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PONTIFCIA UNIVERSIDADE CATLICA DO RIO GRANDE DO SUL
FACULDADE DE ENGENHARIA
PROGRAMA DE PS - GRADUAO EM ENGENHARIA ELTRICA
ROBERTO OSTERMANN
DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE GERENCIAMENTO DE
TRANSFORMADORES DE POTNCIA INSTALADOS NO SISTEMA DE
TRANSMISSO DA COMPANHIA ESTADUAL DE ENERGIA ELTRICA
Porto Alegre
2006
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ROBERTO OSTERMANN
DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE GERENCIAMENTO DE
TRANSFOMADORES DE POTNCIA INSTALADOS NO SISTEMA DETRANSMISSO DA COMPANHIA ESTADUAL DE ENERGIA ELTRICA
Dissertao apresentada como requisitoparcial obteno do Ttulo de Mestre em
Engenharia Eltrica, pelo Programa de Ps-Graduao em Engenharia Eltrica daPontifcia Universidade Catlica do RioGrande do Sul.
Orientador: Prof. Dr. Jos Wagner MacielKaehler
Porto Alegre
2006
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Ao meu pai, Jos Carlos Ostermann (in memoriam)
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AGRADECIMENTOS
No momento que estou transpondo a ltima barreira deste desafioque foi obter o ttulo de Mestre em Engenharia Eltrica, tenho muito, e amuitos agradecer, em especial:
A Deus pela vida, capacidade e sade para iniciar e concluir estetrabalho.
Aos meus filhos Pedro e Rafaela pela compreenso e carinho.Perdoem-me pela ausncia e falta de pacincia durante este perodo.E se educar tambm dar exemplos, procurem segui-lo, educao o caminho.
minha esposa Soraya pelo amor e dedicao, por compensar aminha ausncia na educao dos nossos filhos e tambm pelavibrao com as minhas vitrias que tambm so tuas.
minha me Helena, meus irmos Maria de Lurdes, Maria Cristina,Maria Luiza e Jos Carlos pela torcida.
Ao amigo Prof. Dr. Guilherme Alfredo Dentzien Dias, pelos conselhos,recomendaes e principalmente pela confiana demonstrada aolongo do Projeto de Pesquisa & Desenvolvimento que realizamosjuntos e pelo apoio na elaborao desta Dissertao.
Ao meu orientador Prof. Dr. Jos Wagner, pela cordial acolhida nafase final de elaborao desta Dissertao e pela qualificadaorientao recebida que muito valorizou este trabalho.
Ao Prof. Dr. Marcos Tello pela orientao acadmica recebida.
Companhia Estadual de Energia Eltrica pela oportunidade de estaraqui neste momento como profissional maduro na busca deconhecimento e realizando um sonho.
Ao meu grande amigo, Eng. Milton Roberto Layher, agora Mestre emEngenharia Eltrica, pelo incentivo, pelos conselhos, pela indicaode limites quando a imaginao voava e principalmente pela amizadedemonstrada.
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Aos amigos, tambm colegas de trabalho, da Seo de Manutenode Transformadores pela demonstrao de amizade, esprito deequipe, cooperao e torcida ao longo deste perodo.
Aos Engenheiros. Daniel Gazzana e Samuel Martins Corra pelaamizade, profissionalismo e competncia demonstrados durante odesenvolvimento do SGTF CEEE / AT.
Aos bolsistas de Engenharia Eltrica Bianco Santana e Cristina dosSantos Hassler (agora Engenheira) pelo apoio e ajuda recebidadurante o desenvolvimento deste projeto de pesquisa.
Aos Eletrotcnicos (futuros engenheiros) Eduardo Dalto de Freitas eTiago Augusto de Oliveira da Turma de Manuteno de Gravata, aosEngenheiros Ricardo Lastra Olsen e Rosana Seligman do
Departamento de Superviso e Controle, pela cooperao naimplantao do Projeto Piloto de Monitoramento na SubestaoCampo Bom.
Ao amigo Jos Emlio Soares pelas aulas de ingls no final doexpediente, pelo apoio e pela amizade demonstrada.
professora Marlia Arajo Schmitz, que muito me auxiliou a transpora terrvel barreira da proficincia em lngua estrangeira.
s amigas, Eng. Zuleika Wichrowski Bittencourt Gautrio e Dra. MariaLuiza Sperb Indrusiak que me auxiliaram na formatao final desta
Dissertao.
A todos os amigos aqui no citados que muito torceram e meapoiaram durante este perodo que parecia no ter fim.
Muito Obrigado!
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RESUMO
Esta dissertao descreve a concepo, a implantao e os
resultados alcanados no desenvolvimento do SGTF CEEE / AT, Sistema
de Gerenciamento de Transformadores de Potncia, implantado na rea de
Transmisso da CEEE.
Tem como referncia a experincia da concessionria assim como
uma reviso bibliogrfica das metodologias e tcnicas referente ao tema.
Inicia com uma abordagem sobre a evoluo da engenharia de manuteno
industrial no Brasil, traando um paralelo com o que ocorreu na manuteno
de transformadores no sistema eltrico brasileiro, passa por uma reviso nos
conceitos de transformadores de potncia, degradao do sistema isolante,
identificao de falhas atravs de anlise dos gases dissolvidos no leo e
envelhecimento do papel isolante.
Os fundamentos do Gerenciamento de Transformadores de Potncia
so demonstrados atravs do detalhamento das estruturas e recursos dos
Mdulos ou Ferramentas disponveis no sistema: Mdulos de Cadastro,
Manuteno, Avaliao da Vida til e Monitoramento.
So apresentados os resultados e benefcios alcanados com a
implantao do sistema de gerenciamento de transformadores bem como as
vantagens em estender os mesmos princpios a outros equipamentos ou
instalaes da concessionria.
Palavras-chave: Gesto da Manuteno, Manuteno Preditiva,
Transformador de Potncia, Vida til.
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ABSTRACT
This dissertation describes the conception, the implantation of the
results reached in the development of "SGTF - CEEE / ATTN" - System of
Administration of Power Transformers, that was implanted in the Area of
Transmission of CEEE.
It has as reference the experience of the energy company as well as a
bibliographical revision of the methodologies and techniques regarding the
theme. It begins with an approach on the evolution of the industrial
engineering maintenance in Brazil, drawing a parallel one what happened in
the evolution of the maintenance of transformers in the Brazilian electric
system, it goes by a revision in the concepts of power transformers,
degradation of the insulating system, identification of emissions through
analysis of the gases dissolved in the oil and aging of the insulating paper.
The base concepts of the Administration of Power Transformers are
demonstrated through the details of the structures and resources of the
"Modules" or available "Tools" in the system: Modules of Register,
Maintenance, Evaluation of the Useful Life and Monitoring.
The results and benefits reached with the implantation of the system of
administration of transformers are presented as well as the advantages in
applying the same ideas to the other equipments or facilities of the energy
company.
Key-words: Maintenance Management, Prediction Maintenance,
Power Transformer, Useful Life.
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SUMRIO
1. Introduo ...................................................................................20
1.1. Organizao da Dissertao e Metodologia adotada ..........22
2. REVISO BIBLIOGRFICA........................................................24
2.1. Manuteno .........................................................................24
2.1.1. Histrico da Manuteno ................................................24
2.1.2. Tipos de Manuteno .....................................................25
2.1.3. Mtodos e Prticas da Manuteno Moderna ................32
2.1.4. A Manuteno no Setor Eltrico .....................................43
2.2. Transformador de Potncia .................................................46
2.3. Degradao do sistema isolante..........................................52
2.3.1. Degradao do leo .......................................................54
2.3.2. Degradao do papel [17] ..............................................57
2.3.3. Avaliao do leo Mineral Isolante [19] .........................64
2.3.4. Formao dos Gases Dissolvidos no leo [29] ..............75
2.3.5. Mtodos de Deteco de Falhas ....................................79
2.4. Gerenciamento de Transformadores de potncia................85
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3. Sistema de Gerenciamento de Transformadores de potncia ....88
3.1. Contexto ..............................................................................88
3.2. Mdulo de Cadastro.............................................................91
3.2.1. Estrutura do Cadastro.....................................................93
3.2.2. Opes do Cadastro de Transformadores......................97
3.3. Mdulo de Manuteno .....................................................100
3.3.1. Programa de Manuteno Preventiva ..........................103
3.3.2. Manuteno Preditiva ( Ferramentas de Avaliao ) ....107
3.3.3. Histrico de Manuteno ..............................................119
3.4. Mdulo Avaliao da Vida til ............................................125
3.4.1. Procedimento de clculo ..............................................125
3.4.2. Limitaes para aplicao de sobrecarga [9]................127
3.4.3. Controle das condies operacionais [9] ......................128
3.4.4. Opes da Ferramenta .................................................131
3.5. Mdulo de Monitoramento .................................................134
3.5.1. Variveis de Monitoramento .........................................139
3.5.2. Sensores para Monitoramento......................................141
3.5.3. Interligao dos Sensores e Arquitetura do Sistema ....147
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3.5.4. Instalao do Sistema ..................................................152
3.5.5. Opes da Ferramenta .................................................152
4. Resultados Obtidos...................................................................156
5. Concluses e sugestes ...........................................................159
Referncias Bibliogrficas ................................................................162
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Custos de manuteno [2]. ..........................................................32
Tabela 2 - Caractersticas Tcnicas [12].......................................................51
Tabela 3 - Combinao dos elementos papel e leo [14]. ............................52
Tabela 4 Processo de Oxidao dos Hidrocarbonetos [16] .......................55
Tabela 5 Produtos da Oxidao do leo Mineral Isolante [16] ..................56
Tabela 6 - Reaes de Polimerizao [16] ...................................................56
Tabela 7 - Comparativo dagua no leo e na Isolao Slida [17].............59
Tabela 8 - Classificao do leo Mineral Isolante em Servio [19]. .............74
Tabela 9 - Valores mximos para contagem de partculas [19] ....................75
Tabela 10 - Gases Dissolvidos no leo [29]. ................................................76
Tabela 11 Classificao dos Gases Dissolvidos no leo [29]. ..................77
Tabela 12 Estrutura do leo isolante e gases de falha [29]. ......................78
Tabela 13 - Processo de Formao dos Gases de Falha [29]. .....................79
Tabela 14 - Tipos de Falha [30]. ...................................................................80
Tabela 15 - Relaes Bsicas dos Gases [30]. ............................................81
Tabela 16 - Interpretao dos Gases Dissolvidos no leo [30]. ...................81
Tabela 17 - Perfis tpicos de composio [31] ..............................................82
Tabela 17 - Perfis tpicos de composio [31] - Continuao .......................83
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Tabela 18 - Limites por zonas [30]................................................................84
Tabela 19 - Idade de transformadores CEEE/AT..........................................89
Tabela 20 - Potncia Instalada x Classe de Tenso. ....................................90
Tabela 21 - Recomendaes [40] ...............................................................116
Tabela 22 - Cargas mximas admissveis [9]. ............................................127
Tabela 23 - Temperaturas limites [9]. .........................................................128
Tabela 24 - Valores fsico-qumicos limites do leo isolante [9]..................129
Tabela 25 - Valores limites do leo isolante e do papel [9]. ........................129
Tabela 26 - Limites do teor de gua no papel isolante[9]. ..........................131
Tabela 27 - Curvas de Perda de Vida Nominal e Acumulada.....................133
Tabela 28 - Caractersticas da Instalao e Equipamentos [42].................137
Tabela 29 - TbTransformadores .................................................................169
Tabela 30 - Tabelas Auxiliares TbTransformadores ...................................177
Tabela 31 - Atividades de Manuteno Preventiva.....................................181
Tabela 32 - Variveis para Anlise Cromatogrfica....................................185
Tabela 33 - Variveis para Anlise Fsico-Qumica ....................................186
Tabela 34 - Intervenes ............................................................................188
Tabela 35 Variveis de monitoramento ...................................................190
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Evoluo da Manuteno. ............................................................24
Figura 2 - Manuteno Corretiva no planejada [2]. .....................................26
Figura 3 - Manuteno Preventiva [2]. ..........................................................28
Figura 4 - Manuteno Preditiva [2] ..............................................................29
Figura 5 - Resultados x Tipos de Manuteno [2].........................................31
Figura 6 - Curva Caracterstica da Vida de Equipamento [2] ........................33
Figura 7 - Seleo da Estratgia de Manuteno na RCM [5] ......................35
Figura 8 - Taxa de Falhas versus Tempo [5] ................................................36
Figura 9 - Os Oito Pilares da TPM [5] ...........................................................40
Figura 10 - Falhas Visveis e Invisveis da TPM [5] ......................................43
Figura 11 - Evoluo da manuteno no setor eltrico. ................................44
Figura 12 - Representao de um sistema eltrico de potncia [11]. ...........48
Figura 13 - Componentes externos [12]........................................................50
Figura 14 Componentes internos [13]...........................................................50
Figura 15 - Molcula de Celulose [10]. .........................................................53
Figura 16 - Estruturas bsicas do carbono em molculas de leo mineral
[10].........................................................................................................53
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Figura 17 - Resistncia Trao X Grau de Polimerizao [17]. .................60
Figura 18 - Envelhecimento de papel em transformadores classe 85 C [17].
...............................................................................................................60
Figura 19 Vida da isolao celulsica [17]. ................................................61
Figura 20 - Seo transversal das espiras de um transformador [17]...........62
Figura 21 - Curva de Expectativa de Vida. ...................................................64
Figura 22 - Variao da saturao de gua no leo [19] ..............................67
Figura 23 Tringulo de Duval [30] .................................................................84
Figura 24 - Posicionamento da GDMT sob a tica da Engenharia de
Manuteno [32] ....................................................................................85
Figura 25 - Idade transformadores CEEE/AT. ..............................................89
Figura 26 Estrutura do Sistema de Gerenciamento [35] ............................91
Figura 27 - Diagrama Simplificado da Ferramenta Cadastro........................92
Figura 28 - Relacionamento TbTansformadores (A) ..................................96
Figura 29 - Relacionamentos TbTransformadores (B) ...............................96
Figura 30 - Tela Inicial Cadastro de Transformadores..................................97
Figura 31 - Tela de Dados Gerais.................................................................98
Figura 32 - Tela Dados Eltricos: Ligaes/Tenses....................................99
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Figura 33 - Estrutura das ferramentas de manuteno...............................103
Figura 34 - Atividades de Manuteno Preventiva......................................105
Figura 35 - Manuteno Preventiva / Modo Formulrio. .............................106
Figura 36 - Manuteno Preventiva / Modo Folha de Dados. .....................106
Figura 37 - Diagrama simplificado Anlise Cromatogrfica. ....................108
Figura 38 Anlise Estatstica....................................................................111
Figura 39 - Ponto Quente TR 1 SE CAX 2..................................................111
Figura 40 - Condio Operativa Convencional. ..........................................113
Figura 41 - Anlise Grfica. ........................................................................114
Figura 42 Diagrama Simplificado anlise fsico-qumica.............................115
Figura 43 - Condio Operativa. .................................................................118
Figura 44 - Anlise Grfica. ........................................................................118
Figura 45 - Diagrama Simplificado..............................................................120
Figura 46 - Relacionamentos TbIntervenes. .........................................120
Figura 47 - Ferramenta "Histrico de Manuteno". ...................................125
Figura 48 - Diagrama simplificado de clculo. ............................................126
Figura 49 - Curva de Carga TR 2 SE CBO, 29/07/2006. .........................132
Figura 50 Mapa Eltrico e Geogrfico / RS [42].......................................135
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Figura 51 - Mapa Eltrico e Geogrfico / Regio Metropolitana [42]. .........136
Figura 52 - Diagrama de Operao SE CBO [42]. ......................................137
Figura 53 - Diagrama Simplificado Monitoramento. ....................................139
Figura 54 - Arquitetura do Sistema de Monitoramento ...............................150
Figura 55 - Diagrama de Interligao dos Equipamentos ...........................151
Figura 56 - Guia "Geral" da Ferramenta de Monitoramento. ......................153
Figura 57 - Monitor 1...................................................................................154
Figura 58 - Monitor 2...................................................................................154
Figura 59 - Opo Grfica do Sistema de Monitoramento..........................155
Figura 60 Planilha. ...................................................................................155
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SIGLAS:
AL: Alimentadores de Distribuio.
ANEEL: Agncia Nacional de Energia Eltrica.
ANP: Agncia Nacional do Petrleo, Gs Natural e Biocombustveis.
ANSI: American National Standards Institute.
ASTM: American Society for Testing and Materials Standards from ANSI.
AT: Alta-Tenso.
BT: Baixa-Tenso.
C2H2: Acetileno.
C2H4: Etileno.
C2H6: Etano.
CDC: Comutador de Derivao em Carga.
CEEE: Companhia Estadual de Energia Eltrica.
CH4: Metano.
CIGR: Conseil International des Grands Rsaux lectriques.
CO: Monxido de Carbono.
CO2: Dixido de Carbono.
COP: Conversor ptico.
COPEL: Companhia Paranaense de Energia.
CPFL: Companhia Paulista de Fora e Luz.
DBPC: ditercirio-butil-paracresol.
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GCEM: Grupo de Compatibilidade Eletromagntica.
GDMT: Gerenciamento de Dados para Monitoramento e Avaliao daCondio Operativa de Transformadores.
GP: Grau de Polimerizao.
GT A2.23: Grupo de Trabalho A2.23, Monitoramento de Transformadores dePotncia.
H2: Hidrognio.
IDD: Intelligent Diagnostic Devices.
IEC: International Electrotechnical Commission.
IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers.
LT: Linha de Transmisso.
MBC: Monitor de Buchas.
MH 1: Monitor de Hidrognio e gua Dissolvidos no leo.
MH 2: Monitor de Gases Combustveis.
MT: Mdia Tenso.
NBR: Normas Brasileiras.
N2: Nitrognio.
NO/NC: Contatos, Normalmente Aberto / Normalmente Fechado.
ONAF I: leo Normal / ArForado, primeiro estgio de ventilao.
ONAF II: leo Normal / Ar Forado, segundo estgio de ventilao.
ONAF: leo Normal / Ar Forado.
ONAN: leo Normal / Ar Normal.
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ONS: Operador Nacional do Sistema Eltrico.
P&D: Pesquisa e Desenvolvimento.
PCB: Bifenilas policloradas, compostos orgnicos sintticos "ascarel".
PDC: Corrente de Polarizao e Despolarizao.
PLC: Controlador Lgico Programvel.
PUCRS: Pontifcia Universidade Catlica do Rio Grande do Sul.
PVI: Parcela Varivel da receita de transmisso por Indisponibilidade.
RVM: Recovery Voltage Measurement - medio da tenso de retorno paradeterminao da umidade superficial.
SCM: Sub-Comit de Manuteno.
SE ALE 2: Subestao Alegrete 2.
SE CAX 2: Subestao Caxias 2.
SE CBO: Subestao Campo Bom.
SE CIN: Subestao Cidade Industrial.
SE PAL 8: Subestao Porto Alegre 8.
SE TAQ: Subestao Taquara.
SGTF CEEE / AT: Sistema de Gerenciamento de Transformadores de Fora,Companhia Estadual de Energia Eltrica / rea de Transmisso.
TCs: Transformadores de Correntes.
TIF: Tenso Interfacial (mN/m).
TR 1: Transformador 1, Mdulo.
TR 2: Transformador 2, Mdulo.
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1. INTRODUO
As modificaes ocorridas no setor eltrico brasileiro, vindas a partir
da criao da ANEEL e do ONS, da privatizao e desverticalizao das
concessionrias de energia eltrica, impuseram novas e importantes regras
como a Parcela Varivel1, Consumidores Livres, Leiles de Energia,
aumentando a fiscalizao e as penalizaes sobre as empresas de
gerao, transmisso e distribuio de energia eltrica a partir de regras
ainda no suficientemente claras e discutidas.
Para as empresas transmissoras de energia eltrica, cuja receita
depende da Disponibilidade de seus equipamentos ou instalaes, as
penalidades pela indisponibilidade muitas vezes superior receita deste
equipamento ou instalao em condies normais de operao.
Em funo da grande importncia do transformador para um sistema
eltrico de potncia, j h bastante tempo so disponveis diversas
1Parcela Varivel por Indisponibilidade (PVI) um desconto aplicado sobre a
Receita Anual Permitida (RAP) de um equipamento e/ou instalao de transmisso de
energia eltrica proporcional ao tempo de indisponibilidade do mesmo.
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ferramentas de diagnstico e avaliao da sua condio operativa como as
tcnicas de diagnstico a partir a anlise dos gases dissolvidos no leo, o
acompanhamento do isolamento lquido e slido a partir da anlise fsico-
qumica do leo e anlise da vida til a partir da definio do grau de
polimerizao do papel, entre outros.
Os avanos tecnolgicos tornaram possvel o monitoramento on-line
de diversas grandezas ou parmetros do transformador, sempre com o
objetivo de identificar, de uma forma precoce, falhas em desenvolvimento.
Diversos tipos de sensores podem ser instalados no transformador para
monitoramento das temperaturas do leo e dos enrolamentos, dos gases
dissolvidos e da umidade contida no leo, das capacitncias e do fator de
potncia das buchas, do desgaste dos contatos do comutador de derivao
em carga. Sistemas de monitoramento complexos, desenvolvidos por
grandes fabricantes de transformadores so disponveis no mercado, com
custos muitas vezes distantes da realidade das empresas.
Tratamos hoje, em diversos grupos de discusso nacionais e
internacionais do tema: Gerenciamento de Dados para Monitoramento e
Avaliao da Condio Operativa de Transformadores exemplo das
discusses ocorridas no grupo GT A2.23 do Cigr Brasil.
Esta dissertao trata do desenvolvimento de um sistema de
gerenciamento de transformadores de potncia desenvolvido dentro de um
projeto de pesquisa e desenvolvimento, convnio entre a Companhia
Estadual de Energia Eltrica rea de Transmisso e a Pontifcia
Universidade Catlica do Rio Grande do Sul, sendo o autor desta
dissertao ao mesmo tempo gerente do projeto pela CEEE e membro do
grupo de pesquisa disponibilizando a experincia de aproximadamente 25
anos em manuteno corretiva, preventiva e preditiva de transformadores de
potncia.
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1.1. Organizao da Dissertao e Metodologia adotada
Com o objetivo de melhor descrever o trabalho realizado e osresultados alcanados no desenvolvimento do SGTF CEEE / AT Sistema
de Gerenciamento de Transformadores de Potncia implantado na rea de
Transmisso da CEEE, esta Dissertao foi organizada em captulos da
seguinte forma:
O primeiro captulo tem o objetivo de contextualizar e demonstrar a
relevncia do tema abordado, introduzir o assunto e mostrar a organizao e
a metodologia adotada para elaborao desta dissertao;
O Captulo 2 apresenta uma reviso bibliogrfica dos temas e
tcnicas abordadas nesta Dissertao, iniciando com uma abordagem sobre
a evoluo da engenharia de manuteno industrial no Brasil, traando um
paralelo com o que ocorreu na manuteno de transformadores no sistema
eltrico brasileiro, passa por uma reviso nos conceitos de transformadores
de potncia, degradao do sistema isolante, identificao de falhas atravs
de anlise dos gases dissolvidos no leo e envelhecimento do papelisolante.
No Captulo 3, o conceito de Gerenciamento de Transformadores de
Potncia inserido, demonstrando sua aplicabilidade desenvolvimento e
implantao de um sistema de gerenciamento de transformadores de
potncia. So tambm apresentadas as estruturas e recursos dos Mdulos
ou Ferramentas disponveis no sistema: Mdulos de Cadastro,
Manuteno, Avaliao da Vida til e Monitoramento.
No Captulo 4, so apresentados os resultados e benefcios
alcanados com a implantao do sistema de gerenciamento na rea de
transmisso da concessionria e os resultados acadmicos obtidos como
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dissertaes de mestrado, trabalhos cientficos de graduao e outros
artigos.
No Captulo 5, so feitas consideraes sobre o desenvolvimento e
aplicao do Sistema de Gerenciamento de Transformadores de Fora,
apresentando sugestes para elaborao de trabalhos futuros que podero
permitir uma maior abrangncia para o gerenciamento de transformadores e
outros equipamentos ou instalaes.
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2. REVISO BIBLIOGRFICA
2.1. Manuteno
Nos itens 2.1.1 e 2.1.2, esto descritas a evoluo da manuteno
industrial e os tipos de manuteno segundo a viso de Alan Kardec Pinto e
Jio Nascif [2]. No item 2.1.3, traado um paralelo entre a manuteno
industrial e a manuteno praticada no setor eltrico sob o ponto de vista do
autor desta Dissertao.
2.1.1. Histrico da Manuteno
Em uma linha de tempo, a manuteno industrial pode ser dividida em
estgios ou geraes de acordo com a Figura 1.
Figura 1 - Evoluo da Manuteno.
Primeira Gerao Indstria pouco mecanizada, equipamentos
simples, na grande maioria, super-dimensionados, a produtividade
1940 1970
Primeira Gerao Segunda Gerao Terceira Gerao
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no era prioridade e a manuteno no era sistematizada. O tipo de
manuteno utilizado era fundamentalmente a Manuteno
Corretiva [2].
Segunda Gerao Forte aumento da mecanizao e da
complexidade das instalaes industriais surge a necessidade de
maior produtividade e de maior disponibilidade e confiabilidade dos
equipamentos e instalaes. As falhas poderiam e deveriam ser
evitadas, o que resultou no conceito de Manuteno Preventiva
onde a manuteno era executada a intervalos fixos e regulares.
Ocorre uma elevao dos custos de manuteno em relao aos
custos operacionais surgindo os sistemas de planejamento e controle
da manuteno. Inicia a preocupao com a vida til dos itens fsicos
[2].
Terceira Gerao A partir de dcada de 70, acentuou-se a
preocupao com as paralisaes da produo que reduzem a
capacidade produtiva, aumentam os custos e afetam a qualidade dos
produtos ou servios. O crescimento da automao e da mecanizao
indicava que confiabilidade e disponibilidade eram fundamentais nos
diversos segmentos industriais. Passa a haver uma preocupao em
manter os padres de qualidade estabelecidos, com a segurana e
com o meio ambiente. Reforou-se o conceito de Manuteno
Preditiva, onde passa a haver a necessidade de interao entre as
fases de projeto, instalao, operao e manuteno [2].
2.1.2. Tipos de Manuteno
O conceito predominante at a bem pouco tempo era de que a Misso
da Manuteno era o de restabelecer as condies originais dos
equipamentos / sistemas.
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O conceito moderno de que a Misso da Manuteno garantir a
disponibilidade das funes dos equipamentos e instalaes de modo a
atender a um processo de produo ou de servio, com confiabilidade,
segurana, preservao do meio ambiente e custos adequados.
Atualmente so definidos seis tipos bsicos de manuteno
abordados a seguir:
2.1.2.1. Manuteno Corretiva
A Manuteno Corretiva a atuao para a correo da falha ou do
desempenho menor que o esperado, onde a ao principal corrigir ou
restaurar e pode ser dividida em duas classes:
Manuteno Corretiva No Planejada a correo da falha de
maneira aleatria.
Figura 2 - Manuteno Corretiva no planejada [2].
A Figura 2 representa, de forma ilustrativa, o desempenho ao longo
do tempo de um determinado equipamento ou sistema submetido
manutenes corretivas no planejadas.
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Manuteno Corretiva Planejada a correo do desempenho
menor do que o esperado ou da falha, por deciso gerencial, isto ,
pela atuao em funo do acompanhamento preditivo ou pela
deciso de operar at a falha. A manuteno executada de forma
planejada tem um custo menor, executada de forma mais rpida e
segura em relao a uma manuteno executada de forma no
planejada. A caracterstica principal da manuteno corretiva
planejada, que executar a manuteno por uma deciso gerencial,
funo da qualidade de informaes fornecidas pelo
acompanhamento preditivo do equipamento.
2.1.2.2. Manuteno Preventiva
A Manuteno Preventiva a atuao realizada de forma a reduzir ou
evitar a falha ou queda no desempenho, obedecendo a um plano
previamente elaborado, baseado em intervalos definidos de tempo. A ao
principal neste tipo de manutenoprevenir. Em funo das dificuldades
de definir corretamente estes intervalos, podem ocorrer duas situaes:
A ocorrncia de falhas antes de se completar o perodo estimado pelo
mantenedor para a interveno;
Abertura do equipamento/reposio de componente prematuramente.
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Figura 3 - Manuteno Preventiva [2].
A Figura 3 representa, de forma ilustrativa, o desempenho de um
determinado equipamento ou sistema ao longo do tempo, submetido a um
programa de manuteno preventiva. Pode ser observado neste exemplo a
necessidade de realizao de uma manuteno corretiva no planejada
exemplo de equipamentos ou sistemas submetidos a este tipo demanuteno.
2.1.2.3. Manuteno Preditiva
A Manuteno Preditiva a atuao realizada com base em
modificaes de parmetro de condio ou desempenho, cujo
acompanhamento obedece a uma sistemtica. A ao principal predizer.
Este tipo de manuteno a primeira grande quebra de paradigma namanuteno e tanto mais se intensifica quanto mais o conhecimento
tecnolgico desenvolve equipamentos que permitam a avaliao confivel
das instalaes e sistemas operacionais em funcionamento.
