operação, manutenção e ensaios em subestações – lactec
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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
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)*.
