varied. In order to test proposed algorithm, simulations of fault and inrush currents in a power transformer were implemented using ATP ( \"Alternative Transient Program\") software. When the time window is reduced to only 1/4 of the cycle the discrimination criteria should be optimized using a pattern recognition technique to aid the Discrete Wavelet transform. This study shows as a sample for this purpose the use of artificial neural networks. Very encouraging results are presented concerning the capacity of discrimination of the described situations as well as the speed of response when compared to the traditional method.

Transformadores de potência, como produtos não seriados, estão sujeitos a uma série de possíveis desvios de processo. As divergências que transformadores podem apresentar em relação ao seu projeto original podem ter consequências em sua capacidade de suportar carregamentos mecânicos que lhe serão aplicados. Seu transporte da fábrica às subestações elétricas é um dos principais eventos durante o qual suas estruturas são carregadas. Este trabalho foca em descrever e analisar um transformador de potência genérico em um modelo bidimensional, sob o ponto de vista da Mecânica Analítica e da análise de variabilidades com o objetivo de identificar parâmetros importantes à integridade estrutural do equipamento, especialmente aqueles relacionados ao modo de falha de destacamento das chapas do núcleo nos step laps. O modelo numérico do transformador consiste na representação de corpos rígidos conectados entre si por elementos de rigidez e amortecimento, tendo o conjunto do núcleo ferromagnético particularmente mais detalhado de modo a descrever o atrito existente em suas junções. A avaliação dos esforços nesses locais é feita por meio do método dos multiplicadores de Lagrange, ao considerar o atrito como uma restrição ao movimento, sendo que as forças e momentos limites para que ocorra o deslizamento planar das chapas do núcleo são determinados utilizando-se Newton-Raphson ou outras técnicas de otimização. / Power transformers, as non serialized products, are subject to a number of process deviations. The divergences that transformers present from their original design may have consequences on their ability to withstand mechanical loads which will be applied on them. Their transportation from workshop to power plants is one of the main events their structures are loaded. This work focuses on describing and analyzing a generic power transformer in a two-dimensional model, under the sight of Analytical Mechanics and Structural Reliability in order to identify important parameters related to their structural integrity, especially those concerning the failure mode of dismantling of the ferromagnetic core in the step-lap joints. The numerical model of the transformer consists of a representation of rigid bodies, connected to each other by stiness and damping elements, having the assembly of the ferromagnetic core more detailed in order to describe the friction present on their step-lap joint. The evaluation of friction in these locations is made using the Lagrange Multipliers Method, by considering it as a movement restriction, and the limit values of forces and moments to which the planar sliding of the core sheets occurs, damaging the behavior of the electric machine, are determined using Newton-Raphson and Optimization Methods.

Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Carlos Alberto Baldan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T21:08:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EliasJunior_Antonio_M.pdf: 3083167 bytes, checksum: f6bea29b3a45a17156c136bda7644b30 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Esta dissertação apresenta um estudo sobre limitadores de corrente elétrica supercondutores que funcionam com um transformador e com material supercondutor de alta temperatura crítica (HTS) em forma de fita. Neste caso utilizou-se a fita supercondutora do composto de YBCO. Neste trabalho é apresentado um resumo da evolução da supercondutividade desde a origem dos materiais supercondutores de baixa temperatura crítica (LTS) até os de alta temperatura crítica (HTS), as fitas supercondutoras de segunda geração (2G), seus processos de produção, suas composições e suas propriedades. Também faz parte desta dissertação um estudo sobre diferentes equipamentos utilizados para limitar a corrente elétrica em sistemas de energia elétrica aprofundando o estudo sobre limitadores de corrente elétrica supercondutores que funcionam usando transformador. Por fim, simulou-se a operação do limitador de corrente elétrica em questão acoplado ao sistema elétrico usando o pacote MATLAB/Simulink/SimPowerSystems. A simulação foi baseada em características reais dos elementos do sistema, como transformador de distribuição e no comportamento resistivo do material supercondutor de alta temperatura crítica de YBCO / Abstract: This work presents a study about transformer type superconductive fault current limiter using high critical temperature (HTS) tape. In this case the YBCO superconductive tape was used. The history of superconductivity since the beginning of low temperature (LTS) superconductive materials until the high critical temperature superconductive second generation (2G) tapes is presented, also their production process and their compositions are studied. It is part of this work a study about different equipments used to limit the electrical current in electrical power systems going deeply in the transformer type superconductive fault current limiter. Finally, the operation of superconductive electrical current limiter coupled to the electrical power system using MATLAB/Simulink/ SimPowerSystems was simulated. The simulation was based on the real characteristics of power system elements, as distribution transformer and on the resistive behavior of high critical temperature superconductive material of YBCO type / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador : Carlos Rodrigues de Souza / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-02T21:39:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Geromel_LuizHenrique_D.pdf: 1082823 bytes, checksum: 32e8b21468e4234359a1f95abf64c376 (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

[pt] As sobretensões transitórias provocadas pela energização de transformadores em sistemas trifásicos de alta tensão merecem especial atenção em um estudo de coordenação de isolamento devido ao alto valor que estas tensões podem atingir num espaço de tempo de alguns segundos. Estas tensões podem apresentar ressonância em uma ampla faixa de freqüências harmônicas. Neste Trabalho são analisadas condições de ressonância procurando prever a ocorrência de sobretensões muito elevadas. Os capítulos 2 e 3 apresentam aspectos teóricos concernentes ao problema em estudo, destacando os princípios físicos e os algoritmos matemáticos de solução de redes lineares, com atenção especial ao desenvolvimento de funções em série de Fourier, visando determinar o conteúdo harmônico das mesmas. Os capítulos 5 e 6 apresentam simulações de energização realizadas através de programas digitais de transitórios eletromagnéticos e determinação de coeficientes de Fourier. Foram realizadas análises paramétricas para verificação da influência do tipo de ligação dos enrolamentos, instante de chaveamento e fluxo residual nos espectros de tensão e correntes obtidos durante a energização de um transformador de 600 MVA - 500/138 KV. / [en] Transient overvoltages involving transformer energization, in three phase HV systems, deserve special attention in insulation coordination studies due to the very high values that voltages can reach in a period of a few seconds. Some resonant effects can possibly occur due to harmonics in the magnetizing inrush current. The objective of the present study is to analyse resonant conditions with a view to foreseeing the occurrence of very high overvoltages. Chapters 2 and 3 show the physical principles involved and the solution algoritms of linear networks, with special attention to the representation of functions in convergent fourier series, in order to find their harmonic content. Chapter 5 and 6 show digital simulation of transformer energization by means of the EMTP program. The results thus obtained vere submitted to harmonic analysis by digital calculation of Fourier coefficients. Parametric analysis were made to find the influence of transformer connections, switching time, and presence of remanent flux; in voltage and current spectrum obtained by energization of a 600 MVA - 500/138 KV transformer