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So condies bsicas para a adoo da Manuteno Preditiva em
um equipamento, sistema ou instalao:
Devem permitir algum tipo de monitoramento/medio;
Devem merecer este tipo de ao ( relao custo x benefcio );
Causas de falhas que possam ser monitoradas e ter sua progresso
acompanhada;
Acompanhamento, anlise e diagnstico sistematizado.
A Figura 4 representa, de forma ilustrativa, o desempenho de um
equipamento ou sistema ao longo do tempo, submetido a um programa de
manuteno preditiva, com interveno de manuteno corretiva planejada
baseada no acompanhamento preditivo do equipamento ou sistema.
Figura 4 - Manuteno Preditiva [2]
Outra abordagem possvel para o conceito de manuteno preditiva
o proposto por Mrcio Tadeu de Almeida [5]:
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A manuteno preditiva um meio de se melhorar a produtividade, a
qualidade do produto, o lucro e a efetividade global de nossas plantas
industriais de manufatura e de produo.
A manuteno preditiva no meramente monitoramento de vibrao
ou anlise de leo lubrificante ou de imagens trmicas ou qualquer das
outras tcnicas de teste no destrutivo que tm sido marcadas como
ferramentas de manuteno preditiva.
A manuteno preditiva uma filosofia ou atitude que usa a condio
operacional real do equipamento e sistemas da planta industrial para
otimizar a operao total da planta industrial.
Um programa abrangente de gerncia de manuteno preditiva utiliza
uma combinao das ferramentas mais efetivas em custo para obter a
condio operativa real de sistemas crticos da planta industrial e, baseado-
se nestes dados reais, todas as atividades de manuteno so programadas
numa certa base conforme necessrio [5].
2.1.2.4. Manuteno Detectiva
A Manuteno Detectiva a atuao efetuada em sistemas de
proteo buscando detectar falhas ocultas ou no perceptveis ao pessoal
de operao e manuteno. A ao principal neste caso detectar. Como
exemplo simples e objetivo, possvel citar o boto de teste de lmpadas de
sinalizao e alarme em painis.
A identificao de falhas ocultas primordial para garantir aconfiabilidade. Em sistemas complexos, essas aes s devem ser levadas
a efeito por pessoal da rea de manuteno, com treinamento e habilitao
para tal, assessorado pelo pessoal de operao.
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2.1.2.5. Engenharia de Manuteno
Praticar Engenharia de Manuteno significa uma mudana cultural,
deixar de ficar consertando continuamente, para procurar as causas bsicas,
modificar situaes permanentes de mau desempenho, deixar de conviver
com problemas crnicos, melhorar padres e sistemticas, desenvolver a
manutenibilidade, dar retorno ao Projeto, interferir tecnicamente nas
compras.
A Figura 5 apresenta a evoluo da manuteno, com uma melhora
nos resultados obtidos como disponibilidade, confiabilidade, atendimento e
segurana, medida que as melhores tcnicas de manuteno vo sendo
inseridas. Este grfico mostra tambm que a introduo da manuteno
preditiva e da engenharia de manuteno determinam um grande impulso no
sentido de melhorar os resultados obtidos a partir da sua aplicao.
Figura 5 - Resultados x Tipos de Manuteno [2].
Disponibilidade
Confiabilidade
Atendimento
Segurana
0 Tipos de manuteno
1 2 3 4
1) Corretiva
2) Preventiva
3) Preditiva
4)Engenharia de Manuteno
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2.1.2.6. Custos por tipo de Manuteno
A Tabela 1 mostra qual o impacto dos custos para os diferentes
tipos de manuteno, considerando os mais usuais: Corretiva no planejada,
Preventiva e Preditiva / Corretiva planejada. Os custos apresentados na
Tabela 1, evidenciam o que foi apresentado na Figura 5, mostrando a
evoluo dos resultados da manuteno medida que as melhores tcnicas
vo sendo introduzidas.
Tabela 1 - Custos de manuteno [2].
Tipos de Manuteno Custo US$/HP2/ano
Corretiva no planejada 17 a 18
Preventiva 11 a 13
Preditiva / Corretiva programada 7 a 9
2.1.3. Mtodos e Prticas da Manuteno Moderna
Faz-se necessrio antes da abordagem dos mtodos e prticas da
manuteno moderna, a definio e caracterizao de termos que sero
utilizados adiante.
Confiabilidade: a probabilidade que um item possa desempenhar
sua funo requerida, por um intervalo de tempo estabelecido, sob
condies definidas de uso [5].
2HP Unidade fsica de potncia, do ingls horse power.
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Disponibilidade: a relao entre o tempo em que o equipamento
ou instalao ficou disponvel para produzir em relao ao tempo total
[5].
Manutenibilidade: a caracterstica de um equipamento ou
instalao permitir um maior ou menor grau de facilidade na execuo
dos servios de manuteno [5].
Falha: a cessao da funo de um item ou incapacidade de
satisfazer a um padro de desempenho previsto [5].
Taxa de Falhas: o nmero de falhas por unidade de tempo. A
Figura 6 apresenta a curva caracterstica tpica da vida de um
produto, equipamento ou sistema. A curva mostrada tambm
conhecida como a curva da banheira, pelo seu formato. vlida para
uma srie de componentes eltricos, mecnicos ou sistemas, sendo
determinada a partir de estudos estatsticos [5].
Figura 6 - Curva Caracterstica da Vida de Equipamento [2]
2.1.3.1. Manuteno Centrada na Confiabilidade (RCM)
Manuteno Centrada na Confiabilidade (RCM Reliability Centred
Maintenance) a aplicao de um mtodo estruturado para estabelecer a
melhor estratgia de manuteno para um dado sistema ou equipamento.
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Esta comea identificando a funcionalidade ou desempenho requerido pelo
equipamento no seu contexto operacional, identifica os modos de falha e as
causas provveis e ento detalha os efeitos e conseqncias da falha. Isto
permite avaliar a gravidade das falhas e onde podemos identificar
conseqncias significantes que afetam a segurana, a disponibilidade ou
custo. A metodologia permite selecionar as tarefas adequadas de
manuteno direcionadas para os modos de falha identificados [5].
As estratgias de manuteno em vez de serem aplicadas
independentemente so integradas para tirarmos vantagens de seus pontos
fortes de modo a otimizar a operacionalidade e eficincia da instalao e dos
equipamentos, enquanto minimizamos o custo do ciclo de vida [5]. A seleo
da estratgia de manuteno a ser adotada pode ser feita com o diagrama
apresentado na Figura 7.
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Figura 7 - Seleo da Estratgia de Manuteno na RCM [5]
Histrico
A anlise das polticas de manuteno na indstria da aviao civil na
dcada de 60 e no incio dos anos 70 conduziu ao desenvolvimento dos
conceitos da Manuteno Centrada na Confiabilidade. Os princpios eaplicaes da RCM foram documentados na publicao de Nowlan and
Heap intitulada Manuteno Centrada na Confiabilidade. O trabalho
demonstrou que a forte correlao entre idade (tempo) e falha no existia e
a premissa bsica da manuteno com base no tempo (manuteno
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preventiva sistemtica) era falsa para a grande maioria dos equipamentos
[5].
Caracterstica das Falhas
A curva da taxa de falhas cai em seis tipos bsicos (eixo vertical
taxa de falhas e eixo horizontal tempo). A percentagem de equipamentos,
de acordo com os seis modelos apresentados na Figura 8, foi determinada
em quatro estudos: UAL- United Air Lines, BROMBERG, US NAVY (Navio) e
US NAVY (Submarino) [5].
Figura 8 - Taxa de Falhas versus Tempo [5]
As curvas A e B so tpicas de pequenas peas e itens simples tais
como pneus, lminas de compressores, sapatas de freio e partes estruturais.
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Itens mais complexos tm as curvas de probabilidade condicional dos tipos
C, D, E e F. [5]
Aplicao da RCM
A RCM quando adequadamente conduzida dever responder a 7
(sete) perguntas [5]:
1. Quais as funes do sistema/equipamento e os padres de
desempenho associados?
2. Como o sistema pode falhar ao realizar essas funes?
3. O que pode causar a falha funcional?
4. O que acontece quando uma falha ocorre?
5. Quais podem ser as conseqncias quando da ocorrncia da
falha?
6. O que pode ser feito para detectar e prevenir a ocorrncia da
falha?
7. O que dever ser feito se uma tarefa de manuteno no pode
ser identificada?
Basicamente, as seguintes ferramentas e reas de conhecimento so
empregadas para desempenhar a anlise da RCM [5].
FMEA / FMECA (Modos de Falha e Anlise dos Efeitos / Modos de
Falha, Efeito e Anlise da Criticidade). Esta ferramenta analtica ajuda a
responder as perguntas de 1 a 5.
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Fluxo do Diagrama de Deciso da RCM. Este diagrama auxilia na
resposta das perguntas 6 e 7.
Projeto, engenharia e conhecimento operacional do equipamento.
Tcnicas de monitoramento da condio.
Tomada de deciso com base no risco, isto : a freqncia e
conseqncia de uma falha em termos do impacto sobre a segurana,
ambiente e operaes.
Documentao e implementao so os passos finais para formalizareste processo e os seguintes pontos devem ser considerados:
Anlise e tomada de deciso
Melhoramento contnuo com base na experincia da manuteno e
operao.
Auditoria clara dos caminhos das aes tomadas pela manuteno e
maneiras de melhor-las.
Benefcios da RCM
A prtica da Manuteno Centrada em Confiabilidade proporciona s
empresas que a adotam uma srie de benefcios, os quais so listados a
seguir [5]:
Aprimoramento do desempenho operacional;
Maior relao custo x benefcio;
Melhoria das condies ambientais e de segurana das instalaes;
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Aumento da vida til dos equipamentos;
Obteno do banco de dados da manuteno;
Obteno de desenhos e manuais atualizados;
Maior motivao das equipes envolvidas;
Compartilhamento dos problemas de manuteno;
Gerao de maior senso de equipe.
