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  • Resumo Este artigo tem como objetivo apresentar os estu-

    dos sobre deteco de descargas parciais por emisso acstica

    como tcnica preditiva, que teve sucesso em sua implementao

    na rea de manuteno preventiva em transformadores de po-

    tncia imersos em leo isolante. O aperfeioamento da metodo-

    logia de anlise dos resultados e o desenvolvimento de um sis-

    tema inteligente para a identificao e classificao de descar-

    gas parciais contribuem com os procedimentos e com as toma-

    das de deciso, almejando a qualidade no fornecimento de

    energia eltrica e a diminuio do nmero de interrupes no

    programadas no sistema eltrico.

    Palavras-chave defeitos, descargas parciais, emisso acsti-

    ca, falhas, transformadores de potncia.

    I. INTRODUO

    Este artigo tem como objetivo apresentar os estudos sobre

    deteco de descargas parciais por emisso acstica como

    tcnica preditiva em transformadores de potncia energiza-

    dos, contribuindo com o setor eltrico em relao resolu-

    o de problemas prticos, e com impactos significativos

    para a sociedade, visando:

    a) o aperfeioamento metodolgico na rea de engenharia de

    Manuteno, contribuindo com as tomadas de deciso;

    b) a reduo de gastos com intervenes desnecessrias;

    c) diminuio do nmero de interrupes de servio por

    falhas e/ou defeitos nesses equipamentos; e

    d) melhor desempenho do sistema eltrico em geral.

    Diante disso, a pesquisa denominada Power Transformer

    Disruptions A Case Study [1], divulga os ndices de in-

    terrupes, falhas e defeitos em transformadores entre os

    anos de 1979 e 2012 na CELG-D. E para acompanhamento

    dessas informaes, foi desenvolvido neste trabalho um pro-

    grama computacional com um banco de dados completo,

    cujos resultados so apresentados nas figuras 1 e 2, sobre as

    porcentagens de interrupes por defeitos e por falhas, res-

    Este trabalho foi desenvolvido no mbito do Programa de Pesquisa e

    Desenvolvimento Tecnolgico do Setor de Energia Eltrica regulado pela

    ANEEL e consta dos Anais do VII Congresso de Inovao Tecnolgica em

    Energia Eltrica (VIII CITENEL), realizado na Costa do Saupe - Bahia, no

    perodo de 17 a 19 de agosto de 2015.

    Agradecimentos Agncia Nacional de Energia Eltrica (ANEEL) pelo

    apoio financeiro deste Projeto de P&D. 1 Universidade Federal de Gois EMC (e-mails: cacildaribei-

    ro@gmail.com; brito.lc@gmail.com). 2 CELG Distribuio S.A. (e-mail: andre.pm@celg.com.br; clau-

    dio.hb@celg.com.br; jose.augusto@celg.com.br; roberta.bn@celg.com.br).

    pectivamente, em transformadores e autotransformadores de

    potncia de 34,5 kV a 138 kV, versus componentes. Vale

    ressaltar que, neste trabalho, o termo transformadores

    utilizado de forma mais abrangente, podendo designar tanto

    transformadores como autotransformadores.

    Figura 1. Defeitos em transformadores e autotransformadores versus com-

    ponentes, no perodo de 1979 a 2013.

    Figura 2. Falhas em transformadores e autotransformadores versus compo-

    nentes, no perodo de 1979 a 2013.

    Nas figuras 1 e 2, observa-se uma variao nas porcenta-

    gens dos componentes que causam maior quantidade de in-

    terrupes por defeitos e por falhas. No primeiro caso, refe-

    rentes a defeitos, destacam-se os enrolamentos, os comuta-

    dores de derivaes (CDC e CDST), e os tanques e acess-

    rios. Enquanto que no segundo, referente a falhas, as ocor-

    rncias nos enrolamentos, nas buchas, e nos comutadores de

    derivao so maiores. Assim, tcnicas de manuteno pre-

    ditiva que do destaque a esses componentes se mostram

    Transformadores de potncia: deteco de

    descargas parciais por emisso acstica como

    tcnica preditiva Cacilda de Jesus Ribeiro

    1, Andr Pereira Marques

    2, Leonardo da Cunha Brito

    1, Cludio Henrique

    Bezerra Azevedo2, Jos Augusto Lopes dos Santos

    2, Roberta Brando do Nascimento

    2

  • Indicativos e

    Tendncias

    Defeito

    Falha

    Equipamento

    Tcnicas

    Preditivas

    Critrios de

    Engenharia de

    Manuteo

    Manuteno

    Preventiva

    Emergncia

    Programao de Urgncia

    Manuteno

    Corretiva

    interessantes, pois podem reduzir significativamente o n-

    mero de intervenes.

    A presena de descargas parciais (DPs) em transformado-

    res podem ser um indicativo de um defeito ou de uma falha

    incipiente, que podem evoluir e provocar interrupes ines-

    peradas, caso no sejam detectadas [2]. Dessa forma, as de-

    teces de DPs [3] vm se tornando cada vez mais importan-

    tes nas atividades de avaliao e de investigao relaciona-

    das aos mecanismos fsicos e qumicos de materiais isolantes

    que compem os equipamentos eltricos, principalmente de

    transformadores de potncia.

    Assim, neste trabalho, como resultados do Projeto de Pes-

    quisa e de Desenvolvimento concludo (cdigo P&D

    ANEEL: PD 6072-0263/2011) [4], alm da metodologia

    aperfeioada, para que o analista possa ter dados mais com-

    pletos para o seu diagnstico sobre o estado de um transfor-

    mador, tem-se tambm o desenvolvimento de um sistema

    inteligente para a identificao e a classificao dos sinais de

    aquisio. Cabe destacar que todos os resultados em termos

    cientficos, tecnolgicos, ambientais (para a sociedade) e

    econmicos resultaram em capacitaes profissionais (como

    dissertaes de mestrado e artigos cientficos), conforme a

    divulgao apresentada no site deste projeto de P&D [4].

    Como complementao, tambm foi desenvolvido neste

    projeto, um kit de simulao de descargas parciais (DPs) em

    transformadores de potncia, mas que no faz parte do esco-

    po deste trabalho.

    II. TRANSFORMADORES DE POTNCIA

    A. Diagnsticos em transformadores de potncia

    Os diagnsticos em transformadores de potncia em cam-

    po e em laboratrio variam de acordo com os critrios ado-

    tados nas empresas, em funo dos requisitos definidos em

    normas tcnicas e tambm em funo dos recursos dispon-

    veis para a utilizao de tcnicas preditivas na rea de manu-

    teno preventiva.

    A manuteno baseia-se em um conjunto de medidas e de

    aes tcnicas que objetivam a preservao e o bom desem-

    penho de equipamentos e de suas instalaes [5].

    As concessionrias de energia eltrica praticam manuten-

    es preventivas em transformadores de potncia baseadas

    em critrios de engenharia de manuteno, destacando-se

    dentre eles a utilizao de tcnicas preditivas, as quais pos-

    sibilitam realizar diagnstico e anlise de tendncias a partir

    de resultados de ensaios e da anlise dos fenmenos que

    possam vir a ocorrer durante a operao de um equipamento.

    Para isso, necessria a utilizao de instrumentos de medi-

    es com bons nveis de preciso, e um sistema eficiente de

    anlise, conforme desenvolvido neste trabalho, que apresen-

    ta uma relao adequada de custo-benefcio.

    Assim, quando h indicativos e/ou so observadas tendn-

    cias de falhas incipientes em equipamentos, so programa-

    das manutenes preventivas. E quando ocorre um defeito

    ou uma falha, so executadas as manutenes corretivas,

    respectivamente em carter de urgncia ou de emergncia,

    conforme ilustra o esquema simplificado dos procedimentos

    de manuteno da figura 3 [5].

    Desta forma, se busca antever, com a aplicao das tcni-

    cas preditivas de manuteno, ocorrncias de defeitos e de

    falhas incipientes em equipamentos por meio de monitora-

    mento ou avaliaes das condies de funcionamento dos

    mesmos ou ainda com base em dados com os quais se pos-

    sam inferir desgastes ou processos de degradao. Nesse

    sentido, so indispensveis, para os diagnsticos que ve-

    nham a resultar da aplicao dessas tcnicas, os conhecimen-

    tos e anlises de fenmenos e das caractersticas construtivas

    e tcnicas de funcionamento do equipamento, bem como de

    seus comportamentos e/ou respostas em diferentes situaes,

    tais como: quando sujeitos s sobrecargas eltricas e trmi-

    cas; nos casos de degradaes de materiais; e quando sub-

    metidos a esforos eletrodinmicos e mecnicos.

    Figura 3. Esquema simplificado dos procedimentos de manuteno.

    No caso de transformadores de potncia imersos em leo,

    incluem-se: as vibraes mecnicas; as variaes de tempe-

    ratura interna; a formao de gases no lquido isolante; o

    envelhecimento da isolao celulsica; a formao de des-

    cargas parciais; e a distribuio das linhas de campo eltrico

    e magntico no interior do equipamento.

    Assim, com base na anlise dos resultados da aplicao de

    tcnicas preditivas, elabora-se um diagnstico final. Caso

    esse diagnstico indique alguma anormalidade, a engenharia

    de manuteno estabelece providncias necessrias visando

    san-la por meio da realizao de manuteno preventiva ou

    corretiva no equipamento em questo. Alm disso, os resul-

    tados da utilizao dessas tcnicas permitem definir o mo-

    mento timo para a interveno indicada, o que, por certo,

    significa reduo de gastos, riscos e desgastes junto aos cli-

    entes consumidores.

    B. Principais tcnicas preditivas no invasivas e sem desli-

    gamentos

    As principais tcnicas preditivas no invasivas e sem

    desligamentos aplicadas em transformadores de potncia e

    abordadas neste trabalho so: a anlise de gases dissolvidos

    em leo (AGD); as anlises fsico-qumicas (FQ); a termovi-

    so; e a deteco de descargas parc

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