WORKSHOP SOBRE INTERAÇÃO TRANSFORMADOR-SISTEMA JWG CIGRE A2/C4.3 CE A2 e C4 GT INTERAÇÃO...

WORKSHOP SOBRE INTERAÇÃO TRANSFORMADOR-SISTEMA

JWG CIGRE A2/C4.3

CE A2 e C4

GT INTERAÇÃO ELÉTRICA TRANSFORMADOR / SISTEMA DE POTÊNCIA

22 de Outubro de 2009, CEPEL, Rio de Janeiro, RJ22 de Outubro de 2009, CEPEL,

Rio de Janeiro, RJ

Comitê C4 de Desempenho de Sistema ElétricosComitê C4 de Desempenho de Sistema Elétricos

C4.3 - Coordenação do IsolamentoC4.3 - Coordenação do Isolamento

Comitê A2 de Transformadores do Cigré-Brasil Comitê A2 de Transformadores do Cigré-Brasil

Início dos trabalhos em Maio/2005.Início dos trabalhos em Maio/2005.

Participação Ativa : Participação Ativa : CEPEL, ELETROSUL, FURNAS, CEPEL, ELETROSUL, FURNAS, CEMIG, CHESF, ELETRONORTE, AREVA, WEG, SIEMENS, CEMIG, CHESF, ELETRONORTE, AREVA, WEG, SIEMENS, ONSONS..

Contribuições: Contribuições: UFMG, PUC-PR, TOSHIBA, ABB, UFMG, PUC-PR, TOSHIBA, ABB, AES/ELETROPAULO, CTEEP, COPEL, ITAIPU, LACTEC, AES/ELETROPAULO, CTEEP, COPEL, ITAIPU, LACTEC, FURBFURB


MOTIVAÇÃOMOTIVAÇÃO

Percentual elevado Percentual elevado de falhas de origem de falhas de origem dielétrica, de difícil diagnóstico, em dielétrica, de difícil diagnóstico, em transformadores do Sistema Interligado transformadores do Sistema Interligado Nacional.Nacional.


Determinadas condições de operação do sistema

poderiam estar produzindo solicitações para as

quais os transformadores não foram testados ou

projetados ?

ASPECTOS SISTÊMICOSASPECTOS SISTÊMICOS

ALTERAÇÕES SIGNIFICATIVAS NA TOPOLOGIA DO ALTERAÇÕES SIGNIFICATIVAS NA TOPOLOGIA DO SISTEMA ( NOVOS ACESSANTES, NOVAS SISTEMA ( NOVOS ACESSANTES, NOVAS

INTERLIGAÇÕES) INTERLIGAÇÕES)

AUMENTO DE MANOBRAS NO SISTEMA PARA AUMENTO DE MANOBRAS NO SISTEMA PARA OBEDECER ÀS NECESSIDADES OPERACIONAIS, OBEDECER ÀS NECESSIDADES OPERACIONAIS,

ENERGÉTICAS E DE SEGURANÇAENERGÉTICAS E DE SEGURANÇA

EMPREGOS DE NOVAS TECNOLOGIAS: EMPREGOS DE NOVAS TECNOLOGIAS:

POSSÍVEIS GERADORAS DE DISTÚRBIOS POSSÍVEIS GERADORAS DE DISTÚRBIOS

GERAÇÃO DISTRIBUIDA: TIPO DE CONEXÃOGERAÇÃO DISTRIBUIDA: TIPO DE CONEXÃO

CONVERSÃO CA/CC/CACONVERSÃO CA/CC/CA

EFEITO NOS TRANSFORMADORESEFEITO NOS TRANSFORMADORES

OPERAÇÃO PLANEJAMENTOOPERAÇÃO PLANEJAMENTO

ASPECTOS RELACIONADOS AO EQUIPAMENTOASPECTOS RELACIONADOS AO EQUIPAMENTO

• NÚMERO EXPRESSIVO DE TRANSFORMADORES COM NÚMERO EXPRESSIVO DE TRANSFORMADORES COM MAIS DE 20 DE ANOS EM OPERAÇÃO.MAIS DE 20 DE ANOS EM OPERAÇÃO.

