Detecção de faltas entre espiras em geradores de fase dividida: uma abordagem baseada em morfologia matemática
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Data
2021-01-15Primeiro membro da banca
Vieira, João Paulo Abreu
Segundo membro da banca
Oliveira, Aécio de Lima
Metadata
Mostrar registro completoResumo
O estator do Gerador Síncrono é susceptível a diversos tipos de falhas, curtos-circuitos e condições
anormais de operação. Entre os defeitos, podemos citar as faltas monofásicas, bifásicas, trifásicas e entre
espiras. Esta última, em muitos casos é a origem de outras faltas mais graves. A proteção de Geradores
Síncronos contra faltas entre espiras ainda é pouco explorada ao que tange os relés de proteções e a estudos
científicos. A grande maioria das proteções encontradas é aplicada em Geradores com dois ou três
enrolamentos paralelos por fase. À medida que a quantidade de enrolamentos por fase aumenta, se torna
mais difícil a detecção deste tipo de defeito. Dessa forma, este trabalho irá apresentar uma metodologia
inédita para detecção de faltas entres espiras para geradores síncronos de fase dividida de seis enrolamentos
paralelos por fase, fundamentado em Morfologia Matemática. Está técnica permite trabalhar com os sinais
no domínio do tempo, utilizando o sensoriamento já existente na máquina utilizado nas proteções atuais. De
forma a verificar a confiabilidade do método desenvolvido foram realizados diversos testes em cenários de
faltas entre espiras em geradores síncronos, sinais com ruídos, variação de carga e ângulo de incidência de
falta, além de faltas externas ao gerador. Dois modelos de máquina foram usados, um com dois
enrolamentos por fase de polos lisos e outro com seis enrolamentos por fase de polos salientes. Visando
avaliar a possibilidade em aplicações reais, alguns testes foram simulados em tempo real utilizando o
conceito software-in-the-loop. O simulador digital em tempo real utilizado foi o da empresa OPAL-RT.
Para finalizar a etapa de teste, além de uma comparação com diversos esquemas tradicionalmente utilizados
na proteção contra faltas entre espiras, o método foi submetido a uma oscilografia de uma falta entre
espiras real. Além de uma oscilografia de um caso real e por fim, a utilização de diversas faltas externas
que teve como finalidade verificar a capacidade de atuação frente a elas. Durante o trabalho, serão
apresentadas as teorias que tangem as ferramentas matemáticas utilizadas, as características do modelo do
GS, além das etapas realizadas para a construção do filtro morfológico a fim de permitir total identificação
dos passos realizados. Por fim, se apresentará os resultados obtidos do método desenvolvido, além de uma
comparação entre um método existente de uma proteção para geradores de dois enrolamentos por fase
adaptado em um gerador de seis enrolamentos por fase. Assim, pode-se perceber que o algoritmo
demonstrou bons resultados frente a diversas condições e cenários de faltas.
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