Desenvolvimento de um sistema de monitoramento online de descargas parciais para transformadores de potência

Serious failures in power transformers are usually driven by problems in the insulation structures, whether internal to the tank or in the bushings, and constitute one of the most critical occurrences of the power system. Thus, the evaluation of the insulation condition of a transformer is of great importance for the operational efficiency of the transmission and distribution of electrical energy. However, as insulation systems are complex, many challenges are seen in terms of measurement systems and modes of analysis of critical parameters such as partial discharges (PDs), which are recognized as a phenomenon that carries relevant information regarding the health of a high voltage equipment. In this context, this dissertation addresses the development of an online monitoring system for partial discharges for power transformers. The system applies the electrical method to detect the discharge pulses through capacitive coupling in condenser bushings and is integrated by a proprietary software for data processing and communication with supervisory systems through the DNP 3 protocol. The robustness of the developed system and the guarantee of integrity of the monitored equipment, as well as the ability to correlate data to track the condition of the asset, were verified by laboratory tests and real applications in substations. In the latter case, the results were explored to show how information from a PD can be interpreted in practical situations to analyze the conditions of the asset and assist in defining diagnoses.As falhas graves em transformadores de potência são normalmente impulsionadas por problemas nos componentes isolantes, sejam eles internos ao tanque ou nas buchas, e constituem uma das ocorrências mais críticas do sistema elétrico. Desse modo, a avaliação da condição de isolamento de um transformador é de grande importância para a eficiência operacional da transmissão e distribuição de energia elétrica. No entanto, como os sistemas de isolamento são complexos, muitos desafios são vistos em termos dos sistemas de medição e modos de análises de parâmetros críticos como as descargas parciais (DPs), que são, reconhecidamente, um fenômeno que carrega informações relevantes sobre a saúde de um equipamento de alta tensão. Neste contexto, esta dissertação aborda o desenvolvimento de um sistema de monitoramento online de descargas parciais para transformadores de potência. O sistema aplica o método elétrico para detectar os pulsos de descargas através de acoplamento capacitivo em buchas condensivas com terminal de teste acessível e é integrado por um software proprietário para processamento de dados e comunicação com sistemas supervisórios através do protocolo DNP 3. A robustez do sistema desenvolvido e a garantia da integridade do equipamento monitorado, bem como a capacidade de correlacionar dados para rastrear as condições do ativo foram verificados por testes laboratoriais e aplicações reais em subestações. Nesse último caso, os resultados foram explorados para mostrar como as informações de uma DP podem ser interpretadas em situações práticas para analisar as condições do ativo e auxiliar na definição diagnóstico

Detecção de falha prematura em transformadores de potência por meio de análise de sinais de descargas parciais

Esta tese apresenta uma investigação destinada a detectar falhas prematuras em transformadores de potência. Para atingir tal objetivo foi necessário desenvolver um sistema de detecção de descargas parciais por meio de análise de sinais coletados diretamente dos terminais da bucha capacitiva e da corrente de fuga de aterramento. Desta forma, propos-se um sistema de aquisição, tratamento de dados e monitoramento de descargas parciais inovador ao mitigar pontos frágeis a partir da análise do estado da arte de sistemas de medição de descargas parciais utilizados pelos principais fabricantes existentes no mundo. Em seguida abordou-se os desafios e principais barreiras tecnológicas para a concepção e fabricação de sensores de campo destinados à essa atividade. Descreve-se ao longo do texto as escolhas técnicas adotadas visando o desenvolvimento de um sistema de monitoramento em campo e os desafios computacionais encontrados ao longo do processo de desenvolvimento de um programa para computador de análise, ágil e robusto a falhas. Em seguida são apresentados os métodos de filtragem digital utilizados para a tarefa de permuta entre o domínio do tempo e o domínio da frequência. Portanto o sistema proposto visa detectar a formação de descargas parciais em situações iniciais com técnicas de análise de dados e captura pelo acoplador capacitivo, processar tais informações e definir a correlação com técnicas consagradas de análise de formação de gases combustíveis detectados no óleo isolante. Também são descritas as dificuldades encontradas durante a investigação e os custos computacionais que essa ação de análise exige. Por fim apresenta-se, por meio de estudos de casos, alguns exemplos de detecção de falhas de transformadores instalados em campo, transformadores de corrente e para-raios, as vantagens do sistema de detecção de falhas proposto nessa pesquisa e a sua aplicação a diferentes dispositivos que compartilham da degradação através da formação de descargas parciais