• AMBIENTE COMPETITIVO: PROJETOS OTIMIZADOS AMBIENTE COMPETITIVO: PROJETOS OTIMIZADOS

• INFORMAÇÃO INSUFICIENTE SOBRE O AMBIENTE INFORMAÇÃO INSUFICIENTE SOBRE O AMBIENTE ELÉTRICO AO QUAL O TRANSFORMADOR ESTÁ ELÉTRICO AO QUAL O TRANSFORMADOR ESTÁ SUBMETIDO.SUBMETIDO.

• NECESSIDADE DE UMA MAIOR AVALIAÇÃO DO EFEITO NECESSIDADE DE UMA MAIOR AVALIAÇÃO DO EFEITO CUMULATIVO DAS SOLICITAÇÕES ELÉTRICAS NA CUMULATIVO DAS SOLICITAÇÕES ELÉTRICAS NA ISOLAÇÃO. ISOLAÇÃO.

Victor Sokolov

ZTZ-Service,Ukraine


Mais da metade das falhas estão relacionadas à suportabilidade da isolação , a problemas relacionados à fabricação e causas desconhecidas.

Transformer Reliability SurveyTransformer Reliability Survey WG A2.37WG A2.37 Transformer Reliability SurveyTransformer Reliability Survey WG A2.37WG A2.37

• Pesquisa sobre práticas internacionais relacionadas a confiabilidade de transformadores

• Resultados preliminares apontam para um número significativo de falhas com causa indeterminada.

Electrical Transient Interaction between

Transformers and the Power System

CIGRÉ JWG A2/C4.39

Análise de Transitórios

POWER TRANSFORMER

Universidade de Manchester

INTERAÇÃO ELÉTRICA TRANSFORMADOR / SISTEMA DE POTÊNCIA

LITERATURA

• Transformer Design and Optimization: A Literature Survey

IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 24, NO. 4, OCTOBER 2009

Necessidade de aprimoraramento dos

programas de transitórios quanto aos

modelos de transformadores

Número insignificante de trabalhos

sobre “Interação transformador/

sistema: análise de ocorrências

e especificações

EXPERIÊNCIA DAS EMPRESASEXPERIÊNCIA DAS EMPRESAS

CEMIG, CHESF, FURNAS, ELETRONORTE, CEMIG, CHESF, FURNAS, ELETRONORTE, ITAIPU, COPEL.ITAIPU, COPEL.

NATIONAL GRID, HEP (CROÁCIA)NATIONAL GRID, HEP (CROÁCIA)


CHESFTRANSFORMADORES ELEVADORES 16-16-500kV-555MVA

UHE LUIZ GONZAGA

Serv Aux.

D43

D42

Sobradinho05C3

D53

D52

Sobradinho05C4

HT1 3x185MVA

16kV

525kV

D13

D12

D11

Argelim05L5

1G1 1G2

1D1 1D2

250MW16kV

X X

H

D23

D22

D21

PAfonso IV05C1

2G1 2G2

2D1 2D2

250MW16kV

T2

X X

H

D33

D32

D31

Olindina05S4

3G1 3G2

3D1 3D2

250MW16kV

Serv Aux.

T3

X X

Linha AéreaCurta (380....480m)

ST1 ST2 ST3

Seccionadorasdos Disjuntores

não representadas3a, fase C2a, fase B

1a, fase B

4a, fase B

EXEMPLOS DE FALHAS TRANSFORMADORES

WORKSHOP SOBRE INTERAÇÃO TRANSFORMADOR – SISTEMAWORKSHOP SOBRE INTERAÇÃO TRANSFORMADOR – SISTEMA

22 de Outubro de 200922 de Outubro de 2009

CEPEL – Rio de Janeiro - RJCEPEL – Rio de Janeiro - RJ

GT A2/C4-03GT A2/C4-03

128m

20m

Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (CHESF)Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (CHESF)

