A inovação do ensino com criação de “usinas virtuais” de energia por meio da eficientização de sistemas de iluminação pública / Innovation in teaching with the creation of virtual power plants through the improvement of efficiency on public lighting systems

Atualmente, são utilizados diversos processos para a geração de energia elétrica, como por exemplo: usinas hidrelétricas, termoelétricas, nucleares, eólicas, solares, entre outras. Também, neste atual cenário, podem-se ressaltar as usinas virtuais, pois estas são responsáveis por disponibilizar energia por meio de ações de eficiência energética. Portanto, este artigo apresenta o direcionamento a esta forma de geração de energia, a qual fica disponibilizada, por alguma ação de eficiência energética, para outro uso na sociedade. A usina virtual apresentada neste trabalho é baseada em pesquisas de ações de eficiências no sistema nacional de iluminação pública por meio do uso de lâmpadas com maior índice de eficiência e maior vida útil, o que permite a disponibilidade de energia a outros setores, reduzindo gastos quanto a investimentos e melhorando os níveis de tensões do sistema elétrico. Com isso, pode-se considerar como uma usina geradora de energia

A inovação do ensino com criação de “usinas virtuais” de energia por meio da eficientização de sistemas de iluminação pública / Innovation in teaching with the creation of virtual power plants through the improvement of efficiency on public lighting systems

Atualmente, são utilizados diversos processos para a geração de energia elétrica, como por exemplo: usinas hidrelétricas, termoelétricas, nucleares, eólicas, solares, entre outras. Também, neste atual cenário, podem-se ressaltar as usinas virtuais, pois estas são responsáveis por disponibilizar energia por meio de ações de eficiência energética. Portanto, este artigo apresenta o direcionamento a esta forma de geração de energia, a qual fica disponibilizada, por alguma ação de eficiência energética, para outro uso na sociedade. A usina virtual apresentada neste trabalho é baseada em pesquisas de ações de eficiências no sistema nacional de iluminação pública por meio do uso de lâmpadas com maior índice de eficiência e maior vida útil, o que permite a disponibilidade de energia a outros setores, reduzindo gastos quanto a investimentos e melhorando os níveis de tensões do sistema elétrico. Com isso, pode-se considerar como uma usina geradora de energia

Magnetic and mechanical analysis in transformers under power and solidary power

The power transformer is one of the most important equipment in the electric power system, allowing the feasibility of connecting the generating centers to the consumer centers, even over long distances. Reliable and continuous operation is of fundamental importance for service maintenance and is subject to various types of disturbances that can lead to failures. In this perspective, studies of the dynamic behavior of transformer windings through computer simulations have been widely used to safely and accurately evaluate their operation. Therefore, this paper presents the methodology for research on a 50 MVA power transformer using the finite element method for static and time domain analysis. Thus, the study was performed by means of magnetic-mechanical couplings. In the first analysis (circuit study), the ATPDraw software was used to obtain the behavior of the inrush current and solidarity energization during the transformer bank energization. Therefore, in the ANSYS MAXWELL software magnetic studies were performed. For this, a real 3D model was used (taking into account the characteristics of the lamination core and windings, being in disc). Thus, the results of the behavior of magnetic induction and magnetic forces in the windings of the equipment are presented. Finally, in the ANSYS STRUCTURAL software, structural (mechanical) studies were performed. Also, as before, a close-to-real 3D model was used, presenting as results the behavior of the total deformation in the winding, the mechanical stress suffered and the degree of safety during the occurrence of energization. The static studies were considered three operating conditions: nominal condition, sympathetic inrush and inrush current. For the nominal condition, the equipment's plate data was used, for the energizing condition (sympathetic inrush and inrush current) the largest amplitude obtained during the simulation was used. It is noteworthy that for the time domain analysis, only the condition of the inrush current was analyzed, both for the high computational cost required and for being the worst condition in the static analysis.O transformador de potência é um dos equipamentos mais importantes no sistema elétrico de potência, permitindo a viabilidade da conexão dos centros geradores aos centros consumidores, mesmo estando a longas distâncias. O seu funcionamento de forma confiável e contínuo é de fundamental importância para a manutenção do serviço estando sujeitos a vários tipos de perturbações que podem acarretar em falhas. Nesta perspectiva, a realização de estudos do comportamento dinâmico dos enrolamentos de transformadores por meio de simulações computacionais, tem sido amplamente utilizada para avaliar de forma segura e precisa o seu funcionamento. Portanto, neste documento é apresentada a metodologia para investigação em um transformador de potência de 50 MVA por meio do método de elementos finitos para análise estática e no domínio do tempo. Com isso, o estudo foi realizado por meio de acoplamentos magneto-mecânico. Na primeira análise (estudo do circuito), utilizou-se do software ATPDraw para obter o comportamento da corrente de inrush e energização solidária durante a energização do banco de transformadores. Por conseguinte, no software ANSYS MAXWELL foram realizados os estudos magnéticos. Para isso, um modelo em 3D próximo ao real foi utilizado (levando em consideração as características da laminação do núcleo e dos enrolamentos, sendo alguns destes em formato de discos). Com isso, são apresentados como resultados o comportamento da indução magnética e das forças magnéticas nos enrolamentos do equipamento. Por fim, no software ANSYS STRUCTURAL foram realizados os estudos estruturais (mecânicos). Ainda, da mesma forma como anteriormente, foi utilizado um modelo em 3D próximo ao real, apresentando como resultados o comportamento da deformação total no enrolamento, o estresse mecânico sofrido e o grau de segurança durante a ocorrência da energização. Nas análises estáticas foram considerados três condições de operação: condição nominal, energização solidária e corrente de inrush. Para a condição nominal, utilizou-se dos dados de placa do equipamento, para a condição de energização (energização solidária e corrente de inrush) foi utilizado a maior amplitude obtida durante a simulação. Ressalta-se que para a análise no domínio do tempo, somente a condição da corrente de inrush foi analisada, tanto pelo elevado custo computacional exigido quanto por ser a pior condição constada na análise estática.UNIFESSPA - Universidade Federal do Sul e Sudeste do Par

Desenvolvimento de um simulador de redes elétricas para estudos da propagação de harmônicos

The electricity sector in Brazil has faced many changes due to the modernization of electrical equipment, especially when it refers to residential consumers. This has provided a considerable increase in the level of harmonic distortion in the electric distribution networks, which can be explained by the large use of devices based on power electronics in an attempt to make them more efficient and compact. Therefore, it becomes necessary execute analysis of the levels of harmonic distortion in the power systems. Monitoring by power quality analyzer is the best way to collect data of the electrical system; however, the computer simulation is an efficient tool capable of reproducing the disturbances and behavior of the electric networks for different operating modes. Thus, this paper aims to present a computational environment that helps the harmonic propagation studies in electrical systems. For this, it was used the software ATP (Alternative Transient Program) for modeling the electrical system, the harmonic behavior of a nonlinear load is represented by effective values of harmonic currents in function of time. The measurements were obtained through power quality analysis of a distribution network in the North Region of Brazil. Thus, for this set of measures, a set of simulations was performed, providing for the users the values of harmonic voltages for all buses of the electrical system. Therefore, with the simulator of electrical networks it is possible perform harmonic propagation studies in several electrical systems, and it can work as a strategic planning tool for the use of mitigating measures or for the strategic control of harmonic distortion, from evaluations of most critical moments of harmonic distortion at all points of the network. To demonstrate its use, the industrial system of 13 bar was used as a test system for analysis in this dissertation.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorO setor elétrico brasileiro tem enfrentado grandes mudanças devido a modernização dos equipamentos elétricos, principalmente quando se refere aos consumidores residenciais. Isso tem proporcionado um aumento considerável do nível de distorção de harmônicos nas redes elétricas de distribuição, o que pode ser justificado pelo uso acentuado de equipamentos baseados na eletrônica de potência, na tentativa de torná-los cada vez mais eficientes e compactos. Portanto, torna-se necessário a realização de diagnóstico quanto aos níveis de distorções harmônicas em sistemas elétricos. O monitoramento por analisadores de energia é a melhor forma de obter os dados do sistema elétrico, entretanto a simulação computacional é uma eficiente ferramenta capaz de reproduzir os distúrbios e o comportamento da rede elétrica para diferentes modos de operação. Logo, este trabalho tem como objetivo apresentar um ambiente computacional que auxilie nos estudos de propagação de harmônicos nos sistemas elétricos. Para isso, utilizou-se o software ATP (Alternative Transient Program) para a modelagem do sistema elétrico, o comportamento harmônico de uma carga não linear é representado por valores eficazes de medidas de correntes harmônicas em função do tempo. As medidas foram obtidas por meio de analisares de qualidade da energia conectados em uma rede de distribuição da região norte do Brasil. Logo, para esse conjunto de medidas, foi realizado um conjunto de simulações, disponibilizando ao usuário valores de tensões harmônicas para todos os barramentos do sistema elétrico. Portanto, com o simulador de redes elétricas será possível realizar estudos de propagação de harmônicos em diversos sistemas elétricos, podendo auxiliar como uma ferramenta de planejamento estratégico quanto ao uso de medidas mitigadoras ou mesmo para o controle estratégico das distorções harmônicas, a partir das avaliações dos principais momentos críticos de distorções harmônicas em todos os pontos da rede elétrica. Para demonstrar a utilização, o sistema industrial de 13 barras foi utilizado como um sistema teste para as análises nesta dissertação

Magneto-Thermo-Structural Analysis of Power Transformers under Inrush and Short Circuit Conditions

The main equipment responsible for connection and transmission of electric power from generating centers to consumers are power transformers. This type of equipment is subject to various types of faults that can affect its components, in some cases also compromising its operation and, consequently, the electric power supply. Thus, in this paper, electromagnetic, thermal, and structural analysis of power transformers was carried out with the objective of providing the operator with information on the ideal moment for performing predictive maintenance, avoiding unplanned shutdowns. For this, computational simulations were performed using the finite element method (FEM) and, from that, the different transformer operation ways, nominal currents, inrush current, and short-circuit current were analyzed. In this perspective, analyses of the effects that thermal expansion, axial forces, and radial forces exerted were carried out, contributing to possible defects in this type of equipment. As a study object, simulations were carried out on a 50 MVA single-phase transformer. It is important to emphasize that the simulations were validated with real data of measurements and with results presented in the current literature