BRPI0903808A2 - processo e dispositivo para detecção e medição de efeito corona por radiação ultra-violeta - Google Patents

Abstract

PROCESSO E DISPOSITIVO PARA DETECçãO E MEDIçãO DE EFEITO CORONAPOR RADIAçãO ULTRA-VIOLETA. De acordo com a presente invenção, um sensor especial, com capacidade de detecção à distância, sem contato, de radiação ultra-violeta detectando e medindo eventual ocorrência de efeito corona ou descarga parcial em equipamentos elétricos de baixa, média ou alta voltagem, infonnando linearmente o nível de potência irradiada, sendo portanto um equipamento preditivo, evitando ocorrências catastróficas no futuro e monitorando o envelhecimento dos materiais isolantes e deterioração da capacidade isolante do ar e outros materiais por umidade e outros fatores, sendo que cada relé de proteção ou medição pode ser ligado a até 100 sensores em rede serial com fios ou rede de rádio. Correntes de fuga geram radiação ultra-violeta proporcional acorrente, a qual é detectada e medida pelo sensor, convertida para digital, e transmitida, juntamente com o número do sensor, por uma rede de alta velocidade, com fios ou por rádio. Deste modo consegue-se encadear múltiplos sensores, em uma única rede digital. O sistema consegue deste modo substituir com muitas vantagens sensores atualmente utilizados que detectam descargas parciais com capacitores de média tensão especiais, microfones de detecção de ultra-som e câmeras digitais, muito caras, que podem medir somente um equipamento e não múltiplos como no equipamento e processo proposto, o qual pode ser aplicado inclusive em ambientes iluminados e até em ambientes externos, sendo mais preciso e muito mais práticos e baratos que os sensores presentemente utilizados em outros sistemas, protegendo bens ateriais e vidas humanas, pela indicação precisa de problemas antes da ocorrência de cidentes graves ou catastróficos.

Description

"PROCESSO E DISPOSITIVO PARA DETECÇÃO E MEDIÇÃO DE EFEITOCORONA POR RADIAÇÃO ULTRA-VIOLETA".

A presente invenção refere-se a um processo e dispositivos para detecção emedição de efeito Corona por detecção de radiação no comprimento de onda na faixa deultra-violeta, com múltiplos sensores ligados em rede serial ou wireless, em painéiselétricos de alta, media ou baixa voltagem, transformadores, subestações de energia eoutros. O sistema apresentado pode informar a deterioração de materiais isolantes ouisolação marginal entre equipamentos energizados com diferentes potenciais ou entrepartes energizadas e componentes aterrados, evitando que futuros arcos voltaicos, osquais apresentam elevadíssima energia, destruam o equipamento e coloque em riscovidas de operadores, sendo deste modo uma medida preventiva e não corretiva,auxiliando a programação de manutenção ou mesmo desligando automaticamente oequipamento dependendo do nível de radiação ultra-violeta.

Atualmente para se detectar efeito corona ou descargas parciais se utilizamsistema com capacitores especiais, que são caros e grandes, ou sensores de ultra-som, osquais podem detectar os micro ruídos ocasionados pelas descargas parciais, sendo estemétodo realizado por equipamentos caros e não tão precisos por sofrer interferências deruídos ultra-sonicos externos ao sistema, não sendo ideal para monitoramento em temporeal e continuamente, o que representa uma desvantagem clara. A interferência de ruídosexternos ao sistema pode impedir o uso deste tipo de equipamento, por ultra-som emdeterminados ambientes. Outro método de medição existente, mas extremamente caro enão passível de ser utilizado, em tempo real, para monitoramento constante em toda avida útil do equipamento, são câmeras de medição de ultravioletas, somente acessíveis eutilizáveis em laboratórios de testes. Os detectores usados atualmente são portantomicrofones sensíveis mas não imunes a interferências e que só detectam descargasparciais em isolantes, não medindo efeito corona ou câmeras que informamgrafícamente a ocorrência de efeito corona. No caso de sondas capacitivas especiais, osmesmos são caros volumosos e se prestam para detecção de descargas parciais e não paramedição do efeito corona em si.

O presente processo e dispositivo apresentado realiza detecção e medição deradiação ultra-violeta, que caracteriza o efeito corona, permitindo utilização emambientes iluminados tanto pela luz artificial como natural, inclusive em áreas externas,desde que não apontado diretamente para o sol. Como se sabe, correntes de fuga entreequipamentos energizados, as quais ocorrem quando o potencial de tensão entre doispontos é maior que a capacidade de isolação do dielétrico em questão, emitem radiaçãoultra-violeta a qual pode ser detectada e medida linearmente pelo sensor proposto. Aprincipal inovação no presente dispositivo e processo, é o fato de que os sensores, micro-processados, detectam e medem com precisão a radiação ultra-violeta, noscomprimentos de onda caracterizados como A, B ou C, não sendo perturbado pela luzvisível ou por ruídos eletromagnéticos ou ultra-sonicos. Outra grande vantagem é que acomunicação entre os sensores e o dispositivo digital de indicação e proteção é feita porsinais digitais muito menos suscetíveis a interferências e que possibilitam deste modoligação de até 1OO sensores em um único dispositivo indicador sendo ideal para proteçãode sistema grandes e complexos com baixo custo. Uma vantagem inerente amonitoração de efeito corona é que o mesmo é preditivo, podendo detectar falhas antesde ocorrer problemas mais sérios com o equipamento e medindo o envelhecimento demateriais isolantes, por umidade e outros fatores que poderiam levar a uma ocorrênciacatastrófica no futuro. O grande ângulo de detecção, na faixa de 60° a 80° permitemproteger e monitorar uma grande área ou volume por sensor. Um único relê específicocom indicação digital pode indicar linearmente com calibração de Watt/Unidade de áreaou outra unidade de medida, os sinais de até 100 sensores conectados em uma únicaserial, com fios, padrão RS485 ou rede sem fio via radio.

