Definições

 

 

Papel, papel kraft, papel isolante, papéis

paper – papel (da Electropedia IEC)

cellulosic paper of certain types, frequently characterized by their relatively high rigidity
Note – In general the term paper is used for cellulosic papers if not otherwise specified.[fonte]

Kraft paper – papel kraft (da Wikipédia)

Electrical insulation paper (da Wikipedia)

(paper) board – papéis, cartões (da Electropedia IEC)
generic term applied to certain types of cellulosic paper frequently characterized by their relatively high rigidity
Note – For some purposes, materials of grammage (mass in grammes per square meter surface area) less than 225 g/m2 are considered to be paper, and materials of grammage of 225 g/m2 or above are considered to be board.[fonte]

 

Nomex, TUP (thermal upgraded paper)

Nomex (da Electropedia IEC)

TUP (da IEC 62874:2015)
thermally upgraded kraft paper

 

Degree of polymerization (of a polymer) (da Electropedia IEC)

the average value of the number of monomeric units in the molecules of a polymer
Note – Different average values (number, mass, or viscometric average) can be determined for the same material.[fonte]

 

Degradation - degradação (of performance) (da Electropedia IEC)

an undesired departure in the operational performance of any device, equipment or system from its intended performance
Note – The term “degradation” can apply to temporary or permanent failure.IEV ref.161-01-19 [fonte]

 

Power transformer - trasformador de potência (da Electropedia IEC)

a static piece of apparatus with two or more windings which, by electromagnetic induction, transforms a system of alternating voltage and current into another system of voltage and current usually of different values and at the same frequency for the purpose of transmitting electrical power – IEV ref 421-01-01 [fonte]

 

Mineral insulating oil - óleo mineral, natural esters - éster natural, Synthetic organic ester - éster sintético

Mineral insulating oil

insulating liquid derived from petroleum crudes
Note – Petroleum crude is a complex mixture of hydrocarbons with small amounts of other natural chemical substances.
IEV ref.212-17-02 [fonte]

Natural esters (dalla IEC 62770)
vegetable oils obtained from seeds and oils obtained from other suitable biological materials and comprised of triglycerides
IEC 62770, ed.1.0 (2013-11)

Synthetic organic ester (dall’Electropedia IEC)
insulating liquid produced from acids and alcohols by chemical reaction
Note – These esters include mono-, di- and polyol-esters.
IEV ref.212-17-08 [fonte]

Power transformer

Power transformer (da Electropedia IEC)

a static piece of apparatus with two or more windings which, by electromagnetic induction, transforms a system of alternating voltage and current into another system of voltage and current usually of different values and at the same frequency for the purpose of transmitting electrical power
IEV ref 421-01-01 [fonte]

 

Reclaim - regeneração, reconditioning - tratamento físico

Reclaiming (do Glossário IEC)
elimination of soluble and insoluble contaminants from an insulating liquid or gas by chemical adsorption means, in addition to mechanical means, in order to restore properties as close as possible to the original values or to the levels proposed in this standard
Published in:IEC 60480, ed.2.0 (2004-10) – Reference number:3.3.5 – Source:IEV 212-09-05 (modified) [fonte]

Reconditioning (do Glossário IEC)
process that eliminates or reduces gases, water and solid particles and contaminants by physical processing only
Published in:IEC 60422 ed.4.0 (2013-01) – Reference number:3.5 [fonte]

Depolarization (do Glossário IEC)
process of removing electrical polarization from an electrical insulating material until the depolarization current is negligible
NOTE Depolarization is generally recommended before measuring the resistive properties of an electrical insulating material.
Published in:IEC 62631-1, ed.1.0 (2011-04) – Reference number:3.12 [fonte]

 

 

Introdução

 

isolamento elétrico

[ALT img.:Água no transformador (papel e óleo) | migração de água temperatura]

Se a temperatura desce, a água passa do óleo para o papel e inversamente se a temperatura sobe