2.1.3.2. Manuteno Produtiva Total (TPM)
Origem da TPM:
A manuteno preventiva teve sua origem nos Estados Unidos e foi
introduzida no Japo em 1950. At ento, a indstria japonesa trabalhava
apenas com o conceito de manuteno corretiva, aps a falha da mquina
ou equipamento. Isso representava um Custo e um obstculo para amelhoria de qualidade [5].
Na busca de maior eficincia da manuteno produtiva, por meio de
um sistema compreensivo, baseado no respeito individual e na total
participao dos empregados, surgiu a TPM, em 1970, no Japo [5].
Nessa poca era comum:
Avano na automao industrial;
Busca em termos de melhoria da qualidade;
Aumento da concorrncia empresarial;
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Emprego do sistema just-in-time;
Maior conscincia de preservao ambiental e conservao de
energia;
Dificuldades de recrutamento de mo-de-obra para trabalhos
considerados sujos, pesados ou perigosos;
Aumento da gesto participativa e surgimento do operrio
polivalente.
Os Pilares da TPM
Os pilares da TPM so as bases sobre as quais construmos um
programa de TPM, envolvendo toda a empresa e habilitando-a para
encontrar metas, tais como defeito zero, falhas zero, aumento da
disponibilidade de equipamento e lucratividade. Estes oito pilares esto
representados na Figura 9.
Figura 9 - Os Oito Pilares da TPM [5]
1. Melhoria Focada Foco na melhoria global do negcio, de
modo a reduzir os problemas para melhorar o desempenho.
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2. Manuteno Autnoma Auto-gerenciamento e controle,
liberdade de ao, elaborao e cumprimento de padres,
conscientizao da filosofia TPM.
3. Manuteno Planejada Significa ter realmente o
planejamento e o controle da manuteno.
4. Educao e Treinamento Ampliao da capacitao tcnica,
gerencial e comportamental das equipes de manuteno e
operao.
5. Controle Inicial Estabelecimento de um sistema de
gerenciamento da fase inicial para novos projetos e
equipamentos.
6. Manuteno da Qualidade Estabelecimento de um Programa
Zero defeito.
7. TPM Office Estabelecimento de um programa de TPM nas
reas administrativas, visando o aumento de sua eficincia.
8. Segurana ou SHE Estabelecimento de um sistema de
sade, segurana e meio ambiente.
Objetivos da TPM:
O objetivo global da TPM a melhoria da estrutura da empresa em
termos materiais (mquinas, equipamentos, ferramentas, matria-prima,
produtos etc.) e em termos humanos (aprimoramento das capacitaes
pessoais envolvendo conhecimento, habilidades e atitudes). A meta ser
alcanada o rendimento operacional global [5].
As melhorias devem ser conseguidas por meio dos seguintes passos:
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Capacitar os operadores para conduzir a manuteno de forma
voluntria.
Capacitar os mantenedores a serem polivalentes.
Capacitar os engenheiros a projetarem equipamentos que
dispensem manuteno, isto; o ideal da mquina descartvel.
Incentivar estudos e sugestes para modificao dos equipamentos
existentes a fim de melhorar seu rendimento.
As Grandes perdas da TPM
So seis as grandes perdas listadas na Manuteno Produtiva Total:
1. Perdas por quebra.
2. Perdas por demora na troca de ferramentas e regulagem.
3. Perdas por operao em vazio (espera).
4. Perdas por reduo da velocidade em relao ao padro normal.
5. Perdas por defeitos de produo.
6. Perdas por queda de rendimento.
A Quebra Zero
A idia da quebra zero est baseada no conceito de que a quebra
a falha visvel e que a falha visvel causada por uma coleo de falhas ou
defeitos invisveis como representado na Figura 10 por um iceberg. Assim,
se os operadores e mantenedores estiveram conscientes de que devem
evitar as falhas ou defeitos invisveis, a quebra deixar de ocorrer[5].
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Figura 10 - Falhas Visveis e Invisveis da TPM [5]
So cinco as medidas fundamentais para a obteno da Quebra
Zero[5]
1. Estruturao das condies bsicas.
2. Obedincia s condies de uso.
3. Regenerao do envelhecimento.
4. Sanar as falhas do projeto.
5. Incrementar a capacitao tcnica.
2.1.4. A Manuteno no Setor Eltrico
A manuteno nos segmentos de gerao, transmisso e distribuio
de energia eltrica no Brasil, mais especificamente, a manuteno de
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transformadores de potncia, passou por fases similares s da manuteno
industrial, sendo possvel identificar os seus diversos tipos na manuteno
praticada no setor.
A Figura 11 ilustra bem a evoluo da manuteno no setor eltrico
brasileiro. A manuteno corretiva no programada atualmente pouco
utilizada como tipo de manuteno predominante e vem tendo seu uso
reduzido gradativamente. Quando ainda ocorre, normalmente em razo de
falhas provocadas por agentes externos e fora do controle das
concessionrias, por exemplo: descargas atmosfricas sobre instalaes
e/ou equipamentos.
Figura 11 - Evoluo da manuteno no setor eltrico.
A manuteno preventiva, largamente utilizada no setor eltrico apartir das dcadas de 50 e 60, ainda bastante utilizada como tipo de
manuteno predominante. Um dos exemplos mais caractersticos neste
caso a abertura para limpeza, inspeo e troca de peas do comutador de
derivao em carga de transformadores de potncia em intervalos fixos de
tempo e/ou nmero de operaes. Boa parte das concessionrias atrela aos
Preventiva
Preditiva+Corretiva Planejada
1940 1970
Corretiva no Planejada
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intervalos de manuteno determinados pelo comutador de derivao em
carga, todas as atividades que fazem parte dos seus programas de
manuteno preventiva relacionadas ao transformador de potncia e aos
equipamentos do mdulo onde ele est instalado.
A necessidade cada vez maior de disponibilidade e confiabilidade dos
equipamentos e instalaes, as novas regras do setor ou a simples
constatao pelo pessoal de manuteno que a manuteno realizada a
intervalos regulares e fixos acaba por provocar paradas desnecessrias,
muitas vezes introduzindo defeitos nos equipamentos, vem reduzindo a
utilizao da manuteno preventiva.
Em paralelo com a manuteno industrial possvel identificar
durante a segunda gerao do histrico de manuteno, a preocupao com
a vida til dos equipamentos. No caso de transformadores de potncia, a
Teoria de Arrhenius procura determinar a perda de vida til a partir da curva
de carga destes equipamentos. A determinao do grau de polimerizao do
papel isolante ( GP ), a partir de amostras de papel do transformador, ilustra
bem este perodo da manuteno.
A manuteno preditiva passa a ser utilizada no setor a partir da
dcada de 60 com a utilizao de tcnicas para diagnstico e avaliao do
sistema isolante de transformadores de potncia como a Anlise dos Gases
Dissolvidos no leo e a Anlise Fsico-Qumica do leo, que tornou
possvel a identificao de falhas incipientes e a avaliao da condio
operativa destes equipamentos, permitindo uma atuao da manuteno a
partir da condio operativa deste equipamento, a chamada Manuteno
Corretiva Programada.
O novo modelo do setor eltrico que introduziu novas regras e prev a
aplicao de pesadas multas pela indisponibilidade dos equipamentos e/ou
instalaes, com a conseqente interrupo nos servios de energia eltrica
e a reduo na qualidade destes servios, impem que as empresas do
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setor utilizem, cada vez com maior intensidade, modernas tcnicas de
manuteno preditiva. dentro deste escopo que se desenvolveu o projeto
de pesquisa e portanto o desenvolvimento desta dissertao que aborda as
diversas tcnicas estudadas, aplicando-as no gerenciamento de
transformadores de potncia.
So disponveis hoje inmeros sensores que podem monitorar de
forma contnua, em transformadores de potncia, grandezas como
temperaturas de leo e enrolamento, gases dissolvidos no leo, teor de
umidade do leo, capacitncia e corrente de fuga em buchas condensivas,
corrente e torque de motores de acionamento de comutadores de derivao
em carga entre outros. Alguns destes sensores tero sua aplicao descrita
no item 3.5 Mdulo de Monitoramento desta Dissertao.
2.2. Transformador de Potncia
A NBR 5456 Eletricidade Geral define transformador como:
transdutor de energia eltrica, esttico, eu transfere energia eltrica semmudana de freqncia [6].
A NBR 5356 Transformadores de Potncia [7], estabelece as
seguintes definies:
Transformador: Equipamento eltrico esttico que, por induo
eletromagntica, transforma tenso e corrente alternada entre dois ou
mais enrolamentos, sem mudana de freqncia.
Transformador abaixador: Transformador no qual a tenso do
enrolamento primrio superior do enrolamento secundrio.
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Transformador elevador: Transformador no qual a tenso do
enrolamento primrio inferior do enrolamento secundrio.
Transformador em lquido isolante: Transformador cuja parte ativa
imersa em lquido isolante.
Transformador de potncia: Transformador cuja finalidade principal
transformar energia eltrica entre partes de um sistema de potncia.
Transformador regulador: Transformador de potncia provido de
comutador de derivao em carga.
O Submdulo 20.1 Definies e Glossrio / ONS [1], define o
transformador e transformador de potncia de forma idntica ao estabelecido
na NBR 5356.
A funo principal de transformadores de potncia reduzir as perdas
de transmisso atravs da reduo da corrente requerida para transmitir
uma determinada potncia eltrica. Reduzir a corrente, necessariamente,
requer um incremento de tenso e isto aumenta o custo e a complexidadedas instalaes e equipamentos. H, conseqentemente, um balano,
econmico a serfeito entre o custo do sistema de transmisso e as perdas
eltricas [10].
A Figura 12 representa o transformador inserido em um sistema
eltrico de potncia.
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Figura 12 - Representao de um sistema eltrico de potncia [11].
usual, entre profissionais do setor eltrico, a utilizao do termo
transformador de fora para referirtransformador de potncia.
