As elevadas perdas existentes no setor elétrico tem causado preocupação nas empresas de distribuição, aliadas ainda a necessidade crescente de um desenvolvimento econômico sustentável. Neste cenário a calibração periódica dos instrumentos destinados a medição (entre eles os transformadores de instrumentos) tornam-se essenciais e tais procedimentos encontram-se previstos no novo modelo de operação do setor elétrico. Porém, as dificuldades logísticas e operacionais de transporte a laboratórios metrológicos credenciados dificultam a execução de tais serviços. As técnicas e métodos desenvolvidos nesse trabalho visam a implementação de uma unidade eletrônica capaz de aquisitar e processar dados provenientes de transformadores de instrumentos, de natureza indutiva (denominado de convencional) e ópticos, bem como seus subsistemas de apoio, como ferramentas de medição e calibração portátil, móvel, para execução dos serviços metrológicos in situ nos ambientes das subestações e cabines primárias. Estes serviços, apesar de estarem em estágio incipiente, são de extremo interesse para empresas de energia elétrica. Este projeto está baseado no estado da arte de componentes da eletrônica analógica e digital, onde destacam-se conversores analógico/digital (A/D), microprocessadores, osciladores, FPGA e técnicas computacionais para processamento digital de sinais. São apresentadas as formas de implementação tanto em hardware como em software para esta unidade eletrônica de forma a atender aos requisitos funcionais especificados e às normas do INMETRO e normas internacionais equivalentes para aplicações metrológicas. A validação é baseada em testes comparativos dos fasores na frequência fundamental dos sinais obtidos, analisando os valores de amplitude (para cálculo de erro de relação) e de fase ( para cálculo de erro de fase) entre transformadores ópticos e convencionais, sendo que estes últimos podem ser de referência ou não. / The high losses in the electricity sector have caused concern in distribution companies, together with the growing need for sustainable economic development. In this scenario the periodic calibration of instruments intended for measurement (including instrument transformers) become essential and such procedures are provided for in the new model of operation of the electric sector. However, the logistical and operational difficulties of transportation to accredited metrological laboratories make it difficult to perform such services. The techniques and methods developed in this work are aimed at the implementation of an electronic unit capable of acquiring and processing data from instrument transformers of an inductive (conventional) and optical nature, as well as its supporting subsystems, such as portable and mobile measuring and calibration tools for the execution of on-site metrological services in the substations and primary cabins. These services, although in an incipient stage, are of extreme interest to electric energy companies. This project is based on the state-of-the-art components of analog and digital electronics, including analog/digital (A/D) converters, microprocessors, oscillators, FPGA and computational techniques for digital signal processing. The forms of implementation in both hardware and software for this electronic unit are presented in order to meet the functional requirements specified and the standards of the Instituto Nacional de Metrologia (INMETRO) and equivalent international standards for metrological applications. The validation is based on comparative tests of the phasors at the fundamental frequency of the obtained signals, analyzing the amplitude (for ratio error calculation) and phase (for phase error calculation) between optical and conventional transformers, the last one can be reference or not.

A inovação tecnológica é uma ferramenta muito poderosa utilizada para avançar estrategicamente no mundo competitivo. Esta tendência também é uma realidade nos sistemas de isolamento dos transformadores. Os isolamentos passam então a ser avaliados tanto do ponto de vista econômico, quanto do ambiental e da segurança. Em todo o mundo, são consumidos bilhões de litros de óleo isolante mineral e vegetal que, juntamente com o papel, formam a isolação interna dos equipamentos. Essa isolação ao ser degradada por uma ação térmica, química ou elétrica, não só diminui a vida útil dos equipamentos, mas também aumenta a taxa de falha e acarreta prejuízos e multas severas às concessionárias de energia. Aumenta-se a urgência em explorar o uso de óleos não fósseis, renováveis e biodegradáveis. Os fluídos isolantes vegetais, com capacidade de reduzir incêndios e riscos ambientais, já são uma realidade e alternativa possível em substituição aos óleos isolantes minerais. Como são de uso recente, os estudos sobre os gases dissolvidos nesses óleos ainda são poucos e seu uso como elementos indicadores de faltas causam desconfiança. Assim, o objetivo do trabalho foi o de criar metodologias para produzir em laboratório arcos elétricos e superaquecimento em óleos, capazes de gerar gases dissolvidos. Depois por ensaios térmicos e elétricos, realizaram-se estudos comparativos entre óleo mineral e vegetal com as técnicas disponíveis para monitoramento de faltas em transformadores. / Technological innovation is a very powerful tool used to advance strategically in the competitive world. This trend is also a reality in the insulation systems of transformers. Thus, insulation systems both from an economic, environmental and security viewpoint. Around the world are consumed billions of liters of insulating oil which jointly to paper forms the internal equipments insulation. When this insulation is damaged by thermal, chemical or electrical reaction it reduces the equipment durability, increases its failure rates, and cause great losses and severe fines to Electricity dealers. Consequently, this increases the urgency to explore the use of non-fossil oil, renewable and biodegradable. The vegetable insulating fluids is less-flammable and presents less environmental hazards, so it is a viable alternative to replace the use of mineral insulating oils. However, considering its recent use, studies involving dissolved gases in these oils are still scarce, and its use as shortages indicator, today, cause a deep distrust. Thus, the aim of this study was to create methodologies to produce, in laboratory, electric arcs and overheating in oils capable of generating dissolved gases. After a trial, was carried out a comparative analysis between mineral and vegetable oils, using the techniques available for monitoring transformers failures.