SE Campina Grande II 230kVSE Campina Grande II 230kV




GT A2/C4-03GT A2/C4-03

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Tempo (us)

Ten

são

(p

u)

14T2 14D1210kHz

Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (CHESF)Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (CHESF)


340kHz




GT A2/C4-03GT A2/C4-03

0,1

1,0

10,0

100,0

1000,0

10000 100000 1000000

Freqüência (Hz)

Fat

or

de

amp

lific

ação

(p

u)

Sem capacitor

Com capacitor 1,273uF

158kHz / 257pu

Fator de amplificação entre o 230kV e o terciário Fator de amplificação entre o 230kV e o terciário


FURNAS Autotransformadores 765/345-20 kV – 500MVA

SE Tijuco Preto

• Histórico significativo de falhas desde a década de 90 . Seis unidades falhadas entre 2005 e 2008. • Fabricantes diferentes, bom histórico de manutenção, diversos tempos de operação.

• Causa das falhas ainda em investigação : Efeito dos transitórios de manobras na SE


CEMIG GTAutotransformadores T1, T2 500/345-13,8 kV

400 MVA


AUTOTRAFO T2• 07/02/1995, dois anos e meio em operação• Falha com explosão, deformação tanque, atuação proteções

AUTOTRAFO T1

• Falha em 31/01/1995 • Dois anos em operação • Atuação proteções diferenciais e relé de gás

CEMIG GTAutotransformadores T1, T2 500/345-13,8 kV

400 MVA

• Medições de resposta em frequência, simulações

digitais, avaliações em conjunto com o fabricante

responsável pela reforma

• Causa mais provável : Ressonância interna ao

Enrolamento? Manobra de chaves secionadoras?

EXEMPLOS DE FALHAS DE TRANSFORMADORES

1M3

1M4

1M5

1M6

2M3

2M4

2M5

2M6

3M3

3M4

3M5

3M6

4M3

4M6

5M3

5M4

5M6

6M3

6M4

6M5

6M6 7M6

9M3

9M4

9M5

9M6

1OM3

1OM4

1OM5

1OM6

1L5

1L6 2L6

BARRA-Nº-P-161kV

BARRA -Nº2-T-161kV

SERV.AUX.T13x50/50-16,66 MVA

BARRA-Nº1-P-138kV

BARRA-Nº2-T-138kV

T23x40/40-16,5 MVA

1K5

1K6

1K3

1K4

BARRA-Nº1-P-230kV-S1

BARRA-Nº2-T-230kV

GU

ILM

AN

A

MO

RIM

AC

ES

ITA

IPA

TIN

GA

2

CA

RA

TIN

GA

1

PO

RT

O

ES

TR

EL

A

ME

SQ

UIT

A -

LT

2

ME

SQ

UIT

A -

LT

1

US

IMIN

AS

8M3

8M4

8M5

8M6

2K5

2K6

2K3

2K4

IPA

TIN

GA

3

2M01M0 S2 BARRA-Nº1-P-230kV-S3

3K3

4K5

4K3

4K4

4K6

BARRA-Nº2-T-138kV

B-Nº3-138kV

T4225/225-75 MVA

T2

T4

2L3

2L4

2L5

7M3

7M4

7M5

T3

4KT2

Nº.:13,8 kV13,8 kV

IPATINGA 1

Enrolamento 13,8KV

SE Ipatinga 1

Autotransformador

230/161-13,8 kV

RESULTADO MANOBRA DE CHAVE

TRANSFERÊNCIA DO 230 kV PARA O 13,8kV

AUTOTRAFO T1

(file IPAT_SEC_TRAFO_REGNIÇAO_COM_RESIST.pl4; x-var t) v:T1_23A 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10[ms]

-500

-375

-250

-125

0

125

250

375

500

[kV]

SURTO DE ENTRADA

Vmax 2,5pu

Frequência 400 kHz a 1Mh

230kV - Terra

Ponto 8 - Terra Interno Enrolamento 13,8kV

Vmax 11,5pu Frequencias: centenas de kHz

FALHAS EM ANÁLISE ● Dois autotransformadores elevadores 345-13,8kV, da UHE Três Marias : Falhas da isolação dos primeiros discos da bobina de 345kV

● Autotransformadores 500/345 - 13,8kV e 500/230 -13,8kV, 400MVA

Problemas da isolação do núcleo, centelhamento terminais da bobina de alta.

