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Artigo Técnico

Jorge Filipe Martins jorgefilipe.martins@ren.pt Pedro Monteiro pedro.monteiro@ren.pt REN- Rede Eléctrica Nacional, S. A. Divisão de Exploração Tel.: +351 220 011 600 · Tlm.: +351 968 573 565

Técnicas para o prolongamento da vida útil de transformadores de potência Resumo – O presente artigo apresenta numa primeira parte o resumo das técnicas aplicadas para o recondicionamento de transformadores de potência, incidindo detalhadamente sobre os critérios de selecção de transformadores para recondicionamento, apresentando a experiência da REN nesta matéria nos últimos 10 anos. Numa segunda parte, apresenta-se uma aplicação prática desta estratégia de manutenção, reportando o caso do recondicionamento de dois transformadores 150/60 kV, 126 MVA, com degradação elevada e sobreaquecimentos na cuba principal devido a problemas relacionados com o circuito magnético. Este caso prático inclui a aplicação dos critérios de selecção, restrições locais e de rede, diagnóstico completo para estimativa da vida útil restante e análise técnico-económica para suporte à decisão de recondicionamento e reparação. Palavras-chave: Transformador de Potência – prolongamento da vida útil – recondicionamento – experiência em 10 anos – estimativa da vida útil restante – monitorização – avaliação de estado – análise de criticidade – reparação do circuito magnético – eliminação de pontos quentes na cuba principal.

1. Introdução Recentemente, as questões relacionadas com a extensão da vida útil dos equipamentos de alta tensão têm estimulado interesse elevado, resultante do número crescente de equipamentos que atingem hoje o final da sua vida útil (‘design life’). Esta preocupação surge num contexto de pressão económica sobre os custos de manutenção, especialmente para transformadores de potência, uma vez que se tratam dos equipamentos com o maior custo de aquisição e de maior importância para a rede. Algumas actividades de manutenção são realizadas com base no seu estado (CBM – Condition Based Maintenance). Nestes casos, as actividades de monitorização assumem uma maior importância, uma vez que possibilitam a prevenção de falhas maiores, suportam o adiamento de algumas intervenções e permitem a selecção de transformadores que necessitam de uma intervenção mais profunda, nomeadamente o recondicionamento. Através do recondicionamento é possível prolongar a vida útil de cada unidade por alguns anos. No entanto, em casos onde a degradação dos isolantes sólidos é mais avançada, verifica-se a necessidade de avaliar o seu estado com maior rigor através da realização de ensaios adicionais, pois o recondicionamento poderá não ser tecnicamente viável ou eficaz. No âmbito do presente artigo apresentam-se ainda as etapas principais do recondicionamento de dois transformadores instalados na Subestação de Fernão Ferro, que estiveram em serviço durante vários anos com sobreaquecimentos na cuba principal e um regime de carga elevado. Estas condições aceleraram a degradação do papel isolante e foi possível verificar a influência no envelhecimento dos transformadores através dos ensaios realizados ao papel

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isolante. Estas análises foram determinantes para validar a viabilidade económica do recondicionamento.

2. Estratégias e técnicas de manutenção em transformadores de potência 2.1. Técnicas e Métodos para a Manutenção 2.1.1. Inspecções e Actividades de Monitorização No âmbito da gestão da manutenção, a REN assumiu um conjunto de métodos e técnicas que são aplicadas a todos os transformadores de potência durante o seu ciclo de vida, de forma a avaliar o seu estado. Estas actividades podem ser resumidas nos seguintes itens, para cada transformador: inspecções visuais, pequenas actividades de manutenção, manutenção do ruptor, análises laboratoriais ao óleo, termografia e ensaios dieléctricos. Paralelamente a esta avaliação de estado dos transformadores, a REN introduziu recentemente vários sistemas de monitorização online. Na situação actual, estes sistemas encontram-se instalados numa base experimental de forma a analisar a sua capacidade e fiabilidade, o que permitirá à REN a elaboração de procedimentos estratégicos e técnicos para este tipo de aplicação no futuro. Considera-se que os sistemas de monitorização online são relevantes na gestão de risco de um conjunto de transformadores que podem ser genericamente classificados em três grupos: Transformadores ‘Degradados’, Transformadores ‘Envelhecidos’ e Auto-Transformadores Desfasadores. O objectivo da aplicação de um sistema de monitorização é diferente consoante o grupo que é monitorizado [2].


