CIGRE-Brasil  avalia uso de diagramas de equilíbrio em análise de transformadores

Considerados componentes básicos do sistema elétrico, os transformadores têm importância fundamental para proporcionar segurança e confiabilidade para o fornecimento de energia elétrica. Falhas em transformadores podem resultar em interrupções no fornecimento de energia elétrica. Para os clientes das companhias elétricas, as interrupções resultam normalmente em muitos transtornos e prejuízos.  Para a concessionária de energia, os episódios geram aumento dos custos operacionais, causam arranhões consideráveis em sua reputação e proporcionam riscos de penalização pelo órgão regulador.

Sob um cenário marcado pelo aumento na demanda por energia, por uma idade média elevada dos equipamentos e pela pressão sobre os custos de operação, fatores que obrigam as concessionárias a utilizar plenamente a capacidade e vida útil dos equipamentos, a avaliação da condição operacional dos transformadores ganha cada vez maior importância. Por conta disso, e visando contribuir para que as concessionárias possam contar com ativos em suas melhores condições, o Comitê de Estudo D1 – Materiais e Tecnologias Emergentes de Ensaios e Monitoramento, do CIGRE-Brasil, produziu o estudo “Estimativa da umidade na isolação sólida a partir do óleo isolante de transformadores”.

O estudo considera a influência da degradação da isolação celulósica dos transformadores, fator que determina a vida útil desses ativos, que é influenciada, principalmente, pelos seguintes fatores: temperatura, oxigênio, umidade e produtos de oxidação do óleo. A temperatura de operação do transformador está diretamente relacionada com o seu ciclo de carregamento, dependendo da característica do equipamento e do seu modo operacional. Os demais parâmetros são monitorados preventivamente, de forma a reduzir sua influência na degradação das propriedades mecânicas do papel isolante.

Entre os fatores que favorecem o envelhecimento, a umidade presente na isolação do transformador tem importância preponderante sobre as demais. Soma-se a isso o fato de que baixos teores de água são fundamentais para garantir a isolação adequada e, consequentemente, a operação segura e confiável do equipamento.

Uma vez presente em níveis acima dos limites previstos, a água causa três efeitos prejudiciais nos transformadores de potência: diminui a suportabilidade dielétrica, acelera o envelhecimento do papel isolante e, pode levar à formação de bolhas de gás. As principais fontes de contaminação por água são: a umidade residual do processo de fabricação, a entrada do ar atmosférico durante a operação e o envelhecimento do óleo e do papel isolante.

No Brasil, as diretrizes para supervisão e manutenção do óleo mineral isolante de equipamentos elétricos estão publicadas na norma ABNT NBR 10576. Essa norma define valores de referência de umidade para início de controle em equipamentos novos, bem como parâmetros para a tomada de ação corretiva.

 No estudo realizado pelo grupo do CIGRE-Brasil foi avaliada a aplicabilidade dos diagramas de equilíbrio para estimar indiretamente a umidade na isolação celulósica. Embora tenha ocorrido uma melhora significativa na qualidade dos diagramas de equilíbrio (convencionais ou aperfeiçoados), para um transformador em operação não é possível estimar o valor da umidade no papel isolante. A avaliação da condição da isolação celulósica a partir dos limites de saturação relativa percentual de água no óleo é simplista, considerando todos os transformadores iguais, sem distinção por classe de tensão.

Os limites de teor de água estabelecidos nas normas técnicas permitem afirmar que a condição da isolação celulósica será de no máximo “moderadamente úmida”, ou seja, a saturação relativa da água no óleo sempre estará abaixo de 20%.  

O estudo conclui que os diagramas de equilíbrio podem ser utilizados, sim, para análise de tendência da umidade como ferramenta importante para a engenharia de manutenção determinar ações corretivas, visando garantir as condições operacionais adequadas e a extensão da vida útil dos transformadores.

O trabalho completo será apresentado no IV CMDT – Colóquio sobre Materiais Dielétricos e Técnicas Emergentes de Ensaios e Diagnóstico, que será realizado em Curitiba (PR), nos dias 18 e 19 de junho próximos.