9. MANUTENÇÃO DE TRANSFORMADORES: - PDF Download grátis
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Baltazar Minho Caminha
1 9. MANUTENÇÃO DE TRANSFORMADORES: 9.1 OTIMIZAÇÃO E MONITORAMENTO DA OPERAÇÃO DOS TRANSFORMADORES Os transformadores são máquinas estáticas que transferem energia elétrica de um circuito para outro, mantendo a mesma freqüência e, normalmente, variando valores de corrente e tensão. Esta transferência de energia é acompanhada de perdas que dependem basicamente da construção do transformador, do seu regime de funcionamento e da manutenção nele efetuada. As principais perdas de energia em transformadores são as perdas no cobre e as perdas no ferro. As perdas no ferro são determinadas pelo fluxo estabelecido no circuito magnético e são praticamente constantes para cada transformador, estando ele operando com carga ou em vazio. As perdas no cobre correspondem à dissipação de energia por efeito Joule, determinada pelas correntes que circular nos enrolamentos do primário e do secundário e dependem da carga elétrica alimentada pelo transformador, sendo proporcionais ao quadrado dessa carga. Com relação às perdas no cobre, para se determinar o carregamento econômico de cada transformador devem ser considerados os parâmetros de construção, operação, tempo de utilização com carga e em vazio e o preço da eletricidade. Na prática, deve-se evitar o funcionamento dos transformadores com carga superior à potência nominal. O carregamento máximo deve situar-se em torno de 80%. Para as perdas no ferro, deve-se avaliar o regime de operação em vazio de cada transformador, verificando-se a possibilidade de desligamento nos períodos onde eles não fornecem energia útil, evitando essas perdas. Essa avaliação deve levar em consideração as características construtivas de cada transformador e os custos de operação e manutenção envolvidos. Por exemplo, pode ser interessante dispor-se de um transformador de menor porte, exclusivo para a alimentação da iluminação, de modo que seja permitido mantê-la ligada para a execução dos serviços de limpeza e vigilância nos horários em que a empresa não estiver funcionando. 9.2 CONSIDERAÇÕES IMPORTANTES QUANTO À INSTALAÇÃO DE TRANSFORMADORES ALTITUDE DE INSTALAÇÃO Os transformadores são projetados conforme as normas da ABNT, para altitudes de até m acima do nível do mar. Em altitudes superiores, o transformador terá sua capacidade reduzida, ou necessitará de um sistema de arrefecimento mais eficaz.
2 LIGAÇÕES As ligações de transformador devem ser realizadas de acordo com o diagrama de ligações de sua placa de identificação. As ligações das buchas deverão ser apertadas adequadamente, cuidando para que nenhum esforço seja transmitido aos terminais, o que viria a ocasionar afrouxamento das ligações, mau contato e posteriormente vazamentos por sobreaquecimento no sistema de vedação. As terminações devem ser ser suficientemente flexíveis a fim de evitar esforços mecânicos causados pela expansão e contração, que poderão quebrar a porcelana dos isoladores. ATERRAMENTO DO TANQUE O tanque deverá ser efetiva e permanentemente aterrado através do seu conector de aterramento. Uma malha de terra permanente de baixa resistência é essencial para uma proteção adequada. COMPONENTES DE PROTEÇÃO E MANOBRA Os transformadores devem ser protegidos contra sobrecarga, curto-circuito e surtos de tensão. Normalmente, usam-se chaves flexíveis, disjuntores, seccionadores, pára-raios, etc. Devem ser instalados o mais próximo possível do transformador. 9.3 MANUTENÇÃO CORRETIVA DE TRANSFORMADORES GENERALIDADES A partir das informações das rotinas periódicas, a Manutenção propõe à operação e, em caso de dúvida, à Superintendência Geral, o procedimento que deve ser adotado para Manutenção Preventiva ou Corretiva. Para alguns tipos de informações colhidas impõe-se uma atuação urgente, pois, no caso de demora, podem ocorrer avarias muito graves no transformador. Em outros casos, a atuação de manutenção pode aguardar algum tempo. Será possível, neste caso, a programação detalhada das verificações e trabalhos de beneficiação a executar. A data de paragem pode ser programada de acordo com os interesses do planejamento e da operação. A título de exemplo, vão ser indicadas algumas ocorrências típicas que levam a atuações urgentes ou programadas.
