194 - influência da carga do sistema na resposta de transformadores sob surtos com um enrolamento...

7/24/2019 194 - Influncia Da Carga Do Sistema Na Resposta de Transformadores Sob Surtos Com Um Enrolamento Em Abe

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(*) Tractebel Energia S/A - Complexo Jorge Lacerda - Av. Paulo Santos Mello / sn, centro, Capivari de Baixo, SC,88745 000 Brasil

Tel.: +55(48) 3621-4000 - Email: [email protected]

XX SNPTEESEMINRIO NACIONALDE PRODUO E

TRANSMISSO DEENERGIA ELTRICA

Verso 1.0XXX.YY

22 a 25 Novembro de 2009Recife - PE

GRUPO - XIIIGRUPO DE ESTUDO DE TRANSFORMADORES, REATORES, MATERIAIS

E TECNOLOGIAS EMERGENTES - GTM

INFLUNCIA DA CARGA DO SISTEMA NA RESPOSTA DE TRANSFORMADORES SOB SURTOSCOM UM ENROLAMENTO EM ABERTO

Rubens Jos Nascimento (*) Nelson Jhoe Batistela; Patrick Kuo-Peng; Mauricio Rigoni;Andr Kurowski Soares; Andr Giovane Furlan; Marconi JanurioTRACTEBEL ENERGIA S.A. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA - GRUCAD

RESUMO

Estuda-se transformadores excitados com componentes em alta freqncia quando possui um de seusenrolamentos em aberto sob o enfoque do amortecimento eltrico envolvido. Apresenta-se uma modelagem dotransformador no que diz respeito transferncia de tenso entre enrolamentos em funo da freqncia. Utiliza-se o programa ATP para averiguar oscilaes em enrolamento em aberto, processando ou no energia e/ouquando h uma carga resistiva conectada. Avalia-se qualitativamente o efeito do amortecimento de surtos detenso no enrolamento sob investigao. Mostra-se, atravs de resposta em freqncia de transformadoreselevadores, que quando o surto provm pelo lado de alta tenso, o enrolamento de baixa tenso sofre oscilaesem uma faixa de freqncia maior do que quando o surto pelo lado de baixa tenso refletindo no lado de alta.

PALAVRAS-CHAVE

Transitrios Rpidos, Excitao em Altas Freqncias, Amortecimento, Carga de Transformadores.

1.0 - INTRODUO

A distribuio de falhas em transformadores elevadores em uma empresa concessionria de energia eltricapossui ocorrncias concentradas em uma de suas plantas geradoras. Mais de cinqenta por cento de avariasocorridas nos transformadores da empresa foram em uma mesma usina hidreltrica. Ao longo de um perodo de15 anos, consultorias tcnicas, medies e estudos foram realizados na inteno de descobrir possveis agentescausadores dos acidentes, de avaliar os projetos dos transformadores e de determinar aes com a inteno deeliminar ou mitigar os possveis problemas, tais como a utilizao dos sistemas modernos de monitoramento. Emum destes estudos (1), por meio de clculo de campos atravs de elementos finitos, anlises da distribuio decampos eltricos no interior do transformador mostram que, embora haja setores onde valores de campo eltricoso crticos, o potencial eltrico mximo da ordem de vinte vezes a constante dieltrica do leo isolante. Emoutro estudo (2), (3) e (4), esforos foram realizados a fim de relacionar a causa das avarias com possveisexcitaes de ressonncias eltricas internas de freqncias superiores comercial.

Os transformadores operando nos sistemas eltricos de transmisso e de distribuio de energia so vulnerveiss componentes de alta freqncia geradas por transitrios eltricos inerentes operao do sistema eltrico,bem como de distrbios provocados por descargas atmosfricas. Estes transitrios acabam exigindo esforos nostransformadores alm dos valores de projetos. Sabe-se que empresas do setor eltrico vm sofrendo com casosde avarias em transformadores causadas por transitrios eltricos em freqncias superiores comercial. Nodiagnstico das avarias, a excitao por componentes de alta freqncia no transformador nem sempre apontada como causa provvel da falha. O desconhecimento da questo ou a pouca disseminao do assunto, ea falta de modelos que possam ser estudados e aplicados na investigao do problema, ou at mesmo pela

complexidade em fazer tal correlao entre falha e fenmenos em altas freqncias, so as razes de no se


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associar um evento excitao de componentes de alta freqncia no interior do transformador.

O transformador objeto deste estudo do tipo monofsico de trs enrolamentos, sendo dois enrolamentos debaixa tenso, cada qual ligado a uma fase de um gerador, denominados enrolamentos BT1 e BT2respectivamente, e um enrolamento de alta tenso denominado enrolamento AT. Transformadores elevadores de

tenso deste tipo so geralmente ligados em bancos trifsicos com os enrolamentos BT ligados em

e osenrolamentos AT ligados em Y. Nesta configurao, algumas vezes apenas um dos geradores est conectado aosenrolamentos de BT dos transformadores do banco trifsico, enquanto o outro gerador inoperante ficadesconectado, deixando o respectivo enrolamento em aberto. Estudos evidenciam uma tendncia ocorrncia defaltas sob certas condies, e at mesmo de exploses, nos transformadores sob esta configurao de operaoquando um dos enrolamentos de BT est em aberto (1). O escopo principal deste trabalho diz respeito excitaodo transformador pelo lado de AT por freqncias superiores nominal, principalmente sob carga leve.

Em dois casos conhecidos, transformadores de 19/19/303kV, 240MVA, operando com um dos enrolamentos deBT em aberto, sofreram graves avarias, provavelmente devido a surtos em alta freqncia quando a condio deoperao do sistema no momento do sinistro era de carga leve. Sem um estudo sistemtico das ocorrncias dasavarias, percebeu-se tambm que em outras falhas os transformadores sofreram algum transiente durante aoperao sob carga leve poucas horas ou dias anteriores ao acidente. Este fato motivou este estudo detransformadores operando com um dos enrolamentos de BT em aberto e sob carga leve no sistema. Duasabordagens foram utilizadas. Uma experimental, na qual um transformador prottipo em escala reduzida foisubmetido a surtos no seu enrolamento de AT. A outra abordagem foi atravs de simulao no ATP.

Os transientes de origens diversas podem ser classificados em funo da causa e da freqncia do distrbio, devrias formas e magnitudes (5). Modelos de transformadores procuram representar efeitos correspondentes aotipo de distrbio a ser analisado. Os modelos mais complexos so aqueles que se referem s perturbaes daordem de dezenas de MHz (5). Os conhecimentos do comportamento dos materiais quando ocorre umaperturbao de altssima freqncia, principalmente no que se refere aos dieltricos, ainda no estoconsolidados. Este fato contribui para a dificuldade de se conhecer e, consequentemente, modelar o que ocorrena realidade no interior do transformador sob perturbaes. Alm disso, a obteno de parmetros de modelosrequer metodologias e aparelhagem de medies diversas, muitas vezes com procedimentos no normalizadoe/ou contendo dificuldades tcnicas inerentes ao processo/arranjo de medio. Nestas freqncias, h problemascrticos de instrumentos de medio e no arranjo dos testes, tanto no aspecto tecnolgico do teste em si (efeitodas impedncias de sondas e cablagem, efeito "aliasing", taxa de amostragem etc.), quanto nos custosenvolvidos. pouco provvel que a instrumentao e o arranjo do teste no interfiram no fenmeno em si (6).

Devido s complexidades, no se pretendeu cobrir toda a gama dos possveis tipos de perturbaes e de suasconseqncias nos transformadores. Entretanto, procurou-se na medida do possvel utilizar modelos deRespostas em Freqncia RFs - de transformadores quanto mais prximos da realidade.