Os transformadores de potência são alguns dos elementos mais importantes dos sistemas elétricos. A confiabilidade e o bom funcionamento destes equipamentos são vitais para que as companhias de energia forneçam eletricidade com qualidade e segurança. Um dos principais parâmetros que envolvem a normalidade da operação dos transformadores é o estado da isolação interna formada pelo óleo mineral e o papel que cobre as bobinas. Danos nessa isolação resultam na degradação destes dielétricos e, por conseqüência, na diminuição da vida útil dos transformadores. Essa degradação, que advém de processos elétricos, térmicos, ou mesmo mecânicos, geram gases combustíveis cujas quantidades individuais podem indicar o tipo de falha e a gravidade do problema. Desta forma, é importante detectar os principais gases envolvidos. O objetivo deste trabalho é realizar análises e estudos quantitativos da presença de gases inflamáveis dissolvidos no óleo, surgidos através da degradação deste líquido isolante. O cerne deste trabalho está em elaborar ensaios de formação de arco no óleo e, posteriormente, aquecer o fluido para medir a quantidade dos gases combustíveis antes dissolvidos nele. Este estudo visa à melhoria na confiabilidade dos equipamentos projetados para detectar e monitorar o surgimento de gases inflamáveis no interior de transformadores de potência existentes em subestações de companhias de eletricidade. / Power transformers are some of the most important elements of electrical systems. The trustworthiness and the good functioning of this equipment permit power utilities to supply electricity with quality and security. One of the main parameters for transformer\'s operation normality is the state of the internal insulation formed by the mineral oil and the paper that covers the bobbins. Damages in this insulation cause its dielectric degradation and, consequently, the reduction of the equipment useful life. This degradation which originates from electrical, thermal, or even mechanical processes generates chemical products such as gases whose individual amounts may indicate the type of imperfection and gravity of the problem. That\'s why the detection of the main involved gases is important. This work intends to elaborate analyses and studies of the presence of inflammable gases dissolved in oil through the degradation of the insulating liquid. The principal topic of this work is the arc formation elaboration in the oil and later the heating of the oil to measure the amount of gases previously dissolved in it. This study also aims to improve the trustworthiness of the projected equipments in order to detect and monitor the sprouting of existing inflammable gases in the interior of power transformers in substations of power utilities.

