Estimation of the remaining useful life of hydro generators

O monitoramento da condição dos geradores é muito desejável para uma operação confiável de uma usina hidrelétrica. As atividades de manutenção podem ser programadas para evitar falhas inesperadas que podem levar a meses ou anos de máquinas paradas sem geração. Estudos indicam que o isolamento do estator é a principal causa de falha do gerador. Nesse sentido, a base da metodologia proposta é o monitoramento do estado atual do sistema de isolamento do estator de hidrogeradores. Testes de descarga parcial nos enrolamentos do estator são aplicados para acessar a condição de isolamento. Um algoritmo para estimar a vida útil remanescente é a principal contribuição deste trabalho. Esta estimativa é baseada em avaliações estatísticas de hidro-geradores e na condição real do sistema de isolamento do estator. Testes de envelhecimento acelerado em amostras de estator com ampla aquisição de variáveis são realizados para entender o processo de envelhecimento. O algoritmo proposto é testado em casos simulados e em dados reais de um ensaio de ciclo térmico, no qual foi observado a ruptura do isolamento.Agência 1The monitoring of generators’ condition is very desirable for a reliable operation of a hydropower plant. Maintenance activities can be scheduled to avoid unexpected failures that can lead to months or years of machines stopped without generation. Studies indicate that stator insulation is the leading cause of generator failure. In this sense, the proposal methodology’s base is the monitorization of the actual health stage of the stator insulation system of hydro generators. Partial discharge tests in stator windings are applied to access the insulation condition. An algorithm to estimate the remaining useful life is the main contribution of this work. This estimation is based on both statistical evaluations of hydro generators and the stator insulation system’s actual condition. Accelerated aging tests in stator specimens with wide variables acquisition are performed to understand the aging process. The proposed algorithm is tested in simulated cases and real data from a thermal cycle test, which observed an insulation breakdown

Determinação de parâmetros de Máquina Síncrona através de abertura e fechamento de curto-circuito.

Os tradicionais modelos de máquina síncrona se baseiam na suposição de que as três indutâncias mútuas entre amadura, campo e amortecedor de eixo direto, quando representadas em pu, são iguais. Entretanto, este modelo representa corretamente apenas os circuitos do estator. Os resultados para as grandezas do rotor não convergem com as medições realizadas em uma máquina real. Assim, para uma adequada representação, Canay introduziu um novo modelo de máquina síncrona com uma reatância mútua entre o enrolamento de campo e o amortecedor. Este modelo gera resultados mais fidedignos para a armadura e para o rotor. Neste trabalho são apresentados métodos para determinação das reatâncias e resistências da máquina síncrona através dos ensaios de curto-circuito trifásico e recuperação de tensão. O modelo identificado considera a reatância mútua extra entre o campo e o amortecedor (Xfd). Para tanto, as tensões e correntes da armadura, além da corrente de campo, são registradas. A reatância característica é calculada para ambos os ensaios. O método apresentado para determinar a reatância característica, através do ensaio de recuperação de tensão propriamente dito, não é encontrado na literatura técnica, sendo esta a maior contribuição deste trabalho