Nos transformadores elétricos, o isolamento é assegurado principalmente pelo sistema de óleo e papel.
A construção dos transformadores prevê práticas operacionais que asseguram uma concentração de água no papel tipicamente inferior a 0,5% -1% em massa, em relação aos requisitos contratuais definidos entre o fabricante e o comprador (ref. 5.4.3 IEC 60422).O limite de água no óleo depende da categoria do transformador, para transformadores novos (> 170 KV) antes da aplicação de energia a concentração máxima admissível de água no óleo é de 10 mg/kg (ref. Tabela 3 IEC 60422).

Após a secagem inicial do novo transformador, a concentração de água aumenta em função do tipo de transformador, das condições ambientais, das condições de operação e dos processos de degradação do óleo e do papel.O aumento de água no transformador tem causas externas (por ex.: entrada da atmosfera) e causas internas, devidas a mecanismos complexos de degradação do sistema óleo-papel.Entre estes últimos estão os processos de degradação físico-química do papel conhecidos como "processos de hidrólise".Durante o ciclo de vida do transformador há uma condição de contínua modificação do equilíbrio entre a água absorvida pelo papel e a dissolvida no óleo.

A migração da água entre os papéis e o óleo depende principalmente da temperatura e do "perfil operacional" do transformador.

 

Relação com a temperatura

A migração da água entre os papéis e o óleo depende principalmente da temperatura e do "perfil operacional" do transformador.Quanto mais aumenta a temperatura, mais assistimos a uma migração da água do papel para o óleo; quanto mais desce a temperatura, mais água passa do óleo para os papéis.

[ALT img.:Água no transformador (papel/óleo) ]
Retirado da apresentação “World of moisture & Moisture Management” de V. Sokolov na conferência My Transfo 2004, Turim 20/10/2004

O perfil térmico do transformador não é homogénea em todas as suas partes internas; em particular, as alterações em função de cada enrolamento, nas partes superior, média e baixa, das condutas para a circulação e o arrefecimento e da geometria do sistema de refrigeração e dos depósitos de lamas que podem mudar ao longo do tempo.Um importante estudo destas condições é reportado no documento CIGRE WG 230 de 2007, intitulado “Moisture equilibrium and moisture migration within transformer insulation systems”, cujo convenor foi o Dr. Victor Sokolov (falecido em 2008), um dos principais especialistas na matéria.

A água no transformador induz uma redução progressiva das propriedades de isolamento (tensão de descarga, fator de dissipação) do sistema papel-óleo com geração de defeitos elétricos (ex:. descargas parciais) que possam evoluir para descargas elétricas e arcos de potência com falhas elétricas no transformador.

[ALT img: dangerous effects of free water ]
[ALT img: vapour babble ]

 

99% da água contida nos transformadores de potência situa-se nos materiais celulósicos.

 

Clique aqui para aceder às principais publicações Sea Marconi sobre o assunto:

 

Quadro normativo

Principais referências normativas

• IEC TR 62874:2015, “Guidance on the interpretation of carbon dioxide and 2-furfuraldehyde as markers of paper thermal degradation in insulating mineral oil”
• IEC 60422:2013, “Mineral insulating oils in electrical equipment – Supervision and maintenance guidance”
• CIGRE Technical Brochure 227, 2003 “Life Management Techniques for Power Transformer”
• CIGRE Brochure 323, 2007 “Ageing of cellulose in mineral-oil insulated transformers”
• CIGRE Brochure 343,2008 “Recommendations for condition monitoring and condition assessment facilities for transformers”
• CIGRE Technical Brochure 349, 2008 “Moisture Equilibrium and Moisture Migration within Transformer Insulation Systems”
• CIGRE Technical Brochure 445, 2011 “Guide for Transformer Maintenance”
• CIGRE Technical Brochure 494, 2012 “Furanic compounds for diagnosis”
• IEC 60076-7:2005 Ed.1, “Power Transformers – part 7 loading guide for oil immersed power transformer”
• CIGRE WG A2-30, 2007 “Moisture equilibrium and moisture migration within transformer insulation systems”