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-08-01T18:27:35Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_MetodoFuzzyProgramacao.pdf: 1961477 bytes, checksum: 0e45134ec2cdbd20250082208e7a2705 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-21T16:44:05Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_MetodoFuzzyProgramacao.pdf: 1961477 bytes, checksum: 0e45134ec2cdbd20250082208e7a2705 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-21T16:44:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_MetodoFuzzyProgramacao.pdf: 1961477 bytes, checksum: 0e45134ec2cdbd20250082208e7a2705 (MD5) Previous issue date: 2014-10-24 / Eletronorte - Centrais Elétricas do Norte do Brasil S/A / Transformadores de potência que utilizam óleo para a isolação de suas partes internas necessitam de um programa de manutenção periódico que vise detectar possíveis falhas, tais como: deterioração da celulose do isolamento dos enrolamentos, curto circuito entre espiras, gases dissolvidos no óleo devido a sua degeneração, etc. Normalmente, programas de manutenção preventiva têm sido utilizados por empresas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica buscando evitar que estas falhas venham a provocar a retirada do equipamento do sistema elétrico, situação que implica em grandes perdas financeiras, seja pela diminuição do faturamento, pelo pagamento de multas à agência reguladora, além da diminuição da confiabilidade do sistema. Para evitar estes tipos de perdas, este trabalho apresenta uma proposta de solução, usando abordagem Fuzzy, para auxiliar o processo de programação de inspeções em transformadores de alta potência (500kv), por meio da análise dos gases dissolvidos no óleo isolante, obtidos pela técnica da cromatografia gasosa e da análise físico-química do óleo. Buscou-se produzir uma solução que combine os resultados dos métodos tradicionais já consolidados na literatura, com situações adicionais oriundas da análise físico-química do óleo e do conhecimento dos especialistas, de forma a aumentar a eficácia do procedimento de inspeção desses equipamentos. Com isso, qualquer Sistema Elétrico de Potência – SEP – que realiza diagnósticos em transformadores por meio da Norma NBR 7274, tende a obter um diagnóstico mais preciso, em decorrência da associação da análise físico-química do óleo isolante com a cromatografia gasosa e o conhecimento tácito de especialistas da área, possibilitando a expansão da base de regras original da referida norma técnica. Todos os testes e a base de dados utilizada são oriundos de um laboratório de Química de várias subestações elétricas de uma concessionária de energia elétrica localizada em Barcarena – Pará – Brasil. / Power transformers using oil for insulation internal parts need periodic maintenance of a program aimed at detecting possible failures, such as deterioration of the winding insulation cellulose, short circuit between turns, gases dissolved in the oil due to its degeneration etc. Typically, preventive maintenance programs are used by companies for generation, transmission and distribution of electricity for avoiding these failures may result in removal of equipment from the electrical system, a situation that involves large financial losses, either by decreased billing at payment of penalties to the regulatory agency, as well as reduced system reliability. To avoid these types of losses, this paper presents a proposed solution using fuzzy approach, to assist the process of inspections programming in high power transformers (500kv), through the analysis of gases dissolved in insulating oil, obtained by the technique gas chromatography and physico-chemical analysis of the oil. We attempted to produce a solution that combines the results of traditional methods already established in the literature, with additional situations originating from the physico-chemical analysis of the oil and knowledge of experts in order to increase the effectiveness of such equipment inspection procedure. With this, any Electric Power System - SEP - that performs diagnostics on transformers by NBR 7274, tends to get a more accurate diagnosis, due to the association of physical-chemical analysis of the insulating oil with gas chromatography and knowledge tacit from specialists, enabling us to expand the base of original rules of that technical standard. All tests and the database used were from a laboratory of Chemistry of various electrical substations of an power company located in Barcarena - Pará - Brazil.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-05-20T18:31:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_DeteccaoLocalizacaoDescargas.pdf: 8630937 bytes, checksum: 7123a40ea91de0c98bbf43fcfeacbd90 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-05-21T16:46:18Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_DeteccaoLocalizacaoDescargas.pdf: 8630937 bytes, checksum: 7123a40ea91de0c98bbf43fcfeacbd90 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-21T16:46:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_DeteccaoLocalizacaoDescargas.pdf: 8630937 bytes, checksum: 7123a40ea91de0c98bbf43fcfeacbd90 (MD5) Previous issue date: 2015 / Neste trabalho, é desenvolvido um método de localização de descargas parciais, em transformadores de potência, baseado no algoritmo GPS (Global Positioning System). Para a análise da estrutura, foi desenvolvido um solftware, no qual as equações diferenciais que representam a propagação de ondas acústicas são resolvidas numericamente através do método Acoustic Finite Difference Time Domain (AFDTD), cujo domínio computacional é truncado através da técnica CPML (Convolutional Perfectly Matched Layer). Os resultados obtidos são comparados a estimativas produzidas utilizando-se sinais elétricos relativos às descargas. / In this work, we develop a method for locating partial discharges (PDs), in power transformers, based on GPS (Global Positioning System) algorithm. For analyzing the structure, we implement a software in which the di erential equations that describe the propagation of acoustic waves are solved numerically by the Acoustic Finite-Di erence Time-Domain (AFDTD) method. The AFDTD computational domain is truncated by the CPML technique (Convolutional Perfectly Matched Layer). The obtained results are compared to estimates produced using electromagnetic waves generated by PDs.

