operação, manutenção e ensaios em subestações – lactec

Uma viagem pelas instalações elétricas.Conceitos & aplicações

Vinicios Bacil

Operação, Manutenção & Ensaios

em Subestações

Roberto de Aguiar

Subestacao e um conjuntode equipamentos industriaisinterligados entre si com o objetivo de:

Controlar- o fluxo de potencia,

Modificar- tensoes e alterar a natureza da corrente eletrica

Garantir- a protecao do sistema eletrico.

Subestações tipo construtivo:

Convencionais•

Abrigadas•

Blindadas•

Convencionais

Abrigadas

Blindadas – Isolada a SF6 - Mista

Blindadas – Isolada a SF6 - Abrigada

EQUIPAMENTOS

PERIODICIDADE X TAXA DE FALHA

ENSAIOS DE CAMPO

FATOR DE

POTÊNCIA

DO

ISOLAMENTO

BUCHAS

COMUTADOR DE DERIVAÇÕES

Transformador de corrente - TC

DESCARGAS PARCIAIS

DESCARGAS PARCIAIS

SUBESTAÇÕES ISOLADAS A SF- 6

BUCHAS-

CABOS DE ENERGIA-

TRANSFORMADORES-

ENSAIOS DE RESPOSTA EM FREQUÊNCIA

SFRA

Sweep Frequency Response Analysis

MONITORAMENTO

Monitoramento • Manutenção preventiva (tempo) Manutenção preditiva (estado real)

Manutenção Centrada na Confiabilidade (MCC)

• Eficiência operacional

• Eficiência econômica

• Competitividade das concessionária

Monitoramento

• Diagnóstico do estado e condição de equipamentos

• Aumento e controle da vida útil de equipamentos

• Aumento da disponibilidade do sistema (redução das penalidades)

• Uso otimizado dos equipamentos

• Redução dos Custos de Operação e Manutenção

• Redução dos prêmios de seguros

Monitoramento • Medições sem necessidade de desligamentos de equipamentos

• Aplicação de ferramentas consagradas de diagnósticos aplicadas a equipamentos e sistemas

energizados

• Análise de gases dissolvidos (transformadores*, reguladores, TPs, TCs, etc)

• Análise de gás SF6 em GIS

• Descargas Parciais (transformadores*, GIS*, reguladores, TPs, TCs, etc)

• Fator de Dissipação e Capacitância (buchas de transformadores*, transformadores, TPs, etc)

• Corrente de Fuga (para-raios*, isoladores, etc)

• Resposta em Frequência (transformadores, etc)

• Termografias

• Monitoramento de eventos (impulsos atmosféricos, transitórios rápidos): caracterizar eventos, antever falhas e defeitos,

readequação de projetos

EXEMPLOS DE MONITORAMENTO

Monitoramento de Resposta em Frequência em Transformadores

• Método de Varredura de Frequência (SFRA)

Monitoramento de Resposta em Frequência em Transformadores

• Método de Varredura de Frequência (SFRA)

• Injeção / Medição de sinais de frequência varável através do tap de buchas condensivas

• Reduzir o nível de Tensão nos taps

𝑉𝑡𝑎𝑝 =𝑍𝑃 //

1𝑗𝜔𝐶2

𝑍𝑃 //1

𝑗𝜔𝐶2+

1𝑗𝜔𝐶1

𝑉𝑓𝑎𝑠𝑒

Monitoramento de Resposta em Frequência em Transformadores• Método de Varredura de Frequência (IFRA)

• Manobras e outros transitórios são

utilizados como fonte de excitação

(maior amplitude)

• Várias funções transferências são geradas

• Também é necessário reduzir tensão no

tap

Medição de SFRA on-line, transformador em vazio e sob carga

Medição de SFRA on-line, transformador com variação de posição no comutador

Monitoramento de VFTs (Very Fast Transients) em Subestação Isolada a Gás (GIS)

• VFTO (Very Fast Transients Overvoltages), são fenômenos gerados pela operação de chaves seccionadoras e disjuntores em subestações isoladas a

gás.

• Sobretensão transitória de frente muito rápida: tempo até a crista menor que 0,1 µs, duração total inferior a 3 ms, e com oscilações superpostas de

frequências entre 30 kHz e 100 MHz

Por que Medir?

• Caracterização da forma de onda de VFTO

• Especificação de equipamentos

• Recomendação de novos ensaios

• Determinação de manobras mais críticas nas SEs

Monitoramento de VFTs (Very Fast Transients)• Exemplo de forma de onda de um VFTO

Exemplo gerado por manobra de

Seccionadora:

Subida Escarpada (alguns ns)

sobrepostas por 3 oscilações:

f1 ~ 100 MHz: frequência de oscilação de

trecho curto da SIG em aberto;

f2 ~ 5 a 30 MHz: frequência associada

com as reflexões e refrações nos pontos de

mudança da imp. de onda;

f3 ~ 5 MHz: frequência fundamental da

seção chaveada.

