Dissertação

{en_GB=Distribution Transformer Incipient Fault Automatic Detection and Monitoring} {} EVALUATED

{pt=Os transformadores são um dos componentes mais fundamentais e dispendiosos das redes de energia elétrica. Dos equipamentos atualmente em funcionamento, uma elevada percentagem encontra-se próximo do fim de vida útil. Nesta fase, as falhas incipientes tornam-se mais comuns e a probabilidade de falha total aumenta, pondo em risco a integridade do equipamento. A falha catastrófica de um transformador acarreta custos elevados, justificando-se a necessidade de deteção de falhas incipientes. Esta dissertação efetua um estudo computacional e experimental de uma metodologia de monitorização on-line, baseada na medição e cálculo de variáveis, tanto elétricas como magnéticas, e no cruzamento de informações a elas específicas. O trabalho divide-se em duas partes. Na primeira, um modelo de simulação 2D em elementos finitos de um transformador de distribuição é desenvolvido, validado e usado para simular falhas incipientes em localizações distintas no transformador. Os resultados são analisados e aplicados ao desenvolvimento de uma potencial metodologia de deteção e localização de falhas incipientes em transformadores de distribuição. Na segunda parte, uma bancada para ensaios experimentais de um transformador trifásico foi desenvolvida, testada e usada para emular falhas incipientes nos enrolamentos do transformador, de forma a fornecer informação adicional acerca do comportamento das variáveis e concluir sobre a escalabilidade dos métodos de monitorização previamente propostos. As conclusões retiradas indicam que a monitorização das tensões, correntes e respetivas componentes simétricas, efetuando um cruzamento com medidas, diretas ou indiretas, da dispersão de fluxo magnético, constitui uma metodologia viável para deteção e localização de falhas incipientes, dependendo da potência do transformador., en=Transformers are one of the most essential and expensive components of electric grids. Of those currently in service, a very significant percentage is close to its designated lifetime. At such stage, incipient faults become more common and the failure rate increases, endangering the integrity of the equipment. Catastrophic transformer failures bear high costs, which justifies the need for failure prediction and incipient fault detection. This dissertation provides a computational and experimental study of an on-line monitoring methodology based on the measurement and computation of several variables, both electrical and magnetic, and the subsequent cross-referencing of variable-specific information. The study consists of two parts. First, a 2D finite element method (FEM) simulation model of a distribution transformer is developed, validated, and used to simulate the gradual appearance of incipient faults in several locations. Simulation results are analyzed and used to develop a potential detection and localization methodology for incipient faults on distribution transformers. In the second part of this work, a smaller scale setup for experimental study of a three-phase transformer is built, tested and used to emulate the incipient winding faults in the transformer, in order to provide further information on variable behavior and assess the scalability of the previously proposed methods. Conclusions arising from this work suggest that monitoring the line voltages and currents, as well as their symmetric component systems, and cross-referencing such information with magnetic flux leakage measurements is a viable fault detection and potential fault localization method, depending on trans- former power rating.}
{pt=Transformador de distribuição, Monitorização on-line, Falhas incipientes, Deteção, Localização, en=Distribution transformer, On-line monitoring, Incipient faults, Detection, Localization}

Outubro 12, 2020, 12:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Paulo José da Costa Branco

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado