29 Sinal aplicado o V 0 Sinal medido I φ Amplitude dos sinais V e I φ Diferença do fase Figura 2.oito: Diferença por fase e entre amplitudes dos sinais aplicados e medidos Formas por Realizaçãeste do Ensaio A realizaçãeste do ensaio do Impedância Terminal é feita utilizando este auxÃlio por uma ponte por impedâncias do frequência variável conectada aos terminais do enrolamento a ser analisado e 1 microcomputador de modo a aquisiçãeste Destes dados. A ponte do impedâncias injeta um sinal em 1 lado do enrolamento e mede a transferência deste ao longo do enrolamento, variando-se a frequência do sinal injetado e medindo tua amplitude e a diferença por fase em relaçãeste ao sinal medido de modo a cada ponto de frequência.
Assim sendo, foi possibilitada a obtençãeste do espectros de frequência até 10 MHz e 1 resultado direto pelo domÃnio da frequência, nãeste a ser necessário aplicar a transformada de Fourier. Atravfois destes geradores por sinais identicamente conjuntamente é possÃvel a mediçãeste do Impedâncias Terminais para além da mediçãeste por tensãeste transferida entre ESTES enrolamentos. Tais como citado, a Resposta em Frequência Pode vir a ser realizada aplicando-se um sinal a um dos enrolamentos (H1-H0) e medida pelo enrolamento correspondente (X1- X3), por exemplo, de entendimento utilizando a Figura 2.1, ligaçãeste estrela-delta. Nada impede qual sejam feitas medições nos outros enrolamentos, medindo-se uma transferência por tensão indireta, verificando a influência nos enrolamentos não correspondentes. 10
É estudada uma metodologia qual estima os parâmetros de 1 circuito equivalente de que modela este transformador usando base em suas curvas de Impedância Terminal no domÃnio da frequência. Atravé especialmentes deste circuito equivalente sãeste estimadas as curvas por Impedância Terminal e verificadas as alterações esperadas de pacto usando modificações no circuito. Assim sendo este modelo estudado Têm a possibilidade de ser validado. vi
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19 adicional em relaçãeste a outros mé especialmentetodos ao não provocar possÃveis danos aos enrolamentos e evitar a contaminaçãeste do óleo isolante. Estas medições à s vezes são realizadas em transformadores ainda na fábrica, do modo a se ter um registro deles em notável estado de funcionamento. Ao se suspeitar por algum problema no equipamento, ou mal de modo a monitorá-lo depois por anos do que funcionem, realiza-se outra medição e a compara usando a medição anterior. É necessário até mesmo fazer os ensaios nos Aparelhamentos depois de transportados para a tua localizaçãeste final, como problemas pelo transporte podem possibilitar ocorrer, causando deslocamentos internos nãeste percebidos visualmente, porém qual estas tfoicnicas têm a sensibilidade de verificar. Estas medições podem ser utilizadas sozinhas para este diagnóstico do equipamento ou utilizadas para complementar outras tfoicnicas. Ao ficar evidenciada a ocorrência por determinado defeito ou alteração em tua geometria o transformador deverá atravessar por detalhadas inspeções internas.
12 CapÃtulo 1 Introdução 1.1 Este Sistema Elétrico Os sistemas elé especialmentetricos por proporciona (SEP) são umas DE maiores e Ainda mais complexas obras do engenharia já construÃdas. Este Sistema Interligado Brasileiro é uma rede elfoitrica única que engloba quase todo o território brasileiro e possui se tornado cada vez elevado, interligando as regiões Muito mais afastadas, o de que o torna cada vez Muito mais complexo e difÃcil de operar. Nosso sistema é composto do vários elementos elfoitricos, como linhas por transmissãeste, pára-raios, transformadores, disjuntores etc. Estes equipamentos ficam expostos a condições adversas e portanto podem vir a apresentar falhas ou má operação. Devido a isto, é necessário este aprimoramento do estudos, tecnologias e té especialmentecnicas de monitoramento e diagnóstico cada vez Ainda mais refinadas do modo a manter o sistema elfoitrico operando com a superioridade e confiabilidade cada vez Ainda mais exigida pelo ser humano moderno.
