Os transformadores de energia estão entre os recursos mais caros de uma subestação de energia, representando 60% do investimento total.
Eles também são essenciais para garantir o fornecimento de eletricidade confiável em toda a rede de elétrica, da geração à distribuição.
A análise de gás dissolvido (DGA, Dissolved gas analysis) tem sido usada há décadas para avaliar a condição dos transformadores.
É o único método que pode detectar e identificar várias falhas internas ao mesmo tempo durante a operação normal.
1 Monitorar as tendências dos gases
É fundamental ficar de olho nas tendências dos gases dos transformadores. A diferença entre a amostragem de óleo off-line e o monitoramento online é como comparar um filme com uma foto.
O monitoramento off-line é basicamente uma verificação pontual do transformador, em que se obtém uma noção precisa de sua condição.
No entanto, os resultados de laboratório mostram apenas o estado do transformador no momento em que a amostra foi coletada.
A DGA online é diferente porque registra dados de maneira contínua, dando uma visão geral completa da condição do transformador em tempo real.
Dessa forma, é possível identificar problemas e implementar medidas corretivas rapidamente.
Como todo transformador é diferente, os valores para cada gás de falha podem ser diferentes dos valores típicos nos padrões estabelecidos por organizações, como IEC e IEEE, sem causar problemas.
É importante lembrar que esses valores podem variar bastante dependendo de múltiplas variáveis — desde fatores externos, como clima e ambiente, até fatores internos, como carga do transformador ou falhas que surgem rapidamente.
Seria impossível identificar essas variações sem a capacidade de acompanhar o histórico de cada gás de falha individualmente.
As tendências dos gases são os indicadores mais importantes da integridade do transformador, e monitorá-las requer uma Tecnologia de medição altamente estável, de preferência uma que seja autocalibrável.
2 Manter o óleo do transformador seco
A umidade diminui a rigidez dielétrica do óleo isolante. Dito de maneira simples, trata-se da tensão de ruptura e os meios de monitorá-la e controlá-la.
A umidade também acelera o envelhecimento do papel isolante, diminuindo ainda mais a rigidez dielétrica.
As temperaturas flutuam constantemente devido à carga do transformador e às condições do ambiente, levando a uma troca contínua de umidade entre o papel isolante e o óleo.
Isso dificulta a definição do tempo ideal de amostragem para análise laboratorial.
O monitoramento contínuo da umidade em óleo é o segredo para manter o transformador o mais seco possível e, assim, aumentar a vida útil operacional.
O monitoramento de umidade em tempo real, usando tecnologia de sensor capacitivo, mostra a verdadeira dinâmica de umidade sob condições operacionais.
Além disso, a saturação de umidade relativa é uma indicação direta se a rigidez dielétrica foi comprometida devido à umidade.
3 Manter o transformador sem oxigênio
A detecção precoce de vazamentos de ar ajudará a evitar problemas maiores no futuro.
A falta de oxigênio é uma das principais causas da degradação do papel isolante em um transformador e pode encurtar sua vida útil, portanto, manter sem oxigênio é fundamental.
Projetos de transformadores selados foram introduzidos para manter o oxigênio fora do sistema de isolamento.
No entanto, se as junções ou o saco de borracha começarem a romper com o tempo ou forem mal instalados no início, o ar ambiente contendo oxigênio poderá entrar no transformador e acelerar o envelhecimento do isolamento de papel.
Mas medir o oxigênio online é difícil e desnecessário. Em primeiro lugar, isso ocorre porque o oxigênio não é um gás de falha do transformador, o que significa que sua presença não é um indicador confiável de falha.
Em segundo, o oxigênio não é formado no transformador — ele é proveniente do ar ambiente.
Em terceiro lugar, o oxigênio pode ser consumido em reações que ocorrem dentro do transformador, o que significa que pode haver uma entrada de ar, mesmo que o sensor de oxigênio não esteja captando leituras.
Para resolver esse problema, é necessário monitorar a pressão total de todos os gases dissolvidos no óleo do transformador.
Quando o ar ambiente começa a entrar, a pressão total de todos os gases aumenta rapidamente. Como o ar contém 78% de nitrogênio, será óbvio determinar se o transformador está com entradas de ar, mesmo que todo o oxigênio vazado seja consumido em uma reação.
Afinal, o nitrogênio causa a maior parte do aumento de pressão. Essa percepção está por trás do método exclusivo, intuitivo e extremamente robusto da Vaisala de detectar entradas de ar — o método de pressão total do gás (TGP, Total Gas Pressure).
Ao detectar entradas de ar com antecedência, é possível realizar a manutenção em tempo hábil e prolongar a vida útil do transformador.
4 Otimizar a estratégia de manutenção
Os ativos críticos da rede são normalmente protegidos por meio de várias estratégias de manutenção devido ao alto impacto das avarias.
Manutenção corretiva nada mais é do que deixar os componentes funcionarem até falharem e, em seguida, repará-los ou substituí-los.
Não é uma estratégia e aumenta os custos desnecessariamente.
Por outro lado, a manutenção preventiva visa reduzir o risco de avarias ou evitar que ocorram.
Métodos como a manutenção baseada no tempo (substituição de componentes em intervalos definidos antes do fim da vida útil) e a manutenção baseada na condição (inspeção da condição dos componentes e substituição quando necessário) têm sido por décadas o ponto central das estratégias de manutenção das concessionárias, e há pouco espaço para melhorias ou otimização.
A manutenção preventiva representa um grande avanço. As estratégias preventivas ajudam a prolongar a vida útil do equipamento e reduzir os custos de manutenção.
O monitoramento contínuo da condição, como a DGA online, pode ser executado enquanto o ativo está em uso normal e grandes quantidades de dados valiosos sobre a condição podem ser coletados com pouco esforço humano.
A automação das condições de monitoramento fornece uma visão geral abrangente da condição dos transformadores de energia em todos os momentos, permitindo prever com segurança o que precisa de manutenção e identificar o momento ideal para realizar esse trabalho.
Por fim, é preciso levar em consideração o custo total de propriedade (TCO, Total Cost of Ownership) da sua configuração de monitoramento.
Quanta manutenção é necessária e qual é o custo anual? Esse é um fator importante ao realizar cálculos de TCO.
A comparação de soluções com base apenas no preço de compra inicial pode resultar em um TCO surpreendentemente alto; uma solução de menor manutenção será mais econômica.
Por Madjid Ouali – Diretor para a América Latina e Caribe da Vaisala
Sobre a Vaisala
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Com soluções confiáveis e inovadoras, a Vaisala ajuda as empresas a alcançarem a conformidade regulatória, garantindo a qualidade e a segurança dos seus produtos.
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