Análise do comportamento térmico de um transformador com utilização de sensores baseados em Redes de Bragg.

Abstract

O transformador é um dos equipamentos mais importantes dos sistemas elétricos, pois promove a variação entre os diferentes níveis de tensão necessários na transmissão, subtransmissão e distribuição. Desta maneira, é bastante desejável a realização do monitoramento contínuo desse equipamento. Técnicas de monitoramento térmico são de suma importância para a medição de temperaturas em pontos estratégicos do equipamento, formando perfis térmicos. Esses perfis são comumente obtidos por meio de sensores como termopares e termorresistores, instalados no topo do óleo, e, partir disso, faz-se a estimativa do ponto mais quente do transformador. Entretanto, esse procedimento está sujeito à baixa exatidão, devido a aproximações e simplificações do modelo térmico adotado. Para mensurar a temperatura diretamente nas partes ativas do transformador, podem-se empregar técnicas de medição baseadas em sensores ópticos, aplicando-os diretamente nos enrolamentos ou muito próximos destes. Os sensores de fibras ópticas possuem importantes vantagens que os tornam uma tecnologia vantajosa quando comparados aos sistemas convencionais: sensibilidade elevada, imunidade a interferências eletromagnéticas, imunidade química e biológica, tamanho e peso reduzidos, capacidade de monitoramento remoto e em tempo real e capacidade de multiplexagem. Desta forma, neste trabalho é apresentado o monitoramento térmico de um transformador de distribuição monofásico aplicando-se medição direta da temperatura em pontos estratégicos (nas proximidades dos enrolamentos, topo do óleo e tanque), fazendo uso de sensores ópticos baseados em Redes de Bragg. Além disso, faz-se uma avaliação dos resultados obtidos, os quais foram confrontados com simulações de temperatura (por meio do método dos Elementos Finitos) e termografias realizadas no transformador. Ainda são apresentadas relações de proporcionalidade entre a medição de temperatura do topo do óleo e a de outros pontos medidos, buscando encontrar uma metodologia alternativa para determinação de temperatura em pontos de interesse do transformador. Também foram estimadas curvas analíticas da temperatura em função do tempo, usando o método dos mínimos quadrados, verificando o grau de correlação das simulações e medições.