3 ATUAÇÕES DE EMERGÊNCIA Certas ocorrências, verificadas pela manutenção nas visitas de rotina ou pelo próprio pessoal da operação, exigem desligamento imediato. Nos casos a seguir indicados não podem ser permitidas demoras no desligamento, qualquer que seja o estado de carga da rede ou os interesses imediatos da operação. É preciso que tenha havida negociação prévia e acordo entre manutenção e operação para que a atuação seja imediata, sem dúvidas e sem necessidade de consultas. Eis algumas dessas situações: 1) Ruído Interno Anormal Numa máquina estática, estes ruídos significam normalmente a ocorrência de arcos elétricos de partes em tensão para as partes metálicas ligadas à terra ou entre partes de tensão. Como exemplos, pode ocorrer um arco entre camadas numa bobina de A.T. ou uma disrupção entre uma conexão e o tanque, etc. Numa fase inicial, um arco deste tipo, sendo um evento grave, pode manter-se localizado e correspondendo a danos limitados. A reparação pode ser parcial (refazer ou substituir uma bobina, refazer um isolamento, alterar uma distância, tratar o óleo) e demorar relativamente pouco tempo. Porém, qualquer demora no desligamento do transformador pode significar uma extensão do defeito e conduzir a danos gravíssimos, com desligamento, evidentemente, das proteções de máxima e diferenciais. Nestes casos o defeito pode ir até o nível de destruição do transformador. 2) Vazamento forte de óleo Também neste caso não é possível aguardar pois corre-se o risco de o nível baixar a valores inferiores ao mínimo admissível e de se estabelecerem disrupções do ar das partes superiores em tensão. 3) Dispositivo de pressão atuado Neste caso o disparo pode ser automático. Não se deve tentar o religamento antes de se ter verificado e corrigido a causa da sobre-pressão. A causa é, normalmente, um arco interno que pode não ser audível. 4) Relé de gás atuado O relé de gás tem habitualmente dois níveis de atuação: alarme e disparo. A atuação do alarme corresponde a pequenas liberações de gás. É necessário verificar por testes simples, a natureza deste gás. Pode ser constituído por gases dissolvidos, vapores de compostos voláteis formados pelo aquecimento, pequenas bolhas devidas à decomposição por descargas corona, etc. O gabinete de métodos deve indicar os testes a efetuar e os critérios em que a liberação é admissível. Se a natureza dos gases for indicativa de possível arco,
4 então, o transformador deve ser desligado o mais rapidamente possível mesmo que apenas tenhas ocorrido alarme. Se houver atuação do flutuador e contatos de disparo do relé de gás, então o transformador, desligado por disparo do disjuntor, não pode ser novamente religado. É necessário investigar, por exame da parte ativa, qual foi a causa da ocorrência e proceder aos reparos necessários. 5) Quebra do diafragma da válvula de segurança (tubo de explosão) A atuação é idêntica a do item 3. 6) Sobreaquecimento excessivo nos conectores, verificado por termovisão Este aquecimento pode significar a iminência de um mau contato franco e de um arco com destruição do conector. Também nesta ocorrência não é possível aguardar que a anomalia degenere até o nível de destruição. O transformador tem que ser retirado de serviço. 7) Anomalias dos acessórios de proteção e medição Neste grupo de anomalias, a listagem das que exigem desligamento deve basear-se nas particularidades do transformador e ser estabelecida pelo gabinete de métodos, de acordo com o fabricante. DESLIGAMENTOS PROGRAMADOS Outras anomalias verificadas, apesar de não oferecerem riscos a curto prazo, devem exigir um desligamento do transformador no prazo mais curto possível, sem grande prejuízo das condições de exploração do sistema. Algumas dessas condições anormais são as seguintes: 1. Vazamentos de óleo pequenos ou moderados, não oferecendo o risco de abaixamento perigoso do nível. 2. Aquecimento pequeno nos conectores (indicado pelos critérios de termovisor). 3. Anormalidades no ensaio de óleo, isto é, valores nas tabelas (pg.26 - NBR-7037/1981) ou valores considerados anormais por comparação com medições anteriores. 4. Anomalias na atuação do comutador de derivação em carga. Bloquear a atuação do comutador, de acordo com a operação e aguardar para desligamento em ocasião mais propícia. SECAGEM DA PARTE ATIVA DOS TRANSFORMADORES Sempre que no ensaio de rigidez dielétrica e determinação do teor de água se verificam índices excessivos de umidade no óleo é necessário: Desidratar o óleo; Secar a parte ativa do transformador.
