Estudo de modelos para definição de um critério de início de corona através da análise de experimentos e simulações computacionais
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Elson Jose da Silva
Glassio Costa de Miranda
Wallace do Couto Boaventura
Glassio Costa de Miranda
Wallace do Couto Boaventura
Resumo
O efeito corona é um fenômeno que pode trazer consequências indesejáveis ao sistema elétrico. Dentre elas, a degradação de superfícies, como é o caso dos isoladores poliméricos, é uma das mais preocupantes. O surgimento deste fenômeno está associado a níveis decampo elétrico elevados, porém não há um consenso sobre tais valores. Os níveis de campo a que os arranjos são expostos atualmente são cada vez mais elevados, graças às diminuições de distâncias elétricas e ao aumento de potência no sistema. Métodos de avaliação destes campos passam a ser determinantes na etapa de projeto e fabricaçãode novas estruturas, além de consistir em uma forma de manutenção preventiva. Para estimação do campo elétrico (ou da tensão) que leva ao aparecimento do corona, expressões empíricas são geralmente empregadas. Estas expressões para predição do corona sãonumericamente e experimentalmente avaliadas neste trabalho.Testes foram realizados em arranjos do tipo ponta-plano e em isoladores poliméricos, onde investigou-se a tensão de início de corona e o campo crítico associado a esta. A dependência com o raio e com o tamanho do gap foi analisada para o arranjo pontaplano.Para o isolador, situações de serviço, como presença de defeitos na superfície, foram observadas. A distribuição do campo elétrico também foi verificada, através de simulações computacionais, para os dois casos. As expressões para os modelos de predição de corona mais conhecidos são apresentadas e discutidas ao longo do trabalho. Entre os modelos estudados, estão as formulações empíricas de Peek e o Fator de Eficiência de Campo de Schwaiger. Os modelos foram aplicados aos arranjos ponta-plano e as tensões previstas por cada um destes foram comparadas aos resultados registrados nos ensaios.Adicionalmente, um modelo baseado no Fator de Eficiência de Campo e no modelo de Peek foi proposto. Os resultados deste modelo apresentaram boa concordância com os experimentos, se mostrando eficiente na estimação da tensão de início de corona para arranjos ponta-plano. Por fim, foi sugerido a inserção do caráter estatístico no modelo de predição proposto, conferindo a cada tensão aplicada uma probabilidade de ocorrência de corona.
Abstract
Corona is a phenomenon that may lead to a series of undesirable consequences to power systems. The degradation of surfaces, such as those of polymer insulators, is one of the main concerns. The presence of corona in an arrangment is associated with highlevels of electric field. However, there is no clear understanding on the exact value of the field that leads to corona. This work aims to study the models, proposed in the literature, for corona prediction. Empirical formulations, such as Peeks formula and Schwaigers non-uniformity factor are discussed, their applicability is investigated, and a modified model is proposed. Additionally, the work aims to stimulate the search for models that can be used in practical arrangments, such as the surface of polymer insulators under operational conditions. The proposed model is tested computationally and experimentally. The results show good agreement with experiments, indicating the efficiency of the model to estimate the corona onset voltage. Additionally, the statistical nature of corona is taken into account, so that to each applied voltage a probability of corona occurrence is assigned.
Assunto
Engenharia elétrica
Palavras-chave
Experimentos e simulações computacionais, Efeito corona, Estudo de modelos