2.0 - MODELAGEM

Trabalhos sobre transformadores sob excitaes em freqncias utilizando tcnicas de modelagem e ferramentasnumricas para a representao do comportamento do equipamento so amplamente apresentados na literatura(5) (11). No decorrer do tempo, inmeros trabalhos foram produzidos, de onde surgiram modelos visando umamelhor representao dos transformadores, alguns baseados em dados construtivos e fsicos (12), (13) e (14),outros usando RFs dos transformadores (11) e (15). E ainda, alguns mesclam a modelagem utilizando os dadosconstrutivos e fsicos com os dados das RFs (16) e (17). A utilizao da tcnica de RF para a modelagem retrata oequipamento apenas do ponto de vista dos seus terminais. Esta abordagem traz consigo a necessidade demodelos e de ferramentas numricas para a determinao dos parmetros. Na literatura (8) (11), divide-se os

modelos de transformadores em faixas de freqncias (baixas, mdias e altas freqncias) e pelo tipo deabordagem (baseado na topologia construtiva, na anlise de circuitos etc.). Em baixas freqncias, abordam-se asno-linearidades como a saturao e a histerese do material ferromagntico. Os modelos para mdias freqnciastratam de fenmenos desde a freqncia industrial at alguns quilohertzes. Muitos modelos para as altasfreqncias (acima de alguns quilohertzes) desprezam o comportamento do material magntico (11), (12) e (15) etambm outros efeitos no-lineares, sendo considerados e tratados como sistemas lineares.

Neste trabalhou, utiliza-se a modelagem de transformadores sob aspectos de mdias e altas freqncias, tipocaixa preta (Black-Box - o transformador visto a partir de seus terminais). a maneira de modelagem maisencontrada na literatura, onde as formas construtivas dos equipamentos no so levadas em conta. O modelo foidesenvolvido em (2) e (18) para um transformador de pequeno porte (100VA, 30/30/220V) por questes defacilidade, simplicidade e praticidade nas medies. Porm, ele incapaz de representar alguns tipos de RFs. Areferncia (19) apresentou um modelo semelhante, apresentando resultados interessantes.


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2.1 - Modelo de Transformador Utilizado

Para um transformador monofsico, a modelagem da funo de transferncia de tenso H(s), na freqnciacomplexa s, dada pela Equao (1), tendo uma rede de circuitos equivalentes composta por parmetros RLC(resistores, indutores e capacitores) conectados como mostra a Figura 1. Na impedncia Z 2(s), o nmero de

blocos RLC em srie depende da quantidade nde ressonncias envolvidas. A impedncia Z1(s) um capacitor C.A referncia (18) tambm apresenta uma modelagem em termos de impedncia de cada enrolamento. Maneirasde determinao dos parmetros dos modelos por meio analtico ou por meio da utilizao de um procedimento debusca utilizando a tcnica de algoritmos genticos AG so apresentadas em (18). A Figura 2 apresenta as RFsda H(s)do modelo obtidas com dois procedimentos, analtico e por meio de AG, e a curva experimental. A curvaexperimental foi obtida excitando o lado de Baixa Tenso (BT) com a resposta no lado de Alta Tenso (AT) dotransformador de 100VA, 30/30/220V. Aps 100kHz, a amplitude da resposta fortemente atenuada.

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(1)

FIGURA 1 Modelo de alta freqncia do transformador: (a) divisor de tenso entre os terminais do transformadore (b) rede de componentes RLC para representar a impedncia Z2(s).

FIGURA 2 Curvas de transferncia de tenso em funo da freqncia obtidas experimentalmente e pelomodelo: (a) relao entre tenses por unidade (p.u.) e (b) defasagem em graus.

2.2Validao do modelo

Para validar o modelo proposto, a resposta ao degrau do transformador monofsico de 100VA, 30/30/220V foisimulada utilizando o programa ATP (18). Os parmetros determinados com o AG foram aplicados no modelo daRF da H(s). Na simulao com o programa ATP, foi acrescentado no modelo um transformador ideal para

representar a sua relao de transformao (ver Figura 3).

FIGURA 3. (a) Circuito usado no ATP para a simulao da resposta ao degrau. (b) Resultados de simulao eexperimental a um degrau de 15 Volts.

2.3 Estudo de surtos de um banco trifsico de transformadores de trs enrolamentos utilizando o programa ATP

Para um estudo sobre surtos em um banco trifsico de transformadores de trs enrolamentos atravs do

programa ATP, utilizou-se a modelagem da parte da alta freqncia do transformador monofsico de trs

(a) (b)

(a) (b)


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enrolamentos 30/30/220V, mesmo sabendo-se que funes de transferncia de transformadores utilizados emusinas hidreltricas so diferentes desta. Alm disso, a funo de transferncia foi modelada e validada para aexcitao pelo lado de BT. A funo de transferncia VBT/VAT, com excitao do lado de AT e medindo-se aresposta no lado BT, possui um comportamento diferente da resposta com excitao em BT e medindo-se aresposta do lado AT (VAT/VBT). Quando a excitao em BT, geralmente aps uma ressonncia de baixa para

mdia freqncia, a tenso no lado de AT fortemente atenuada (Veja Figura 2). Ao contrrio, quando aexcitao (surto) vem pelo lado de AT, h uma amplificao significativa da tenso no lado de BT em uma faixade alta freqncia, caracterizado por uma resposta tpica de um filtro passa-faixa (ou passa alta dentro da faixade interesse constituda pelos transientes rpidos e ultra-rpidos de freqncia menores que 10MHz em (5) huma abordagem das freqncias dos surtos tpicos do sistema eltrico). Como no se conseguiu umamodelagem fsica para a relao (VBT/VAT), e como j havia um estudo metodologicamente validado, optou-se emutilizar a modelagem conforme o circuito eltrico mostrado na Figura 3. Os resultados apresentadas aqui so demenores propores do que ocorre na prtica nos transformadores elevadores das usinas quando o surto provmpelo lado de AT. Os resultados no contemplam possveis ressonncias mais crticas e de amplitudes elevadas(>10 p.u.) nas altas freqncias. Assim, a anlise do transformador processando ou no energia sob surto, com esem carga no sistema, qualitativa. As concluses na anlise so pertinentes e vlidas quando se leva em contaque no se est contemplando a caracterstica passa-faixa de transformadores elevadores para surtos em AT.

Foi utilizado o modelo de transformador saturado (20), incluindo tambm as reatncias do ramo longitudinal (0,17p.u.) de um transformador elevador monofsico de trs enrolamentos de 240MVA. As reatncias entre osenrolamentos BT foram aproximadas como sendo a soma das reatncias de disperso destes enrolamentos como enrolamento AT, e esto includas no par de transformadores delimitados por um retngulo em azul da Figura4. A Figura 4 mostra o modelo no ATP representando um banco trifsico de transformadores de trsenrolamentos de uma usina hidreltrica. Cada par de transformadores (destaque em azul na Figura 4) representaum transformador de trs enrolamentos com valores nominais 19/19/303kV, 240MVA. Os enrolamentos de BTesto ligados em . O enrolamento BT1 est conectado a um gerador modelado por uma fonte de tenso idealcom uma impedncia sncrona de valor tpico. O outro enrolamento BT2 est praticamente em aberto (estconectada uma resistncia de 7M). Uma carga est conectada no final de duas linhas de transmisso de 525kV(21) do tipo RL. Uma das linhas tem extenso de 3,7km (conexo da usina a uma subestao de transmisso) eoutra de 200km (distncia hipottica em que so aplicados os surtos). As perdas e a caractersticas demagnetizao do ncleo dos transformadores foram desprezadas. A Figura 5 mostra excitaes senoidaisaplicadas na passagem por zero volt da tenso no lado de BT de um dos transformadores com as respostas dolado de BT2 em aberto (obs.: o lado de BT1 praticante no apresenta oscilaes) para quatro freqncias.

FIGURA 4 - Modelo no ATP representando um banco trifsico de transformadores de trs enrolamentos

FIGURA 5 - (a) Caractersticas dos surtos; (b) detalhe dos surtos. Resultados para (c) 20kHz, (d) 100kHz, (e)

150kHz, (f) 500kHz.


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Na simulao do banco, a carga exigida do gerador conectado em BT1 o valor da carga resistiva no fim darede. Seis testes foram realizados: variando a carga (carga leve 3x1MVA - para os testes a, be c, e pesada 3x120MVA - para os testes d, ee f) mantendo o enrolamento BT2em aberto (testes a, c, de f) ou tendo cargapuramente resistiva de 3x1,5MVA (testes b e e). Aplicou-se um surto de corrente tpico de uma descargaatmosfrica. Foi tambm avaliado o efeito do posicionamento do surto, verificando o que ocorre quando ele

aplicado ao final da linha de transmisso de 200km (testes a, b, de e) e entre as linhas (testes ce f). O valor dacarga de 1,5MVA em BT2 corresponde aproximadamente potncia nominal de um circuito auxiliar dealimentao de uma usina. A Figura 6 apresenta as tenses no enrolamento de BT2 para cada um dos seistestes. As tenses mostradas esto referidas mesma fase em que foram aplicados surtos de corrente. Asseguintes consideraes e concluses podem ser obtidas dos resultados obtidos:a) no teste c, com o surto sendo aplicado entre as duas linhas de transmisso conectadas ao enrolamento AT,observa-se que no houve alteraes significativas em relao aos dois primeiros testes;b) no teste d, com o aumento da potncia processada pelo transformador, houve uma atenuao significativa dasoscilaes do surto;c) o surto sendo aplicado prximo ao transformador (teste f), as oscilaes aumentam em relao aos resultadosdo teste d;d) acrescentando carga no enrolamento de BT2, comparando o teste e com o teste d, as oscilaes de altafreqncia em BT2 so atenuadas.Destes fatos, infere-se que uma carga da ordem da potncia auxiliar de uma usina em BT2 atenua as oscilaesneste enrolamento nas altas freqncias. Embora no tenha sido apresentado aqui, verificou-se por simulaoque o enrolamento ao qual est conectado o gerador no sofre as conseqncias da perturbao dos surtos.

Figura 6 - Formas de onda de tenso em BT2 para cada um dos casos simulados.

3.0 - RESULTADOS DE ENSAIOS MEDIO DE H(S) EM TRANSFORMADORES

Uma primeira srie de ensaios foi realizada em um transformador reserva na usina hidreltrica sob estudo. Paracada variao do arranjo de conexo da instrumentao, dos enrolamentos, de tipos de aterramento (dablindagem de cabos coaxiais, dos enrolamentos, do gerador de excitao etc.) e do comprimento dos cabos,houve uma RF distinta das demais. O objetivo no foi obter uma assinatura do transformador como normalmente realizado para se avaliar defeitos da parte ativa. Procurou-se obter a H(s) mais prxima situao em que osacidentes ocorreram. Assim, fez-se um estudo sistemtico de maneiras de conexo dos instrumentos, dos cabos,

dos enrolamentos, das referncias da instrumentao e dos enrolamentos. Na literatura so apresentados algunsmtodos para se obter a RF. Um dos mtodos mais utilizados tem sido atravs da medio das tenses nos doisenrolamentos por meio de sondas de tenso (isoladas ou no-isoladas) de osciloscpios ou analisadores deimpedncia (22). Os estudos discutem o mtodo de ligao das sondas aos enrolamentos, principalmente, e dareferncia da tenso de excitao mais adequada (22), (23) e (24). O estado-da-arte mostra que a RF dependente da topologia/arranjo da medio. Na avaliao de RFs, devido s grandes dimenses fsicas, h anecessidade de se utilizar cabos para levar o sinal da fonte ao enrolamento sob excitao e tambm para adquiriras tenses de ambos os enrolamentos. Deve-se considerar tambm a existncia de RF dos cabos. Em (23) discutido a influncia do comprimento dos cabos para a obteno da impedncia em funo da freqncia de umtransformador de distribuio. Seus principais apontamentos so que, acima de certa freqncia (dependendo decada transformador e tipo de cabo), a capacitncia da bucha de AT e as capacitncias e indutncias dos cabosde medio se tornam significativas quando comparadas aos dos elementos do prprio transformador,mascarando a resposta verdadeira do equipamento. No objetivo deste estudo parcialmente apresentado aquineste artigo, os efeitos da bucha necessitam ser considerados, pois eles afetam o comportamento da tenso noenrolamento que se encontra em aberto. Um dos testes feitos em (23) compara curvas de impedncia dotransformador com a utilizao de cabos curtos e longos, onde as curvas so bastante similares at 400kHz.


