Detecção de descargas parciais em condutores elétricos utilizando redes de Bragg em fibra ótica
| Ano de defesa: | 2022 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Sistemas de Energia UTFPR |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30191 |
Resumo: | Partial Discharges (PD) are characterized by high voltage signals, which cause current passage through an insulating medium. They occur, generally, by failures at insulating components in medium and high voltage circuits, causing energy leak problems in conductors, connections, inside large engines, transformers, among others. One characteristic of this phenomenon is the attendance of acoustic vibration, beyond the temperature variation in the environment that it occurs. In this work, a study about these characteristics using Fiber Bragg Gratings (FBG) examinated a sampling rate of 6kHz is presented. The measurement was made with a FBG allocated in contact with a 35mm² and XLPE insulating copper cable, exposed to the PD. An experimental arrangement was used to emulate the occurrence of Pds using an ignition coil. Three distances of PD occurrences were emulated: 6mm, 12mm and 18mm. Therefore, three different levels of PD could be monitored by the FBG. It was possible to measure the acoustic vibration variation, which results were between 2 and 15 Micro Strain. Regarding to the temperature, it was possible to measure variations between 0,5ºC and 4ºC. The results imply that the FBG with its sensitivity crossed to temperature and deformation have the capacity of identify the amount of PD existing in the distances od 12mm and 18mm due to the dynamical deformation caused by the PD. It’s also possible to determine the duration of the discharges due to the temperature increase. On the other hand, in the 6mm distance, due to the higher frequency of PD occurrences, it wasn’t possible to identify the PD number, just the temperature increase. Thus, FBGs can be used to detect determined types of Pds, even while operating at an acquisition rate of 6 kHz. |
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Detecção de descargas parciais em condutores elétricos utilizando redes de Bragg em fibra óticaDetection of partial discharges in electrical conductors using fiber Bragg networksDescargas elétricasFibras ópticasCondutores elétricosDetectoresRefraçãoElectric dischargesOptical fibersElectric conductorsDetectorsRefractionCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAEngenharia ElétricaPartial Discharges (PD) are characterized by high voltage signals, which cause current passage through an insulating medium. They occur, generally, by failures at insulating components in medium and high voltage circuits, causing energy leak problems in conductors, connections, inside large engines, transformers, among others. One characteristic of this phenomenon is the attendance of acoustic vibration, beyond the temperature variation in the environment that it occurs. In this work, a study about these characteristics using Fiber Bragg Gratings (FBG) examinated a sampling rate of 6kHz is presented. The measurement was made with a FBG allocated in contact with a 35mm² and XLPE insulating copper cable, exposed to the PD. An experimental arrangement was used to emulate the occurrence of Pds using an ignition coil. Three distances of PD occurrences were emulated: 6mm, 12mm and 18mm. Therefore, three different levels of PD could be monitored by the FBG. It was possible to measure the acoustic vibration variation, which results were between 2 and 15 Micro Strain. Regarding to the temperature, it was possible to measure variations between 0,5ºC and 4ºC. The results imply that the FBG with its sensitivity crossed to temperature and deformation have the capacity of identify the amount of PD existing in the distances od 12mm and 18mm due to the dynamical deformation caused by the PD. It’s also possible to determine the duration of the discharges due to the temperature increase. On the other hand, in the 6mm distance, due to the higher frequency of PD occurrences, it wasn’t possible to identify the PD number, just the temperature increase. Thus, FBGs can be used to detect determined types of Pds, even while operating at an acquisition rate of 6 kHz.Descargas parciais (DP) caracterizam-se por sinais de alta tensão, que ocasionam a passagem de corrente por um meio isolante. Ocorrem, geralmente, por falhas em componentes isolantes em circuitos de média e alta tensão, gerando problemas de fuga de corrente em condutores, em conexões, internamente em motores de grande porte, transformadores, dentre outros. Uma característica deste fenômeno é a presença de vibração acústica, além da variação de temperatura do meio onde ele ocorre. Neste trabalho é apresentado um estudo destas características utilizando redes de Bragg em fibra ótica (Fiber Bragg Gratings – FBG), interrogadas a uma taxa de amostragem de 6 kHz. A medição foi feita com uma FBG alocada em contato com um cabo de cobre com seção de 35 mm² e isolação XLPE, exposto à DP. Foi utilizado um arranjo experimental, onde foi emulada a ocorrência de Dps utilizando uma bobina de ignição. Foram emuladas três distâncias para a ocorrência das Dps, sendo elas 6mm ,12mm e 18mm. Logo, três níveis diferentes de DP puderam ser monitorados pela FBG. Foi possível mensurar uma variação de vibração acústica que ficou entre 2 e 15 Micro Strain. Em relação a temperatura captada, foi possível mensurar variações entre 0,5° C e 4°C. Os resultados indicam que a FBG com sua sensibilidade cruzada a temperatura e deformação possui a capacidade de identificar a quantidade de DP existentes nas distâncias de 12 mm e 18 mm devido à deformação dinâmica causada pela DP. Também é possível determinar a duração dessas descargas devido ao aumento de temperatura ocasionado. Já na distância de 6 mm, devido à frequência maior da ocorrência das Dps, não foi possível identificar o número de Dps, somente o aumento de temperatura ocasionado. Sendo assim, as FBGs podem ser usadas para detectar determinados tipos de Dps, mesmo operando a uma taxa de aquisição de 6 kHz.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaBrasilPrograma de Pós-Graduação em Sistemas de EnergiaUTFPRDreyer, Uilian Joséhttps://orcid.org/0000-0001-9720-4410http://lattes.cnpq.br/6015434912116988Silva, Jean Carlos Cardozo dahttps://orcid.org/0000-0003-2310-9159http://lattes.cnpq.br/9949032159595994Pelegrin, Jessé dehttps://orcid.org/0000-0001-7055-9123http://lattes.cnpq.br/5213167688541380Sousa, Kleiton de Moraishttps://orcid.org/0000-0003-0060-3875http://lattes.cnpq.br/5409590007366145Dreyer, Uilian Joséhttps://orcid.org/0000-0001-9720-4410http://lattes.cnpq.br/6015434912116988Vendruscolo, Ricardo2022-11-28T16:01:36Z2032-11-082022-11-28T16:01:36Z2022-08-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfVENDRUSCOLO, Ricardo. Detecção de descargas parciais em condutores elétricos utilizando redes de Bragg em fibra ótica. 2022. Dissertação (Mestrado em Sistemas de Energia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30191porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2022-11-29T06:07:28Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/30191Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2022-11-29T06:07:28Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false |
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