A caracterstica nominal de um transformador de potncia deve ser tal
que este possa fornecer corrente nominal sob condio de carga constante,
sem exceder os limites de elevao de temperatura fixados na NBR 5416
[7], admitindo-se a tenso aplicada igual tenso nominal e na freqncia
nominal. A caracterstica nominal constituda, basicamente, dos seguintes
valores [7]:
Potncias nominais dos enrolamentos A potncia nominal serve
de base ao projeto, aos ensaios e s garantias do fabricante de um
transformador e determina o valor da corrente nominal que circula,
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Figura 13 - Componentes externos [12].
Figura 14 Componentes internos [13].
De forma a melhor caracterizar um transformador de potncia tpico
do sistema de transmisso, a Tabela 2 apresenta as principais
caractersticas tcnicas de um transformador recm adquirido pala CEEE /
AT que vai operar na Subestao Porto Alegre 8 (SE PAL 8).
Conservador de leo
Comutador dederivao em carga
Sistema deresfriamento
Terminais de AT
Terminais de MT
Terminais de BT
Tanque principal
Comutador dederivao emcarga
Ncleo de ferrosilcio
Prensa culatras
Enrolamentos(bobinas)
Tirantes
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Tabela 2 - Caractersticas Tcnicas [12].
Caractersticas Valores
PotnciasAT: 50/66,5/83 MVA
MT: 50/66,5/83 MVA
BT: 16,67/21,17/27,67 MVA
TensesAT: 230 8 x 1,875 % kV
MT: 69 kV
BT 13,8 kV
Ligaes
Nveis de IsolamentoAT: 34/395/950 kV eficaz
MT: 34/140/350 kV eficaz
BT: 34/34/110 kV eficaz
Impedncia 75 C, 60 HzAT/MT: 12,44 % ( base 83 MVA )
AT/BT: 8,43 % ( base 27,679 MVA )
MT/BT: 3,79 % ( base 27,67 MVA )
Impedncia seqncia zero 75 CAT: 10,35 % ( base 83 MVA )
MT: 0,82 % ( base 83 MVA )
BT: 9,4 % ( base 83 MVA )
Freqncia 60 Hz
Sistema de resfriamentoONAN / ONAF I / ONAF II
Dimenses externasAltura: 7,36 m
Largura: 5,4 m
Comprimento: 8,8 m
Massas:Ferro silcio: 35.270 kg
Papel: 3.400 kg
Parte ativa: 55.000 kg
leo: 34.000 kg
Total: 120.000 kg
Valor econmico R$ 4.800.000,00
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2.3. Degradao do sistema isolante
O sistema isolante de transformadores de potncia composto peloisolamento lquido e pelo isolamento slido. O papel Kraft e o pressboard
impregnados com leo mineral isolante para compor o sistema isolante de
transformadores de potncia ainda so largamente utilizados, embora novos
materiais estejam surgindo e sendo testados, como os leos de silicone,
leos vegetais e o papel NOMEX. O desempenho do sistema isolante pode
ser melhor observado na Tabela 3.
Tabela 3 - Combinao dos elementos papel e leo [14].
CaractersticaPapel
Impregnado c/leo Isolante
Papel kraftleo
Isolante
Rigidez Dieltrica ( kV/cm) 200 a 400 100 a 150 200
Permissividade Relativa (%) 3,5 4 a 6 2,2
A isolao slida, formada principalmente por papel Kraft e
pressboard, fabricados a partir de fontes vegetais de celulose, tem diversas
e importantes funes, como[10]:
Isolao eltrica;
Estabilidade mecnica;
Criao de espaos:
Direcionamento do fluxo do leo.
A celulose um polmero com a estrutura qumica mostrada na Figura
15.
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Figura 15 - Molcula de Celulose [10].
O isolamento lquido, leo mineral isolante, em transformadores de
potncia tem como principais funes [10]:
Refrigerao;
Isolamento eltrico;
Fonte de informaes sobre o transformador.
O leo mineral isolante de transformadores de potncia compem-se
principalmente por carbono e hidrognio em molculas de diferentes
estruturas, de acordo com a Figura 16.
Figura 16 - Estruturas bsicas do carbono em molculas de leo mineral [10].
possvel dizer que o sistema isolante de um transformador de
potncia projetado para se auto-destruir, por exemplo, o papel Kraftage
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como catalisador na formao de cidos no leo, os quais por sua vez,
agridem fortemente o papel Kraft. Desta forma o alvo de um programa de
manuteno para transformadores deve ser o controle da taxa de
destruio porque esse fenmeno (a autodestruio) no pode ser
eliminado, mas apenas, controlado [15].
2.3.1. Degradao do leo
O leo mineral isolante, durante a operao do transformador, sofre
um processo de degradao contnuo, com alteraes em suas
propriedades fsicas, qumicas e eltricas provocadas pela ao da
temperatura, do oxignio, da reao com materiais utilizados na construo
e pela exposio aos esforos eltricos. Como resultado deste processo,
tem-se:
Deteriorao das propriedades isolantes do leo;
Acelerao do processo de degradao da celulose;
Formao de borra.
O processo que rege a oxidao do leo mineral isolante, constitudo
principalmente por hidrocarbonetos, o da peroxidao. Neste processo, os
hidrocarbonetos reagem segundo o mecanismo em cadeia mostrado na
Tabela 4 [16].
A presena de um radical livre, o qual pode ser formado
fotoquimicamente ou por ativao trmica, o suficiente para formar
inmeros radicais livres atravs de reao em cadeia, o que leva a que suavelocidade seja uma funo exponencial com o tempo, a uma dada
temperatura. A velocidade da reao tambm aumenta com o aumento da
temperatura de uma forma exponencial [16].
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Tabela 4 Processo de Oxidao dos Hidrocarbonetos [16]
Descrio Reao
Formao de Radical Livre 222 22 OHROHR
Formao de Radical Perxido OOROR 2
Formao do Hidroperxido '' RROOHHROOR
Transformao do Hidroperxido emRadical Perxido
OHROOOROOH 221
Combinao dos Radicais Formados
2''' ORCORROHOORROO
ROORROOR
RRRR
Vrios produtos da oxidao do leo mineral isolante surgem aps a
formao dos hidroperxidos e diferem de acordo com a sua origem,
conforme Tabela 5.
Posteriormente, os lcoois, aldedos e cetonas, chamados produtos
intermedirios da oxidao, sob a presena do oxignio, originam os cidoscarboxlicos.
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Tabela 5 Produtos da Oxidao do leo Mineral Isolante [16]
Descrio Reao
Formao de lcool e Cetona a partir deHidroperxido Tercirio
Formao de Cetona e cido a partir deHidroperxido Secundrio
Formao de Aldedo e cido a partir deHidroperxido Primrio
Finalmente, ocorrem as reaes de polimerizao formando compostos
de alto peso molecular borra, que se deposita sobre a isolao de celulose,
e em conjunto com outros fatores, iniciam o processo de degradao da
mesma. Este composto pode ser de carterapolar (polimerizao via radical
livre) e de carter polar e cido (polimerizao de cidos e lcoois),
conforme Tabela 6.
Tabela 6 - Reaes de Polimerizao [16]
Descrio Reao
Polmero de CarterApolar
RRRnRn )(
Polmero de CarterPolar
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Inibidores de oxidao podem ser adicionados ao leo mineral isolante
com o objetivo de estender a vida til do mesmo, sendo o 2,6-diterc-butil-
paracresol (DBPC) o aditivo mais utilizado. Este inibidor da oxidao atua
na etapa de formao de radicais livres e perxidos e no evita a oxidao
do leo, porm, a retarda.
2.3.2. Degradao do papel [17]
Um transformador em operao normal exposto a uma variedade de
esforos decorrente de solicitaes dieltricas e de curto-circuito ou esforos
mecnicos, que podem ser: esforos dieltricos, esforos de curto-circuito,
excitao em 50/60 Hz, descargas atmosfricas, surtos de manobra.
Transformadores, na grande maioria dos casos, alcanam o final de
vida til antes de falharem em operao. A vida til, ou vida operacional
confivel, pode ser definida como o tempo no qual um transformador pode
suportar os esforos normais de operao.
A medida que o transformador envelhece, sua isolao slida perde
resistncia mecnica e fica menos capaz de resistir aos esforos normais de
operao, tornando-se menos confivel. Em determinado momento este
transformador torna-se bastante suscetvel falha e dever ser retirado de
operao de forma programada, para evitar uma falha de grandes
propores.
A resistncia mecnica do material celulsico isolante medida pela
resistncia trao ou pelo grau de polimerizao ( GP ).
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A resistncia trao de uma amostra da isolao avalia a
capacidade desta de resistir a esforos mecnicos. O grau de polimerizao
ou GP mede o comprimento das molculas de celulose que se relacionadiretamente com a resistncia mecnica de uma amostra. Quanto mais
longas as cadeias de molculas (polmeros), maior ser a resistncia
mecnica da isolao [17].
A isolao de papel kraft novo possui um GP de aproximadamente
1.200 ( 117.210 kPa.). Aps o processo de isolamento dos condutores e
secagem este GP chega a aproximadamente 1.000 ( 97.905 kPa ).
Diferentes circunstncias que afetam a vida do transformador fazem comque a isolao despolimerize ou reduza a sua resistncia mecnica. A
medida que o GP de uma isolao se aproxima de 200 ( 23.442 kPa ), esta
no ser mais confivel. Segundo IEEE (Std. C57.91-1995) O final de vida
til da isolao definido por um GP com valor de 200 ou reduo de 75%
da resistncia trao, utilizando 97.905 kPa como referncia, esta seria de
23.442 kPa. Alguns transformadores podero falhar antes de sua isolao
alcanar um GP de 200, outros podero se manter em operao com GP
menores de 200, porm estes transformadores j alcanaram o seu final devida til e deveriam ser substitudos [17].
