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O transformador de potência é o equipamento mais importante e caro utilizado no sistema de transmissão de energia elétrica. Os sensores de grade de fibra de Bragg (FBG) se destacaram como uma ferramenta flexível e particularmente adequada para o monitoramento de transformadores de potência, sendo um elemento sensor passivo e dielétrico. Neste trabalho, avaliou-se o desempenho de sensores de temperatura e pressão a FBG desenvolvidos para monitorar a pressão estática e dinâmica nos enrolamentos de transformadores de alta tensão durante eventos como curto-circuito e corrente de energização. Dois tipos de materiais para o encapsulamento dos sensores foram avaliados em laboratório: o polieteretercetona (PEEK) e o Transformerboard (TB). Os sensores foram testados quanto aos impactos de alta intensidade e curta duração semelhantes aos que ocorrem em curtos-circuitos. Além disso, avaliou-se a resposta no tempo dos sensores usando um sistema de interrogação com uma varredura de 5 kHz, a fim de analisar adequadamente o tempo de resposta ao curto-circuito. Os resultados apontaram que os sensores de pressão FBG usando PEEK e TB são adequados para o monitoramento do enrolamento do transformador. A sensibilidade estática obtida para os sensores baseados em PEEK foi de 0,911 pm/N, na faixa de 800 N a 1500 N. Essa sensibilidade é 4,47 maior que a sensibilidade dos sensores baseados em TB. O desempenho dos testes dinâmicos mostrou uma excelente repetibilidade para ambos os sensores, de acordo com a observação estática.
Power transformer is the most important and expensive equipment used in the electric power industry. Fiber Bragg grating (FBG) sensors has stood out as a flexible and particularly suitable tool for power transformer monitoring, being a passive and dielectric sensor element. In this work we evaluated the performance of FBG pressure sensors developed for monitoring the static and dynamic pressure in high voltage winding transformers during events such as short-circuit and inrush current. Two types of sensors packaging materials were evaluated in laboratory: polyether ether ketone (PEEK) and transformerboard (TB). The sensors have been tested for high intensity and short duration impacts similar to those occurring in short circuits. In addition, we evaluated the time response of sensors using an interrogation system with a 5 kHz sweep in order to analyze the short circuit response time properly. The results pointed that FBG pressure sensors using PEEK and TB are suitable for transformer winding monitoring. The static sensitivity obtained to PEEK based sensors was 0.911 pm/N, in the range of 800 N to 1500 N. This sensitivity is 4.47 higher than TB based sensors sensitivity. Dynamical tests performance showed an excellent repeatability for both sensors, in agreement with static observation.
Data da defesa: 13/03/2020
Banca Examinadora
Orientador: Luiz Alkimin de Lacerda (Lactec)
Membro da Banca: Luiz Felipe Barrozo Toledo (Lactec)
Membro da Banca: André Eugênio Lazzaretti (UTFPR)
Palavra(s)-Chave: Transformador de potência; Enrolamentos; Temperatura; Deformação; FBG.
Keywords: Power Transformer; Winding; Temperature; Deformation; FBG.