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Acima desta freqncia, as topologias apresentam respostas diferentes. Os cabos longos possuem a tendnciade atenuar as amplitudes e diminuir os valores das freqncias das ressonncias. Conforme (23), deve-se mantero comprimento dos cabos de medio to curtos quanto possvel e com mesmas dimenses. Entretanto, noconclui qual a melhor topologia de ligao do neutro (referncia) da excitao. Em (24), obtm-se a RF de umtransformador de potncia de 3x35MVA atravs de um analisador de impedncias com sondas de tenso ativas e

sonda de corrente. Cabos de sinal blindados (coaxiais) foram utilizados. Nesta referncia, um terminal de cadaenrolamento sob teste, bem como as blindagens dos cabos, esto referenciados ao terra. Os autores afirmamque com os equipamentos utilizados e com a topologia escolhida, mesmo utilizando cabos de sinal com 20m decomprimento, h pouca influncia da configurao da medio sobre os resultados at 2MHz. No fornecemresultados comparativos com outras topologias.

Os ensaios apresentados neste artigo foram realizados com um osciloscpio digital Tektronix DPO 4104 (4canais, 1 GHz, 5 GS/s) e um gerador digital de sinais Tektronix AFG-3102. Foram estudados procedimentos paraobteno da RF de transformadores que sofram a mnima influncia possvel relativa ao esquema de medioutilizado e insero dos cabos que ligam os instrumentos aos pontos de medio. Para auxlio na investigao,foi utilizado um transformador monofsico prottipo de trs enrolamentos 50/50/220V com uma configuraoconstrutiva imitando os transformadores da usina sob estudo, de ncleo tipo envolvente ( shell-type). Foramrealizadas medies no transformador em diversas topologias sem a insero de cabos. A inteno foi procurarqual a topologia, sem a utilizao de cabos, que obtivesse os resultados mais adequados. Posteriormente, foramrealizadas medidas das RFs de cabos de 15m (tamanho suficiente para conectar um instrumento na altura dabase do transformador at o topo de sua bucha) e 7m (tamanho suficiente para conectar um instrumento naaltura da base da bucha at o seu topo). Uma terceira investigao foi das RFs do transformador prottipo comos cabos conectados em seus terminais em diversas topologias. O objetivo foi verificar qual topologia de cabosconectados ao transformador teve menor influncia. Aps escolhida a configurao, foram realizados testes emvrios transformadores para observar se o comportamento de suas RFs em relao s diferenas de medidaprovocado pela insero dos cabos se manteve como aquele observado para o transformador prottipo. O estudoutilizou o mtodo de anlise por varredura da RF (SFRA Sweep Response Frequency Analysis) de 100 Hz at2MHz, com amplitude da tenso de excitao entre 2 e 10V de pico-a-pico. As curvas levantadas so relativas transferncia de tenso do lado de AT para o lado de BT, com os valores normalizados levando em conta arelao de transformao. Dos resultados obtidos do estudo, optou-se por no aterrar os instrumentos e osenrolamentos, e utilizar sondas no diferenciais. A Figura 7 mostra um dos resultados com o arranjo escolhido. Oefeito capacitivo dos cabos nas freqncias mais elevadas provoca um aumento da amplitude da tenso. Pode-se corrigir parcialmente as amplitudes dividindo os valores da curva obtida com a utilizao dos cabos pelosvalores da curva dos cabos.

FIGURA 7 Curvas de VBT/VATpara o transformador prottipo.

No transformador da usina foram realizados trs ensaios onde um dos cabos de conexo foi sendo encurtadoaproximando a instrumentao (Ensaio 1: 7,0m; Ensaio 2: 2,7m; Ensaio 3: 0,9m). A Figura 8 mostra osresultados. Na medida em que o cabo encurtado, as amplitudes nas ressonncias tendem a aumentar e sedeslocaram para freqncias mais altas, sendo a mesma concluso apresentada em (23). Foi levantada a curvade RF excitando-se o transformador pelo lado de BT e obtendo sua resposta na AT (Figura 9 (a)), e excitandoum dos lados de BT (BTX) e medindo-se a resposta no outro lado de BT (BTY) (Figura 9 (b)). Para ambos osensaios, ao contrario da RF para a VBT/VAT, h uma atenuao nas altas freqncias.

