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UM SISTEMA DE DIAGNÓSTICO DE EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS DE ALTA TENSÃO COM BASE NA OCORRÊNCIA DE DESCARGAS PARCIAIS

By HELIO DE PAIVA AMORIM JUNIOR

Abstract

Os equipamentos elétricos de alta tensão são peças fundamentais na produção industrial. Porém, os sistemas de isolamento são os que mais apresentam problemas ao longo da vida útil dos nossos equipamentos. Suas propriedades dielétricas são alteradas ao longo do tempo e, desta forma devem ser monitoradas. Dentre as principais anomalias acometidas aos sistemas de isolamento, estão as Descargas Parciais (DP).Elas são resultado do rompimento da rigidez dieétrica do material isolante submetido a um intensivo campo elétrico . Até alguns anos atrás, em virtude da existência dos mecanismos de medição que possibilitassem o armazernamento de dados, muito pouco se efetuava para o acompanhamento das condições apresentadas pelos sistemas de isolamento.Com advento de sistemas digitais,esta limitação foi vencida. No entanto, a obtenção de dados reais e sua posterior avaliação são mecanismos que ainda carecem de um bom número de anos de experiência para sua elucidação. Esse fato advém,principalmente, da dificuldade em obtê-los .Como forma de contornar problema de falta de dados reais, foram desenvolvidas as célualas que têm como características simular os principais tipos de defeitos existentesnos sistemas de isolamento de alta tensão.Essas células são isoladas por materiais dielétricos idênticos ao que são usados em equipamentos elétricos reais. Dessa forma, foi possível a simulação de defeitos e a posterior aquisição, através do método eletromagnético de medição de DP, de um número suficiente de dados. Esses dados foram,então, aplicados no ajuste do sistema de reconhecimento de padrões de DP, onde se faz uso da teoria fractal, como um mecanismo de compactação de dados, por meio das grandezas fractais denominadas de dimensão fractal e lacunaridade, e também das redes neurais artificiais, com a utilização de um algoritmo supervisionado através do modo de treinamento back-propagation.Essa etapa,denominada de laboratorial, foi de fundamental importância para obtenção de conhecimento experimental bastante útil para a aplicação em ambientes reais.Outra fonte de informação também foi disponibilizada e se refere aos níveis de gases encontrados nas amostras de óleo colhidas junto aos transformadores de potência. Esta análise, conhecida como análise cromatográfica,baseia-se na existência de determinados tipos de gases para apontar o tipo de anomalia acometida ao sistema de isolamento do equipamento elétrico.Embora existam alguns métodos capazes de realizar tal diagnóstico, a tese fez uso das informações de um especialista.Essas afirmações foram então empregadas em um sistema neuro-fuzzy hierárquico, que tem como fundamento a extração de regras que relacionam os níveis de gases obtidos pela cromatografia gasosa com o tipo de anomalia existente no sistema de isolamento .Após esse processo um conjunto de transformadores de potência reais foi monitorado através de técnicas de cromatografia e do método eletromagnético.As duas técnicas, portanto, são usadas para estimar a ocorrência de DP nos sistemas de isolamento e, cosequentemente, o nível de degradação dos mesmos.Desta forma, a tese apresenta um sistema de diagnóstico que se utilizada de dados internos ao sistema de isolamento dos equipamentos elétricos baseados na ocorrência de DP. Esse sistema indica, ao seu final, um conceito sobre o atual estado operativo do mesmo, podendo este ser utilizado em um planejamento mais adequado que previna perdas intempestivas. A avaliação de desempenho do modelo, tanto laboratorial quanto em campo, apresentou ídices elevados, culminando em uma confirmação visual interna de um equipamento real, que comprova a eficiência e a importãncia do sistema.High voltage (HV) power apparatus are fundamental parts in the industrial process. It is also well Known that electrical insulation systems are the parts that present more problems through the life cycle of an HV apparatus. The dielectric properties of materials are altered during operation time and for this reason they should be monitored. Among the main anomalies that can affect the insulation systems are the Partial Discharges (PD). They are result of a partial failure of the dielectric rigidity of the insulating material submitted to an intense electric field.Until recently, probably due to the inexistence of measurement mechanisms that made possible the storage of data, very a little could be done to accompany the actual condition of insulation systems. With the coming of digital systems, this limitation was overcome.However, the obtention of real data and their subsequent evaluation are mechanisms that still will demand a good number of years of experience to perfect . This fact occurs, mainly, due to the difficulty in obtaining those data .As a way to the problem of lack of real data, special cells development with the purpose of simulating the principal types of defects that occur in HV insulation equipment . In that way, it was possible to do both the simulation of the defects and the measurement and acquisition, through the electromagnetic measurement method, of an expressive number of data. Those data were used to adjust a system of pattern recognition of PD, using artificial neural networks, where it is also made use of the fractal theory, as a mechanism of data compression, by measures of fractal dimension and lacunarity. That stage, denomited laboratory, was of fundamental importance to the obtention of experimental . Knowledge very useful to the development of real operating systems .Another source of information that was also available refers to the levels of gases found in oil samples from the interior of power transformers. This analysis, known as analysis of dissolved gases or chromatography, is based on the existence of certain types of gases as an indication of the type of anomaly on the electrical insulation system. Although some mehods exist, capable of accomplishing such diagnosis, the thesis made use of a specialist`s information. Those statements were used then in a hierarchical neuro-fuzzy model, designed method, with the type of anomaly existent in the insulation system. After that process, a real sample of operating HV power apparatus was monitored using the two analysis techniques, the chromatography and the electromagnetic method of PD measurement.Therefore these two techniques, are used to estimate the PD activity in the insulation systems and, consequently, their level of degradation . In resume the thesis presents a diagnosis system that makes use of internal data from the electrical insulation system with base in the PD occurrence. That system indicates, at the end, a concept of its current operative state, being able to be used in a more appropriate planning in order to prevent inopportune losses. The evaluation of the model, as much of simulating as in field, present high indexes and a visual confirmation intern of a real equipment, that proves the efficiency and the importance of system

Topics: DESCARGAS PARCIAIS, PARTIAL DISCHARGES, EQUIPAMENTOS ELETRICOS DE ALTA TENSAO, HIGH VOLTAGE POWER APPARATUS, SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO
Publisher: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO
Year: 2001
OAI identifier: oai:agregador.ibict.br.BDTD_PUC_RIO:oai:MAXWELL.puc-rio.br:2190
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