Uma série de equipamentos de eletrônica de potência é ligada à rede de corrente alternada através de transformadores, que exercem as funções de isolamento galvânico, elevação/abaixamento de tensão, etc. Estes transformadores podem sofrer saturação em condições transitórias (inrush) ou quando o conversor ligado a ele impõe valor médio não nulo de tensão. O problema é normalmente sanado nas malhas de controle do conversor, no entanto o ajuste destas malhas em ambiente de simulação computacional requer um modelo que represente adequadamente a característica de saturação do núcleo ferromagnético. Este trabalho apresenta um modelo de simulação computacional adequado para transformadores operando em saturação intensa, visando aplicações em projetos de equipamentos de eletrônica de potência com transformador monofásico alimentado por inversor. Além disso, é demonstrado um método experimental de obtenção da característica de saturação do núcleo, sem necessidade das suas características construtivas. Resultados de simulação obtidos são comparados com resultados experimentais para validação do modelo e método. / Several power electronics based equipments are connected to the alternating current network through transformers, which perform galvanic insulation, voltage increasing/lowering, etc. These transformers may experience saturation under transitory conditions (inrush), or when its converter imposes non-zero average voltage. Such problem is commonly treated in the converter\'s control loops, but the tuning of these loops in a computer simulation environment requires a transformer model that represents adequately the ferromagnetic core saturation effect. The current work proposes a computer simulation model that adequately describes the operation of the transformer at deep saturation, suitable for design of power electronics applications with single phase transformers connected to power inverter. Additionally, an experimental method for determining its core saturation characteristic is demonstrated. This method does not require previous knowledge of the core\'s constructive parameters. Simulation and experimental results are presented to confirm the validity of the model and the method.

Orientador: Laurence Duarte Colvara / Banca: Percival Bueno de Araujo / Banca: Silvia Galvão de Souza Cervantes / Resumo: O presente trabalho trata da influência de transformadores de relação de transformação variável, o ULTC (Under Load Tap Changing) e o PS (Phase Shifter Transformer), nas interações entre máquinas em um ambiente multimáquinas. A rede é reduzida às barras internas dos geradores com representação das consequências da ação do ULTC e do PS nas admitâncias de transferência entre máquinas. São determinados coeficientes denominados coeficiente de eficácia e Fator de Efeito, em que se identificam propriedades úteis para avaliar os efeitos da variação da relação de transformação do ULTC e do PS nas interações entre cada par de máquinas do sistema, assim como estabelecimento de lei de controle do próprio ULTC e do PS com vistas a determinado desempenho dinâmico/transitório / Abstract: This work deals with the influence of the variable ratio transformer, the ULTC (Under Load Tap Changing) and the PS (Phase Shifter Transformer) in the interactions between machines in a multimachines environment. The network is reduced to the internal busses of generators with representation of the consequences of the PS and the ULTC action in the transfer admittances between machines. Coefficients called effectiveness coefficient and Effect Factor are determined, which have useful properties for evaluating the effects of changes in the transformation ratio of the ULTC and the PS in the interactions between each generic pair of system machines, as well as establishing the control law of the ULTC and the PS overlooking a particular dynamic/transient performance / Mestre

Orientador: Luís Carlos Origa de Oliveira / Resumo: As profundas mudanças que os sistemas de distribuição de energia elétrica vêm experimentando, devido à crescente penetração de unidades de Geração Distribuída (GD), têm resultado, inevitavelmente, na efetiva ruptura da forma tradicional de controlar e operar o sistema elétrico. A conexão em larga escala de unidades de GD impõe às distribuidoras de energia uma série de desafios técnicos, econômicos e regulatórios, necessários para preservar a continuidade e o nível de Qualidade da Energia Elétrica (QEE) na rede. Além dos benefícios que justificam o investimento, os sistemas de GD contribuem com alguns impactos negativos para o sistema elétrico, entre eles, destacam-se aqui a geração de harmônicas e a injeção de corrente contínua (CC) na rede, em regime permanente, e seus efeitos sobre os transformadores de potência. O incremento de uma componente de fluxo CC em seu enrolamento secundário altera o ponto de operação natural e eficiente do transformador, trazendo prejuízo não só à sua vida útil, mas também à sua funcionalidade na rede. Esta condição favorece a geração e propagação de harmônicas adicionais no sistema alimentador, afetando negativamente o sistema elétrico, sendo esta análise uma contribuição original deste trabalho. Neste sentido, considera-se com grande relevância o estudo de comportamento dos equipamentos projetados para operar essencialmente com sinais em corrente alternada (CA) e que passam a ser submetidos, simultaneamente, a excitações com corrente contínua. ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The deep changes that electric power distribution systems have been experiencing due to the increasing number of Distributed Generation (GD) units, have inevitably resulted in the effective rupture of the traditional way of controlling and operating the electrical system. The large-scale connection of GD units imposes on energy utilities many technical, economic and regulatory challenges necessary to preserve the continuity and the Electric Power Quality (EPQ) level on the grid. In addition to the benefits that justify the investment, GD systems have some negative impacts to the electrical system, among them, the harmonic generation and Direct Current (DC) injection on the grid, and its effects in the power transformers. The increase of a DC flow component in the secondary winding changes the standard and efficient operational point of the transformer, causing damage not only to its lifespan but also to its functionality on the grid. This condition favors the additional harmonics generation and propagation in the feeder system, adversely affecting the electrical system, being this analysis an original contribution of this work. In this way of thinking, it is considered with great relevance the study of the equipment behavior designed to operate essentially with signals in alternating current (AC) and simultaneously subjected to excitations with direct current (DC). Whereas the objective of analyzing not only the effect but also the cause of the double excitation, this thesis ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

This research shows the results obtained in a life cycle assessment (LCA) coils manufactured with copper wires and aluminum wires in two distribution transformers in order to identify which is less impact on the environment. The research is justified as a tool to assist the manufacturers of transformers industries, utilities and consumers in the choice of material to be used for the manufacture of coils. This research is characterized as a case study, using the NBR ISO 14040:2009 and 14044:2009 methodology. The text is divided into five chapters, the introductory first, second for the literature review, the third analyses the methodology, in the fourth the results are listed, and, the last, the conclusions. The main results of the LCA were in terms of impacts and environmental damage according to the assessment method Eco- Indicator 99. The results showed that the use of transformers with aluminum coils cause less impact on the environment. / Esta pesquisa apresenta os resultados obtidos em uma avaliação do ciclo de vida (ACV) de bobinas manufaturadas com fios de cobre e com fios de alumínio em dois transformadores de distribuição a fim de identificar a que representa um menor impacto no meio ambiente. A pesquisa justifica-se como uma ferramenta para auxiliar as indústrias fabricantes de transformadores, concessionárias de energia e consumidores na escolha do material a ser utilizado para a fabricação de bobinas. Esta pesquisa se caracteriza como um estudo de caso, utilizando a metodologia NBR ISO 14040:2009 e 14044:2009. O texto está dividido em cinco capítulos, sendo o primeiro introdutório, o segundo destinado à revisão bibliográfica, o terceiro à metodologia, o quarto aos resultados e, o último, às conclusões. Os principais resultados da ACV foram em termos de impactos e danos ambientais de acordo com o método de avaliação Eco-Indicador 99. Os resultados mostraram que o uso de transformadores com boninas de alumínio gera menores impactos sobre o meio ambiente.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-09-02Bitstream added on 2014-06-13T20:49:13Z : No. of bitstreams: 1 peraro_nr_me_ilha.pdf: 663082 bytes, checksum: dc7048d99fdf2e6eddfebc9f2dd1e186 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho trata da influência de transformadores de relação de transformação variável, o ULTC (Under Load Tap Changing) e o PS (Phase Shifter Transformer), nas interações entre máquinas em um ambiente multimáquinas. A rede é reduzida às barras internas dos geradores com representação das consequências da ação do ULTC e do PS nas admitâncias de transferência entre máquinas. São determinados coeficientes denominados coeficiente de eficácia e Fator de Efeito, em que se identificam propriedades úteis para avaliar os efeitos da variação da relação de transformação do ULTC e do PS nas interações entre cada par de máquinas do sistema, assim como estabelecimento de lei de controle do próprio ULTC e do PS com vistas a determinado desempenho dinâmico/transitório / This work deals with the influence of the variable ratio transformer, the ULTC (Under Load Tap Changing) and the PS (Phase Shifter Transformer) in the interactions between machines in a multimachines environment. The network is reduced to the internal busses of generators with representation of the consequences of the PS and the ULTC action in the transfer admittances between machines. Coefficients called effectiveness coefficient and Effect Factor are determined, which have useful properties for evaluating the effects of changes in the transformation ratio of the ULTC and the PS in the interactions between each generic pair of system machines, as well as establishing the control law of the ULTC and the PS overlooking a particular dynamic/transient performance