FIGURA 8 - Curvas de transferncia de tenso VBT/VAT(p.u.) para trs ensaios no transformador da usina.


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FIGURA 9 - Curvas de transferncia de tenso no transformador da usina hidreltrica: (a) VAT/VBT; (b) VBTY/VBTX.

Utilizando o transformador prottipo, foram aplicadas descargas de tenso atravs de uma associao decapacitores (capacitncia equivalente de 2,35nF) carregados com 300V sobre o enrolamento de AT. A Figura 10mostra as curvas de tenso dos trs enrolamentos. As curvas em azul representam o canal 1 (CH1 - BT1), emvermelho o canal 2 (CH2 - BT2) e em verde o canal 3 (CH3 - AT). Na Figura 10 - (a) com o enrolamento BT2 emaberto, nota-se que no segundo pico positivo da ressonncia, enquanto que a tenso no enrolamento de AT foide 30V para 90V (aumento de 3 vezes), a tenso no enrolamento BT2 foi de 8V a 32V (aumento de 4 vezes),tendo uma freqncia de ressonncia de cerca de 360kHz. Est freqncia no ainda a crtica (vide Figura 7).Na freqncia de 400 Hz, o transformador possui um ganho de tenso de AT para BT em torno de 1,5 p.u. e uma

defasagem aproximada de 15 (o sinal de BT se adianta ao de AT). A Figura 10 - (b) mostra resultadosacrescentando uma carga de 120em BT2. Praticamente no h mais perturbao no enrolamento de BT2.

FIGURA 10 - Resultados da perturbao da descarga de um capacitor no enrolamento de AT no transformadorprottipo nas tenses dos enrolamentos: (a) BT2 em aberto e (b) BT2 com uma carga resistiva.

4.0 - CONCLUSO

Constatou-se que, para excitao e em determinada faixa de freqncias, os transformadores elevadoresapresentam um comportamento passa-faixa, amplificando as componentes de freqncia em at dezenas devezes no enrolamento de BT em aberto para surtos provenientes do lado de AT (o enrolamento de BT conectadoa um gerador no sofre praticamente perturbao). Estes as amplitudes podem ultrapassar valores de projeto,podendo causar rupturas ou sucessivos estresses nos dieltricos enquanto perdurar a perturbao. O resumo dasconcluses provindas tanto da parte experimental como das simulaes realizadas so: a) a carga ativa vista peloenrolamento de AT faz com que os surtos cheguem com menor amplitude ao transformador, tendo funo deamortecimento do surto; b) o enrolamento em que est conectado o gerador no sofre com a perturbao desurtos; c) o acrscimo de carga resistiva ao enrolamento de baixa tenso em aberto faz com que ocorramatenuao e amortecimento da perturbao. Com os resultados e concluses dos estudos, as seguintesrecomendaes so propostas a uma planta geradora: a) evitar-se de operar um transformador com umenrolamento de BT em aberto; b) evitar-se de operar o transformador com um enrolamento de baixa desconectadodo gerador quando o sistema estiver com carga leve; c) quando um dos enrolamentos de baixa estdesconectado, evitar-se de fazer manobras com carga leve no sistema; d) se for desconectar o transformador,procurar faz-lo com carga pesada no sistema; e) se for conectar o gerador ou o transformador ao sistema,procurar realizar com carga pesada no sistema; f) evitar-se de fazer a sincronizao do transformador pelo lado dealta tenso.

Independente deste estudo, o qual tratou da situao especfica de um enrolamento de BT estar em aberto,devido caracterstica de amplificar as altas freqncias quando o surto vem da alta para a baixa, sob o ponto devista de possveis estresses de dieltricos, recomendado operao dos transformadores de uma usina quesaiam do sistema preferencialmente com carga alta e entrem no sistema quando a carga estiver alta, evitandoestarem sujeitos aos distrbios de manobras sem amortecimento.

(a)(b)

(a) (b)


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5.0 - REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

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194 - influência da carga do sistema na resposta de transformadores sob surtos com um enrolamento...

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