2.3.2.1. Fatores que destroem a isolao slida
Espera-se que a vida til de transformadores de potncia seja de
aproximadamente quarenta anos, porm este perodo pode serestendido se
forem tomadas aes sobre os fatores que aceleram a degradao da
isolao slida. Vrios so os fatores que aceleram a degradao do papelabreviando a vida til do transformador, entre estes os mais importantes so:
gua - A umidade se constitui em um grande perigo para o
desempenho do sistema isolante (isolamento lquido + isolamento
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slido) e esta umidade pode estar presente no transformador antes
que os ensaios revelem este problema.
A Tabela 7 mostra que a gua dissolvida no leo em at 20 ppm,
ainda menor que 10 % da gua residual no papel para grande parte
dos transformadores de potncia.
Espera-se que um transformador de potncia, aps o processo de
fabricao e secagem tenha uma umidade residual menor que 0,5 %.
A umidade detectada em transformadores durante a sua vida til pode
ter origem externa como a resultante de exposio da parte ativa
durante a instalao ou manuteno, falhas em vedaes ou
problemas no sistema de preservao de leo; ou origem interna
como a decomposio da celulose resultante do aquecimento.
Tabela 7 - Comparativo da gua no leo e na Isolao Slida [17].
gua residual noisolao
celulsica
gua dissolvidano leo ( ppm )
Transformadorde potncia(Categoria)
IsolaoCelulsica
( kg )
leo( litros )
0,1%(litros)
0,2%(litros)
5 ppm(litros)
20 ppm(litros)
A3
5.300 38.000 5,3 10,6 0,19 0,68
B4
15.000 56.800 14,95 29,9 29,9 1,02
C5
20.000 75.700 19,95 39,94 39,94 1,36
3A Transformador com tenso nominal 242 kV, < 460 kV
4B Transformador com tenso nominal 242 kV, < 72,5 kV
5C Transformador com tenso nominal < 72,5 kV
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A degradao da celulose pode ser expressa em grau de
polimerizao. Lembrando que a taxa de deteriorao do papel
depende principalmente da temperatura, a Figura 17 e a Figura 18
mostram o que ocorre quando o aquecimento libera gua da celulose.
Figura 17 - Resistncia Trao X Grau de Polimerizao [17].
Figura 18 - Envelhecimento de papel em transformadores classe 85 C [17].
Oxignio O oxignio livre vai combinar-se com as cadeias de
molculas de celulose de maneira que as quebram, separam e
encurtam, reduzindo sua resistncia trao e a vida til da isolao.
O leo oxida mais rapidamente que o papel gerando subprodutos da
oxidao que so absorvidos pela celulose que atua como um filtro.
Estes subprodutos da oxidao do lquido isolante quebram as
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cadeias de polmeros da celulose reduzindo sua resistncia mecnica
e a vida do transformador. Os efeitos do oxignio e da temperatura
podem ser observados na Figura 19.
Borra Conforme descrito no item que trata da degradao do leo
mineral isolante, o mecanismo de formao de borra o prprio
processo de degradao do mesmo.
A borra precipita-se em primeiro lugar sobre as partes frias e depois
sobre as partes quentes do transformador, continuando a oxidar-se
at tornar-se insolvel em leo. A formao resultante so camadas
de borra sucessivas progressivamente mais espessas. A Figura 20
mostra esta formao com cinco camadas sucessivas de borra, onde
a primeira camada j est solidificada e parte permanente do
transformador.
Figura 19 Vida da isolao celulsica [17].
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Figura 20 - Seo transversal das espiras de um transformador [17].
Este processo de formao de borra e degradao do papel
contnuo iniciando logo aps o primeiro contato do leo com o papel
isolante, pode ser controlado, mas no eliminado.
Calor O papel isolante submetido a um processo contnuo de
degradao por ao da gua, oxignio e produtos da oxidao do
leo isolante, conforme discutido anteriormente. Mantendo-se este
processo sob controle, o envelhecimento da isolao slida trmico
e cumulativo [9].
A deteriorao da isolao em funo do tempo e da temperatura estfundamentada na teoria de Arrhenius que estabelece que o logaritmo
da vida da isolao uma funo do inverso da temperatura absoluta,
conforme pode ser visto na Figura 21:
T
BAvida log
onde:
T a temperatura absoluta em Kelvin ( e+273 );
e a temperatura do ponto mais quente dos enrolamentos em graus
Celsius;
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A e B so constantes da curva de expectativa de vida.
possvel avaliar a velocidade de envelhecimento adicional a
que est sendo submetido um equipamento, comparando a perda de
vida com uma taxa de perda de vida mdia de referncia.
Ainda segundo a NBR 5416 [9], calcula-se a perda de vida, ao
longo de um perodo t (horas), em que a temperatura do ponto mais
quente do enrolamento e permanece constante, pela equao:
tPVA
e
B
10010% 273
onde:
A igual a -14,133 para transformador classe de temperatura 55 C.
A igual a -13,391 para transformador classe de temperatura 65 C.
B igual a 6.972,15
O valor obtido, representa a taxa de envelhecimento global a
que submetida a isolao slida, no intervalo de tempo t.
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1,E+02
1,E+03
1,E+04
1,E+05
1,E+06
4080120160200240280
Temperatura do ponto mais quente (oC)
Expecta
tivamnimadevida(horas)
Figura 21 - Curva de Expectativa de Vida.
2.3.3. Avaliao do leo Mineral Isolante [19]
Um grande nmero de ensaios pode ser aplicado aos leos minerais
isolantes em equipamentos eltricos com o objetivo de avaliar as suas
caractersticas fsicas, qumicas e eltricas bem como a condio operativa
destes equipamentos. Os ensaios relacionados nesta Dissertao so os
apresentados na NBR 10576 Guia para acompanhamento de leo mineral
isolante de equipamentos eltricos [19]
Cor e aparncia A cor de um leo isolante determinada pela luz
transmitida e expressa por um valor numrico baseado na
Transformador
Classe 65 C
Transformador
Classe 55 C
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comparao com uma srie de padres de cores. No uma
propriedade crtica, mas pode ser til para avaliao comparativa. Um
nmero de cor que aumenta rapidamente ou muito alto pode ser uma
indicao de deteriorao ou contaminao do leo. Alm da cor, a
aparncia do leo pode apresentar turbidez ou sedimentos, que
podem indicar a presena de gua livre, borra insolvel, carbono,
fibras, sujeira ou outros contaminantes.
Rigidez dieltrica A rigidez dieltrica uma medida da capacidade
do leo resistir solicitao eltrica. O leo seco e limpo apresenta
uma rigidez dieltrica inerentemente alta. gua livre e partculas
slidas, particularmente estas ltimas em combinao com altos
nveis de gua dissolvida, tendem a migrar para regies de alta
solicitao eltrica e reduzir drasticamente a rigidez dieltrica. A
medida da rigidez dieltrica, portanto, serve principalmente para
indicar a presena de contaminantes tais como gua ou partculas.
Um valor baixo de rigidez dieltrica pode indicar que um ou mais
destes elementos est presente. Entretanto, uma alta rigidez dieltrica
no indica necessariamente a ausncia de contaminantes.
Teor de gua O leo serve como um meio de transferncia da
umidade no interior do transformador. A gua est presente no leo
em forma solvel (dissolvida) e est tambm presente como hidrato
adsorvido por produtos polares de envelhecimento (gua de ligao).
As partculas, tais como fibras de celulose podem conter gua. O teor
de gua no leo diretamente proporcional concentrao relativa
de gua (saturao relativa) at o nvel de saturao. A dependncia,
com relao temperatura, da solubilidade da gua no leo (WS)
expressa [19] por:
TB
leo eWWS
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onde
T a temperatura do leo no ponto de amostragem em Kelvin
Wleo e B so constantes similares para vrios leos minerais
isolantes, mas podem ser diferentes para alguns produtos,
principalmente em razo das diferenas nos teores de aromticos.
medida que os leos tornam-se muito oxidados com quantidades
crescentes de subprodutos polares de envelhecimento, sua
caracterstica de solubilidade na gua tambm aumenta. A
quantidade total de gua em leos muito envelhecidos normalmenteo dobro da gua dissolvida medida em leos novos, como
exemplificado na Figura 22. Em temperaturas elevadas, alguma
quantidade de hidrato pode passar para gua dissolvida.
Quando o leo em um transformador est em servio sob uma
temperatura constante relativamente elevada por um longo intervalo
de tempo, o equilbrio termodinmico entre a gua absorvida pela
celulose e a gua dissolvida no leo quase alcanado. Esteequilbrio dependente da temperatura de modo que, sob
temperaturas elevadas, mais gua dissolvida no leo. Entretanto, se
a temperatura do leo no for suficientemente elevada, tal equilbrio
no alcanado por causa da taxa inferior de difuso da gua da
isolao celulsica em relao ao leo.
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Figura 22 - Variao da saturao de gua no leo [19]
Em um transformador, a massa total de gua distribuda entre o
papel e o leo de modo que a maior parte da gua est no papel.
Pequenas variaes na temperatura modificam de maneira
significativa o teor de gua dissolvida no leo, mas modifica apenas
levemente o teor de gua do papel.
Assim, para a interpretao correta do teor de umidade os resultados
do teor de gua no leo devem ser corrigidos em funo da
temperatura de amostragem. Por razes prticas, a temperatura
definida ajustada em 20 C. Abaixo desta temperatura a taxa de
difuso da gua muito lenta para atingir o equilbrio no equipamento
em operao.
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A frmula de correo [19], da maneira demonstrada por vrios
estudos independentes :
tsef 04,0
24,2
onde:
f o fator de correo
ts a temperatura de amostragem do leo, em graus Celsius.
