Uma abordagem para atestar a suportabilidade dielétrica a formas de onda não padronizadas nos ensaios de equipamentos de alta tensão

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Wickert, Humberto Margel
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/23424
Resumo: The non-standard waveforms caused by high frequency transients pose a challenge when it comes to their representation in testing high-voltage equipment. Such a challenge is worrisome for electric power utilities and manufacturers of high voltage electrical equipment, since such transient voltages might not be represented by standard waveforms. The standard lightning impulse test 1.2/50 μs is important for factory testing of equipment and evaluating its performance before installation in the electrical system. However, actual surge waveforms are complex and difficult to reproduce in high voltage laboratories. The complexity of the resulting waves in the electrical system has increased in recent years, mainly due to systemic changes and integration of equipment with new technologies. With the different characteristics imposed on the equipment, evaluations of the tests currently used are necessary. In order to overcome this obstacle, this Thesis suggests a method that represents non-standard waveforms in equipment tests in a laboratory. Based on the multiresolution analysis of the wavelet transform, the method considers the equivalence of amplitude and entropy in the decomposition levels among the waveforms. For that purpose, alterations are suggested in the following lightning impulse parameters: amplitude, cut-off instant and front time. The results show that for most cases, the composition between a full atmospheric impulse waveform with cut atmospheric impulse waves at different instants is sufficient to represent the non-standard voltages. Only when the transient voltage spectral density falls predominantly in a frequency range above 3.125 MHz, will there be need for a complementary lightning impulse with a steep front time. By using this approach, it is not expected to describe exactly the rupture process of the diverse dielectrical media when subjected to non-standard waveforms. The aim is to bring together lightning impulse waveforms that have similar features to non-standard waveforms. Thus, the method’s application allows manufacturers and power utilities to subject the equipment to conditions that properly represent the transient effects, through lightning impulse tests carried out at high voltage laboratories.
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The standard lightning impulse test 1.2/50 μs is important for factory testing of equipment and evaluating its performance before installation in the electrical system. However, actual surge waveforms are complex and difficult to reproduce in high voltage laboratories. The complexity of the resulting waves in the electrical system has increased in recent years, mainly due to systemic changes and integration of equipment with new technologies. With the different characteristics imposed on the equipment, evaluations of the tests currently used are necessary. In order to overcome this obstacle, this Thesis suggests a method that represents non-standard waveforms in equipment tests in a laboratory. Based on the multiresolution analysis of the wavelet transform, the method considers the equivalence of amplitude and entropy in the decomposition levels among the waveforms. For that purpose, alterations are suggested in the following lightning impulse parameters: amplitude, cut-off instant and front time. The results show that for most cases, the composition between a full atmospheric impulse waveform with cut atmospheric impulse waves at different instants is sufficient to represent the non-standard voltages. Only when the transient voltage spectral density falls predominantly in a frequency range above 3.125 MHz, will there be need for a complementary lightning impulse with a steep front time. By using this approach, it is not expected to describe exactly the rupture process of the diverse dielectrical media when subjected to non-standard waveforms. The aim is to bring together lightning impulse waveforms that have similar features to non-standard waveforms. Thus, the method’s application allows manufacturers and power utilities to subject the equipment to conditions that properly represent the transient effects, through lightning impulse tests carried out at high voltage laboratories.As formas de onda não padronizadas oriundas de transitórios de altas frequências representam um desafio em sua representação nos ensaios de equipamentos de alta tensão. Tal desafio desperta preocupação para concessionárias de energia elétrica e fabricantes de equipamentos elétricos de alta tensão, uma vez que os efeitos de tais tensões transitórias podem não ser representados por formas de onda padronizadas. O ensaio padrão de impulso atmosférico 1,2/50 μs é importante para ensaiar os equipamentos em fábrica e avaliar seu desempenho antes da instalação no sistema elétrico. Entretanto, as formas de onda de surtos reais são complexas e difíceis de serem reproduzidas em laboratórios de alta tensão. A complexidade das ondas resultantes no sistema elétrico acentuou-se nos últimos anos, principalmente pelas alterações sistêmicas e integrações de equipamentos com novas tecnologias. Com as características diferenciadas impostas aos equipamentos, são necessárias avaliações dos ensaios atualmente utilizados. Para superar tal dificuldade esta Tese propõe um método que represente as formas de onda não padronizadas nos ensaios de equipamentos em laboratório. Baseado na análise multirresolução da transformada wavelet, o método considera a equivalência da amplitude e entropia nos níveis de decomposição entre as formas de onda. Para isso são propostas alterações nos seguintes parâmetros do impulso atmosférico: amplitude, instante de corte e tempo de frente. Os resultados mostram que, para a maioria dos casos, a composição entre uma onda de impulso atmosférico plena com ondas de impulso atmosférico cortada em diferentes instantes é suficiente para representar as tensões não padronizadas. Somente quando a densidade espectral predominante da tensão transitória se situar na faixa de frequência superior a 3,125 MHz, haverá a necessidade de se utilizar uma onda de impulso atmosférico complementar com tempo de frente íngreme. Com esta abordagem não se espera detalhar o processo de ruptura dos mais diversos meios dielétricos quando submetidos a formas de onda não padronizadas. O que se busca é reunir formas de onda de impulso atmosférico que possuam características similares às formas de onda não padronizadas. Assim, a aplicação deste método possibilita que fabricantes e concessionárias de energia submetam os equipamentos a condições que representem os efeitos dos transitórios, por meio da composição adequada de tensões de ensaio de impulso atmosférico que possam ser realizados em laboratórios de alta tensão.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaMarchesan, Tiago Bandeirahttp://lattes.cnpq.br/2318413245910780Salles, Credson deCardoso Júnior, GhendyResener, MarianaSperandio, MauricioWickert, Humberto Margel2021-12-28T12:47:13Z2021-12-28T12:47:13Z2021-08-31info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/23424porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2021-12-29T06:03:49Zoai:repositorio.ufsm.br:1/23424Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2021-12-29T06:03:49Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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