Projeto do CT – UFSM estuda transformadores de energia com objetivo de prever a vida útil sob condições de variação térmica e de carga

segunda, 15 de abril de 2019.

 

Bom dia !
Parabéns aos professores Dr. Tiago Bandeira Marchesan e  Dr. Vitor Cristiano Bender
pela excelência do Projeto e que levam o nome da UFSM aos longínquos rincões deste Brasil.
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Uma boa semana a todos.
Adalberto Meller
Secret. Exec. FATEC

Usina Hidrelétrica de Santo Antônio (Porto Velho - Rondônia) local onde estão instalados os transformadores sob estudo

O projeto “Metodologia de predição da capacidade funcional de transformadores elevadores com desbalanço de carga entre enrolamentos, considerando dinâmicas térmicas rápidas e vida útil remanescente” é coordenado tecnicamente pelos engenheiros eletricistas, professor Dr. Tiago Bandeira Marchesan - mentor e proponente do projeto e pelo professor Dr. Vitor Cristiano Bender - coordenador administrativo. O estudo observa uma série de objetivos:

1. Desenvolver um modelo térmico detalhado de transformadores elevadores de tensão (500 kV) isolados com óleo mineral isolante;

2. Desenvolver uma metodologia para auxiliar na confirmação e localização de falhas nos referidos transformadores elevadores de tensão;

3. Propor ações para o aumento da confiabilidade e o prolongamento da vida útil dos referidos transformadores elevadores de tensão mediante a necessidade de redução da tensão de operação da linha de transmissão de 500 kV, atendendo à solicitação do Operador Nacional do Sistema - ONS;

4. Desenvolver um programa computacional que possibilite prever a vida útil e monitorar a operação do estado dos referidos transformadores elevadores de tensão, em tempo real, mediante condições de operação específicas;

5. Formar recursos humanos e capacitar equipes técnicas da empresa geradora de energia.

E como justificativa os professores salientam que o carregamento de transformadores é realizado respeitando os limites de aquecimento interno do equipamento. As unidades transformadoras de potência devem ser dimensionadas para uma expectativa de vida útil de 35 anos e ser especificadas com papel termoestabilizado ou de classe térmica superior. Este requisito deve ser considerado também na gestão da manutenção, tendo como base a formulação para a modelagem das temperaturas e a avaliação do envelhecimento do equipamento, conforme IEC 60076-7. Infelizmente, nem sempre a temperatura interna do equipamento é precisamente mensurada, o que pode levar ao envelhecimento do papel isolante em condições onde ocorre aquecimento excessivo (sobreaquecimento) das partes ativas do transformador, por exemplo, devido à falha parcial ou total do sistema de refrigeração. Por outro lado, há relatos de concessionárias que perderam transformadores elevadores de tensão de 500 kV devido a falhas no sistema de refrigeração que resultaram em temperaturas operacionais excessivamente elevadas.

Equipe envolvida no projeto no Laboratório de Média Tensão-UFSM (prédio 9E);

Assim, a carência de critérios para a avaliação do envelhecimento e da vida útil remanescente do papel isolante em condições de dinâmicas térmicas rápidas, isto é, sob variações bruscas de temperatura, é o principal motivador deste projeto de pesquisa e desenvolvimento. Por conta disso, faz-se necessário que as concessionárias de energia possuam um modelo térmico preciso a fim de predizer o final da vida útil de equipamentos e também verificar as possíveis causas de variações bruscas de temperatura, uma vez que o atual sistema de imagem térmica, comumente empregado, não é capaz de responder adequadamente às dinâmicas rápidas. Salienta-se que análises físico-químicas e de gases dissolvidos DGA no óleo isolante dos transformadores são realizadas periodicamente para avaliar sua qualidade. Os resultados obtidos indicam as possíveis ações a serem tomadas para manter não só o óleo em boas condições como também manter a integridade operacional do ativo, aumentando com isto a sua vida útil. A análise de DGA fornece indicativos de ocorrência de falha, porém, não fornece informações acerca do local de ocorrência da falha. O desenvolvimento de análise complementar no óleo, para esse propósito, é outra motivação deste projeto. A metodologia complementar aqui proposta auxiliará na confirmação e na localização dos defeitos no equipamento. Conhecer o local de ocorrência da falha é importante na tomada de decisão (não parar, parar ou quando parar). Com esta metodologia e a de DGA, a equipe técnica da companhia geradora de energia terá mais segurança nesta tomada de decisão, uma vez que a localização da falha estiver detectada, permite definir a sua gravidade e isso reflete diretamente em custos de reparo, sobretudo no índice de disponibilidade da usina e respectivas penalidades regulatórias. Por exemplo, o custo da falha em um dos referidos transformadores, considerando apenas o reparo, é estimado em R$ 10 milhões de reais, o que corresponde a aproximadamente 85% do valor de um equipamento novo.

O coordenador Vitor conta que esta é uma demanda da Empresa Santo Antônio Energia, do estado de Rondônia que investe na geração de energia empregando transformadores que servem para atender além dos estados de Rondônia e Acre, os estados da região Sudeste que se beneficiam da energia elétrica gerada nas usinas hidrelétricas de Jirau e Santo Antônio, ambas no Rio Madeira em Rondônia.

Transformadores sob estudo

O professor Vitor salienta que a pesquisa estuda o passado e o presente do processamento de energia dos transformadores e seus desbalanços de carga, pois a falha ou retirada de operação deste equipamento causa transtornos à população e grande prejuízo financeiro para a concessionária de energia.

Segundo os coordenadores o projeto propõe o estudo e o prognóstico de durabilidade dos transformadores para que possa ser realizada em tempo hábil a manutenção ou substituição do equipamento, antes que ocorra o dano permanente. 

Para o coordenador Vitor a importância da FATEC no desenvolvimento do projeto é o assessoramento e o gerenciamento financeiro que facilita o processo de compra e aquisição de instrumentos para realização do projeto. 

Kelly Martini – MTb 137.25
Assessora de Imprensa da FATEC