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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/5563
Tipo do documento: Dissertação
Title: Determinação dos níveis de campo elétrico e da elevação de temperatura no interior de transformadores de potência considerando diferentes combinações do meio isolante por análise fluidodinâmica
Other Titles: Determination of electric field and temperature rise inside power transformers considering different combinations of the insulating system by fluid dynamic analysis
Autor: Graeff, Rafael 
Primeiro orientador: Rocha, Carlos Roberto Mendonça da
Primeiro membro da banca: Silva, Juliano Ricardo da
Segundo membro da banca: Motter, Daniel
Terceiro membro da banca: Calil, Wilerson Venceslau
Resumo: Transformadores de potência são os equipamentos de maior valor agregado para transmissão e distribuição de energia elétrica. A capacidade do transformador está relacionada ao seu desempenho térmico, de modo que a temperatura de operação dos enrolamentos se tornam parâmetros importantes para determinar as condições para os valores nominais do equipamento e seu limite de carga. A vida útil de um transformador está diretamente conectada ao seu perfil térmico e a sua isolação interna, fato que os tornam parâmetros importantes para realização de projetos de transformadores. Com a elevação da temperatura ocorrem variações das propriedades dielétricas dos materiais utilizados na construção do sistema de isolação do equipamento e essas variações refletem na suportabilidade elétrica do transformador e geram áreas com maior susceptibilidade a sofrerem descargas parciais no interior do equipamento. Assim, este trabalho tem como objetivo avaliar o sistema de isolação de um transformador de potência de Itaipu utilizando como fonte de calor as perdas em carga plena nos enrolamentos. A abordagem escolhida é a realização da modelagem geométrica tridimensional e simulação numérica por Fluido Dinâmica Computacional (CFD) e o Método dos Elementos Finitos (MEF), para considerar as condições físicas internas do transformador. Com os resultados das simulações, obtêm-se os valores das velocidades de escoamento do óleo, os perfis de temperatura na parte ativa e as distribuições de campo elétrico no interior do equipamento. Com o conhecimento destas grandezas foram avaliados os impactos gerados na substituição do óleo mineral por óleo vegetal como principal fonte de resfriamento e isolação no projeto deste equipamento, e ainda que globalmente o óleo vegetal apresente benefícios na redução de temperatura e de campo elétrico observou-se que o mesmo se mostrou ineficiente na redução do ponto de maior temperatura neste modelo de transformador de potência.
Abstract: Power transformers are the equipment with the highest added value for the transmission and distribution of electricity. The capacity of the transformer is related to its thermal performance, so that the operating temperature of the windings becomes important parameters to determine the nominal conditions of the equipment and its load limit. The life span of a transformer is directly connected to its thermal profile and its internal insulation, a fact that makes them important parameters for carrying out transformer projects. With the temperature rise, there are variations in the dielectric properties of the materials used in the construction of the equipment and these variations reflect in the electrical support of the transformer and generate areas with greater susceptibility to suffer partial discharges inside the equipment. Thus, this work aims to evaluate the insulation system of a Itaipu power transformer using the losses in full load in the windings as a heat source. The chosen approach is the realization of three-dimensional geometric modeling and numerical simulation by Computational Dynamic Fluid (CDF) and the Finite Element Method (FEM), to consider the internal physical conditions of the transformer. With the results of the simulations, the values of the oil flow velocities, the temperature profiles in the active part and the electric field distributions inside the equipment are obtained. With the knowlegde of these quantities, the impacts generated in the substitution of mineral oil for vegetable oil as the main source of cooling and insulation in the design of this equipment were evaluated and although globally the vegetable oil presents benefits in reducing temperature and the electric field, it was found that is inefficient in reducing the point of higher temperature in this model of power transformer.
Keywords: Transformadores de potência
Sistemas de isolação
Método dos elementos finitos
Fluidodinâmica computacional
Power transformers
Isolation systems
Finite element method
Computational fluid dynamics
CNPq areas: ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Engenharias e Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Computação
Campun: Foz do Iguaçu
Citation: Graeff, Rafael. Determinação dos níveis de campo elétrico e da elevação de temperatura no interior de transformadores de potência considerando diferentes combinações do meio isolante por análise fluidodinâmica. 2021. 108 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Computação) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Foz do Iguaçu, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: http://tede.unioeste.br/handle/tede/5563
Issue Date: 14-May-2021
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Elétrica e Computação (FOZ)

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