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O monitoramento do fenômeno das descargas atmosféricas tem sido fundamental para prevenção de incidentes na infraestrutura das empresas que atuam em grandes áreas, como as de energia, telecomunicações e informática. Além disso, fornece dados para o planejamento de sistemas de proteção contra descargas elétricas, evitando assim maiores danos à vida na Terra, e mais recentemente fornecendo informações para sistemas de alertas meteorológicos como os de previsão de tempestades em curto prazo. Portanto, não se trata mais de questão de opção, mas sim de necessidade a instalação e manutenção de sistemas que façam a supervisão destes eventos em escala local, regional e até nacional. Dentre os tipos possíveis, os Sistemas de Detecção Indireta de Descargas Atmosféricas são os que proveem informações mais precisas nas escalas citadas, devido trabalharem com a percepção do impulso eletromagnético gerado pela descarga. Este sinal tem a propriedade de se propagar a médias e longas distâncias em determinadas faixas de frequência, mantendo boa a qualidade da informação do fenômeno que o originou. Porém, a característica fenomenológica dos raios é intrínseca à área monitorada, tornando fundamental o entendimento dessas especificidades para melhor proveito dos sistemas citados. Este trabalho apresenta uma ferramenta computacional para simular a influência das características locais na propagação de ondas eletromagnéticas originadas por descargas atmosféricas nuvem-solo. A metodologia foi utilizada para simular a propagação dessas ondas através do programa MATLAB®, usando como modelo de corrente de retorno no canal de descarga o modelo do tipo de engenharia Linha de Transmissão (TL) para representar o fenômeno elétrico gerado pelo raio. The monitoring of the phenomenon of atmospheric discharges has been fundamental to prevent incidents in the infrastructure of companies that operate in large areas, such as energy, telecommunications and information technology. In addition, it provides data for the planning of lightning protection systems, thus avoiding further damage to life on Earth, and more recently providing information for weather warning systems such as short-term storm forecasting. Therefore, it is no longer a matter of choice, but rather the need to install and maintain systems that supervise these events on a local, regional and even national scale. Among the possible types, the Lightning Location Systems are the ones that provide more accurate information in the mentioned scales, because they work with the perception of the electromagnetic impulse generated by the lightning. This signal has the property of propagating at medium and long distances in certain frequency bands, maintaining good the information quality of the phenomenon that originated it. However, the phenomenological characteristic of the lightning is intrinsic to the monitored area, making fundamental the understanding of these specificities to better benefit the mentioned systems. This work presents a computational tool to simulate the influence of local characteristics on the propagation of electromagnetic waves caused by cloud-to-ground lightning. The methodology was used to simulate the propagation of these waves through the MATLAB® program, using as model of return current in the discharge channel the model of engineering type the Transmission Line (TL) to represent the electric phenomenon generated by thelightning.

Paradas de máquinas não planejadas causadas por falhas na isolação elétrica de equipamentos do sistema elétrico de potência são um grande problema, pois contabilizam elevadas perdas para planta e comprometem os indicadores de desempenho devido extenso período de parada da unidade geradora necessário para restauração da função geração. A fim de solucionar esse problema, vários pesquisadores e estudiosos da área de grandes máquinas rotativas descobriram que estas falhas estavam frequentemente relacionadas com o aumento do nível de descargas parciais (DP) da isolação elétrica da máquina. As ocorrências das DP nos sistemas isolantes dos equipamentos de alta tensão são sintomas de fragilidade na sua suportabilidade dielétrica, cuja evolução pode ocasionar graves consequências para o equipamento. As DP podem ser detectadas através da medição de quantidades associadas a pulsos de corrente, sinais de rádio frequência (ondas eletromagnéticas), sinais acústicos, entre outros. Entre esses métodos, a detecção de ondas eletromagnéticas irradiadas pelas DP vem demonstrando ser uma técnica confiável para acompanhar processo de evolução do defeito. Em comparação com outras técnicas, tais como, os métodos de detecção baseados em acopladores capacitivos (método convencional), o uso de sensores eletromagnéticos de banda larga é não invasivo para isolamento. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo mostrar a avaliação de três diferentes sensores eletromagnéticos de ultra alta frequência, do inglês, Ultra High Frequency (UHF) projetados para serem instalados nos hidrogeradores. Os sensores utilizados nos experimentos são os seguintes: acoplador direcional de microfita; antena loop e antena log-periódica. Os sensores foram avaliados através de ensaios de alta tensão para medição de descargas parciais, em que foram avaliados todos os tipos de descargas encontrados nos hidrogeradores, como descargas internas, delaminações, descargas de ranhura, descargas barra-barra e de superfície, e através do ensaio de envelhecimento acelerado. Os resultados obtidos no laboratório mostraram que o acoplador direcional apresentou uma grande sensibilidade para todos os tipos de descargas simuladas, cujo os resultados foram validados pela antena log-periódica, e a antena loop foi a que apresentou menor sensibilidade. Os resultados também mostram que é possível identificar as descargas através das características UHF. A evolução dos níveis de DP foi avaliada através do acoplador direcional durante o ensaio de envelhecimento acelerado, foi possível observar o aparecimento de dois tipos de descargas, delaminações e corona, os resultados foram similares aos medidos pelo acoplador capacitivo. Stops machines unplanned caused by faults in the electrical insulation of the power electric system equipment is a big problem, because account for high losses to plan and undertake performance indicators due long stop period generating unit necessary for the generation function restoration. In order to solve this problem, many researchers and scholars in the field of large rotating machines found that these failures were often related to the increased level of partial discharges (PD) of electrical insulation of the machine. Occurrences of PDs in insulating systems of high voltage equipment are symptoms of weakness in their dielectric withstand, whose evolution can cause serious consequences for the equipment. The PDs can be detected by measuring quantities associated with current pulses, radio frequency signals (electromagnetic waves), acoustic signals, among others. Among these methods the detection of electromagnetic waves radiated by PDs are proving to be a reliable technique to follow the default process of evolution. In comparison with other techniques such as the detection method based on capacitive couplers (conventional method), the use of electromagnetic broadband sensors is not invasive to isolation. In this way, this paper aims to show the evaluation of three different electromagnetic sensors of Ultra High Frequency (UHF) designed to be installed in hydrogenerators. The sensors used in the experiments are: microstrip directional coupler, loop antenna and log-periodic antenna. The sensors were evaluated by high-voltage tests to measure partial discharges which were evaluated all kids of discharges found in hydrogenerators, like internal discharges, delaminations, slot discharge, bar-bar and surface discharges, and through the accelarated aging test. The results obtained in the laboratory demonstrated that the directional coupler showed a high sensibility to all types os simulated discharges which results were validated by log-periodic antenna, and the loop antenna showed a low sensibility. The results also demonstrated that is possible to identify discharges through the UHF characteristics. The evolution of the PDs levels were evaluated through the directional coupler during the accelarated aging test, it was possible to observe the appearance of two types of discharges, delaminations and corona, the results were similar to those measured by the capacitive coupler.

