Avi-mach - Artigo: Tratamento e Secagem de Parte Ativa de Transformadores Energizados
Tipo SST 5 - Secagem de Transformador Realizada por Furnas
Tratamento e Secagem de Parte Ativa de Transformadores Energizados .:
Luiz Fernando de Amorim Cintra Vidal (1)
Sérgio Roberto Claro Mendes (2)
Este trabalho tem como objetivo mostrar e comparar os diversos processos de secagem da parte ativa de transformadores utilizados no Departamento de Produção Rio - DRR.O, de Furnas Centrais Elétricas SA.
A crescente preocupação com a confiabilidade dos transformadores de potência do sistema de Furnas, principalmente com a nova regulamentação do setor elétrico Brasileiro, em que se penaliza as paralisações para manutenção dos equipamentos, levou a Divisão de Manutenção Eletromecânica Rio a desenvolver e implantar novas tecnologias de monitoramento, controle e acompanhamento das condições operativas dos transformadores.
Dentro desta concepção, buscou-se desenvolver uma metodologia para realizar a secagem com o transformador energizado, de forma segura e eficiente.
Analisaremos os tratamentos efetuados com o transformador desenergizado e as modernas técnicas de secagem com o equipamento energizado, mantendo a confiabilidade e a disponibilidade do sistema elétrico, a diminuição dos desligamentos e das manobra dos equipamentos das subestações, o aumento da economicidade e a redução dos custos e a minimização dos riscos de agressão ao meio ambiente.
Descreveremos as etapas de estudos de planejamento e desenvolvimento quanto a aplicabilidade dos processos, segurança, custos e resultados diretos e indiretos.
Com a adoção de uma metodologia moderna de manutenção foi possível obter uma redução de 87% dos homens-horas e de 100% no tempo de indisponibilidade para a manutenção de secagem dos transformadores.
(1) Luiz Fernando de Amorim Cintra Vidal – Engenheiro mecânico, formado em 1975 pela Universidade Católica de Petrópolis – UCP. Chefe da Divisão de Manutenção Eletromecânica do Departamento de Produção Rio de Furnas Centrais Elétricas SA.
(2) Sergio Roberto Claro Mendes – Engenheiro Eletricista, formado em 1983 pela Universidade Gama Filho – UGF. Engenheiro da Divisão de Manutenção Eletromecânica do Departamento de Produção Rio de Furnas Centrais Elétricas SA.
1- Histórico – A situação em 2000
Furnas Centrais Elétricas SA atua em uma área que envolve as Regiões Sul, Sudeste, Centro-Oeste e o Distrito Federal, que concentra 67% da produção industrial brasileira, e onde vivem 50% da população brasileira, consumindo 66% da energia produzida no País.
Possuindo uma capacidade instalada de 9.290 MW, gerada em 10 usinas hidrelétricas e 2 termelétricas, seu sistema compreende 42 subestações com uma capacidade de transformação de 81.191 MVA, interligadas por 17.640 km de linhas de transmissão, nas tensões de 138 até 765 kV AC e 600 kV DC.
O Departamento de Produção Rio possui 68 transformadores com tensão maior de 138KV.
Ao longo da vida dos transformadores, existe a possibilidade de penetração de umidade no óleo que migra para o papel do enrolamento, reduzindo a rigidez dielétrica do óleo isolante e a tensão de ruptura do papel, acelerando seu envelhecimento térmico tendo como produto formação de água, reduzindo a capacidade dielétrica da isolação e por conseqüência, levando o equipamento a falha.
O controle da umidade da isolação sólida é fundamental para se minimizar a degradação da celulose, obtendo-se um significativo aumento da vida útil do transformador.
O acompanhamento periódico do teor de água ( ppm ) é fundamental para se determinar a necessidade de secagem da isolação.
A tabela a seguir mostra as recomendações para secagem de transformador, em operação, conforme o nível de tensão.
Nível de Tensão PPM do Óleo
£ 230 kV 40 ppm
> 230 kV 30 ppm
2 Processos de Secagem da Isolação
2.1 Transformador Desenergizado
O processo mais usual para secagem da isolação do transformador, devido a eficácia, é a utilização de ciclos de óleo quente – vácuo.
Esse processo consiste em aplicar vácuo menor ou igual a 1 Torr no transformador sem óleo por, no mínimo, 24 horas, colocar óleo a 55º C no transformador até cobrir a parte ativa e a isolação dos cabos e circular o óleo a 90ºC (saída do transformador), mantendo-o por 24 a 48 horas. Após esse período, retirar rapidamente o óleo a 90º C, injetando ar seco pela parte superior do transformador. ( Ver esquemático)
Devem ser aplicados tantos ciclos quanto necessários para a secagem do transformador.
2.1.1 Controle e Determinação do Processo de Secagem
No início de cada ciclo, antes do enchimento do transformador deve ser retirada amostra de óleo isolante para determinar o teor de água. Este valor deve estar na ordem de 10 ppm.
Procedimento idêntico é adotado durante a circulação de óleo, quando o óleo atinge a temperatura de 90º C e após 24 ou 48 horas de circulação.
Pela comparação desses dois últimos resultados de teor de água é verificada a eficiência do processo e determinado o seu término
2.1.2 Considerações
Para a realização do tratamento, é necessária a substituição do transformador a ser tratado pelo reserva, acarretando indisponibilidade do sistema elétrico, custos de pessoal e riscos para o equipamento.
Toda operação dos ciclos de óleo quente – vácuo é assistida por pessoal técnico envolvendo enorme quantidade de tarefas.
2. Instalação máquina secadora de ar ou garrafa de ar
3. Medição DEW POINT na secadora
4. Normalização máquina purificadora/resistor aquecimento
5. Instalação (bomba de vácuo)
6 . Amostra de óleo tanque principal
7. Retirada óleo tanque principal
8. Desmontar radiadores e flangear tanque principal
9. Retirada do óleo do LTC
10. Interligar LTC/tanque principal - inspeção/medição LTC
11. Cobrir autotransformador com lona (isolar termicamente)
12. Enchimento tanque principal
13. Circulação óleo quente (96 h) a 98oC (10 vezes o volume do transformador)
14. Dreno do tanque principal com alta vazão
15. Vácuo no mínimo 24 h (< 1 TORR)
16. Quebrar vácuo
17. Medição DEW POINT após 24 h
18. Vácuo no mínimo 24 h (<1 TORR)
19. Quebrar vácuo com ar seco
20. Medição DEW POINT após 24 h
21. Repouso óleo no tanque de armazenamento
22. Transferência óleo T1 -> T2
23. Transferência óleo T2 -> T1
24. Vácuo no mínimo 24 h <1 TORR - tanque principal
25. Enchimento tanque principal 55o/retirada amostra/óleo
26. Circular óleo tanque principal p/48 h a 90o/amostra óleo
27. Retirada amostra óleo saída tanque principal após 24 e 48 h
28. Retirar óleo tanque principal
29. Circular óleo no tanque T1 por 24h a 55oC
30. Vácuo no autotransformador por 24 h <1 TORR
31. Amostra óleo de T1 a 55oC
32. Quebrar vácuo com ar seco
33. Medir DEW POINT
34. Instalar radiadores e abrir válvulas
35. Vácuo de 6 h <1 TORR
36. Enchimento final tanque principal a 55oC
37. Retirada amostra óleo tanque principal
2.2 Transformador Energizado Utilizando Cartuchos Absorvedores
Os cartuchos absorvedores garantem que na saída da máquina a umidade do óleo seja menor que 10 ppm, não liberam água quando saturados, não interferem no acompanhamento de gases dissolvidos, não prejudicando o diagnóstico de defeitos incipientes por cromatografia, nem removem inibidores de oxidação porventura presentes no óleo.
Para que seja execução da secagem com o transformador energizado, foram analisados os seguintes aspectos:
Os quatro cartuchos são trocados simultaneamente de forma segura e rápida.
Cartuchos filtrantes da máquina
O óleo é retirado pela parte inferior do transformador e retorna pelo tanque de expansão, numa vazão de 1130 l/h, garantindo baixa turbulência de óleo na parte ativa do equipamento evitando cargas estáticas e interferência na refrigeração do transformador.
A máquina é projetada para operação desassistida, as mangueiras são providas de solenoides em suas extremidades ligadas ao painel principal de controle. Caso ocorra perda de fluxo, por exemplo devido a vazamento nas mangueiras, a máquina é desligada e as solenoides interrompem o fluxo de óleo.
Conexão da mangueira com solenóide no Tanque de Expansão
Conexão da mangueira com solenóide parte inferior
A mangueira principal é envolvida por outra mangueira para que em caso de vazamento, o óleo seja coletado numa bandeja no fundo da máquina, atuando uma boia de nível, sinalizando a ocorrência e evitando um acidente ambiental.
Mangueiras principais envolvidas por mangueiras
espiraladas para coletar óleo em caso de vazamento
Entrada e Saída das mangueiras principais da máquina
Bandeja coletora de óleo e alarme de nível de óleo
A eliminação de bolhas de ar na circulação do óleo, é garantida pelos procedimentos de evacuação do ar da máquina e mangueiras pela bomba de vácuo conectada no sistema de filtragem.