Quando a temperatura do leo amostrado estiver abaixo de 20 C
uma abordagem diferente para a interpretao do resultado do ensaio
necessria.
ndice de neutralizao O ndice de neutralizao (acidez) do leo
a medida dos componentes cidos presentes no leo. O ndice de
neutralizao de um leo usado decorre da formao de produtos da
oxidao cida. Os cidos e outros produtos de oxidao afetaro,
em conjunto com a gua e contaminantes slidos, o poder dieltrico e
outras propriedades do leo. Os cidos tm um impacto na
degradao dos materiais celulsicos e podem tambm ser
responsveis pela corroso de peas de metal de um transformador.
A taxa de aumento da acidez de um leo em servio um indicador
da taxa de envelhecimento do leo.
Tenso interfacial A tenso interfacial entre o leo e a gua um
ensaio para se detectar contaminantes polares solveis e produtos de
oxidao. Esta caracterstica varia com rapidez durante os estgios
iniciais de envelhecimento, mas tende a estabilizar quando a
deteriorao ainda moderada. Uma rpida diminuio da tenso
interfacial pode tambm ser uma indicao de problemas de
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determinadas condies. Os limites de desempenho aceitveis devem
estar de acordo com as especificaes vigentes da ANP6.
Teor de inibidor Os inibidores de oxidao sintticos podem ser
adicionados para aprimorar a estabilidade oxidao. Em leos para
transformadores utilizado principalmente o tipo fenlico; o composto
geralmente usado o 2,6-diterc-butil-paracresol (DBPC). A eficincia
dos inibidores adicionados variar com a composio qumica do leo
bsico. Os leos inibidos tm um comportamento de oxidao distinto
quando comparados aos leos no inibidos. No incio o inibidor
sinttico consumido, com pouca formao de produtos de oxidao.
Isso conhecido como perodo de induo. Aps o inibidor ser
consumido, a taxa de oxidao determinada principalmente pela
estabilidade oxidao do leo bsico. O monitoramento do consumo
de inibidor feito atravs da medio do teor de DBPC.
Sedimento e borra Este ensaio distingue-se entre sedimento e
borra, sedimento material insolvel presente no leo e inclui:
o Produtos insolveis de oxidao ou degradao de materiais
isolantes slidos ou lquidos;
o produtos slidos decorrentes das condies de servio do
equipamento; carbono, metal, xidos metlicos;
o fibras, outros materiais estranhos de diversas origens.
6ANP Agncia Nacional do Petrleo, Gs Natural e Biocombustveis autarquia
vinculada ao Ministrio de Minas e Energia. Tem por finalidade promover a regulao, a
contratao e a fiscalizao das atividades econmicas integrantes da indstria do petrleo,
de acordo com o estabelecido na Lei n 9.478, de 06/08/97, regulamentada pelo Decreto n
2.455, de 14/01/98.
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A borra um produto de degradao polimerizado de materiais
isolantes slidos e lquidos. A borra solvel em leo at um
determinado limite, dependendo das caractersticas de solubilidade e
da temperatura do leo. Com nveis de borra superiores a este limite,
a borra precipitada, contribuindo com um componente adicional ao
sedimento.
Contagem de partculas A presena de partculas no leo isolante
em equipamentos eltricos pode ter um bom nmero de fontes
possveis. O prprio equipamento pode conter partculas provenientes
da fabricao e o leo pode conter partculas decorrentes do
armazenamento e manuseio, se no for corretamente filtrado. O
desgaste e o envelhecimento do leo e dos materiais slidos podem
produzir partculas durante a vida em servio do equipamento.
Sobreaquecimentos situados acima de 500 C podem formar
partculas de carbono. As partculas de carbono produzidas na
operao do comutador de derivaes em carga podem migrar por
vazamento para o tanque principal e contaminar as peas imersas no
leo do transformador. Uma fonte tpica de partculas metlicas o
desgaste de rolamentos das bombas. O efeito da presena de
partculas suspensas nos valores de rigidez dieltrica do leo isolante
depende do tipo de partcula (metlica, fibras, borra, etc) e do seu teor
de gua. Historicamente, algumas falhas em transformadores de alta
tenso foram associadas contaminao por partculas. Os ensaios
tradicionais de rigidez dieltrica no so suficientes para identificar o
problema e os mtodos de contagem de partculas foram
recomendados como uma ferramenta de monitoramento.
Ponto de fulgor A disruptura do leo causada por descargas
eltricas ou exposio prolongada a temperaturas muito altas podem
produzir quantidades suficientes de hidrocarbonetos de baixo peso
molecular a ponto de causar a diminuio do ponto de fulgor do leo.
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Ponto de fluidez O ponto de fluidez uma medida da capacidade
do leo fluir sob baixas temperaturas. No h evidncias que sugiram
que esta propriedade seja afetada pela deteriorao normal do leo.
Alteraes no ponto de fluidez podem normalmente ser interpretadas
como o resultado da complementao com tipo diferente de leo.
Densidade A densidade pode ser til para identificao do tipo de
leo. Em climas frios, a densidade do leo pode ser importante na
determinao de sua adequao para uso. Por exemplo, cristais de
gelo formados a partir de gua separada podem flutuar no leo de
alta densidade e conduzir a abertura de arco eltrico na fuso
posterior. Entretanto, a densidade no significativa na comparao
da qualidade de diferentes amostras de leo. No h evidncia de
que a densidade seja afetada pela deteriorao normal do leo.
Viscosidade A viscosidade um fator de controle importante na
dissipao de calor. O envelhecimento e a oxidao doleo tendem a
aumentar a viscosidade. A viscosidade tambm afetada pela
temperatura. O envelhecimento e a oxidao normal do leo no
afetaro de maneira significativa a sua viscosidade.
Teor de PCB7 do leo a presena de PCBs em equipamentos
novos deve ser medido para confirmar se o leo est isento de PCB.
Da em diante sempre que houver um risco de contaminao
potencial (tratamento de leo, reparos em transformador, etc.) o leo
deve ser analisado. Se o teor de PCB exceder limites definidos,
devem ser adotadas medidas conforme indicado na NBR 8371 [20].
7PCB As bifenilas policloradas so um grupo de compostos orgnicos sintticos (comercialmente
denominado PCB ou ascarel), extremamente txicos aos seres vivos, usadas em uma srie de aplicaes,
principalmente at a dcada de 80, como fluidos isolantes de transformadores.
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Enxofre corrosivo O enxofre est presente em leos refinados
dependendo do grau de refino. Sob altas temperaturas, o enxofre se
decompe em superfcies metlicas quentes para produzir sulfetos
metlicos que podem afetar a condutividade de contatos de metal do
equipamento de comutao. A determinao do enxofre corrosivo no
leo em servio raramente necessria e o ensaio de enxofre
corrosivo pode ser utilizado para assegurar iseno de ataque
corrosivo sob condies normais.
Os valores de referncia para avaliao da condio do leo mineral
isolante em servio esto apresentados na Tabela 8 e Tabela 9.
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Tabela 8 - Classificao do leo Mineral Isolante em Servio [19].
CaractersticaMtodo de
Ensaio 72,5 kV
> 72,5 - 242 kV
> 242 kV
Aparncia Visual 1) 1) 1)
Rigidez dieltrica, kVEletrodo Calota, min.
NBR IEC60156 [21]
40 50 60
Teor de gua, ppm,mx. (corrigido para 20C)
NBR 10710[22]
25 15 10
Fator de dissipao, %,
mx. a 25 C0,5 0,5 -
Fator de dissipao, %,mx. a 90 C
NBR 12133[23]
15 15 12
Fator de potncia, %,mx. a 25 C
0,5 0,5 -
Fator de potncia, %,mx. a 100 C
NBR 12133[23]
20 20 15
ndice de Neutralizao
mgKOH/g, mx.
NBR 14248
[24] 0,15 0,15 0,15
Tenso interfacial , a 25C, mN/m, mn.
NBR 6234[25]
22 22 25
Ponto de fulgor, CNBR 11341
[26]Decrscimo
mx. de 10CDecrscimo
mx. de 10CDecrscimo
mx. de 10C
SedimentosNBR 10576 Anexo A [19]
2) 2) 2)
Inibidor (DBPC) NBR 12134 [27] Reinibir quando o valor atingir 0,09 %
Contagem de partculas NBR 14275 [28] - - Ver Tabela 9
1) Claro, isento de materiais em soluo.
2) Nenhum sedimento ou borra precipitvel deve ser detectado. Resultadosinferiores a 0,02 % e massa devem ser desprezados.
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Tabela 9 - Valores mximos para contagem de partculas [19]
Partculas / 100 ml
05 micrometro 15 micrometro
Classificao da
contaminao
250 32 sem contaminao
1.000 130 baixa
32.000 4.000 normal
130.000 16.000 marginal
2.3.4. Formao dos Gases Dissolvidos no leo [29]
As causas da formao os gases de falha ou gases combustveis
dissolvidos no leo podem ser divididas em trs categorias:
Descarga Parcial ou Corona;
Pirlise ou aquecimento trmico;
Arco eltrico.
Estas trs categorias diferem principalmente na intensidade de
energia dissipada. A maior intensidade de dissipao de energia ocorre na
formao de arcos eltricos, com menor dissipao de energia ocorre o
aquecimento ou falha trmica e com menor dissipao ainda ocorrem as
descargas parciais.
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7/27/2019 trasnmisso energia eltrica
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Os gases dissolvidos no leo encontrados em transformadores de
potncia, provenientes de falha ou de sua operao normal so mostradas
na Tabela 10 - Gases Dissolvidos no leo.
Tabela 10 - Gases Dissolvidos no leo [29].
1. Hidrocarbonetos eHidrognio
2. xidos de Carbono 3. Outros Gases8
Metano CH4Monxido de
CarbonoCO Nitrognio N2
Etano C2H6Dixido deCarbono
CO2 Oxignio O2
Etileno C2H4
Acetileno C2H2
Hidrognio H2
Estes gases estaro dissolvidos no leo ou acumulados no colcho
de ar9 de transformadores de potncia em conseqncia de vrias falhas.
Sua distribuio ser em funo dos materiais isolantes envolvidos na falha
e/ou pela