ISOLACAO-diagnose Estado Isolacao

8/16/2019 ISOLACAO-diagnose Estado Isolacao

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DIAGNOSE DO ESTADO DA ISOLAÇÃO SÓLIDA DE TRANSFORMADORES ATRAVÉS DO ENSAIO DE ÍNDICE DE POLARIZAÇÃO (RVM)

Jayme L. Nunes Jr.EPTE Emp. Paulista de Transmissãode Energia Elétrica S.A.

Antonio Carlos T. DiogoCTEEP Cia Transmissão deEnergia Elétrica Paulista S.A.

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1. INTRODUÇÃO

Nos últimos anos, tem havido um crescente interesse na diagnose detransformadores por diversas razões. Primeiramente pela consciência do alto custode operação das Companhias de Energia, especialmente onde o processo deprivatização destas Empresas dá grande ênfase ao alto custo dos equipamentos.Além disso, há um crescente envelhecimento dos equipamentos de nosso SistemaEnergético. Devido aos grandes investimentos feitos no Brasil durante processo dedesenvolvimento ocorrido nas décadas de 60 e 70, hoje temos grande número detransformadores com idade acumulada de 30 ou mais anos de operação. Uma altaconfiabilidade de operação do sistema é esperada pelos consumidores etransformadores são partes vitais de um grande número de sistemas em hospitais,transportes públicos, grandes indústrias, etc. Falhas em transformadores podemcausar danos devido à incêndios, poluição ambiental ou explosão na área dasubestação ou em áreas adjacentes.

No sistema de isolação de transformadores, o óleo mineral em associação aopapel isolante é o conjunto utilizado em 95% da quantidade total de equipamentos.Este fato pode parecer estranho, face aos recentes avanços na área de materiaissintéticos que, a primeira vista deveriam substituir a velha dupla papel-óleo , que vemsendo utilizada em transformadores desde 1890. Esta aparente indiferença deve-seàs excelentes características, face às solicitações elétricas, mecânicas e térmicas notransformador.(1).

No processo de fabricação de equipamentos elétricos, ou mesmo durante aoperação, a isolação sólida pode adquirir umidade, o que contribui para a diminuiçãode sua vida útil, caso não seja reduzida a níveis satisfatórios. A umidade presente nacelulose, em níveis elevados, pode ser originada no processo de fabricação dosequipamentos ou adquirida pelo óleo e, posteriormente transferida para a celulosedurante a operação do transformador.

A presença de oxigênio atua como poderoso agente acelerador da degradaçãodo óleo ou do papel. A atuação de um sistema de preservação do equipamento é

1 Rua Paula Souza, 529 01027-001 São Paulo – SP fone +5511-227.0483


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importante para isolar a umidade e o oxigênio provenientes do ar atmosférico dosistema papel-óleo.

2. TEOR DE UMIDADE DA ISOLAÇÃO SÓLIDA

2.1 Controle do Teor de Umidade

O controle da umidade da isolação sólida contribui sobremaneira, para aminimização dos efeitos do oxigênio e da umidade sobre a degradação da celulose e,como consequência, da obtenção de uma significativa extensão da vida útil dosequipamentos.(2)

Este controle possibilita o estabelecimento de normas e procedimentos para omanuseio de montagem, inspeção interna, desmontagem e demais operações queexpõem a parte interna dos equipamentos às condições atmosféricas, bem como oacompanhamento da isolação sólida.

Temos portanto um sistema de isolação composto de 2 materiaiscompletamente diferentes. Enquanto um, o óleo, flui através do transformador , podeser facilmente acessível e substituído. A isolação sólida não somente estáposicionada internamente ao transformador como é de acesso extremamente difícil.Pode-se dizer que a vida útil de um transformador é a vida útil de sua isolação sólida.

2.2 Métodos de avaliação

Os métodos mais tradicionais de avaliação envolvem um grande número deensaios em óleo isolante, que é então física e quimicamente testado. Os ensaiosmais conhecidos são Rigidez Dielétrica, Fator de Dissipação, Tensão Interfacial,Índice de Neutralização, Teor de Água em Óleo e Análise de Gases Dissolvidos.Contagem de Partículas e a Análise de Produtos de Decomposição do Papeldissolvidos no óleo são também utilizados.

A maior vantagem destes ensaios, baseados em amostras de óleo, é que elesnão interferem com a operação normal do equipamento. Seu maior problema é queesta amostra de óleo pode não representar a real situação da isolação sólida, já que

em condições de operação, dificilmente teremos uma situação de equilíbrio dosistema papel-óleo, principalmente considerando o fato de que o papel é cerca de800 vezes mais higroscópico que o óleo.

Não existem muitos métodos diretos de avaliação do estado do papel. O maiorobstáculo aqui é, além de exigência da retirada do transformador de operação, aacessibilidade limitada, já que uma amostra de papel pode não ser representativa dascondições gerais de toda a isolação sólida.

O método tradicionalmente utilizado por Empresas de Energia para a mediçãodo teor de umidade da isolação sólida é conhecido como URSI (Umidade Relativa da

Superfície da Isolação). A URSI é medida com o preenchimento do transformador


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com Nitrogênio ou Ar Sintético super-seco e após um período de equilíbrio de, nomínimo, 24 horas, mede-se ponto de orvalho do gás para, juntamente com atemperatura da parte ativa, através de um diagrama obter-se a umidade do papel. Asrestrições ao método são, além da exigência de retirada do óleo isolante, como o

próprio nome já diz, avalia apenas a umidade da superfície e não de toda a massa dopapel,. Este ensaio foi originariamente desenvolvido por um fabricante detransformadores para ensaios de campo em transformadores recém saídos defábrica, onde devido ao processo de secagem, após montagem, em que corpos deprova são inseridos junto com a parte ativa na estufa e posteriormente ensaiados,tem-se a garantia de que a parte ativa está com baixos valores de umidade. Sedurante a instalação em campo, com a montagem de radiadores, buchas e outrosacessórios alguma contaminação por umidade ocorrer, esta será superficial e nestascondições, em particular, a medição por URSI é satisfatória.

Já para equipamentos em operação, mesmo após sofrerem tratamento termo-vácuo, que apresenta uma eficiência relativa para remoção da umidade, pois removea umidade apenas das camadas superficiais da isolação, a medição por URSI podelevar a falsas interpretações quanto ao real estado da isolação celulósica

Na tentativa de resolver este impasse, a Tettex, fabricante suíço deinstrumentos de medição desenvolveu um método para determinação do teor deumidade da isolação sólida de transformadores através da determinação do Índice dePolarização pela Medição da Tensão de Retorno (Recovery Voltage Method – RVM)

3. MEDIÇÃO DO ÍNDICE DE POLARIZAÇÃO

3.1 Conceituação do Método

Polarização é um processo bem conhecido em Física. Na Área Elétrica existealgum histórico em relação à cabos de alta tensão isolados à óleo onde foidescoberto que em ensaios usando-se corrente contínua, mesmo após descarga daCapacitância do cabo, alguma Tensão residual era encontrada. Esta tensão éidentificada como Tensão de Retorno devido a polarização do material isolante. Esteefeito era descrito mas não avaliado como indicador das características da isolaçãoaté que uma grupo de estudo húngaro, sob a direção do Prof. Csernatony Hoffercomeçou a pesquisá-lo a cerca de 25 anos atrás. (3)

Polarização é um processo de orientação. Neste caso vamos considerarsomente a polarização da isolação causada pela orientação do campo elétrico. Oefeito de polarização requer 2 componentes: Um campo elétrico para prover a energianecessária e moléculas que fornecem o meio ao qual o fenômeno se manifesta. Oexemplo mais simples de descrever o fenômeno é o alinhamento de dipolos em umcampo elétrico. A molécula de água forma um dipolo distinto com os íons O- em umlado, negativamente carregados por 2 elétrons adicionais provenientes do Hidrogênioatômico e os 2 íons H+ do outro lado, que “cedeu” estes elétrons para o Oxigênio etem uma carga positiva. Esta molécula com uma carga positiva de um lado e negativade outro é considerada um dipolo.


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Assumindo que um dipolo isolado seria exposto a um campo elétricoconstante, podemos imaginar que as cargas negativas serão atraídas pelo eletrodopositivo e vice-versa. Assim, sobre condições elétricas e geométricas balanceadas, odipolo apresentaria tendência a orientar-se na direção do campo elétrico.

Este processo inclui uma troca de energia, pois a orientação direcional(mecânica) por si mesma é Trabalho. Esta energia provem do campo elétrico atravésda Corrente. Este processo precisa obviamente de alguns portadores de carga(elétrons ou íons). E finalmente o processo de orientação requer algum tempo. Estetempo é influenciado por 2 fatores. Ambos relacionados com o nível de energia damolécula. A energia inerente à própria molécula expressa pela temperatura e aquantidade de energia que pode ser transportada pela molécula em um dado tempo,influenciada pela concentração de portadores de cargas.

Finalmente o dipolo no campo elétrico tem, após completa orientação nocampo, armazenada a energia necessária que ele precisa para esse processo.Quando retirado o campo elétrico, a molécula pode então retornar à sua posiçãoarbitrária (aquela com mais baixo nível de energia) e a energia armazenada podeentão ser devolvida ao ambiente.

Medições mostram que o efeito de polarização segue uma função exponenciale apresenta saturação após todos os dipolos terem completado a orientação nocampo elétrico. Um circuito equivalente pode ser montado para representar oprocesso pela simples combinação de elementos resistivos e capacitivos. Acaracterística dominante é dada pela constante de tempo formada pelo produto dos

valores do capacitor e do resistor.A próxima consideração a ser feita é que o processo de polarização em um

sistema isolado à óleo não pode ser considerado como um único dipolo, mas comoum grande número de dipolos distribuídos através de uma larga geometria.

Desde que os valores característicos de polarização estejam cobertos pelaconstante de tempo, parece ser possível a medição desses valores. Podemosassumir que os valores das constantes de tempo de polarização são muito diferentesde uma constante de tempo formada por um circuito equivalente R-C, e as váriasconstantes dos processos de polarização serão consideravelmente diferente umas

das outras.

Em aplicações práticas, encontraremos um grande número de diferentescomportamentos de polarização através da isolação, entretanto estas diferenças sãomuito pequenas. É seguro considerar este comportamento como pequenas variaçõesde uma única constante de tempo, embora isso possa inibir um erro estatístico.Somente substanciais diferenças formarão uma segunda ou terceira constante detempo e criar uma situação não-homogênea.


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3.2 Aplicações práticas

O Método da Tensão de Retorno aplicado à transformadores fornece umespectro obtido por ciclos. Cada ciclo consiste de 3 passos e por um período de

relaxação. A aplicação de uma tensão DC (UC) por um tempo fixo de carga (tC); umcurto circuito parcial aplicado na metade do tempo de aplicação da carga (tD). Estaetapa remove a polarização da isolação para que se possa obter a energiaarmazenada nos dipolos; na terceira etapa os terminais do circuito são abertos e umvoltímetro é aplicado, obtendo-se então um valor de tensão de retorno (UR) para umdado tempo de carga (tC).

Fig.1 – Aplicação da Tensão UC para um tempo de carga = t

C

Fig. 2 – Aplicação de curto circuito com tD = ½ tCO processo inicia-se com tC = 0,02 s obtendo-se o correspondente UR , e

repete-se o ciclo à tempos de carga cada vez maiores até que um valor máximo detensão de retorno é obtido (URmax). A partir daí, tempo de cargas maiores vão gerarvalores de tensão de retorno menores que URmax , até um tC de 1000 s, quando seencerra o processo


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Fig.3 – Obtenção da UR (Tensão de Retorno)

O esquema típico de aplicação do ensaio em um transformador monofásico é ode aplicar-se tensão no enrolamento mais interno, curto-circuitando-se à terra osdemais enrolamentos e o tanque do transformador. Obviamente o equipamento deveestar desconectado do sistema e com as bombas de circulação de óleo (se houver)desligadas, de forma a evitar-se a criação de carregamento eletrostático, queinfluenciaria os valores de UR, principalmente nos ciclos iniciais do ensaio. Paraminimizar distúrbios é necessário que todas as bobinas que não estejam sofrendoaplicação de tensão estejam aterradas. Para um transformador trifásico, todas asbobinas de um mesmo nível de tensão devem ser medidas juntas, por exemplo: aaplicação de tensão através das 3 buchas de saída do secundário contra as 3 buchasdo primário aterradas juntamente com o tanque do transformador. Ao final do ensaioobtemos uma curva que correlaciona UR X tC em escala logarítmica.

F ig.4 – Espectro de Polarização Típico


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3.3 Relação do Índice de Polarização com o teor de umidade da isolação

A partir das considerações acima, em termos práticos, podemos relacionar oteor de umidade da isolação celulósica com a constante de tempo tC,, quanto menor o

teor de umidade da isolação, são necessários tempos de aplicação de carga, ou seja,constantes de tempo proporcionalmente maiores, até que se atinja o valor máximo detensão de retorno URmax.

A influência da temperatura da isolação na constante de tempo é umparâmetro importante no ensaio de RVM. Lembre-se que a temperatura é umaexpressão do nível de energia contido na isolação. Quanto maior esta energia, maisfacilmente os efeitos da polarização se manifestam. Fica claro portanto que o valor datemperatura deve ser bem conhecido e assumido como uniforme através da isolação.Um gradiente de temperatura elevado durante a duração do ensaio causa umasignificativa influência no valor de tC correspondente à URmax . No caso de extremasmudanças de temperatura durante o ensaio, os valores de temperatura, para cadaciclo do processo, devem ser anotados. Após o RVM, podemos introduzir na tabelade dados do software de interpretação os valores anotados e o softwareautomaticamente normalizará a curva para 20ºC.

A escolha do melhor valor de tensão de aplicação (o parâmetro pré definidopara ensaio é de 2000 VDC), não deve seguir a regra do “quanto mais, melhor”, jáque a tensão máxima prevista para cada nível de isolação jamais deve ser excedida.A variação da tensão afeta o valor absoluto da polarização, ou seja da tensão deretorno UR, mais não influencia a constante de tempo dominante tC.

A obtenção do teor de umidade contida na isolação sólida a partir dos valoresde URmax e da temperatura da isolação requer a obtenção de um fator de correlação,obtido empiricamente já que o processo de polarização de isolação papel-óleo, sobcondições reais ainda não é completamente compreendido e matematicamentedescrito.


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Fig.5 – Gráfico de Correlação UR X tC

4. ENVELHECIMENTO DO PAPEL ISOLANTE

4.1 Mecanismo de Envelhecimento

Para um transformador provido de sistema de preservação selado(manta/bolsa de borracha ou pulmão com N2) operando em boas condições, poderiase assumir que nenhum incremento significativo do teor de umidade ocorreria com otempo. Entretanto pode ser observado um aumento constante do teor de umidadeque unicamente pode ser atribuído à reação química de envelhecimento do papelisolante que tem a água como um de seus subprodutos. Papel é um materialcelulósico formado pelos elementos orgânicos Carbono, Hidrogênio e Oxigênio, queformam a molécula de celulose, que por sua vez, formam cadeias – polimerização.

O envelhecimento causa a quebra dessas cadeias. Como resultado,encontramos um comprimento médio das cadeias reduzido, expresso como umdecréscimo do grau de polimerização. Como a ligação entre as moléculas de celuloseconsiste de íons H+ e O-, sua ruptura irá formar H2O molecular – “Água”. Esta águaincrementa o teor de umidade do papel e a cinética deste processo dependediretamente das condições de operação do transformador.


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4.2 Correlação do Teor de Umidade e o Grau de Envelhecimento da Isolação

O óleo envolve e impregna o papel. Naturalmente haverá uma troca deumidade entre óleo e papel. Entretanto como o óleo somente pode absorver uma

fração da água que o papel contém, o teor de água no óleo será muito menor que nopapel. De fato, somente uma pequena parte da água da isolação sólida passa para oóleo. O processo depende, novamente, da temperatura. Óleo “quente” pode absorvermais umidade que óleo “frio” além disso, a troca de umidade entre papel e óleo é umprocesso extremamente lento. A tabela abaixo mostra uma situação hipotética paraum transformador com 25 anos de operação:

Transformador 133, 345kV, após 25 anos deoperação

Teor deumidade:

Rigidez Dielétrica

no papel 2,5%No óleo (20ºC) 5 ppm 32 kV/mmNo óleo (60ºC) 25 ppm 32 kV/mmNo óleo (80ºC) 100 ppm 16 kV/mm

A conclusão é que a umidade do sistema papel-óleo, medida pelo método daTensão de Retorno, representa basicamente o teor de umidade do papel. Enquanto oteor de umidade no papel mostra o estado de envelhecimento da isolação sólida, oteor de água no óleo é muito mais um indicador do estado atual da rigidez dielétricado sistema. Ambos os parâmetros são necessários para uma avaliaçãorepresentativa da isolação. Qualquer método de ensaio seria dúbio se não

houvessem meio de verificação dos resultados encontrados. No caso do RVM, temosafirmado que a principal fonte de polarização do sistema de isolação é a águapresente no papel, e que com a análise da constante de tempo de polarização,teremos um indicador do teor de umidade do papel. Estes resultados podem serverificados por métodos físicos ou eletroquímicos em amostras de papel. Em adiçãoa produção de água, o processo de envelhecimento gera outros produtos dedecomposição, solúveis no óleo isolante, que podem ser checados por algunsensaios como: Teor de Furfuraldeido, Karl Fisher, Cromatografia de GasesDissolvidos.

Finalmente, a resistência mecânica do papel depende do comprimento da

cadeia molecular, ou em outras palavras, do grau de polimerização. Portanto papel“envelhecido” irá apresentar muito baixa resistência mecânica, e após a retirada deoperação do transformador esses parâmetros podem ser comparados com os obtidospelo RVM.

5. LIMITAÇÕES NA APLICAÇÃO DO MÉTODO

Na prática, a influência de uma série de fatores e a metodologia do ensaio em sicausa uma série de inconveniências com que o analista terá que lidar: O ensaio deRVM só pode ser executado com o transformador fora de serviço; a duração doensaio pode chegar a 10 horas (no caso de equipamentos novos e/ou com valores de

umidade muito baixos (< que 0,5%); finalmente a temperatura do enrolamento deve


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estar homogênea e manter-se o mais constante possível durante o teste, sem acirculação do óleo devido a recirculação forçada por bombas ou pela operação dosventiladores.

Métodos de diagnose on-site são processos cada vez mais aplicados em todo oMundo. É seguro afirmar que os teste on-site demandam um certo tempo deimpedimento do equipamento, embora o RVM possa ser realizadoconcomitantemente a outras operações. O tempo médio requerido para aestabilização da temperatura é de normalmente 6 a 8 horas após o desligamento dotransformador. Este período pode ser usado para a desconexão de barramentos,limpeza de contatos e buchas e a execução de outros ensaios como a medição dofator de potência. Ao fim deste período o transformador está pronto para ensaio. Omonitoramento do decréscimo da temperatura após o desligamento vai comprovar oestado de resfriamento do sistema. O instrumento de teste pode ser entãorapidamente conectado ao transformador, por exemplo durante o período noturno,obviamente após a conclusão de todos os ensaios AC.

6. INTERPRETAÇÃO DOS ESPECTROS DE POLARIZAÇÃO

A correta interpretação dos resultados obtidos com o RVM deve sempre sercomplementada com todos os dados disponíveis sobre o equipamentos, por exemplo:histórico de falhas e/ou de manutenção, outros tipos de ensaios, RVM´s executadosanteriormente, dados de projeto, etc. O resultado do ensaio de RVM isoladamentetem um valor restrito.

Desde que o resultado do ensaio apresente um único pico de máxima tensão deretorno correspondente à uma única constante de tempo, a análise do resultado émuito simples. Software de interpretação ou mesmo tabelas de referência podemfornecer o teor de umidade. Considerando que a maioria dos fabricantes eOperadores admite um valor máximo inicial de umidade de 0,5% paratransformadores novos, sobre condições normais de operação é aceitável umacréscimo de 0,05 à 0,1% do teor de umidade do papel. Frequentementetransformadores novos tem um grau de envelhecimento mais alto inicialmente, quedecresce após alguns anos. É uma boa prática um monitoramento anual em relaçãoao valor inicial. As figuras abaixo mostram 2 resultados típicos de ensaio emtransformadores com isolação celulósica homogeneamente envelhecida.

Se obtivermos curvas com mais de um pico, curvas “planas” ou outroscomportamentos estranhos, não podemos assumir que o valor obtido para o teor deumidade seja preciso em relação ao real teor de umidade da isolação. Se o RVM forcorretamente conduzido e obtivermos resultados similares em mediçõessubsequentes ou em outros transformadores de mesmo modelo, neste caso, oresultado pode ainda ser representativo do equipamento testado, ou seja, caracterizaseu objeto de teste. Para validação desses resultados, precisamos de mais dados oude ensaios complementares (Cromatografia de Gases Dissolvidos, Resistência deIsolação, etc.).


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Um desenho de curva diferente como, por exemplo, a presença de 2 picosdistintos pode indicar não-homogeneidade da distribuição de umidade através daisolação. A interpretação correta, nestes casos é uma tarefa bastante difícil. Áprincípio, qualquer polarização à esquerda do pico dominante (o de maior tensão de

retorno) pode somente ser causada por altas concentrações de umidade em umaparte localizada da isolação (assumindo temperaturas balanceadas durante o teste).Para encontrar a razão deste teor elevado, pesquisas adicionais são necessárias.Casos clássicos são pontos quentes, ou a exposição de partes da isolação ao ardurante operações de manutenção, secagem inadequada ou incompleta. Na maioriados casos uma revisão no histórico do transformador pode indicar a resposta.

Polarização à direita do pico dominante representam processos de constantede tempo exageradamente altas causadas normalmente por moléculas maiores queágua. O RVM não tem qualquer instrumento para determinação da origem destepicos. Alguns motivos podem ser detectados pelo histórico do equipamento,cromatografia de gases dissolvidos, fator de dissipação ou teste de impedância sobrecurto circuito. Possíveis causas para baixas velocidades de polarização sãodespolimerização do papel, descargas parciais (especialmente em transformadoresde instrumento) e borra.

7. COMPROVAÇÃO PRÁTICA

7.1 Exemplo 1

Para comprovar a validação do ensaio de RVM, fizemos uma comparação entre

os resultados de URSI (Umidade Relativa da Superfície de Isolação) e do RVM (Medição da Tensão de Retorno) em transformadores da EPTE, novos, armazenadoscom nitrogênio super seco por períodos superiores a um ano, considerando portantoque o teor de umidade da isolação sólida com um todo está em equilíbrio com aumidade do gás. Os resultados são tabelados abaixo:

Identificação Tensão(kV)

Potência(MVA)

Teor de Águapor URSI (%)

Teor de Águapor RVM (%)

TRAFO 1 88/13 60 1,0 1,2TRAFO 2 88/13 60 0,75 0,78TRAFO 3 88/13 60 0,8 0,9

TRAFO 4 88/13 60 1,1 1,2

Tabela 1 –Comparativo URSI x RVM – TR’s armazenados c/ N2

Vale ressaltar que o ensaio de RVM, originariamente, é previsto para ser feitoem transformadores cheios com óleo. Como foi realizado em transformadores comN2, seria de se esperar alguma alteração na curva obtida em virtude de interferências,pela menor rigidez dielétrica e estabilidade térmica do conjunto, o que de fato ocorreusem contudo comprometer o diagnóstico.

7.2 Exemplo 2


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Transformadores da CTEEP, acompanhados em processo decomissionamento. Nota-se uma maior dispersão dos valores devido ao fato dosequipamentos já se encontrarem em processo de intervenção para montagem.

Identificação Teor de Águapor URSI (%)

Teor de Águapor RVM (%)

TRAFO 1 06, 0,6TRAFO 2 0,9 0,6TRAFO 3 0,6 0,9TRAFO 4 0,7 0,4TRAFO 5 0,5 0,9TRAFO 6 0,5 1,1

Tabela 2 - Comparativo URSI x RVM – TR’s em comissionamento

7.3 Exemplo 3

No comissionamento de um transformador de 345 kV/133 MVA na ETT Norte,foram obtidos os seguintes valores de umidade da parte ativa:

URSI RVMAntes da montagem das buchas e radiadores: 0,9 -Após montagem de buchas e radiadores: 1,5 0,94 e 1,6Após tratamento termovácuo: 0,8 -

Após enchimento: - 0,8

Se o diagnóstico fosse feito apenas com o resultado de URSI, poderíamos supor,considerando o resultado de 1,5% antes da montagem das buchas em relação ao0,9% anterior, que a abertura do transformador, mesmo tendo sido executada com oscuidados necessários, causou o aumento do teor de umidade em quase 50%, com ainserção de cerca de 50 L de água na isolação sólida e que o simples tratamentotermovácuo conseguiu retirar toda essa umidade.

É muito mais razoável concluir, considerando-se os ensaios de RVM que,durante a montagem, houve uma contaminação superficial, talvez de alguns poucoslitros de água, que foi retirada pelo tratamento, trazendo o transformador à uma

condição muito próxima da inicial. O resultado (curva com a presença de 2 picosdiscretos) indica a ocorrência de áreas da isolação sólida com teores de umidadediferentes, provavelmente resultantes da contaminação superficial da isolaçãoquando da abertura do equipamento para montagem de buchas e radiadores. Noensaio realizado após tratamento termovácuo, nota-se homogeneização da curva,devido a retirada da contaminação superficial da isolação sólida pelo umidade.

7.4 Exemplo 4

Comissionamento de Trafo 440 kV, 100 MVA


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URSI RVMAntes da montagem das buchas e radiadores: 0,9 -Após montagem de buchas e radiadores: 1,3 2,2Após tratamento termovácuo: 0,7 0,8 e 3,1

Após enchimento: - 2,1

Aqui pode-se notar uma situação semelhante à anterior, com a diferença que acondição inicial de umidade medida pelo RVM era pior que a indicada pela URSI,situação que se manteve inalterada mesmo após tratamento termovácuo.

7.5 Exemplo 5

Manutenção de Trafo 138 kV/ 48,7 MVA – 31 anosURSI RVM

Antes da secagem: 1,7 2,2Após 1 mês de vácuo: 0,9Após 4 meses de vácuo: 0,9 0,9 e 1,8Após enchimento: - 1,8

Neste caso, optou-se por manter o transformador submetido à um longo período devácuo, de forma a comprovar que o simples tratamento termovácuo tem eficiênciarestrita na remoção da umidade, e que a URSI pode fornecer resultados, nessascondições, excessivamente otimistas.

7.6 Exemplo 6

Manutenção em campo para troca do comutador em Trafo da EPTE de 345 kV, 133MVA, 1 ano de operação

URSI RVMAntes da intervenção: - 1,35Após intervenção: 1,6Após tratamento: 1,0 1,74Após enchimento: - 1,54

Os resultados indicam que mesmo após um aumento no teor de umidade superficial

(1,6%) o tratamento termovácuo foi suficiente apenas para se obter um teor deumidade superficial de 1,0%, tendo havido um aumento global da umidade daisolação sólida do transformador (1,35 para 1,54%)

8. CONCLUSÃO

Os resultados práticos parecem confirmar que o ensaio de URSI não pode ser usadocomo parâmetro de avaliação do estado da isolação sólida de transformadores emoperação, exceto em situações onde seja seguro afirmar que a isolação sólidaapresenta-se com a umidade homogeneamente distribuída, para que se possa admitirque o valor de umidade da superfície da isolação é representativo de toda a massa

de papel.


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O RVM apresenta-se como o primeiro método a avaliar a umidade de toda a isolaçãosólida. Isto qualifica o RVM, mais como um método de diagnose do que demonitoramento. O valor do método é a precoce detecção de problemas na isolação,antes que quaisquer outros indicadores e a avaliação e acompanhamento do estado

de envelhecimento da isolação celulósica sem intervenção interna no equipamento,sendo até o momento a única opção não invasiva e não destrutiva de avaliação doestado da isolação sólida.

As 3 aplicações principais para o Método são:

♦ teste de aceitação de transformadores novos para verificação da minuciosa,homogênea e completa secagem da isolação,

♦ Diagnóstico de campo para verificação das condições de operação detransformadores para determinação dos limites de operação (sobrecarga,temperatura máxima, etc.) e de sua vida útil residual,

♦ Ensaios antes e após intervenções de Manutenção, para verificação da corretaexecução dos trabalhos.

A EPTE e a CTEEP vem realizando o ensaio de RVM em seus transformadoresreserva, em comissionamentos e antes e após intervenção da Manutenção de formaa montar um banco de dados do estado da isolação sólida de todos os seustransformadores.

9. BIBLIOGRAFIA

(1) Jayme L. Nunes Jr. - O Óleo Isolante do Ponto de Vista Químico - IV SEMEL –Seminário de Materiais do Setor Elétrico Curitiba, 1994

(2) GCOI, Comissão de Estudos Físicos – SCM 093 Metodologia da Avaliação daUmidade da Superfície do Isolamento Ago/91

(3) Alexander G. Schlag – The Recovery Voltage Method for Transformer Diagnosis

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