Análise de métodos de medição da matriz admitância em transformadores de potência

Abstract

Resumo: Os estudos de coordenação de isolamento e de transitórios eletromagnéticos, de uma forma geral, necessitam de modelos dinâmicos que representem o mais fiel possível, em uma ampla gama de frequências, o comportamento dos equipamentos que compõem as instalações elétricas. Dentre todos os equipamentos do sistema elétrico de potência, os transformadores possuem uma importância destacada. Para representar a dinâmica dos transformadores nos estudos com eventos transitórios rápidos e muito rápidos é possível obter modelos através de dois métodos. Um deles está baseado no conhecimento das características e dos detalhes construtivos dos equipamentos, porém, estas informações geralmente são de propriedade intelectual dos fabricantes de transformadores. Outro método está baseado no conceito de identificação de sistemas, onde modelos são calculados com base em dados experimentais de entrada e saída do equipamento. Nesta pesquisa são estudados os modelos de transformadores monofásicos gerados a partir de dados experimentais, com enfoque nos métodos e nos problemas de medição, demonstrando a influência que os cabos de medição reproduzem nos dados experimentais gerados. É proposta uma metodologia que visa compensar possíveis desvios dos dados obtidos nos ensaios. Os resultados são validados para um transformador de potência tipo cascata de 650 kV, utilizado como estudo de caso. São apresentados os resultados de medição e simulações digitais com o modelo do transformador baseado em medição consideradas ideais, porém de difícil aplicação em campo. Medições e simulações no modelo sob a influência dos cabos são realizadas e faz-se o uso do processo de compensação dos efeitos dos cabos. Para corroborar os resultados simulados, estes são comparados com valores obtidos em ensaios laboratoriais. É comparada a resposta do transformador para a aplicação de uma onda do tipo impulso atmosférico e de uma onda do tipo degrau, demonstrando que a compensação dos efeitos dos cabos apresenta resultado satisfatório e de fácil aplicação.

Abstract: Studies of insulation coordination and electromagnetic transients, in general, require dynamic models that represent the most faithful possible in a wide range of frequencies, the behavior of equipment comprising electrical installations. Among all the equipment of the electric power system, power transformers have an outstanding importance To represent the dynamics of the transformers in studies with fast and very fast transient events you can get templates through two methods. One of them is based on knowledge of the characteristics and construction details of the equipment, however, this information is usually intellectual property of manufacturers of transformers. Another method is based on the concept of system identification, where models are calculated based on experimental input and output equipment data. In this research we study the single-phase transformer models generated from experimental data, focusing on methods and measurement problems, demonstrating the influence of the measuring cables reproduce the experimental data generated. A methodology is proposed that aims to compensate for possible deviations of data obtained in trials. The results are validated for a power transformer cascade type 650 kV, used as a case study. Measurement results and computer simulations with the model based measurement considered ideal transformer are presented, but difficult to apply in the field. Measurements and model simulations under the influence of the cables are held and makes the use offsetting the effects of the cables process. To corroborate the simulated results they are compared with values obtained from laboratory tests. It compared the response of the transformer to the application of a wave lightning impulse type and a step-like wave, demonstrating that offset the effects of the cables shows satisfactory results and easy to apply.