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ESTES ensaios de Resposta em Frequência sãeste relativamente simples de se realizar, nãeste necessitando do transporte do equipamento para 1 laboratório, sendo possÃvel ser feito em campo. Para além disso, este pode ser feito de forma rápida usando poucos equipamentos e de forma automatizada. A desvantagem deste mé especialmentetodo é que este transformador precisa ser desconectado do sistema elfoitrico, pois sua caracterÃstica envolve a injeçãeste e mediçãeste por sinais em seus enrolamentos. Atualmente estudam-se mfoitodos que visam fazer nosso ensaio usando o equipamento energizado, contudo medições em Aparelhamentos energizados necessitariam do geradores do sinais em cada enrolamento do transformador, operando sob potencial. De modo a isso, deve-se encontrar uma MANEIRA do aplicar ESTES sinais pelo equipamento isento de que suas tensões normais por operação interfiram na medição, causem danos nos equipamentos utilizados e exponham a riscos vidas humanas [2]. Ao longo deste capÃtulo Seroada explicados ESTES mfoitodos de realização dos ensaios do Resposta em Frequência, tais como os principais fernanda lara tórtima Pormenores por suas curvas propriedades, comparando-as. oito
18 CapÃtulo 2 Ensaios pelo DomÃnio da Frequência 2.1 Introduçãeste Os transformadores são basicamente formados por fios do cobre enrolados ao redor por 1 núcleo ferromagnfoitico, imersos em um tanque com óleo isolante. Atravfois deste aspecto construtivo relativamente simples se forma 1 circuito complexo com resistências, indutâncias e capacitâncias entre espiras, bobinas, enrolamentos, núcleo e tanque. Nosso circuito complexo faz com que os transformadores apresentem uma assinatura única expressa atravfois por uma funçãeste de transferência qual reflete essencialmente as variações do seus parâmetros internos em funçãeste da frequência, tendo saiba como caracterÃstica primário as várias frequências de ressonância. Devido a blogar, ESTES métodos do análise por transformadores por potência baseados no seu comportamento ao longo das frequências são largamente utilizados pelos fabricantes e concessionárias da atualidade.
Nas altas frequências, por volta de 1 MHz existe uma anti-ressonância, qual é um ponto de mÃnimo na curva do módulo da impedância, neste ponto este ângulo deixa do ser negativo e volta a ser positivo. Deste gráfico nota-se que até a primeira ressonância este ângulo era aproximadamente 90 graus, resultando em um circuito indutivo para baixas frequências. Entre a ressonância e a anti-ressonância este circuito é capacitivo e após a anti-ressonância volta a ser indutivo, exclusivamente olhando do ponto por Aspecto da diferença angular medida. Nessas ressonâncias e anti-ressonâncias a reatância indutiva ( X L = jωl ) é igual à capacitiva ( X = 1 jωc ) e, por isso, o circuito é puramente resistivo e este ângulo passa C por zero. Portanto quando este ângulo deixa do ser positivo ocorre uma ressonância e quando ele deixa de ser negativo ocorre uma anti-ressonância ou atenuaçãeste. 20
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32 2.5 Comparação entre as Tfoicnicas A partir das definições das té especialmentecnicas pelo domÃnio da frequência, mostrando-se a relação por tensão e as curvas por Impedância Terminal, várias comparações dos Pormenores desses dois tipos por ensaios podem ser analisadas. Como a Resposta em Frequência foi realizada através da relação de tensão entre 2 enrolamentos, quanto elevado a impedância Aspecto atravé especialmentes destes enrolamentos menor a transferência por tensãeste entre eles. Uma menor impedância (atenuação pelo ensaio de Impedância Terminal) se traduz em ressonâncias no ensaio do Resposta em Frequência, provocando grandes relações do tensãeste. Ou mesmo que, os pólos da curva do Resposta em Frequência ocorrem na mesma frequência que ESTES zeros na curva de Impedância Terminal. Na Figura 2.11 são mostradas as comparações entre as curvas de Impedância Terminal e do Resposta em Frequência nos 3 enrolamentos de um transformador trifásico.
28 baixas frequências. Por questões por padronizaçãeste neste manejorefregatráfego as relações do tensãeste estão em algum momento mostradas em p.u., utilizando este eixo DE ordenadas em escala linear. 2.4 Impedância Terminal Este ensaio de Impedância Terminal é realizado medindo-se a impedância de 1 enrolamento do transformador do potência atravé especialmentes da injeção do um sinal em 1 Destes terminais do enrolamento e a medição do sinal na sua própria outra extremidade. A impedância deste enrolamento é medida enquanto os outros enrolamentos correspondentes ficam em Livre ou em curto-circuito. Em geral este sinal aplicado é uma tensãeste, submetida a 1 dos enrolamentos do transformador, enquanto que o equipamento de medição (ponte de mediçãeste) mede uma corrente na outra extremidade do enrolamento. A tensãeste aplicada Pode vir a ser considerada usando seu ângulo na referência e a corrente é medida usando módulo e ângulo de defasagem.
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São feitas algumas correlações entre os principais MODOS de falhas e ESTES parâmetros elétricos alterados, verificando Assim sendo influências causadas nas regiões DE curvas no domÃnio da frequência. O CapÃtulo 4 descreve este modelo usado nesta dissertaçãeste para cálculo dos circuitos equivalentes dos transformadores a partir DE AS SUAS curvas pelo domÃnio da frequência. O método utilizado foi este Gradiente Descendente que tende a diminuir este erro entre as curvas originais de impedância dos transformadores e suas curvas estimadas através Destes parâmetros elétricos calculados pelo modelo. O uso do modelo descrito é feito no CapÃtulo 5, onde sãeste mostrados ESTES resultados e conclusões observadas a partir por cada curva estimada. Serão feitas comparações entre as curvas originais e as curvas estimadas após modificações no circuito equivalente do transformador, verificando a sensibilidade destas tfoicnicas pelo domÃnio da frequência em relação aos parâmetros alterados. 5