 

 

Causas

[ALT img.:Água no transformador (papel/óleo)

Retirado da apresentação “World of moisture & Moisture Management” de V. Sokolov apresentada na conferência My Transfo 2004, Turim 20/10/2004

A criticidade "Água no transformador (papel e óleo)" é causada principalmente por mecanismos resultantes de influxos externos, com a entrada de humidade da atmosfera, e influxos internos, derivantes dos mecanismos de degradação dos isolantes sólidos e líquidos que geram água (hidrólise de celulose).

 

Causas em relação às fases do ciclo de vida

 

Causas da criticidade "Água no transformador (papel e óleo)" | Quando pode ocorrer (fases do ciclo de vida)

Carência dos requisitos de secagem do transformador em fase de construção (< 0,5% -1%) | Requisitos e compra

Deficiência no controlo de qualidade para lotes individuais ou fornecimento de papel e óleo (exemplo:DP inicial do papel antes da impregnação, conteúdo de água no óleo) | Aceitação dos papéis isolantes e óleo

Falta de controlos e procedimentos analíticos (e de amostragem) para a verificação do teor de água no óleo | Aceitação do óleo, testes de fábrica, instalação e pré-energização, exercício, idade avançada

Perda do gás de proteção e acumulação de humidade nos isolantes sólidos | Transporte e instalação do transformador

Deficiência nos tratamentos de desumidificação dos papéis (por ex., processos vapour phase).Um bom papel isolante tem um valor de água impregnada entre 0,5 e 1% em massa | Construção, transporte, instalação e pré-energização, serviço, idade avançada

Acumulação de ar e humidade (por exemplo, durante a mudança do óleo ou outras intervenções de manutenção eletromecânica) | Testes de fábrica, instalação e pré-energização, serviço, idade avançada

 

 

Principais fontes de contaminação por água

1. A humidade residual nos elementos das "estruturas espessas" (thick structure)
   A humidade residual num transformador novo após a sua construção deve ser inferior a 1%, com objetivo de 0,5%.Uma humidade residual excessiva de - 4% pode persistir em alguns componentes isolantes espessos, particularmente nos papéis laminados e nos plásticos
2. Entrada da atmosfera
   1. 1.Absorção de água da atmosfera devido à exposição direta do isolamento ao ar (em particular durante as operações de instalação ou de manutenção)
      1. 2.Entrada de humidade sob a forma de fluxo molecular (Knudsen), devido à diferença na concentração de água na atmosfera e na do óleo na carcaça (negligenciável)
         1. 3.Fluxo viscoso de ar húmido no transformador devido à diferença entre a pressão atmosférica e a pressão na caixa (contaminação principal)
3. Decomposição da celulose devido ao envelhecimento
4. Decomposição do óleo devido ao envelhecimento
5. Libertação de água "ligada" (bound) ao óleo e outras partículas

 

 

Sinais (inspeção visual) - Sintomas (análise)

Sinais (inspeção visual)

O óleo* afetado pela criticidade "água no transformador (papel e óleo)" pode ter diferentes aspetos característicos.

*aqui queremos dizer a amostra de óleo representativa da totalidade da massa do fluido presente na carcaça do transformador.Para este efeito, é necessário recolher a amostra na parte inferior da carcaça do transformador.Na presença de acessórios (isoladores, interruptores, etc.) repete-se a amostragem na parte inferior de cada um dos acessórios.Na fase de amostragem é imperativo indicar o ponto de amostragem e a temperatura do óleo no momento da atividade

 

[ALT img.:Água no transformador (papel e óleo) ]
Retirado da apresentação “World of moisture & Moisture Management” de V. Sokolov na conferência My Transfo 2004, Turim 20/10/2004

A. óleo com separação líquida de óleo-água (free water).
Neste caso, a fração aquosa deposita-se na parte inferior da amostra, enquanto a fração oleosa sobrejacente aparece sob a forma de emulsão esbranquiçada.Referido a temperatura ambiente (p. ex., 20 °C)**.É a condição pior

B. óleo com aparência leitosa.Referido a temperatura ambiente (p. ex., 20 °C)**.

C. óleo com aspeto opaco, esbranquiçado.Referido a temperatura ambiente (p. ex., 20 °C)**.

D. óleo que não exibe sinais característicos, porque a água contida está completamente dissolvida.Referido a temperatura ambiente (p. ex., 20 °C)**.

**se a temperatura diminui acentua-se a fase de separação e aumenta-se a água no fundo (a água tem peso específico 1 e o óleo mineral 0,875 mg/cm3).
Se a temperatura aumenta, o fenómeno de separação das fases reduz-se por efeito da natural solubilização da água natural no óleo.

 

Para a determinação da quantidade de água no óleo, a parte a ser submetida a análise não é a água, mas a fração de óleo mais homogénea

 

Nos casos da inspeção interna do transformador podem evidenciar-se sinais de água livre ou gotículas de água, principalmente no fundo da carcaça e na parte inferior da cabeça da carcaça do transformador.Estas últimas são muito perigosas porque estão perto das áreas de alta tensão.Na mesma área podem evidenciar-se sinais de ferrugem ou descamação da pintura local.Às vezes, até mesmo os enrolamentos, nos casos de perda de vedação da carcaça, podem mostrar sinais de água.

[ALT img: água suspensa]
[ALT img: água suspensa]

 

 

Amostragem representativa

Durante a inspeção externa do transformador, é necessário recolher amostras representativas de óleo isolante em conformidade com o padrão de referência e as instruções de operação anexas ao kit de amostragem (aprofundar).

 

É importante que sejam usados protocolos de amostragem adequados e que sejam utilizados kits de amostragem capazes de assegurar a preservação da amostra até à fase de pré-análise - IEC 60475 "Method of sampling insulating liquids".Da mesma forma, é importante que o kit proporcione ferramentas apropriadas de recolha de dados (dados de identificação do transformador, numeração sequencial de cada uma das amostras, etc.).

 

Quando for decidido efetuar uma inspeção interna do transformador, como resultado de uma avaria ou de modo a realizar uma investigação aprofundada, recomenda-se veementemente a recolha de amostras dos papéis isolantes, de acordo com os protocolos e procedimentos adequados.Em particular, é aconselhável recolher os papéis nas partes alta, baixa e intermédia dos enrolamentos individuais, tanto do primário como do secundário, para cada fase, retirando-se mais amostras de papel nas áreas com mais sinais da criticidade (vd. Sinais, acima).

 

 

Sintomas (análise)

O sintoma específico da criticidade "Água no transformador (papel e óleo)" está relacionado com a presença no óleo dos seguintes indicadores de diagnóstico com valores típicos não consistentes com os recomendados pela norma IEC 60422:

• Água no óleo (IEC 60814)

A que se juntam os indicadores de diagnóstico resultantes da análise dos papéis isolantes (como resultado de qualquer inspeção interna e amostragem):

• DP, grau de polimerização (IEC 450:1974)
• Água nos papéis (IEC 60814)

 

[ALT img.:Água no transformador (papel e óleo)]

Para evitar interferências na matriz e evitar sobrestimativas
A Sea Marconi desenvolveu e utiliza o sistema de preparação de amostras
em atmosfera controlada em frasco com a
revolving table (desenvolvida e comercializada pela Sea Marconi)
analisado ​​automaticamente pelo método Karl Fisher (aprofundar).

 

existem alguns outros fatores conexos úteis para completar o quadro de diagnóstico (derivados da análise do óleo):

• Acidez TAN (IEC 62021-1)
• Partículas (IEC 60970)

Os relatórios de teste da Sea Marconi estão em conformidade (EN ISO/IEC 17025) quanto à indicação da incerteza de medida (exceto para o aspeto que não é um teste numérico, e para o código ISO das partículas).

As partículas distribuídas no óleo, dependendo do seu tipo, tamanho e concentração, podem ser carregadas de água (bond water) reduzindo localmente as propriedades isolantes.Esta condição pode provocar descargas parciais até evoluir para descargas elétricas e falha elétrica.

 

 

Diagnósticos

Para o diagnóstico de criticidade "Água no transformador (papel ou óleo)", a Sea Marconi emprega a sua própria métrica de diagnóstico, neste caso:

• interpretam-se os sinais visuais no transformador (e os de eventual inspeção interna);
• por meio da análise do óleo e dos papéis (se disponíveis depois de inspeção interna) identificam-se os sintomas e avaliam os co-fatores.Um deles é, sem dúvida, a temperatura, seja a da amostragem, seja a ambiental.Ao mesmo tempo, é necessário avaliar a degradação do óleo, o tipo de óleo (entre parafínicos e nafténicos existem diferentes graus de solubilidade, o que é ainda mais evidente para os ésteres naturais, que podem chegar a solubilizar até 10 vezes mais do que os óleos minerais ) e a concentração e tipo de aditivos.
  
  Os limites recomendados pela IEC 60422 relativamente à água no óleo para um transformador acabado de ser enchido e antes de se aplicar a energia são:

[ALT img.:Água no transformador (papel e óleo)

retirado da Tabela 3 – Recommended limits for mineral insulating oils after filling
in new electrical equipment prior to energization – IEC 60422 ed.4-2013

 

Ainda a mesma norma da pág. 28 indica os limites recomendados de água em óleo para um transformador em serviço:

[ALT img.:Água no transformador (papel e óleo)

retirado da Tabela 5 – Application and interpretation of tests – IEC 60422 ed.4-2013

 

A partir dos resultados das análises de "água em óleo", existem vários métodos (com diferentes níveis de precisão) para avaliar o estado de hidratação da celulose, ou seja, a água absorvida pelos papéis.Primeiro de tudo é necessário distinguir entre os métodos diretos, que incluem a análise de amostras de papéis de inspeção interna, e os métodos indiretos, através de fórmulas matemáticas e diagramas.

A norma técnica IEC 60422, por exemplo, permite (vd. tabela abaixo) estimar as condições de humidade do isolante sólido (papel).Para se obter esta estimativa é preciso calcular (vd. fórmulas abaixo) a saturação da água no óleo, isto é, a concentração máxima de óleo que pode solubilizar-se no óleo a uma certa temperatura.

[ALT img.:Água no transformador (papel e óleo)

Depois de se ter calculado a saturação da água no óleo em termos percentuais, graças à tabela abaixo (Tabela A.1 - IEC 60422 ed.4-2013) é possível obter uma estimativa da humidade dos papéis: papéis secos, moderadamente húmidos, húmidos, extremamente húmidos.

[ALT img.:Água no transformador (papel e óleo)

Table A.1 – Guidelines for interpreting data expressed in per cent saturation – IEC 60422 ed.4-2013

[ALT img.:Água no transformador (papel e óleo)

T. V. Oommen, “Moisture Equilibrium Charts for Transformer Insulation Drying Practice”, IEEE Transaction on Power Apparatus and Systems, Vol, PAS-103, No.10, October 1984

 

Para integração, é possível usar as diferentes curvas de equilíbrio (curvas Fabre-Pichon, 1960; curvas de Oommen, 1983; curvas de Griffin, 1988; curvas de Koch, 2005).Trata-se de diagramas elaborados com base em diferentes características de aplicação que permitem prever cientificamente a quantidade média de água absorvida nos papéis de acordo com a temperatura média de funcionamento.Subsequentemente, sabendo o peso total do papel e do óleo, é possível fazer um balanço de massa total da água total presente no transformador, tanto no papel como no óleo.

 

Em alternativa à determinação indireta que acabámos de descrever, há também a possibilidade de utilizar uma metodologia direta.
Na presença de uma amostra de papel impregnado de óleo, através de um protocolo específico, que prevê a extração da água do mesmo por meio de um gás portador (por exemplo, azoto quente), é possível determinar a quantidade de água no papel.A água extraída é determinada com o método quantitativo de Karl Fisher (método IEC 60814).Esta concentração (mg/kg) permite calcular a percentagem de água em relação à massa da amostra de papel em análise.

A Sea Marconi usou recentemente este método para um grande fabricante internacional de transformadores.A medição da humidade dos papéis permitiu compreender melhor o processo de secagem do transformador e otimizar todo o processo de produção.

• graças à base de dados, estuda-se o histórico familiar ou subjetivo (em busca, por exemplo, de falhas e/ou defeitos em máquinas gémeas);
  • são postos em exame e monitorizados os fatores de incerteza, a velocidade e a evolução ao longo do tempo (trend) dos indicadores sintomáticos durante as fases do ciclo de vida; para este efeito, é desvincular-se da temperatura de amostragem (que muda em relação ao perfil de funcionamento) renormalizando o resultado analítico da água no óleo a uma temperatura de 20 °C [vd.IEC 60814].Este cálculo é realizado usando a fórmula [pôr fórmula] de pág. 13 (IEC 60422) com o fator de correção (vd. Fig. 1 pág. 41 IEC 60422).
  • com base na avaliação destes fatores-chave, a criticidade específica é classificada em termos de tipo e prioridade, definindo-se, ao mesmo tempo, o tipo e a prioridade das ações corretivas

 

a temperatura é um fator-chave nos processos de degradação dos materiais isolantes de papel e óleo.Alguns sensores de temperatura (fibras óticas internas ou sensores externos colocados nos pontos representativos) podem monitorizar o transformador durante o seu ciclo de vida.Estes dados, modelados através de um específico "algoritmo de perfil operacional," permitem diagnosticar de forma mais eficaz a situação atual e prever a sua evolução futura (prognóstico) para prevenir e mitigar problemas específicos.

 

 

Exemplo real

Transformador cat. A (vd. Tab. 2 IEC 60422), de geração tipo elevador GSU (respirante com conservante e gel de sílica)
Tensão:400 kV, Potência:250 MVA
Massa de óleo:50 000 kg de óleo mineral de base parafínica não inibido
Massa de papel:2 500 kg
Tipo de Papel: papel Kraft não TU

Arrefecimento:ONAF
Severidade ambiental: normal, clima temperado, altura (slm) 250 m, piso térreo
acidez total de 0,25 mgKOH/g óleo (valor "poor" em relação à tab. 5 IEC 60422),
cor = 6 dark (valor "poor" em relação à tab. 5 IEC 60422)

 

 

Água no papel

A água no papel do transformador em novo era de < 0,5%.A quantidade de água no óleo para um transformador novo deve ser de < 10 mg/kg a 40 °C.

Renormalizado a 20 °C são 4,5 mg/kg de água no óleo, logo, 0,225 kg de água no óleo do transformador do exemplo (4,5 mg/kg kg x 50 000 = 225 000 mg = 0,225 kg).

12,5 kg de água no papel inicial

Assim, temos uma proporção de 55,5, o que significa que para cada kg de água no óleo há 55 kg de água no papel

 

 

Água no óleo

Água no óleo = 40 mg/kg amostrada a 40 °C. Esse valor correto a 20 °C torna-se 18 mg/kg, o que significa que numa massa de 50 000 kg de óleo existem 0,9 kg de água dissolvida no óleo (18 mg/kg x = 50 000 mg 900 000 kg = 0,9 kg)

Então, passando de 0,225 kg para 0,9 kg, o valor da água no óleo aumentou 400%!