O processo se baseia no principio de se medir a energia ultra-violeta irradiada pelacorrente elétrica de fuga. Cada sensor é endereçado por um número exclusivo na rede, oqual é parametrizado conectando-se o mesmo na fase de instalação do sistema, a umcomputador portátil, tipo laptop, com software exclusivo que reconhece o sensor, testa omesmo em tempo real e parametriza o mesmo com dados enviados para sua memórianão volátil.

Na figura 1 pode se observar o sensor (1) com seus módulos principais internos asaber: o detector propriamente dito (2) o qual possui um micro-processadorincorporado, o micro-controlador (3) e a interface de tratamento dos sinais digitais (4) aqual possui duas portas de comunicação, sendo uma delas uma porta Mini USB (5) paraligação com laptops, para parametrização e testes e uma porta RS485 serial (6) paraligação de até 100 sensores em uma mesma rede de uma mesmo relê de detecção emonitoramento.

Na figura 2 pode-se observar a topologia do sensor, tubular, podendo entretantoser construído com outros formatos. Pode-se perceber o corpo metálico (1), a área comrosca e porcas (2) para permitir a fixação em suportes, a cabeça do detector de ultra-violeta (3), o cabo da rede RS485 para ligação em rede dos sensores (4) e a tampa traseiraonde se encontra também o conector mini USB (5).

Na figura 3 pode-se observar o sensor visto pela lado da tampa traseira, onde sepode perceber as seguintes partes: Corpo do sensor (1), parte afunilada frontal, a qualaloja o detector de ultra-violetas (2), porta mini USB (3) para ligação a laptop paraparametrização, cabo múltiplo com 4 condutores mais blindagem (5) que recebealimentação e transmite sinais digitais em rede.

Na figura 4 pode-se observar a topologia da rede com fios para múltiplossensores, podendo se observar os corpos dos sensores (1), (5) e (9), com suas partesinternas principais identificadas como sendo os detectores (2) e (6), micro-controladores(3) e 7) e intefaces de sinais (4) e (8), alem da fonte externa de alimentação (10) e os doiscabos discretos da rede em porta padrão RS485 (11).

Na figura 5 pode-se observar a topologia de aplicação, com um relê digital dosistema, com software especial (1), a rede com cabos múltiplos (2) com dois fios paraalimentação, dois para sinais e uma blindagem, compondo um único cabo comblindagem e os sensores((3), (4), (5) e (6) que na verdade pode ser de 1 a 100 sensoresconectados em um único relê.

Na figura 6, pode-se observar o sensor com rede de rádio wireles, sem fio, ondese pode observar o corpo do sensor (1), a parte frontal afunilada contendo o detector deultravioleta (2), a tampa traseira com o conector mini USB para parametrização, a antenacurta do sistema de rádio (4). Cada sensor é parametrizado com um endereço numéricoespecífico, seqüencial e se comunicam com o dispositivo de apresentação dos dados eproteção, sem meios físicos, utilizando-se uma conexão de rádio. A sua alimentação éfeita por meio de bateria interna com duração de até 10 anos, dependendo do intervalo deleitura programado.

Na figura 7 pode-se ver a topologia da rede de rádio, onde se identificam o relêespecial com antena de rádio interna (1) o diagrama indicando as ondas de rádio (2) paramelhor entendimento e os sensores, que podem ser até 100 em uma única rede (3), (4) e(5). Na figura 8, pode-se observar o sistema ligado a um relê especial commais de uma porta serial (1), podendo ser utilizado uma rede com os sensores de corona(2) e outra rede com sensores de temperatura do alvo, umidade e gases (3) todos em umamesma rede podendo ser utilizados em um mesmo relê até 100 sensores de corona e até125 sensores de outros tipos na segunda rede por fios ou fibras óticas

Claims (4)

1. Processo para detecção e medição de efeito corona ou descargas parciais emequipamentos elétricos, por detecção de radiação ultra-violeta, com múltiplos sensoresconectados em rede serial digital, aplicável em proteção e monitoramento de painéiselétricos de baixa e média ou alta tensão, transformadores, cabines primárias,subestações, linhas de transmissão etc, caracterizado pelo fato de:Utilizar um tipo de sensor específico, com leitura de radiações ultra-violeta nasfaixas A, B ou C, com protocolo de comunicação em rede com fios em porta RS485 ourede de rádio (sem fio), ligados diretamente a relê de proteção e monitoramentoespecifico.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1. caracterizado pelo fato de:Utilizar uma técnica de medição sem contato, por radiação ultra-violeta ecomunicação de dados com protocolo que permite múltiplos sensores em uma redeserial ou de rádio.

3.

Dispositivo para medição sem contato composto, conforme figura 1, de corpotubular (1), placa eletrônica interna com componentes SMD ultra miniaturizados, com odetector propriamente dito micro-processado (2), micro-controlador (3) e interface desinais (4) que se comunica por rede serial, com fios (6) ou rede sem fios (radio),contendo também uma porta mini USB (5) para parametrização, caracterizado pelofato de:Utilizando um sensor especial calibrado, para medição sem contato, à distância,através de radiação ultra-violeta, de efeito corona ou descargas parciais que ocorram emequipamentos elétricos, transmitindo estes dados pela rede com cabos ou sem cabos, porrádio (wireless).