monitoramento térmico de transformadores por meio da

BEM-VINDOS AO WEBINAR

“Monitoramento Térmico de Transformadores por meio da Utilização de Sensores em Fibras Ópticas: Tecnologias e

Aplicações”

Apresentador: Msc. Ivan Paulo de Faria

Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI, Brasil

[email protected]

�2. Espaço para apresentação pessoal , eventuais perguntas e/ou

comentários - respostas no final da apresentação.

�1. Teste de som: Reunião � Assistente de configuração de áudio � Sigam as

instruções.

�3. Digitem

aqui

PRINCIPAIS REGRAS DESTE WEBINAR:� As perguntas e/ou comentários deverão ser feitas unicamente por

escrito, utilizando-se o campo apropriado;

� Perguntas e/ou comentários podem ser enviadas durante o

desenvolvimento da apresentação, mas serão respondidas somente após

o final da mesma;

� Pode acontecer que, dependendo do número de perguntas e do tempo

disponível, algumas perguntas fiquem sem resposta durante o webinar;

� Se houver interrupção inesperada do webinar, certifique-se que sua

conexão com a internet esteja funcionando normalmente e tente se

conectar novamente;

�3

PALESTRANTE: Msc. Ivan Paulo de Faria Ivan Paulo de Faria possui graduação em Engenharia Elétrica com ênfase em Sistemas

Elétricos de Potência (2010) pela Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI) e mestrado em

Engenharia Elétrica na área de Alta Tensão (2012) pela UNIFEI. Atuou na área de projetos

e estudos elétricos pela empresa Siemens (2010). Iniciou o doutorado em Engenharia

Elétrica na UNIFEI no ano de 2012, atuando como colaborador do Laboratório de Alta

Tensão (LAT-EFEI) na mesma universidade. No LAT-EFEI, desenvolve estudos na área de

sensoriamento térmico para transformadores por meio da utilização de sensores em

fibras ópticas..

MEDIADOR: Eng° Eduardo GradizConsultor do Procobre –Instituto Brasileiro do Cobre

Monitoramento Térmico de Transformadores

por meio da Utilização de Sensores em Fibras

Ópticas: Tecnologias e Aplicações

Universidade Federal de ItajubáLaboratório de Alta Tensão


Msc. Ivan Paulo de FariaUniversidade Federal de Itajubá – UNIFEI, Brasil

Equipe de Execução

Dr. Manuel Luis Barreira MartinezUniversidade Federal de Itajubá – UNIFEI, Brasil

Dr. Marcel Fernando da Costa ParentoniUniversidade Federal de Itajubá – UNIFEI, Brasil


� Introdução

� Objetivos

� Medição de Temperatura via Fibra Óptica

� Aplicação em Transformadores

� Comparação das Técnicas

� Conclusões

Tópicos

� Resultados Esperados


Objetivos

� Relatar brevemente sobre o princípio de funcionamento de técnicasde medição de temperatura via FO;

� Demonstrar a aplicação de técnicas em FO em transformadores;

� Comparar as características técnicas dos sensores de temperaturaabordados neste trabalho.


Introdução� Perfil de temperatura do transformador:

� Tradicionalmente:� Topo do Óleo; � Indireto; � Baixa Exatidão; � Não Localiza o hot spot ;

� Sugestão Norma IEC 60076-2 (2011):

� Sensores em FO; � Direto; � 4 a 8 Sensores; � Topo da Bobina;


� Alguns Benefícios:

� Otimização da Ventilação Forçada;

� Avaliação da Sobrecarga;

� Obtenção dos Perfis Térmicos;

� Detecção de Problemas de Refrigeração;

� Medição Direta do Hot Spot;

� Não Uso de Modelos Matemáticos;

Introdução


� Informações Gerais:� Sensores em FO:

� Monitoramento térmico;

� Sensores Convencionais:

� Problemas de Isolação em AT;

� Interferência Eletromagnética

� Topo do óleo;

� Decaimento Fluorescente;

� FBG;

� DTS;

� DTSS;

Introdução


Medição de Temperatura via FO� Classificação:

Sensores em FOSensores em FO

Intrínsecos

Extrínsecos

DTSS Rayleigh

DTSS Brillouin

DTS Raman

Decaimento

FBG


Medição de Temperatura via FO� Decaimento Fluorescente:

� Conceituação: � Tipo de Sensores:� Topo:

� Campo Evanescente:

� AIZAWA et al (2006):

� Utilização:


Medição de Temperatura via FO� Redes de Bragg:

� Conceituação:


Medição de Temperatura via FO� Redes de Bragg:

� Utilização:

� 6 Sensores FBG;

� Linear: 40 °C a 95 °C;

� 1528 nm a 1570 nm;

� ALLIL (2010):

� Gerador 15 kV, 43,2 MW;


Medição de Temperatura via FO� DTSS Rayleigh:

� Conceituação:

� Pequenas Imperfeições na FO;

� Flutuação do Índice de Refração;

� Utilização:

� SANG et al (2008):

� Revestimentos;

� Resolução: cm;

� Alcance: 70 m.


Medição de Temperatura via FO� DTS Raman:

� Conceituação:� Vibrações Moleculares;

� Temperatura => Intensidade;

� Localização => Tempo;

� Utilização:

� INAUDI e GLISIC (2006):

� Alcance de 8 km;

� Resolução de 0,1°C;


Medição de Temperatura via FO� DTS Brillouin:

� Conceituação:

Campo Óptico

� Localização => Tempo;

� Temperatura => Frequência;

Onda Acústica Espalhamento Brillouin

Vibrações


Medição de Temperatura via FO� DTS Brillouin:

� Utilização:

� WAIT e HARTOG (2001):

� 26 km de Fibra;

� 300 Últimos Metros de Fibra: 87,8 °C, -0,8 °C e 40,6 °C;

� Resolução: 2 m e 1 °C;

� Resolução: 7 °C (extremidade); � Resolução: 1 °C (extremidade) => 180 min.;


Aplicação em Transformadores� Decaimento Fluorescente:

� MCNUTT et al. (1984):

� Autotransformador: 246 MVA, 230 kV/69 kV;

� Instalação de 8 Sensores Pontuais (d = 0,4 mm);



� NORTON et al. (1987):

� Melhoramento do Sistema;

� Utilização de Teflon e Kevlar;

� Aumento do Número de Canais;



� LUNDQUIST e KNUTH (2008):

� Levantamento da Instalação;

� Doze Autotransformadores: 230 kV/69 kV;

� Seis Autotransformadores: 525 kV/230 kV;

� Oito Transformadores: 69 kV/12 kV;


Aplicação em Transformadores� FBG:

� RIBEIRO et al. (2008):

� 12 Sensores FBG;

� Transformador : 20 MVA;



� PICANÇO (2009):

� 12 Sensores FBG;

� Transformador 100 kVA;

� 3 Fibras Ópticas;



� TEUNISSEN et al. (2002):

� Validação Óptica;

� Teste Tensão Mecânica;

� Rigidez Dielétrica;



� WEI-GEN et al. (2008):

� Comparação: FBG x Termopar;

� Transformador 100 kVA;

� FBG:

• Resposta Rápida;

• Menor Variação;


Aplicação em Transformadores� DTS/DTSS:

� DOWNES e LEUNG (2004):

� Instalação em Transformadores;

� Fibra em Contato com o Condutor;

� UKIL et al. (2011):

� Instalação de 1 km de FO.

� Transformador de 22 MVA;

�Perfis Térmicos.

� Locomotiva;


Comparação das Técnicas� Sensor Fluorescente:

� Instalação do Sensor:

� Posicionamento: Pontos-chave;� 1 Sensor por Fibra;

� N Sensores = N Cabos;� Interrogação:

� Paralelo: Simultânea;


Comparação das Técnicas� FBG/DTS/DTSS:

� Instalação FBG:

� Posicionamento: Pontos-chave;� Multiplexagem:

� Tempo;

� Comprimento de Onda;

� Interrogação:

� Série: Simultânea;� Paralelo: Uma FO por vez;


Comparação das Técnicas� FBG/DTS/DTSS:

� Instalação DTS/DTSS:

� Posicionamento;

� Multiplexagem no Tempo;

� Resolução Espacial e Alcance: Variam com a Técnica;

� Interrogação:

� Série: ~1min.;� Paralelo: Uma FO por vez;


Comparação das TécnicasCaracterísticas

Fluores-cente

FBGDTSS

RayleighDTS Raman DTSS Brillouin

OperaçãoOperação [°C] -30 a 230 -40 a 250 -50 a 300 -20 a 350 -270 a 700Medição [°C] -30 a 200 0 a 150 -50 a 300 -20 a 350 -270 a 700

Interrogador

Exatidão [°C] 2 0,5 a 1 0,2 0,5 0,1Resolução [°C] 0,1 0,1 0,2 0,1 0,005Resolução [m] NA 0,1 0,01 0,5 a 50 0,1 a 50Aquisição [s] 1 1 a 5 2 a 10 10 a 300 1 a 300N° de Canais 4 a 16 1, 2, 4 ou 8 1 1 ou 2 1 ou 2Sensores por

Canal1 1 a 80 1/cm 1 /m 1/m

MultiplexadorN° de Canais NA 4, 8, 16 ou 32 NI 2, 4, 8, 12, 24 4, 6, 8, ... , 18, 20

Chaveamento [s] NA ~1 NI 30 a 300 60 a 120

Dimensões

Diâmetro do Sensor [mm]

<3 ~3,2 NA NA NA

Diâmetro do Cabo [mm]

3 1 a 3 1 a 3 4,4 1 a 3

Alcance [km] 0,07 NI 0,07 a 2 40 100


Resultados Esperados� Sensor Fluorescente; � Sensor FBG;

� Sensor DTS/DTSS;

Quasi-distribuído

Pontual

Distribuído


Conclusões� Seleção das tecnologias capazes de operar no mapeamentotérmico proposto;

� Investigação da aplicação em transformadores;

� Comparação técnica dos sensores;

Características FBG DTSS Ray.

Leitura

Sensores/Canal

Revestido

1 s/canal

80

Sens. Cruzada

3 min/canal

1/cm

Canais

Sensores Total

32

2560

Alcance ~km

1

200.000

2 km

Robustez

Fluores.

1 s

1

16

16

~70 m

Robusto

DTS Raman DTSS Brillo.

Intensidade

1~5 min/canal

1 a 2/m

24

40.000

40 km

Sens. Cruzada

1~10 min/canal

1 a 2/m

20

100.000

100 km


Muito [email protected]


Perguntas?

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