Quantificação de descargas parciais em geradores usando modelo matemático baseado na teoria de campo
DOI:
https://doi.org/10.18265/1517-0306a2021id4824Palavras-chave:
Descargas parciais, Elementos finitos, Teoria de campo, Geradores, Métodos numéricosResumo
Este trabalho desenvolve um modelo para quantificar o nível de descargas parciais (DP) em cavidades ocluídas em sistemas de isolação de geradores. O modelo baseia-se na teoria de campo e usa o Método dos Elementos Finitos (MEF) para resolver as equações de campo. A simulação desenvolve-se em dois passos: no primeiro passo simula-se a situação anterior à descarga parcial, em que não existem cargas espaciais no interior da cavidade, pela resolução das equações de Laplace. Já o segundo passo simula a situação logo após a ocorrência da DP, resolvendo-se as equações de Poisson, simulando a existência das cargas espaciais criadas durante o tempo de descarga. As simulações indicam uma diferença de 2,14% entre os níveis de DP medido e calculado para uma delaminação na isolação de uma barra estatórica. Com base nesse resultado, o modelo é capaz de estimar o nível de DP para defeitos localizados no sistema de isolação de estatores de hidrogeradores.
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Referências
BRASIL, F. S.; VILHENA, P. R. M.; DMITRIEV, V. Dielectric evaluation of stator bars in laboratory. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SISTEMAS ELÉTRICOS (SBSE), 7., 2018, Niterói (Brazil). Proceedings of VII Brazilian Electrical System Symposium. Niterói: IEEE, 2018. p. 1-6. DOI: 10.1109/SBSE.2018.8395928.
COMSOL. COMSOL multiphysics: reference manual, version 5.3. Burlington, MA: COMSOL, 2018.
FORSSEN, C.; EDIN, H. Partial discharges in a cavity at variable applied frequency part 2: measurements and modeling. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, v. 15, n. 6, p. 1610-1616, 2008. DOI: 10.1109/TDEI.2008.4712664.
GIBALOV, V. I.; PIETSCH, G. J. The development of dielectric barrier discharges in gas gaps and on surfaces. Journal of Physics D: Applied Physics, v. 33, n. 20, p. 2618-2636, 2000.
HUDON, C.; BELEC, M. Partial discharge signal interpretation for generator diagnostics. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, v. 12, n. 2, p. 297-319, 2005. DOI : 10.1109/TDEI.2005.1430399.
HUDON, C. et al. Définition d’un approche commune de simulation numérique alternateur multi-disciplines. Verennes: IREQ, 2010. 82 p.
ILLIAS, H. A.; CHEN, G.; LEWIN, P. L. Comparison between three-capacitance, analytical-based and finite element analysis partial discharge models in condition monitoring. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, v. 24, n. 1, p. 99-109, 2017. DOI: 10.1109/TDEI.2016.005971.
KREUGER, F. H. Partial discharge detection in high-voltage equipment. Berlim: Butterworth-Heinemann, 1989.
KUFFEL, E.; ZAENGL, W. S.; KUFFEL, J. High voltage engineering fundamentals. 2. ed. Oxford: Elsevier, 2000.
LEMKE, E. A critical review of partial-discharge models. IEEE Electrical Insulation Magazine, v. 28, n. 6, p. 11-16, 2012. DOI: 10.1109/MEI.2012.6340519.
LEMKE, E. Analysis of the partial discharge charge transfer in extruded power cables. IEEE Electrical Insulation Magazine, v. 29, n. 1, p. 24-28, 2013. DOI: 10.1109/MEI.2013.6410536.
LÉVESQUE, M. et al. The need for PD quantification based on the type of discharge sources. In: IEEE ELECTRICAL INSULATION CONFERENCE (EIC), 2017, Baltimore (United States). Proceedings of 2017 IEEE Electrical Insulation Conference. Baltimore: IEEE, 2017. p. 380-383. DOI: 10.1109/EIC.2017.8004694.
LEWIS, T. J. et al. A new model for electrical ageing and breakdown in dielectrics. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON DIELECTRIC MATERIALS, MEASUREMENTS AND APPLICATIONS, 7., 1996, Bath (United Kingdom). Proceedings (…). Bath: IEEE, 1996. p. 220-224. DOI: 10.1049/cp:19961026.
MONTANARI, G. C. A contribution to unravel the mysteries of electrical aging under DC electrical stress: where we are and where we would need to go. In: IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON DIELECTRICS (ICD), 2., 2018, Budapest (Hungary). Proceedings (…). Budapest: IEEE, 2018. p. 1-15.
MONTANARI, G. C.; SERI, P.; DISSADO, L. A. Aging mechanisms of polymeric materials under DC electrical stress: a new approach and similarities to mechanical aging. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, v. 26, n. 2, p. 634-641, 2019. DOI: 10.1109/ICD.2018.8514744.
NIEMEYER, L. A generalized approach to partial discharge modeling. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical insulation, v. 2, n. 4, p. 510-528, 1995. DOI: 10.1109/94.407017.
PEDERSEN, A.; CRICHTON, G. C.; MCALLISTER, I. W. The theory and measurement of partial discharge transients. IEEE Transactions on Electrical Insulation, v. 26, n. 3, p. 487-497, 1991. DOI: 10.1109/14.85121.
WHITEHEAD, S. Dielectric breakdown of solids. Oxford: Clarendon Press, 1951.
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