Engenheiros do Laboratório de Compatibilidade Eletromagnética da EPFL desenvolveram um método revolucionário para detectar e localizar descargas parciais, que interrompem o funcionamento de transformadores de potência.
Os transformadores desempenham um papel central nos sistemas de distribuição de energia, possibilitando o transporte de energia elétrica por longas distâncias com riscos e perdas mínimos. Eles são cruciais para garantir a estabilidade e a confiabilidade das redes elétricas. Quando ocorrem problemas nos transformadores, os operadores da rede precisam ser capazes de detectá-los rapidamente e determinar exatamente onde estão localizados. "Às vezes, distúrbios conhecidos como descargas parciais ocorrem dentro de um transformador", diz Farhad Rachidi, professor adjunto da EPFL e chefe do Laboratório de Compatibilidade Eletromagnética (EMC). "Se os operadores não fizerem nada para consertá-los, as descargas podem resultar em sérios danos ao longo do tempo e até mesmo fazer com que o transformador exploda."

Equações invertidas no tempo

Existem vários sistemas que podem detectar descargas parciais, mas eles não são muito eficazes em identificar de onde elas se originam. "Com nosso método, os engenheiros podem localizar a fonte de uma descarga parcial e agir rapidamente para resolver o problema", diz Hamid Reza Karami, cientista do EPFL EMC Lab.

"É baseado em uma técnica bastante recente chamada reversão de tempo, que decorre da 'reversibilidade' das equações da física. Quase todas as equações da física têm uma variável de tempo e a consideram como um valor daqui para frente. Mas a maioria das equações também funciona com seu negativo. Portanto, nossa técnica envolve substituir a variável t nas equações da física, que representa o tempo, pelo seu negativo:–t. Teoricamente, isso nos permite voltar no tempo."

Reconstruindo ondas na direção oposta

Descargas parciais dentro de um transformador geram dois tipos de ondas:acústicas e eletromagnéticas. No sistema EPFL, as ondas são captadas por um sensor e convertidas em formato digital. Um algoritmo então analisa as ondas e as alimenta em um modelo de computador de um transformador. O modelo reconstrói as ondas trabalhando para trás, na direção oposta da viagem, até atingir a fonte da descarga. Isso dá aos engenheiros informações precisas sobre a origem da descarga.

A equipe de Rachidi está desenvolvendo sua tecnologia em conjunto com a Sparks Instruments, empresa sediada em Friburgo que fornece sistemas para detecção de descargas parciais, e com HEIG-VD. "O Escritório de Transferência de Tecnologia da EPFL nos colocou em contato com o pessoal da Sparks", diz Rachidi. "Também recebemos apoio do enable, um programa da EPFL de incentivo à P&D, que nos permitiu testar e validar nosso sistema. Nossa tecnologia já foi patenteada e estamos trabalhando com a Sparks para encontrar a melhor maneira de levá-la ao mercado."

Enorme potencial

Os métodos baseados em reversão de tempo têm um potencial considerável em uma série de aplicações – e esta não é a primeira inovação de Rachidi e dos engenheiros de seu laboratório. Em 2018, eles patentearam um aplicativo que pode localizar curtos-circuitos em redes elétricas em tempo recorde. "Fomos os primeiros a usar a reversão de tempo para esse tipo de aplicação", diz ele.

E eles estão aplicando seus conhecimentos também em outras áreas:"Apresentamos um pedido de patente para um sistema que pode identificar a origem da arritmia cardíaca e estamos trabalhando com o Prof. Marcos Rubinstein e seu grupo no HEIG-VD para desenvolver um dispositivo que possa localizar raios." + Explorar mais

Detectando curtos-circuitos voltando no tempo