Análise do comportamento mecânico da base de um transformador de corrente óptico aplicado em subestação de energia

Abstract

Este trabalho aborda o desenvolvimento e a análise estrutural de uma base desti- nada à sustentação de isoladores aplicados em subestações de energia, sendo con- duzido em colaboração com a empresa PowerOpticks, motivada pela aplicação em transformadores de corrente ópticos. O estudo surgiu devido a necessidade de uma estrutura que atenda as exigências mecânicas e operacionais associadas à sua uti- lização. Nesse contexto, buscou-se desenvolver e avaliar estruturalmente uma base que garantisse confiabilidade, segurança e resistência estrutural sob diferentes soli- citações mecânicas. A modelagem computacional da montagem foi desenvolvida por meio do Método dos Elementos Finitos (MEF), empregando o pacote computacional SolidWorks®. As análises estruturais foram realizadas considerando uma abordagem linear estática, na qual foram investigados os diferentes cenários de carregamento in- cidentes sobre o conjunto. Para tanto, foram considerados os efeitos do peso próprio da estrutura, as ações do vento e os esforços eletromecânicos decorrentes da associ- ação da condição de curto-circuito de linha e de outros esforços (SCL). Os resultados obtidos permitiram avaliar a distribuição de tensões por toda a base, o fator de segu- rança da mesma, além de identificar possíveis regiões críticas da peça. Dessa forma, o estudo demonstrou que a estrutura desenvolvida atende aos critérios exigidos para as condições operacionais do equipamento, contribuindo para a validação do projeto.

This work addresses the development and structural analysis of a base intended for the support of insulators applied in power substations, being conducted in collabo- ration with the company PowerOpticks, motivated by its application in optical current transformers. The study arose due to the need for a structure that meets the mechan- ical and operational requirements associated with its use. In this context, the aim was to develop and structurally evaluate a base that ensures reliability, safety, and struc- tural resistance under different mechanical loadings. The computational modeling of the assembly was developed using the Finite Element Method (FEM), employing the SolidWorks® software package. The structural analyses were performed considering a linear static approach, in which different loading scenarios acting on the assembly were investigated. For this purpose, the effects of the structure’s self-weight, wind loads, and electromechanical forces resulting from the association of the line short-circuit condi- tion and other forces (SCL) were considered. The obtained results allowed the evalua- tion of the stress distribution throughout the base, its safety factor, as well as the iden- tification of possible critical regions of the component. Thus, the study demonstrated that the developed structure meets the required criteria for the operational conditions of the equipment, contributing to the validation of the design.