EXEMPLOS DE FALHAS DE TRANSFORMADORESCEMIG GT

•

Curto circuito da terminação de saída do enrolamento para o grampo através do suporte de fixação.

Contato entre chapas de pacotes diferentes do núcleo devido à falha de isolação entre elas

SE JAGUARA SE OURO PRETO 2

SE OURO PRETO 2

UHE TUCURUÍ- 1a Etapa: CONEXÃO TRANSFORMADOR – SE BLINDADA

Conexão Transformador – GISConexão Transformador – GISGrupo de dois geradoresGrupo de dois geradores

Manobras de Secionadores em SF6

Transitórios de Alta-Freqûência

Provável causa da falha de um dos Transformadores elevadores 13,8-550 kV,

378 MVA, da 1a etapa da UHE Tucuruí

Restrição Operativa na SE Blindada Tucuruí 1a etapa.

Very Fast Transients – Cálculo com ATP

27

Unidade 4C – 04 de Dezembro de 2007

Unidade 1C – 28 de Novembro de 2007

Unidade 3C – 15 de Fevereiro de 2008

Histórico de falhas de Trafos 550 Histórico de falhas de Trafos 550 kVkV

COPELCOPEL

28

GBM – SF6 – 525 kV - GBM – SF6 – 525 kV - UNIFILARUNIFILAR

30

CONCLUSÃOCONCLUSÃO CAUSA FUNDAMENTAL

– FALHA POR SOLICITAÇÕES SUPERIORES À SUPORTABILIDADE

SUGESTÕES– CONTINUAR OS ESTUDOS (P&D –

modelagem e ensaios de campo para validar modelagem).

– REDUZIR AS MANOBRAS RECONHECIDAS E SUSPEITAS COMO FONTES DE TENSÕES TRANSITÓRIAS/RESSONANTES

– REAVALIAR A COORDENAÇÃO DE ISOLAMENTO DAS INSTALAÇÕES

Experiência ITAIPUExperiência ITAIPU

RESTRIÇÃO DE MANOBRAS DE SECIONADORAS

FALHAS DE DOIS TRANSFORMADORES ELEVADORES NÃO ESCLARECIDAS

( CURTO ENTRE ESPIRAS)

32

EXPERIÊNCIA INTERNACIONALEXPERIÊNCIA INTERNACIONALNATIONAL GRIDNATIONAL GRID

33

EXPERIÊNCIA INTERNACIONALEXPERIÊNCIA INTERNACIONALNATIONAL GRIDNATIONAL GRID

34

EXPERIÊNCIA INTERNACIONALEXPERIÊNCIA INTERNACIONALHEP (Croácia)HEP (Croácia)

Curto–circuito no barramento de 110kv

( Explosão bucha do disjuntor)

Queima dos pára-raios internos

do enrolamento terciário

Ref : Switching Surges in Transformer Provoked by Sequential Tripping of Circuit Breakers

I. Uglešić, I. Ivanković, V. Milardić IPST’07

CONCLUSÃO

Importância da Análise do Ambiente Elétrico

Ativos Novos Projeto da Isolação Otimizada

AMBIENTE ÉLETRICO

Ativos em operação Isolação possível degradação

Importância da Análise do Ambiente Elétrico

Ativos Novos Projeto da Isolação Otimizada

AMBIENTE ÉLETRICO

Ativos em operação Isolação possível degradação

CLIENTE FABRICANTES

Novos Projetos Análise de Falhas

CLIENTE FABRICANTES

Novos Projetos Análise de Falhas

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