*Schneider Electric Alta Tensão LtdaRod. Br 101, km 118 - 3° Distrito Industrial - Cordeiros

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RESUMO

Este trabalho tem por objetivo central, fornecerelementos concretos para a perfeita avaliação dautilização do gás SF6, como meio isolante, aplicadoaos transformadores de corrente e transformadores depotencial.

PALAVRAS-CHAVE

Transformador de corrente, Transformador depotencial, Gás SF6, Subestações convencionais,Subestações compactas.

1.0 - INTRODUÇÃO

A tecnologia do gás SF6, como meio isolante, aplicadaa transformadores para instrumentos não épropriamente dita uma novidade para os usuários, nemrepresenta uma mudança dos conceitos funcionaisdestes equipamentos em relação as tecnologiasconvencionais, entretanto os seus pontos fortes nãoestão amplamente difundidos, sobretudo no que serefere as evoluções técnicas e de aplicações, as quaisapresentaremos no decorrer deste trabalho.

2.0 - DESENVOLVIMENTO

Estes transformadores foram desenvolvidos a partir datecnologia já consagrada, aplicada nos disjuntores agás SF6 e nas subestações blindadas ( GIS ), seja nocomportamento elétrico, seja no que se refere aestanqueidade do gás pressurizado e a seleção dosmateriais utilizados.Desta forma o desenvolvimento partiu de uma préconcepção onde os estudos mais complexos já estavam

realizados, bastando então, fazer a associação datecnologia já desenvolvida com algumas característicasespecificas dos equipamentos aplicados a subestaçõesconvencionais e evidentemente a realização de bateriasde ensaios para a validação do projeto.

A gama de equipamentos foi dividida em três grupos.Transformadores de corrente, transformadores depotencial e transformadores de corrente e de potencialcombinados ( mesmo invólucro ).

A partir dos transformadores para instrumentos (GIS) edas buchas (GIS) foram desenvolvidos ostransformadores para instrumentos (AIS), conformemostrados nas Figuras 1, 2 e 3.

FIGURA 1 - TRANSFORMADOR DE CORRENTE

GRUPO VIII GRUPO DE ESTUDO DE SUBESTAÇÕES E EQUIPAMENTOS ELETRICOS ( GSE )

TRANSFORMADORES DE CORRENTE E DE POTENCIAL, A GAS SF6, PARA SUBESTAÇÕESCONVENCIONAIS E COMPACTAS

*Elio Celso Ortiz Roberto GandolfoSchneider Electric Alta Tensão Ltda Nuova Magrini Galileo

Schneider Electric - HV Solutions

a – base metálica em ligade alumíniob – caixa de terminaissecundáriosc – válvula de enchimentode gás SF6d – manodensostato dogás SF6e - isolador cerâmico ousintéticof – invólucro em liga dealumíniog – dispositivo de aliviode pressãoh – barra do primárioi – religamento noprimárioj – terminal primáriok – núcleo secundário

GSE/ 09

17 à 22 de outubro de 1999Foz do Iguaçu – Paraná - Brasil

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FIGURA 2 - TRANSFORMADOR DE POTENCIAL

FIGURA 3 - TRANSFORMADOR DE CORRENTE EDE POTENCIAL COMBINADO

Pela sua forma construtiva, os transformadorescombinados possibilitam a redução da área necessáriapara a instalação da subestação, otimizando os espaçosdisponíveis e proporcionando uma redução de custodireta em fundações, estruturas suporte, barramentos econexões.

2.1 – Estanqueidade do gás SF6

Os conceitos de estanqueidade seguem os mesmosprincípios de outros equipamentos que utilizam o gásSF6, com o atenuante dos transformadores seremestáticos, ou seja, não estão sujeitos a vibrações eimpactos como no caso das manobras de abertura efechamento dos disjuntores. Desta forma a taxa de fugaprevista é igualmente de 1% ao ano.

A estanqueidade esta garantida por uma serie demedidas, são elas:

- Lubrificação de todas as junções;

- Utilização de dupla junta de vedação ( elastomerocomposto de etileno propileno ), ver Figura 4 - (a);

- Rebaixo contra acumulo de umidade ou água,ver Figura 4 - (b);

- Dreno contra acumulo de água, ver Figura 4 - (c);

- Furo passante, ver Figura 4 - (d);

- Rigorosos ensaios de estanqueidade em peçasindividuais e no conjunto montado ( espectrometria aogás hélio ).

FIGURA 4

a – invólucro em liga dealumínio ( TP )b – núcleo magnético ( TP )c – enrolamento primário esecundário ( TP )d – invólucro em liga dealumínio ( TC )e – terminal de linhaf – núcleo secundário ( TC )g – repartidor de campometálicoh – isolador cerâmico ousintéticoi – dispositivo de alivio depressãoj - base metálica em liga dealumíniok – manodensostato do gásSF6l – caixa de terminaissecundários

a – base metálica em liga dealumíniob – dispositivo de alivio depressãoc – manodensostato de gásSF6d – invólucro em liga dealumínioe – caixa de terminaissecundáriosf – isolador cerâmico ousintéticog – fechamento em liga dealumínioh – terminal de linhai – enrolamento primário esecundárioj – núcleo magnético

a

c

a

b

d

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2.2 – Pressurização do gás SF6

O sistema e o processo de pressurização é o mesmoutilizado para os disjuntores isolados a gás. Isto leva auma padronização não só dos procedimentos nastambém das ferramentas, ver Figura 5, além dahomogeneidade do meio dielétrico entre osequipamentos da subestação.

FIGURA 5

3 – EVOLUÇÕES TECNICAS E DE APLICAÇÃO

3.1 – Redução significativa da probabilidade dearco interno

Os pontos de maior concentração do campo elétricoconstituem um dos fatores mais críticos nodesenvolvimento dos equipamentos de alta tensão. Paraminimizar os seus efeitos as partes e peças dostransformadores foram concebidas tendo em contaestudos elétricos, em particular a distribuição docampo elétrico, utilizando para tal a analise através deelementos finitos que associada as excelentesqualidades dielétricas do gás SF6 conferemconfiabilidade ao conjunto.

3.2 – Livre de descargas parciais

A ausência de materiais orgânicos degradáveis aolongo do tempo, o isolamento a gás SF6, fluido inerte,colocam estes transformadores para instrumentos nacondição livre de descargas parciais.

3.3 – Segurança

A eficácia do dispositivo de alivio de pressão éfundamental no que se refere a segurança.

A compresibilidade do gás SF6 retarda a açãoinstantânea dos efeitos da dissipação da energia de umarco interno, ou seja, o aumento da pressão interna emfunção da elevação da temperatura é absorvida pelacapacidade de compressão do gás, assegurando umtempo de resposta suficiente para a atuação dodispositivo de alivio de pressão, independentemente doponto de ocorrência do defeito interno.

O dispositivo de alivio de pressão, ver Figura 6, foiensaiado em laboratório, simulando-se um defeitointerno. Ao final do ensaio estava preservada aintegridade física do aparelho, com a atuação doelemento de ruptura em níquel, Figura 6 – (b), queapresentou uma curva de resposta conforme Figura 7.

FIGURA 6

FIGURA 7 - CURVA DE ATUAÇÃO DE UMTRANSFORMADOR DE CORRENTE 550kV –50kA, DURAÇÃO DO ARCO 0,5s.

A confiabilidade do dispositivo de alivio de pressãorepresenta uma segurança adicional para as instalaçõese sobretudo pessoal. Em caso de defeito interno nãoocorrem projeções de partes que poderiam causar

a – válvula de engate rápidob – controlador de pressãoc – garrafa de gás SF6

a – tampa de proteçãob – elemento de ruptura em níquel

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danos pessoais e/ou danificar outros equipamentos naárea de abrangência do acidente.

3.4 – Monitoramento da pressão do gás SF6

O monitoramento continuo da condição do meiodielétrico local e a distância constitui um diferencial naimplantação de subestações desassistidas e parasistemas de diagnóstico.

3.4.1 – Monitoramento à distancia

O autodiagnóstico é possível através de contatos desinalização de baixa pressão, ver Figura 8,compensados em temperatura. Na realidade nestacondição o manodensostato monitora a densidade dogás.São disponibilizados dois contatos de baixa pressão,são eles:- Sinalização de mínima pressão, 1° alarme, que indicaa necessidade de complementação do gás SF6;-Sinalização de mínima pressão 2° alarme, que sinalizaa mínima pressão para a qual esta garantida ascaracterísticas dielétricas especificadas. O contatoelétrico desta sinalização pode ser utilizado para odesligamento do circuito onde o transformadorencontra-se instalado.É importante ressaltar que situações de desligamentoocasionados por baixa pressão de gás, são muito poucoprováveis. Isto é valido para qualquer tipo deequipamento que utiliza o gás SF6 como meio isolante,tendo em conta todos os cuidados tomados no que serefere a estanqueidade e a larga experiência naaplicação destes equipamentos.

Outros pontos importantes:

- A complementação do gás pode ser realizada com oequipamento energizado.

- Os transformadores são dimensionados parasuportarem a tensão nominal com a pressão do gásigual a pressão atmosférica.

FIGURA 8 - CAIXA DE TERMINAIS DESINALIZAÇÃO

3.4.2 – Monitoramento local

O monitoramento local é realizado através da leituradireta no manodensostato, conforme indicado naFigura 9. A indicação da pressão é compensada emtemperatura. A verificação periódica da pressão do gásSF6, através da leitura direta no manodensostato(local), é aconselhável se não for utilizado omonitoramento continuo a distancia.

FIGURA 9 - MANODENSOSTATO

3.5 – Envelhecimento ( vida teoricamente ilimitada )

Tendo em conta a redução significativa daprobabilidade de arco interno e serem estestransformadores livres de descargas parciais somado auma rigorosa seleção dos materiais e dos tratamentosanti-corrosivos, podemos considerar que os elementoslimitadores da vida útil dos transformadores foramminimizados.

3.6 – Manutenção ( praticamente nula )

A considerar que os transformadores estão na condiçãode vida teoricamente ilimitada e pelo fato do ambienteinterno ser inerte, não há nenhuma indicação demanutenção, salvo:

- Complementação do gás SF6 em caso de sinalização;

- Limpeza dos isoladores, condicionada aos níveis depoluição da região de instalação;

- Verificação esporádica do teor de umidade do gásSF6 ( procedimento padrão para equipamentos isoladosa gás SF6 ).

4.0 – CONCLUSÃO

Tendo em conta as evoluções técnicas e de aplicaçõesapresentadas, os transformadores para instrumentos agás SF6, conferem as subestações.

a – borne de sinalizaçãomínima pressãob – borne de bloqueiomínima pressãoc – multicabo de conexãocom o manodensostatod – saída de cabos

a– manodensostatocompensado em temperaturab – indicador local

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-Redução de custo direto, quando utilizado otransformador combinado;

-Redução de custo a médio longo prazo, considerandoque a vida é teoricamente ilimitada e a manutenção épraticamente nula;

-Segurança pessoal e das instalações, tendo em contaque o dispositivo de alivio de pressão é eficaz e aprobabilidade de defeito interno esta minimizada;

-Facilidade na implantação de subestaçõesdesassistidas e/ou sistemas de diagnóstico, a partir domonitoramento continuo e a distancia da pressão dogás SF6;

-Homogeneidade do meio dielétrico dostransformadores para instrumentos com os dosdisjuntor, tendo o mesmo sistema e procedimentos depressurização.

Os tópicos acima mencionados representam a busca denovas opções a nível de desenvolvimento de produtosem resposta a demanda do mercado que cada vez maisexige: qualidade, confiabilidade e disponibilidade a umcusto otimizado.

5.0 – Bibliografia.

( 1 ) Cahier Technique – PdP 03/DOC-001-ST/SV94-Linea TAG.

( 2 ) Cahier Technique – PdP 03/DOC-002-DAT/PRT-TAG 420.