Monitoramento de VFTs (Very Fast Transients)

SENSOR• :

Baseado• em divisores capacitivos

•C1 - capacitância entre a placa de cobre do sensor e o barramentode 500 kV com SF6 como dieletrico

•C2 – capacitância entre placa de cobre do sensor e invólucro (terra)com material isolante específico como dieletrico

Material• deve respeitar:

• As variáveis de Tensao e Capacitância

• Comportamento plano frente a altas frequências

Monitoramento de VFTs (Very Fast Transients)

• Sensor de VFTO

Sensor VFT

•Mini GIS 500 kV

Sensor VFT

Sensor VFT Instalado na GIS da UHE Foz do Areia, 65.000:1

Sensor VFT

(a) Medida de Campo, (b) Simulação

Monitoramento de FP e C de Buchas Condensivas

• Utilização de Derivação de Ensaio / Derivação de Potencial de Buchas

Monitoramento de FP e C de Buchas Condensivas

CANAL 1CANAL 2

OSCILOGRÁFO

BARRAMENTO DA SUBESTAÇÃO

INTERFACEGPIB

COMPUTADOR

INTRANET

BUCHA CAPACITIVA DAFASE A DO BANCO DETRANSFORMADORES 1

BUCHA CAPACITIVA DAFASE A DO BANCO DETRANSFORMADORES 2

CN - REF.CX - OBJ.

CANAL 1CANAL 2

SHUNT500

C13

C2

OSCILOGRÁFO

C12

C11

DIVISOR DEPOTENCIALCAPACITIVODPC - FASE A

INDUTORVARIÁVEL

BARRAMENTO DA SUBESTAÇÃO

PARA OENROLAMENTO

BUCHA CAPACITIVA DAFASE A DO TRANSFORMADOR

INTERFACEGPIB

COMPUTADOR

INTRANET

Monitoramento de FP e C de Buchas Condensivas

• Software de MonitoramentoBanco 3

400

420

440

460

480

23-Apr-04 01-Aug-04 09-Nov-04 17-Feb-05 28-May-05 05-Sep-05 14-Dec-05 24-Mar-06 02-Jul-06

Dias

C [

pF

] Cb

Ca

Cc

Monitoramento de Corrente de Fuga em Para-Raios ZnO

• Indicações sobre o estado do para-raios, ou seja, verificar se houve ou não descarga, evidenciar possíveis falhas e acompanhar o processo de degradação dos dispositivos de proteção;

• Verificação da componente resistiva da corrente de fuga total;

Monitoramento de DPs em GIS / Transformadores

• Indicação sobre a presença de Descargas Parciais em materiais isolantes:

• Em transformador, por exemplo, no papel, etc

• Em GIS, por exemplo, nos isoladores, ou descargas por partículas flutuantes no compartimento, etc

• UHF – através da emissão de ondas de UHF capacitadas através de antenas alocadas em isoladores cônicos (não metálicos) ou sensores internos

• Acústico – através de sensores alocados nos invólucros da GIS

Monitoramento de DPs em GIS / Transformadores

Medição de DPs em transformador (método UHF) Medição de DPs em GIS (método UHF)

Termografia

Monitoramento de gases dissolvidos

Monitoramento

• O que monitorar?

• Importância X Disponibilidade X Investimento Disponível

• Evolução das técnicas de monitoramento

• Medição de Equipamento Energizado: Aplicação de Novos Materiais e Sensores

• Sistema de medição centralizado x sistema de medição descentralizado ($$$)

• Aplicação de Ferramentas Computacionais de Análise ($$$)

Sensores Adequados

Medição com Equipamento

Energizado

Processamento do Sinal

Disponibilização dos resultados

Infraestrutura Laboratorial – P&D, Ensaios, Análises e Testes

Laboratório de Alta Tensao

Realiza ensaios em equipamentos de classe de tensão de até 550 kV, nas

seguintes condições:

• Impulso Atmosférico – Até 3200 kV, 160kJ;

• Impulso de Manobra – Até 2800 kV, 160kJ;

• Tensão Alternada 60Hz – Até 650 kV (a seco);

• Tensão Alternada 60Hz – Até 600 kV (sob chuva);

• Descargas Parciais e Rádio Interferência – Até 600 kV;

• Capacitância e Tangente Delta – Até 600 kV.

Além de realizar ensaios e calibrações em diversos tipos de equipamentos, o

laboratório é autorizado a realizar ensaios em transformadores de distribuição

isolados a óleo, para avaliação de conformidade em atendimento ao Programa

Brasileiro de Etiquetagem – PBE, conforme portaria Inmetro nº 378/2010.

Laboratório de Compatibilidade Eletromagnética

O Laboratório de EMC atua com:

• Ensaios e medições de fenômenos e distúrbios

eletromagnéticos de baixa e alta frequência.

• Presta serviços em estudos de causa e efeito e ensaios

normatizados.

• Imunidade a campos RF radiados (IEC 61000-4-3)

• Medições de campos elétricos e magnéticos (Resolução Aneel 398)

Laboratório de Metrologia

Realiza ensaios e calibrações nas competências:

• Eletricidade: fontes, medidores de tensão AC/DC, décadas

resistivas, medidores de resistência, pilhas padrão, padrões de

energia e potência ativa e reativa, TCs , medidores de energia

•Temperatura, tempo e frequência

•Calibrações em campo: calibração de medidores de energia ativa

e reativa

•Possui serviços acreditados pela Rede Brasileira de Calibração

(RBC)* e pela Rede Brasileira de Laboratórios de Ensaios (RBLE)*.

Vinicios Bacil

vinicios.bacil@lactec.org.br

Roberto de Aguiar

roberto.aguiar@onda.com.br

OBRIGADO