Study of piezoelectrets for detecting partial discharge in transformers

A detecção de descargas parciais em transformadores consiste em importante metodologia de manutenção preventiva e preditiva. Neste contexto, a proposta desta pesquisa com o uso de sensores acústicos de piezoeletreto apresenta-se como um tema original e altamente relevante no desenvolvimento da tecnologia brasileira. A multidisciplinaridade do tema exigiu a realização de uma extensa pesquisa bibliográfica envolvendo os temas descargas parciais, métodos de detecção das descargas, piezeletricidade, eletretos, piezoeletretos, técnicas de manufatura do piezoeletreto proposto para a detecção de descargas e ferramentas de processamento de sinais, sendo a principal a deconvolução homomórfica. O Trabalho evoluiu para a elaboração de um primeiro protótipo laboratorial, constituído basicamente de um sensor piezoeletreto e um circuito amplificador, ambos abrigados em um invólucro metálico para assegurar uma blindagem eletromagnética. Os primeiros ensaios, em face da característica \"sui generis\" do protótipo, apontaram para a necessidade de novos circuitos e aprimoramento das metodologias desses ensaios laboratoriais, as quais também fazem parte do escopo deste trabalho. O desenvolvimento de um sistema de alta tensão autônomo, eletromagneticamente blindado e gerador de descargas elétricas impulsivas é um exemplo dos circuitos mencionados. A nova metodologia de testes buscou apresentar a evolução do comportamento acústico de uma descarga em diferentes ambientes, isto é, desde sinais sem ecos até sinais carregados com ecos e distorcidos pelo meio. Finalizando o trabalho, outra contribuição importante foi a decisão de analisar os sinais acústicos das descargas parciais pela deconvolução homomórfica, que mostrou ser essencial na remoção de ecos e na reconstrução do sinal acústico original.Partial discharges acoustic detection is a very important preventive and predictive maintenance tool for transformers. In this research, a new acoustic piezoelectric sensor, based in Brazilian technology, was presented. However, before the construction of the prototype, an extensive literature was analyzed, including partial discharge, methods of discharges detection, piezoelectricity, electrets, piezoelectrets, manufacturing of the piezoelectret proposed to detection of discharges and signal processing tools, in special the homomorphic deconvolution. Basically, the prototype developed consists of a piezoelectret sensor and an amplifier circuit, assembled in a special metallic box, to shield any electromagnetic interference. During the tests, it was detected the need to create new circuits and to improve laboratory methodologies. A new impulse high-voltage generator electromagnetically shielded can be cited as an example of these circuits here developed. The new testing methodology aimed to present the evolution of the acoustic behavior of a discharge in different environments, in other words, from signals without echoes to signals containing echoes and distorted by the environment. In the processing signals context, another important contribution was the decision to analyze the acoustic signals of partial discharges by homomorphic deconvolution, which has allowed the reconstruction of the original acoustic signal without echo