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3.3. Resumo do Recondicionamento Os resultados dos ensaios DPv sobre amostras de papel isolante retiradas dos transformadores indicaram um valor médio de cerca de 30% relativamente à estimativa de vida útil restante, o que foi aceite pela REN como suficiente para prosseguir com os trabalhos. Relativamente à análise do circuito magnético, a origem dos sobreaquecimentos foi encontrada no posicionamento deficiente das chapas magnéticas nos cantos da parte activa, o que originou uma circulação de correntes e consequentemente os sobreaquecimentos localizados (Figura 7). Concluiu-se que era possível reparar o circuito magnético através de uma operação mecânica para reposicionamento das chapas magnéticas.

daquela que seria necessária para os dois transformadores em condições normais.

Figura 8 – Termograma de uma aresta da cuba após reparação e recondicionamento (2008).

Conclusões

Figura 6 – Operação de extracção da cuba.

As estratégias de manutenção para transformadores de potência descritas foram aplicadas com sucesso nos últimos anos. A partir de 2007 foram introduzidos ensaios adicionais, incluindo ensaios dieléctricos e sistemas de monitorização online para avaliar o estado dos transformadores. A técnica de recondicionamento baseada na secagem da parte activa com substituição do óleo isolante, com o objectivo principal de retardar o envelhecimento, desacelerando a degradação dos transformadores apresenta-se como uma ferramenta importante às empresas do sector para manter os níveis de segurança e qualidade adequados na operação, a custos aceitáveis. No entanto, é conclusivo que o prolongamento da vida útil dos transformadores deve ser precedido de uma análise cuidada que resulta na selecção de transformadores para recondicionamento, numa perspectiva de eficiência económica. É também importante perceber a selecção de uma unidade que tecnicamente poderá não corresponder a uma das unidades mais degradadas. Medidas complementares como a intensificação da monitorização ou tratamento do óleo possibilitam a gestão das unidades em fim de vida ou das menos críticas. O exercício de selecção de transformadores é dinâmico e deve ser repetido várias vezes em função da dinâmica do programa de renovação/expansão da rede, aproveitando as vantagens inerentes às operações de transferência entre subestações, em termos de optimização de indisponibilidades.

Figura 7 – Chapas do circuito magnético mal posicionadas.

Referências Os trabalhos de reparação foram realizados com sucesso. Os termogramas obtidos das arestas da cuba principal dos transformadores após reparação, recondicionamento e colocação em serviço apresentaram uma redução de 70º C para 36º C (Figura 5 e Figura 8). Actualmente os dois transformadores foram recondicionados e estão em serviço. Os recondicionamentos aumentaram a fiabilidade da subestação e reduziram as indisponibilidades associadas às duas unidades, incrementando consequentemente a qualidade de serviço, tendo consistido a indisponibilidade total cerca de 6%

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J.F.Martins, “Techniques for Power Transformer Maintenance and Refurbishing - Life Cycle Extension”, ARWtr – Advanced Research Workshop on Transformers, Baiona, Spain, 2007; Pedro M. Monteiro, Jorge F. Martins, “Techniques for Power Transformer Life Cycle Extension”, International Colloquium Transformer Research and Asset Management, Cavtat, Croatia, November, 2009; Departamento de Materiais Isolantes, “Relatórios Labelec” (vários), LABELEC, Grupo EDP – Energias de Portugal.

Técnicas para o prolongamento da vida útil de transformadores de potência  

Autor: Jorge Filipe Martins, Pedro Monteiro; Revista: Manutenção nº109

Técnicas para o prolongamento da vida útil de transformadores de potência  

Autor: Jorge Filipe Martins, Pedro Monteiro; Revista: Manutenção nº109