5 De fato a capacidade de absorção de água nos isolantes sólidos é muito alta, maior do que no óleo. No equilíbrio que se estabelece entre o óleo e os dielétricos sólidos, a quantidade de água retirada por absorção nos isolantes de papel e papelão atinge uma proporção ponderal superior. Será útil proceder ao tratamento e secagens do óleo se a parte ativa contiver retida água nos isolantes. Ao fim de pouco tempo o óleo voltará quase ao mesmo estado de umidade anterior. Os métodos a adotar para as secagens da parte ativa (núcleo, enrolamentos e conexões) dependem da dimensão do transformador e das facilidades disponíveis. ENCHIMENTO COM ÓLEO Antes de se iniciar o enchimento de um transformador, com óleo provindo do tanque de armazenamento é necessário circular o óleo pelo equipamento de tratamento e pelo tanque até se obterem para o óleo características iguais ou superiores às estabelecidas para o óleo novo. Nos casos em que o tanque suporta vácuo, o enchimento deve ser feito com a pressão no interior do tanque reduzida até o valor de cerca de 2mmHg, durante a fase inicial. O tempo durante o qual é aplicado o vácuo deve ser suficiente para a secagem do transformador. Uma regra é aplicar o vácuo durante um tempo igual ao período durante o qual esteve aberto acrescida de mais 4 horas. Antes de iniciar o enchimento, deve-se aterrar o tanque e os terminais e também as mangueiras, tubulações e todo o equipamento de tratamento e enchimento. Esta precaução destina-se a evitar cargas estáticas que possam produzir descargas e incendiar o óleo. A temperatura do óleo deve estar entre 40 0 C e 60 0 C. O enchimento deve ser efetuado pela parte inferior do transformador e deve ser realizado até que toda a parte ativa esteja coberta de óleo. Durante a operação de enchimento deve ser verificado o valor da rigidez dielétrica do óleo de hora em hora. O vácuo deve ser verificado todos os 5 minutos. Os valores de rigidez dielétrica devem ser concordantes com os obtidos antes do início do enchimento e devem respeitar os limites indicados na tabela da NBR-7037/1981. MEDIÇÃO DA RESISTÊNCIA DOS ENROLAMENTOS Alguns ensaios dão indicações quanto ao estado interno do transformador. Um ensaio que é executado durante a recepção, mas que é necessário após reparação dos enrolamento ou após a ocorrência de arcos internos, com fins de diagnóstico, é o ensaio de medição da resistência dos enrolamentos. Após manutenção, desequilíbrio na resistência das fases pode indicar erros no número de espiras, diferenças nas seções das barras ou até alterações na
6 qualidade do cobre eletrolítico usado. Depois da ocorrência de ruídos internos que levam à suspeita de arcos, a medição cuidadosa das resistências ôhmicas dos vários enrolamentos pode indicar se houve corte de condutores ou curtocircuito entre espiras de camadas antes mesmo da abertura do tanque.