O papel isolante está, claramente, num processo de degradação: inicialmente tinha uma massa de 2 500 kg que passou a 1 875 kg.

Graças às curvas de equilíbrio de T. V. Oommen, estima-se uma saturação relativa de água no óleo de cerca de 5%, definida pela norma IEC como "extremelly wet".

Estas duas últimas peças de informação permitem-nos obter o teor de água nos papéis:93 kg (1 875 kg x 5/100)

Resumindo, tem-se 0,9 kg de água no óleo e 93 kg de água no papel

Por conseguinte, torna-se evidente que no exemplo real a proporção de água no óleo/água nos papéis para um transformador novo é de 1 a 55, que agora está praticamente duplicado: por cada kg de água no óleo, há cerca de 100 Kg de água nos papéis

 

O DP deste transformador reduziu-se em 35 anos de 1000 para 200, entendido como valor médio, o que corresponde convencionalmente ao final da vida térmica.Ao mesmo tempo, calcula-se uma perda de massa do papel de 25%, e o seu peso passou, de facto, dos 2 500 kg iniciais para 1 875 kg.

 

 

Prevenção

A presença de água no sistema de papel e óleo no interior do transformador pode ser uma condição extremamente crítica, especialmente quando a criticidade chega a um nível de "extremelly wet insulation" (tab. A1 IEC 60422, pág. 42), resultando em riscos excessivos de falha elétrica.

Esta condição não é solucionável apenas pelo tratamento físico do óleo, que reduziria a água no óleo, mas não nos papéis.São particularmente críticas as fases de energização do transformador a baixa temperatura com carga súbita.Nestes casos, é muito provável a formação de bolhas de água.

A estratégia de gestão do ciclo de vida é evitar, tanto quanto possível, a formação de água no sistema óleo-papel.Embora seja impossível repor a zeros esta criticidade, é no entanto possível evitá-la ou mitigá-la através de práticas de operação apropriadas (por exemplo, o controlo analítico do óleo e indiretamente dos papéis, o tratamento do óleo, a gestão do perfil de carga, o arrefecimento da máquina).No caso de o transformador pertencer a uma família de dispositivos afetados por uma falha pela mesma criticidade, podem definir-se as práticas operacionais ad hoc que otimizem os vários fatores críticos (por exemplo, por meio da instalação de cartuchos dessecantes).

 

 

Ações preventivas ao longo do ciclo de vida do transformador

• Monitorizar os indicadores sintomáticos (vd. sintomas, acima).No caso de se manifestarem os primeiros sintomas da criticidade, como um alto teor de água no óleo, recomenda-se aumentar a frequência das análises, a fim de monitorizar as tendências.
• Realizar tratamentos de óleo adequados, a fim de manter uma baixa humidade nos papéis e também a fim de evitar atingir a condição "wet insulation" (Tabela A.1 - IEC 60422 ed.4-2013).
  Entre as ações sugeridas incluem-se:
  • Tratamento físico
    Trata-se de um processo executado no local, mantendo o transformador em serviço (e sob carga) sem a necessidade de esvaziá-lo.Esta intervenção é realizada com Unidades Modulares de Descontaminação (DMU), especialmente concebidas pela Sea Marconi.O transformador é ligado à DMU através de mangueiras flexíveis; o óleo degradado é aspirado a partir da parte inferior do transformador, acabando, depois, na DMU que o aquece, filtra, desgaseifica, desumidifica e descontamina, para depois bombeá-lo pela parte superior do transformador.Isto cria um circuito fechado que, passagem após passagem, é capaz de restaurar os valores dos principais parâmetros físicos do óleo (água, gases, partículas).(saiba mais)
• Aplicação de cartuchos para a desumidificação do transformador
  Esta atividade é realizada por meio de um aparelho que é colocado sobre o transformador e opera de uma forma contínua em circuito fechado sob carga e tem colunas com peneiras moleculares para absorção seletiva de humidade e de outros compostos polares.
• Para máquinas de respiração com conservador é recomendada a monitorização periódica dos sais dessecantes (saiba mais)

