Associação da manutenção centrada em confiabilidade com manutenção em transformadores de potência: abordagem técnica

Sistemas elétricos de potência são compostos por uma integração de equipamentos que garantem a geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. Entre esses componentes, as subestações desempenham um papel crucial, sendo responsáveis pela transformação de tensão e pela interconexão entre diferentes níveis de tensão, dentro dessa infraestrutura. Nas subestações, os transformadores de potência são elementos essenciais para o funcionamento da rede, pois são os responsáveis pela elevação e redução de tensões para diferentes estágios da transmissão de energia, com vistas à redução das perdas correlatas.

A manutenção desses sistemas e seus equipamentos é, portanto, uma tarefa tecnicamente complexa, que deve ser realizada de forma planejada e criteriosa, principalmente em transformadores de potência (por terem mais elementos a serem observados/manutenidos e por sua importância operacional estratégica), cujas falhas podem gerar consequências graves, como interrupções no fornecimento e danos dispendiosos aos equipamentos. 

Nesse sentido, a abordagem de manutenção centrada na confiabilidade (RCM) tem sido cada vez mais adotada para melhorar a eficiência da manutenção, reduzir falhas inesperadas e garantir a longevidade dos ativos (Moulin et al., 2020).

Dentro da RCM, a manutenção preditiva desempenha um papel fundamental, assim, os ensaios em transformadores de potência são realizados com o objetivo de detectar falhas antes que elas resultem em danos significativos. Citam-se, como principais ensaios aplicados aos transformadores em campo:

• Análises de óleo isolante: o óleo isolante é componente estratégico do sistema isolante de transformadores de potência. Sua análise periódica permite detectar gases dissolvidos que, a depender da combinação, das concentrações e da evolução temporal, podem explicitar tendências de falha. Para tanto, aplica-se a análise de gases dissolvidos (AGD) em óleo isolante, também denominada cromatografia, em alusão aos cromatógrafos utilizados nos laboratórios químicos em que ela é procedida. Além disso, a avaliação físico-química periódica do óleo isolante desponta como uma necessidade para acompanhar sua gradativa degradação, a se manifestar por alterações em grandezas, como a rigidez dielétrica, o teor de água, a tensão interfacial, o fator de perdas, o ponto de fulgor e outros. Essas informações, se adicionadas às modelagens estatísticas de falha, baseadas em RCM, já permitem, por exemplo, definir, em um parque elétrico, prioridades de manutenção, caso se opte pelo óleo isolante como um primeiro balizador de tomada de decisão.
• Ensaios elétricos de resistência de isolamento: reduções nas medidas de resistência de isolamento, quando referenciadas a uma mesma temperatura, podem indicar uma degradação no sistema isolante de transformadores de potência, sobretudo quando há problemas no óleo isolante ou evidências de perda de vida útil acentuada da isolação celulósica.
• Ensaios elétricos de fator de potência do isolamento: complementado os ensaios de resistência de isolamento, medidas de fator de potência do isolamento que, previamente corrigidas a uma temperatura de referência, apresentem crescimento em relação a valores tomados como limites por fabricantes, ou mesmo em relação a ensaios precedentes, sinalizam degradação do sistema isolante, que deve ser averiguado quando isso ocorrer.
• Ensaios elétricos de relação de transformação de espiras: erros acima dos limites normativos para a relação de transformação de espiras indicam problemas nas bobinas, como problemas de isolação entre espiras adjacentes. Por mais que defeitos assim, geralmente, levem à falha rápida do equipamento, caso detectados desvios em transformadores que estavam em operação, a investigação acurada torna-se essencial para que se evitem falhas.
• Ensaios elétricos de resistência elétrica dos enrolamentos: diferenças muito expressivas entre medidas de resistência elétrica de bobinas semelhantes de um mesmo enrolamento ou aumentos expressivos de seus valores, considerando medidas corrigidas a uma temperatura de referência, explicitam potenciais problemas, sobretudo de más conexões internas. Reduções de valores também podem ocorrer em casos de curtos-circuitos entre espiras, embora, casos assim, quando ocorrem, geralmente já culminam na rápida falha do equipamento.
• Ensaios elétricos de corrente de excitação com tensão reduzida: desvios ou assimetrias significativas entre as medidas de corrente de excitação com tensão reduzida indicam potenciais deformações no núcleo magnético, cabendo inspeção da parte ativa e obtenção de evidências adicionais para que o problema não evolua para uma falha.
• Ensaios elétricos em buchas condensivas: variações nas medidas de capacitância e tangente delta de buchas condensivas indicam o comprometimento do sistema isolante, exigindo intervenção imediata.

Esses ensaios, quando realizados de forma sistemática e periódica, ajudam a predizer falhas, evitar danos catastróficos e, com isso, prolongar a vida útil dos transformadores de potência. 

A aplicação de RCM em subtransmissão envolve a análise de confiabilidade de equipamentos como transformadores de força, transformadores de instrumentos, disjuntores, isoladores, condutores isolados ou nus e mesmo dos sistemas de proteção e automação, com seus diversos componentes, levando em consideração a criticidade de cada um deles para a operação do sistema como um todo e as suas correlatas estatísticas de falha, devidamente estratificadas por similaridades construtivas, para serem representativas. 

Referências

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• BEZERRA, F. P. et al. (2019). Gerenciamento de ativos em sistemas elétricos de potência: Desafios e práticas de manutenção. Journal of Power Systems, 45(1), 75-89.
• GOMES, M. L. et al. (2019). Tecnologia de monitoramento e manutenção em sistemas elétricos de potência. Brazilian Journal of Electrical Engineering, 35(3), 145-157.
• MEDEIROS, M. G. et al. (2021). Monitoramento remoto e análise preditiva em sistemas de subtransmissão: Aplicações e desafios. Journal of Power Distribution, 10(2), 50-64.
• MOUIN, J. et al. (2020). Reliability-Centered Maintenance Applied to Electrical Systems. IEEE Transactions on Power Systems, 35(6), 1234-1245.
• SILVA, L. D. (2020). Análise de Gases Dissolvidos em Óleo: Importância na Manutenção de Transformadores de Potência. Electrical Engineering Review, 58(4), 233-243.
• TAVARES, M. & SOUZA, D. (2020). Ensaios de Diagnóstico em Transformadores: Práticas e Aplicações em Manutenção. IEEE Transactions on Industry Applications, 56(2), 456-465.
• VARGAS, A. et al. (2018). Ensaios e Diagnóstico de Transformadores de Potência. Journal of Electrical Engineering, 37(1), 87-102.

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Sobre o autor:

Caio Huais é engenheiro industrial, especialista em Engenharia Elétrica e Automação com
MBA em engenharia de manutenção e gestão de negócios. Atualmente, ocupa posição de
gerente corporativo de manutenção no Grupo Equatorial, respondendo pelo desempenho da
Alta Tensão de 7 concessionárias do Brasil.