Dissertação

{en_GB=Transformers Failures Impact in Wind Turbines} {} EVALUATED

{pt=O aumento contínuo da produção de energia renovável traduz uma importante resposta global no sentido da sustentabilidade ambiental e da redução na emissão de gases com efeito de estufa. Entre as energias renováveis, a tecnologia eólica revela-se como uma das mais maduras. Não obstante, os custos de manutenção das turbinas eólicas são ainda muito elevados e é premente uma nova abordagem para uma manutenção mais custo-eficiente. Uma das principais origens de falhas nas turbinas eólicas está relacionado com o transformador usado para acoplar o gerador eólico à rede elétrica. Os curtos-circuitos nos enrolamentos do transformador são uns dos problemas mais frequentes. Neste sentido, este trabalho focou-se no estudo da influência das falhas de transformadores na operação de turbinas eólicas e na sua detectabilidade com métodos on-line. Com o objetivo de testar vários tipos de curtos-circuitos do transformador e analisar a sua influência na operação de turbinas eólicas, foi desenvolvido um modelo analítico. Esse modelos foram comparados e validados através de testes experimentais. No fim, o transformador foi acoplado a um sistema de turbina eólica e simulados curtos-circuitos entre espiras. Isso permitiu o estudo de impacto de curto-circuitos nos enrolamentos de transformadores no desempenho de turbinas eólicas. Os testes realizados permitiram concluir que a corrente de magnetização é um método on-line eficaz para detetar falhas nos enrolamentos dos transformadores e pode ser usado como método preditivo para a manutenção de turbinas eólicas. , en=The significant increase in renewable energy production during last decades is a major global response toward environmental sustainability and greenhouses gaseous emission abatement. Within the renewable energies portfolio, wind power technology became one the most mature and is now used worldwide. However, some drawbacks still persist and among them are the maintenance costs, that are still high. One of the main failure sources in wind turbines derive from the transformer used to couple the wind power generator to the electrical grid. Within the transformer, the windings short-circuits are ones of the most frequent problems. Having this framework, this work focused specifically on the influence of transformer's faults in wind turbines operation and their detectability by on-line methods. In order to test several types and levels of transformer short circuits and to assess its influence on the wind turbine operation, an analytical model was developed. The model was compared and validated through experimental tests carried out using an experimental set-up. In the end, the transformer was coupled to a wind turbine system and turn-to-turn short-circuits were simulated. This allowed to assess the impact of transformer's windings short-circuits in the performance of wind turbines. In addition, the experimental results allowed to conclude that the magnetization current is an effective online method to detect turn-to-turn windings faults in transformers and may be applied as an anticipatory approach in wind turbines maintenance.}
{pt=Energia Eólica, Falhas, Falhas em Transformadores, Transformadores, Manutenção Preditiva, en=Failures, Predictive Maintenance, Transformers, Transformer Failures, Wind Energy}

Setembro 25, 2020, 15:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

João Filipe Pereira Fernandes

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar