dc.creator | Medeiros, Leonardo Hautrive | |
dc.date.accessioned | 2023-12-22T12:29:00Z | |
dc.date.available | 2023-12-22T12:29:00Z | |
dc.date.issued | 2023-11-23 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/30930 | |
dc.description.abstract | Due to the importance of the power transformer for electrical energy systems, designers
are constantly looking for improvements in its thermal performance and, consequently, in
prolonging its useful life. Since the composition of insulating paper is cellulose based, which
has its aging and degradation accelerated under high temperatures during transformer operation,
the paper becomes the dominant factor in its life expectancy. To keep temperatures within the
limits stipulated by regulations, efficient thermal design and monitoring of operating conditions
are necessary. In this sense, this work proposes a thermo-hydraulic model to determine the
detailed distribution of the internal temperatures of power transformers’ active part in steady
state. Based on transformer’s constructive dimensions and operational data, and with a fast
processing response, the model builds networks of hydraulic and thermal resistances that, when
coupled, determine: (i) the distribution of oil flows between the passage channels in the core
and windings, and (ii) the distribution of temperatures in the oil channels, in the insulating paper
and in the turns of winding discs, in addition to the temperature along the columns, yokes and
joints of the magnetic core. The model is validated through temperature measurements using
fiber optic sensors in temperature rise tests of a prototype transformer and a field transformer.
Once verified its accuracy, the proposed model proves to be an accurate tool for determining
and analyzing the hydraulic and thermal behavior of the active part of transformers. With
generic modeling and simple application, the model meets the needs of the industry, being able
to analyze the temperatures of transformers already in operation for the purposes of asset
management and aid in decision making, as well as in the thermal design of new equipment,
contributing to a reduction in costs, savings in materials and an increase in thermal performance,
extending its useful life. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Ensaio de aquecimento | por |
dc.subject | Modelo termo-hidráulico | por |
dc.subject | Monitoramento de transformador | por |
dc.subject | Performance térmica | por |
dc.subject | Projeto térmico | por |
dc.subject | Sensor de fibra óptica | por |
dc.subject | Optical fiber sensors | eng |
dc.subject | Power transformers | eng |
dc.subject | Transformer monitoring | eng |
dc.subject | Temperature rise test | eng |
dc.subject | Thermal design | eng |
dc.subject | Thermal-hydraulic model | eng |
dc.subject | Thermal performance | eng |
dc.title | Modelo termo-hidráulico em regime permanente para parte ativa de transformadores de potência validado por instrumentação óptica | por |
dc.title.alternative | Thermo-hydraulic model in steady state for active part of power transformers validated by optical instrumentation | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | Devido à importância do transformador de potência para os sistemas de energia elétrica,
projetistas estão constantemente buscando por melhorias na sua performance térmica e,
consequentemente, no prolongamento da sua vida útil. Uma vez que a composição do papel
isolante é à base de celulose, a qual tem o seu envelhecimento e degradação acelerados sob altas
temperaturas durante a operação do transformador, o papel se torna o fator dominante na sua
expectativa de vida. Para manter as temperaturas dentro dos limites estipulados por normas, são
necessários um projeto térmico eficiente e um monitoramento das condições operativas. Nesse
sentido, este trabalho propõe um modelo termo-hidráulico para determinação da distribuição
detalhada das temperaturas internas da parte ativa de transformadores de potência em regime
permanente. A partir das dimensões construtivas e dados operacionais do transformador, e com
uma rápida resposta de processamento, o modelo constrói redes de resistências hidráulicas e
térmicas que, acopladas, determinam: (i) a distribuição das vazões de óleo por entre os canais
de passagem no núcleo e enrolamentos, e (ii) a distribuição das temperaturas nos canais de óleo,
no papel isolante e nas espiras que compõem os discos dos enrolamentos, além da temperatura
ao longo das colunas, culatras e junções do núcleo magnético. O modelo é validado através de
medições de temperatura por sensores de fibra óptica em ensaios de elevação de temperatura
de um transformador protótipo e um transformador de campo. Verificada sua acuracidade, o
modelo proposto se mostra uma ferramenta precisa para determinação e análise dos
comportamentos hidráulico e térmico da parte ativa de transformadores. Com uma modelagem
genérica e de simples aplicação, o modelo atende as necessidades da indústria, podendo analisar
as temperaturas de transformadores já em operação para fins de gerenciamento de ativos e
auxílio na tomada de decisões, bem como no projeto térmico de novos equipamentos,
contribuindo para uma redução de custos, economia de materiais e aumento da performance
térmica, prolongando sua vida útil. | por |
dc.contributor.advisor1 | Marchesan, Tiago Bandeira | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2318413245910780 | por |
dc.contributor.referee1 | Calil, Wilerson Venceslau | |
dc.contributor.referee2 | Feil, Dion Lenon Prediger | |
dc.contributor.referee3 | Luz, Mauricio Valencia Ferreira da | |
dc.contributor.referee4 | Falcão, Carlos Eduardo Guex | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/5106471153227367 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Elétrica | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |