Determinação da Vida Residual de Transformadores Imersos em Óleo

Introdução

Transformadores imersos em óleo são componentes vitais dos sistemas de energia elétrica, e sua longevidade impacta diretamente a confiabilidade da rede e os custos operacionais. À medida que esses ativos envelhecem, determinar sua vida residual — o tempo restante em que podem operar de forma segura e eficiente — torna-se essencial para uma gestão eficaz de ativos. A Brochura Técnica do CIGRE 887 (TB887), intitulado "Extensão de Vida de Transformadores Imersos em Óleo e Reatores de Shunt", fornece uma estrutura detalhada para avaliar a vida residual de transformadores. Este artigo explora os conceitos-chave, metodologias e passos práticos delineados no TB887 para orientar engenheiros e gestores de ativos nesse processo.

O que é Vida Residual de Transformadores?

Definição

Vida residual é o tempo estimado que um transformador pode continuar a funcionar de maneira confiável antes que o risco de falha supere os benefícios de sua operação contínua. Não é um número fixo, mas uma estimativa dinâmica influenciada pela condição do transformador, histórico operacional e práticas de manutenção.

Importância

Compreender a vida residual ajuda as concessionárias e indústrias a:

• Otimizar cronogramas de manutenção.

• Planejar reformas ou substituições.

• Equilibrar custos com confiabilidade e risco.

Fatores que Influenciam a Vida Residual

O TB887 identifica vários fatores que afetam quanto tempo um transformador pode permanecer em serviço:

• Mecanismos de Envelhecimento: Estresse térmico, falhas elétricas e desgaste mecânico degradam componentes como isolamento, enrolamentos e buchas.

• Histórico Operacional: Sobrecarga, eventos de falha e condições ambientais (como umidade e temperatura) aceleram o envelhecimento.

• Práticas de Manutenção: Manutenção regular pode prolongar a vida útil, enquanto a negligência acelera a deterioração.

• Projeto e Qualidade: Padrões de fabricação e materiais influenciam a durabilidade.

Metodologias para Avaliação da Vida Residual

O TB887 descreve uma combinação de técnicas de avaliação de condição e modelos estatísticos para avaliar a vida residual. Esses métodos fornecem dados empíricos e insights preditivos.

Técnicas de Avaliação de Condição

Essas ferramentas de diagnóstico avaliam a saúde atual dos componentes do transformador:

1. Análise de Gases Dissolvidos (DGA):

   • Detecta gases no óleo do transformador (como hidrogênio e metano) para identificar falhas como arco elétrico ou superaquecimento.

   • Exemplo: Níveis elevados de hidrogênio podem indicar descargas parciais.

2. Grau de Polimerização (DP):

   • Mede a degradação do papel isolante (ex., um DP abaixo de 200 indica envelhecimento severo).

   • Usado para estimar a vida restante do isolamento.

3. Imagem Térmica:

   • Identifica pontos quentes que sinalizam sobrecarga ou falha de componentes.

4. Análise de Resposta em Frequência (FRA):

   • Detecta problemas mecânicos nos enrolamentos ou no núcleo.

5. Medição de Descarga Parcial (PD):

   • Identifica fraquezas no isolamento que podem levar a falhas.

Modelos Estatísticos e Probabilísticos

Ferramentas estatísticas complementam as avaliações de condição ao prever o desempenho futuro:

• Distribuição de Weibull:

  • Modela probabilidades de falha com base em dados históricos.

  • Ajuda a estimar quando um transformador pode falhar.

• Curvas de Sobrevivência:

  • Ilustram a probabilidade de um transformador sobreviver além de sua idade atual.

  • Útil para análise de frota.

• Degradação Térmica:

  • Cálculo da degradação térmica do isolamento de papel do enrolamento.

  • Padrões IEC 60076-7 e IEEE C57.91 com modelos de degradação em papel e guias de carga.

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Nossas Soluções

A HV Assets tem soluções completas para monitoramento de transformadores usando sensores avançados como o que mede água, hidrogênio, temperatura e pressão, Sensor Basic Care e o que mede hidrogênio e temperatura, Sensor Early Warning. Clique aqui para verificar os dados técnicos ou clique abaixo no sensor de sua preferência.

Sensor Basic Care

Sensor Early Warning

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Passo a Passo para Determinação da Vida Residual

Com base no TB887, aqui está uma abordagem prática para avaliar a vida residual de transformadores:

1. Coleta de Dados

• Dados Históricos: Compilar registros de carregamento, falhas e manutenção.

• Testes de Condição: Realizar DGA, DP, FRA, imagem térmica e medições de PD.

2. Avaliação de Condição

• Analisar Resultados: Comparar os dados dos testes com padrões (como IEEE, IEC).

  • Exemplo: Um DP de 500 sugere envelhecimento moderado, enquanto 200 indica fim de vida.

• Identificar Degradação: Localizar componentes em risco (como buchas e enrolamentos).

3. Análise Estatística

• Aplicar Modelos: Usar Weibull ou curvas de sobrevivência para estimar a probabilidade de falha.

• Incorporar Dados de Frota: Aumentar a precisão com dados de transformadores semelhantes.

4. Avaliação Econômica e de Risco

• Análise Custo-Benefício:

  • Comparar os custos de extensão de vida (como regeneração de óleo) versus substituição.

  • Exemplo: Reformar um transformador de 30 anos pode estender a vida em 10-15 anos.

• Avaliação de Risco:

  • Avaliar a probabilidade de falha e suas consequências (como interrupções e impacto ambiental).

  • Classificar transformadores por nível de risco.

5. Tomada de Decisão

• Opções:

  • Prolongar a vida por meio de manutenção ou reformas.

  • Substituir se os riscos ou custos forem muito altos.

• Planejar Monitoramento: Instalar sensores DGA ou programar verificações regulares.

Conclusão

Determinar a vida residual de transformadores imersos em óleo requer uma combinação de diagnósticos técnicos, previsão estatística e análise econômica. O TB887 oferece uma estrutura robusta, destacando ferramentas como DGA e DP. Ao avaliar sistematicamente a condição, prever falhas e ponderar custos e riscos, os gestores de ativos podem prolongar a vida dos transformadores de forma eficaz, garantindo confiabilidade enquanto otimizam recursos.

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Nossas Soluções

A Plataforma HV Assets Care é uma solução completa para análise e diagnóstico de dados. Inclui todos os métodos recomendados pela padrão do IEEE, incluindo o Triângulo de Duval e o avançado Pentágono de Duval Combinado, integrados em um painel de Gerenciamento de Ativos. Fornece um Health Index (ou TAIs) com pontuações individuais para criar uma classificação de ativos. Para mais informações, clique aqui.

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Referências

1. CIGRE, "Life Extension of Oil-Filled Transformers and Shunt Reactors" (887), 2022.