Análise do comportamento dinâmico de descargas parciais e da produção de ondas sonoras a partir de simulação numérica

• Autor(a) principal: Fabris, Luis Victor Muller
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29529
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; Descargas elétricas; Falhas de energia elétrica; Ondas sonoras; Fibras ópticas; Elétrons - Emissão; Métodos de simulação; Isoladores e isolamentos elétricos; Electric discharges; Electric power failures; Sound-waves; Optical fibers; Electrons - Emission; Simulation methods; Electric insulators and insulation; Engenharia Elétrica

Descargas parciais ocorrem em diferentes tipos de equipamentos elétricos e causam deterioração progressiva do isolamento, então há interesse em monitorar descargas parciais para avaliar o estado do isolamento de um sistema elétrico e prever falhas. Técnicas para a detecção de descargas parciais, como a detecção de emissões de ultrassom, foram propostas na literatura, porém como vários efeitos podem ocorrer durante a descarga, correlacionar características no som e corrente com características da descarga é difícil. Simulações podem ajudar nestas correlações por permitir a análise de diferentes fenômenos. Neste documento, o modelo de deriva-difusão incluindo a fotoionização é acoplado com as equações de Navier-Stokes compressíveis linearizadas, para simular a produção de ondas sonoras por descargas parciais. Trabalhos anteriores utilizaram as equações de NavierStokes incompressíveis, de forma que eles podem simular a produção de vento iônico pelas descargas, mas não as ondas sonoras. Na literatura, os trabalhos focam em streamers ou pulsos Trichel. Neste trabalho, as duas descargas e as ondas sonoras produzidas por elas são simuladas na geometria eletrodo-plano no ar, utilizando o mesmo conjunto de parâmetros. A corrente elétrica e a carga transferida por pulso das descargas simuladas são comparadas com resultados experimentais para as mesmas condições disponíveis na literatura. As simulações demonstraram que as ondas sonoras se originam na ponta do eletrodo para os pulsos Trichel, e que para os streamers duas ondas sonoras são produzidas, uma produzida na ponta do eletrodo e a outra de todo a extensão da descarga. Diferenças na frente de onda em respeito à posição relativa à ponta do eletrodo foram analisadas para a descarga no regime de pulsos Trichel, mostrando que na proximidade da ponta do eletrodo a onda sonora não é uma frente de onda esférica. Os resultados das simulações de corrente e ondas sonoras foram comparados com dados experimentais disponíveis na literatura, e estão em concordância. Tanto a corrente como as ondas sonoras foram simuladas com sucesso e correlacionadas com as características da descarga, resultados que podem ser utilizados para ajudar na detecção de descargas parciais. A deformação induzida em uma fibra ótica pela onda sonora também foi simulada, e o desvio em comprimento de onda que ocorreria em uma rede de Bragg em fibra foi avaliado. Estes resultados podem ser utilizados para ajudar na detecção de ultrassom produzido por descargas parciais utilizando uma rede de Bragg em fibra ótica.