Paradas de máquinas não planejadas causadas por falhas na isolação elétrica de equipamentos do sistema elétrico de potência são um grande problema, pois contabilizam elevadas perdas para planta e comprometem os indicadores de desempenho devido extenso período de parada da unidade geradora necessário para restauração da função geração. A fim de solucionar esse problema, vários pesquisadores e estudiosos da área de grandes máquinas rotativas descobriram que estas falhas estavam frequentemente relacionadas com o aumento do nível de descargas parciais da isolação elétrica da máquina. As ocorrências das DP nos sistemas isolantes dos equipamentos de alta tensão são sintomas de fragilidade na sua suportabilidade dielétrica, cuja evolução pode ocasionar graves consequências para o equipamento. Em virtude dessas consequências, a avaliação do estado operativo do enrolamento estatórico, por meio do sistema de medição de DP on line proposto nesta tese apresenta estratégias para aumentar a confiabilidade das medições. Como sensor de DP, foi sugerido usar acoplador direcional eletromagnético de microfita capaz de detectar o sinal com maior largura de banda na faixa UHF, comparado com os sensores tradicionais existentes. O desenvolvimento e a implementação do simulador virtual de DP decorreu da necessidade de se ter exemplos de sinais que permitissem testar algumas técnicas de processamento de sinais DP. O principal resultado da tese é o sistema de medição de DP (denominado SIM_DP) que inclui sensor, sistema de aquisição de dados, software de processamento de sinais de DP e de análise dos resultados. Ao estudar a propagação do sinal em uma barra estatórica foi possível desenvolver uma nova metodologia baseada em análise espectral para localização de DP. Por meio da estrutura montada em laboratório, foi possível validar o sistema SIM_DP o que favoreceu a análise crítica do fenômeno DP. Por fim foram analisados dados reais de medições de DP em campo e correlação das DP com vibrações mecânicas. Os resultados do trabalho contribuíram para um diagnóstico mais preciso do fenômeno. Os resultados da tese têm sido aprimorados em laboratório e em campo produzindo novos: implementação de novos ensaios em laboratório como envelhecimento acelerado de barras, novos sensores não invasivos como antenas capazes de medir descargas parciais e novas técnicas empregadas na análise e diagnóstico dos fenômenos relacionados com DP que serão apresentadas em trabalhos futuros. Stops machines unplanned caused by faults in the electrical insulation of the power electric system equipment is a big problem, because account for high losses to plan and undertake performance indicators due long stop period generating unit necessary for the generation function restoration. In order to solve this problem, many researchers and scholars in the field of large rotating machines found that these failures were often related to the increased level of partial discharges (PDs) of electrical insulation of the machine. Occurrences of PDs in insulating systems of high voltage equipment are symptoms of weakness in their dielectric withstand, whose evolution can cause serious consequences for the equipment. Because of these consequences, the evaluation of the operating status of the stator winding through the on line PDs measurement system proposed in this thesis presents strategies to increase the reliability of the measurements. As PDs sensor, it has been suggested to use electromagnetic microstrip directional coupler can detect the signal with the highest bandwidth in the UHF band, compared to existing traditional sensors. The development and implementation of virtual simulator PDs caused by the need of having Examples of signals that allow testing some PDs signal processing techniques. The main result of this thesis is the DP measurement system (called SIM_DP) including sensor, data acquisition system, PDs signal processing software and analysis of results. By studying the propagation of the signal in a stator bar was possible to develop a new methodology based on spectral analysis for PDs location. Through the structure created in the laboratory, it was possible to validate the SIM_DP system which favored the review of the PDs phenomenon. Finally actual data were analyzed for DP measurements in the field and correlation of PDs with mechanical vibration. The results of the work contributed to a more accurate diagnosis of the phenomenon. The results of the thesis have been improved in laboratory and field producing new: implementation of new laboratory tests as Voltage Endurance Test (VET), new non-invasive sensors such as antennas capable of measuring partial discharges and new techniques used in the analysis and diagnosis of related DP phenomena which will be presented in future work.