FIEE Elétrica 2007 - Abinee tec 2017 · Page 11 Abril-2007 Alaor Scardazzi Power Transmission and Distribution / TLM Recursos utilizados:-Transformador em serviço Análise do óleo

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.Power Transmission and Distribution

Ferramentas para o Monitoramento da Vida Útilde Transformadores

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O transformador é o componente mais crítico de uma subestação

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1951

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1999

2000

2001

2002

Year

Núm

ero

de E

xplo

sões

Crescimento exponencial de explosões

Sergi – “Transformer Explosions in the United States”

Média da idade dos transformadores dos EUA: 39 anos

Média da idade dos transformadores brasileiros: ~29 anos

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1

2

3

4

5

19 73 19 78 19 8 3 19 8 8 19 9 3 19 9 8 2 0 0 3 2 0 0 8 2 0 13

…acompanhando o envelhecimento e o fim da vida útil

William H. Bartley P.E., Hartford Steam Boiler Inspection & Insurance Co., "Life Cycle Management of Utility Transformer Assets,"

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- Isolação Sólida (papel, papelão, madeiras, etc.)

- Fluido Isolante

Principais grupos de materiais de um transformador:

- Cobre

- Aço Silício (núcleo)

- Aço Carbono (tanque e ferragens internas estruturais)

Envelhecimento lento

Envelhecimento mais acelerado

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Fatores que influenciam o envelhecimento do material isolante:

- Qualidade dos materiais / Fornecedores qualificados

- Estocagem e manuseio da matéria prima

- Processo de secagem durante a produção

- Preservação da parte ativa durante armazenagem e transporte

Envelhecimento precoce

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Fatores que influenciam o envelhecimento do material isolante:

Envelhecimento no decorrer da operação

-Ar / oxigênio

-Umidade

-Temperatura

-Contaminação

-Estresses elétricos e mecânicos

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Principais objetivos do gerenciamento da vida do transformador:

-avaliar continuamente o seu estado operacional;

-aumentar a confiabilidade;

-auxiliar no planejamento da manutenção;

-reduzir custos operacionais;

-reduzir riscos;

-evitar falhas catastróficas.

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Recursos utilizados:

-Criação de “fingerprints”

Testes de fábrica adicionais aos rotineiros

Gases dissolvidos no óleo DGA (antes/após dielétricos e elev. de temp.)

Propriedades Físico-químicas do óleo (antes e após ensaios)

Resposta dos ensaios dielétricos

Capacitância e fator de potência

Resistência do isolamento (núcleo e enrolamentos)

Análise da resposta em freqüência

GP após o processo de secagem da parte ativa

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-Criação de “fingerprints”

Testes de comissionamento

Avaliação dos registros de impactos

Histórico dos dados

-1,0

-0,75

-0,5

-0,25

0,0

+0,25

+0,5

+0,75

+1,0

0,0 0,013 0,025 0,038 0,05 0,063 0,075 0,088 0,1 0,113 0,125

g

Seconds

Event 8 from ShockLog recorder 14004 logged at 03.10.2006 09:44:08X Y Z

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-Transformador em serviço

Monitoramento on-line detecta os primeiros sinais de uma provável falha

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Análise do óleo isolanteGases dissolvidos - DGA

Físico-químicos

2-Fal

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Emissão acústica

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Termografia infravermelho

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Principais vantagens

Redução do custo de manutenção

Evita perda de receita pela indisponibilidade

Evita riscos de danos nos equipamentos

Evita riscos de acidentes pessoais

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-Transformador fora de serviço

Vários testes realizados em fábrica, hoje em dia, também podem ser executados no campo, destacando:Descargas parciais

Medição de perdas a vazio e em carga com medição da impedância

Medição da vibração e nível de ruído

Análise em freqüência

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-Transformador fora de serviço - Unidade móvel para testes em campo

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Principais análises utilizadas na avaliação da vida do transformador:

- Gases dissolvidos no óleo - DGA

►amplamente utilizado (métodos e diagnósticos consagrados)

►detecta -pontos quentes

-descargas parciais

-degradação da celulose

-aquecimento localizado em partes metálicas

-vazamento do compartimento do comutador

-efeito de tintas e vernizes sobre o óleo

►não permite localização

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- Gases dissolvidos no óleo - DGA

►avaliar tendência

vantagem para o monitoramento on-line

►limitações – principais efeitos que perturbam a correta avaliação

-procedimento de amostragem incorreto

-recipientes contaminados / inadequados

-tempo (vida útil) da amostra / transporte

-processamento da amostra incorreto

vantagem para o monitoramento on-line

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-2-FALAnalisado em conjunto com DGA e Físico-química é atualmente a principal fonte não invasiva de informação do envelhecimento do material isolante.