 

 

No caso de papéis húmidos, a mudança de óleo não é uma opção de solução, porque a água absorvida pelos papéis não seria removida, apesar de se mudar o óleo.A operação de mudança do óleo poderia, além disso, criar bolhas de ar (e consequentes descargas parciais) que permaneceriam presas nas zonas mortas do transformador: sob a cabeça ou nos radiadores.

 

Recomenda-se executar (e manter sempre atualizado) o inventário dinâmico dos transformadores com indicação dos marcadores (indicadores) sintomáticos da criticidade "Água no transformador (papel e óleo)" durante todas as fases do ciclo de vida.Recomenda-se também um mapeamento dos equipamentos na condição de "wet" e "extremely wet".

 

Quais são as medidas preventivas em equipamentos elétricos com líquidos isolantes diferentes dos minerais?

 

No que diz respeito aos óleos de ésteres naturais e ésteres sintéticos, as ações preventivas são as mesmas, mas aconselha-se escolher as contramedidas após cuidadosa consideração em termos de custo-benefício, custo-eficácia e impacto ambiental (biodegradabilidade e segurança contra incêndios).Para os óleos de silicone em serviço os tratamentos recomendados pela norma (IEC 60944: 1988) são "tratamento a vácuo e filtragem" e "peneiras moleculares e filtragem".

 

 

Terapias

Para a definição das prioridades de ação e da escolha das contramedidas é necessário diagnosticar se a criticidade tem origem interna (papel degradado) ou externa (influências atmosféricas).

Se a origem da humidade for interna (degradação dos papéis e do óleo), as contramedidas são:

• Tratamento físico, em primeira instância, a executar off-load e, subsequentemente, a ser executada on-load (transformador sob carga).Esta atividade pode ser assistida através da aplicação dos cartuchos de desumidificação
• Desidratação direta (ciclo B).A desidratação direta do transformador (papéis) consiste em aquecer os enrolamentos através da circulação de óleo.

Há também outras técnicas, algumas das quais requerem a movimentação do transformador.Estas técnicas requerem que o transformador seja aberto e tratado, em alguns casos por meio da secagem do núcleo em autoclave, noutros casos utilizando solventes adequados (derivados do querosene de aviação).Estes modos, definitivamente muito mais caros, são tidos em conta quando, além do problema da água, estão presentes outras criticidades de tipo eletromecânico, que, portanto, exigem a substituição de peças ou uma manutenção extraordinária do transformador.

Se a fonte for externa é necessário identificar os pontos de entrada de ar e repor os vedantes.Se necessário, aconselha-se mudar os dessecantes, ponderar aumentar-lhes a quantidade ou a geometria do recipiente para aumentar o poder de secagem.

 

 

Advertências

• A amostragem do óleo, e ainda mais a dos papéis, deve ser realizada de acordo com os protocolos e os procedimentos por parte de operadores qualificados
• as análise laboratoriais devem ser realizadas utilizando os métodos estabelecidos pelas normas de referência, como garantem os laboratórios acreditados
• as medidas preventivas para a criticidade "Água no transformador (papel e óleo)", neste caso os tratamentos de desumidificação e as inspeções internas do transformador devem ser executadas
  - com tecnologias seguras e adequadas para o efeito, que satisfaçam os requisitos de BAT e BEP
  - com pessoal com conhecimentos e formação específica na matéria
  - confiando em operadores capazes de demonstrarem uma ampla casuística de aplicação e capazes de certificarem as intervenções executadas com garantia de qualidade (ISO 9001)