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XXV SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
BELO HORIZONTE - MG
10 A 13
NOVEMBRO/2019
2019 - EXPOMINAS
Grupo: GTM
Tema: Ocorrências em Transformadores e Reatores:
Título: Cálculo de Parâmetros Circuitais dos Modelos de Alta Frequência para Transformadores de Potência
Autores: Luiz Fernando de Oliveira(1); Alvaro Portillo(2); Federico Portillo(2); Odirlan Iaronka(1); Kaue Jorge Salvador(1)
Instituições: WEG(1); CONSULTOR(2)
Resumo: O número de falhas oriundas da interação entre transformadores e o sistema elétrico no qual estes
estão instalados nunca foi desprezível. É fato conhecido que sobretensões ressonantes surgem no
interior de enrolamentos quando excitados por um sinal de tensão com uma frequência específica de
forma que algumas excitações oscilantes, mesmo de baixa amplitude, podem provocar esforços tão
rigorosos quanto a sequência de ensaios dielétricos. Estes esforços não verificados pelos ensaios
dielétricos são de especial interesse na análise de falhas em transformadores de potência. Há uma
vasta gama de técnicas disponíveis para modelagem de transformadores para alta frequência
baseando-se na teoria de circuitos (parâmetros concentrados) ou na teoria de linhas de transmissão
(parâmetros distribuídos). Ainda, dentre os métodos da teoria de circuitos, algumas técnicas têm
sido destacadas e adequadamente definidas para modelar a interação dos transformadores de
potência e reatores com o sistema elétrico. Dentre tais técnicas, o modelo “caixa-branca” utiliza
circuitos equivalentes para reproduzir a resposta em frequência dos equipamentos. Cada trecho de
cada enrolamento é discretizado até que possa ser representado por um ramo circuital. Quanto mais
discretizado o circuito, espera-se que mais a resposta do modelo se aproxime à resposta real do
equipamento, no ponto mais extremo o modelo pode considerar os enrolamentos \\\\\\\"espira por
espira\\\\\\\", requerendo elevado esforço computacional para a solução do sistema de equações.
Em geral, é necessário estimar três parâmetros fundamentais: • Matriz de indutâncias: descreve o
acoplamento magnético entre os diferentes componentes, geralmente entre as espiras (ou grupo de
espiras) dos enrolamentos. Pode ainda ser convertida numa matriz de acoplamento, oferecendo
dados objetivos que tornam a análise mais simples à inspeção; • Matriz de capacitâncias: ao
descrever o acoplamento elétrico entre cada elemento condutor do transformador, deve ser capaz de
modelar o acúmulo de cargas elétricas ao longo dos enrolamentos; • Resistências: as resistências
são responsáveis por dissipar a energia do circuito. Um circuito sem as resistências torna-se um
circuito sem amortecimento e oscila perpetuamente. Contudo, a variação da dissipação de energia
de acordo a frequência do sinal de excitação torna a modelagem complexa em muitos casos. Este
trabalho visa realizar uma revisão das técnicas disponíveis atualmente para estimação das matrizes
constituintes dos circuitos elétricos utilizados no modelo “caixa-branca”. Espera-se que o trabalho
possa propiciar um nível de informação ao leitor já familiarizado com o tema tal que seja possível
analisar de forma objetiva a acuracidade de algum estudo eletromagnético com base nas técnicas
utilizadas para obter os parâmetros circuitais. Tal capacidade é de especial importância durante o
processo de Design Review de transformadores. As técnicas podem ser aplicadas aos diversos tipos
de enrolamentos, como camada, disco contínuo, disco entrelaçado, hélice, hélice múltipla.