Envelhecimento da isolação sólida ≡ decomposição da celulose

Diminuição do grau de polimerização (GP)

Origem a subprodutos, entre eles compostos furânicos

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-2-FALExiste uma correlação entre 2-Fal e GP (grau de polimerização). Esta correlação é influenciada por:

- Temperatura

- Umidade

- Oxigênio

- Ácidos

- Tipo do óleo (inibido / não-inibido)

- Tipo do papel (kraft / termo-estabilizado)

- Relação óleo/papel da parte ativa.

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-2-FAL

Os procedimentos de manutenção também influenciam nos valores de 2-FAL

Tratamentos e/ou trocas de óleo reduzem os valores de 2-FAL

Novo equilíbrio dos valores 2-FAL após aprox. 6 meses

As taxas de crescimento são tão importantes quanto os valores absolutos

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-2-FAL

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- Análise estatística

Aplica de ferramentas que utilizam inteligência artificial (redes neurais e lógica fuzzy)

Correlaciona dados entre unidades idênticas ou similares.Classifica os transformadores analisados

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Exemplode

classificação

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Grande quantidade de dados

Monitoramento on-line com política de armazenamento de informações.

Modelos de engenharia para utilizar os dados adequadamente.

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Principal ferramenta para o gerenciamento da vida do transformador é:

Monitoramento on-line

- avalia continuamente o seu estado operacional,- aumenta a confiabilidade,- auxilia no planejamento da manutenção,- reduz custos operacionais,- reduz riscos,- evita falhas catastróficas,- armazena adequadamente uma grande quantidade da dados.

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Temp óleosup/inf

TempEnrolamento

Temperaturaambiente

Monit. do OLTC

Gases no óleo

Fluxo óleo

Condiçãodas buchas

Tensão, corrente

Umidade óleo

Nível de óleo

Fluxo ar

Intranet

Monitoramento de transformadores

Sistema especialista

localizado na sala de controle- Subestação -

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Arquitetura

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Manipulação eficiente do banco de dados:captura de 3 valores ao invés de 24.

Tem

per

atu

ra

Apenas dados significantes são capturados

Tempo

V1

V3

V2

Estratégia de Armazenamento de Dados

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Análise Estatística

+F1, +F2-F1, -F2

A análise estatística écriada durante um período definido de aprendizado - Média, Desvio Padrão da população com 95% de intervalo de confiança.

Alterações bruscas nos valores da média e do desvio padrão são monitoradas com o objetivo de detectar mudanças de comportamento.

Esse sistema é capaz de aprender, baseado nos dados históricos, evitando falsos alarmes e podendo detectar mudanças estatísticas significativas, a tempo de que limites severos sejam alcançados

+F1, +F2-F1, -F2

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A

T

Esses parâmetros podem ser estabelecidos usando:1. Normas reconhecidas pela indústria, tais como os padrões

IEEE / ANSI.2. Cálculos baseados na avaliação off-line das condições ou

na história da unidade, como DGAs anteriores ou resultados de testes.

3. Níveis definidos pelo usuário

Critério de avaliação por tendências

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[email protected]

Sistema de Monitoramento e Diagnóstico de Transformadores

O SISTEMA DE MONITORAMENTO E DIAGNÓSTICO DE TRANSFORMADORES DA SIEMENS DETECTOU OCORRÊNCIA QUE DEMANDA ATENÇÃO IMEDIATA

DETALHES NO ENDEREÇO: www.siemens-stms.com.br

Envio de e-mails

mailto:[email protected]

http://www.siemens-stms.com.br

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Diagnósticos

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Fluxograma de dados

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Exemplo: Modelo de capacitância de buchas

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Histórico de problemas no OLTC?

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Histórico de sobretensões?


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Histórico de gases ok?


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Sobrecarga ok?


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Visualização de gráficos múltiplos

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Análise de gases on-line:

Evolução da falha

Visualização de gráficos específicos

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Modelos de engenharia implementados

• Umidade na isolação

• Desvio relativo da capacitância das buchas

• Sobretensão

• Modelo técnico-econômico

• Modelo térmico

• Modelo LOAD-GUIDE

• Modelo de perda de vida e envelhecimento relativos

• Monitoramento do OLTC

• Modelo para taxa de hidrogênio dissolvido no óleo (Hydran)

• Modelo para cromatografia on-line (8 gases ou 3 gases –Triângulo de Duval)

• Volume de óleo

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Sensores - Gases

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Sensores - Umidade

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Sensores – Temperatura (óleo, ambiente e enrolamento)

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Sensores - Buchas

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Muito obrigado pela atenção

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