2009 ERIAC_RESPOSTA EM FREQÜÊNCIA E IMPEDÂNCIA TERMINAL EM TRANSFORMADORES

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* Marcelo Eduardo de Carvalho Paulino, marcelo@adimarco.com.br ou mecpaulino@yahoo.com.br 
 
 
 
 
 
APLICAÇÕES DE ANÁLISE DE RESPOSTA EM FREQÜÊNCIA E I MPEDÂNCIA 
TERMINAL PARA DIAGNÓSTICO DE TRANSFORMADORES 
 
 
A.P. NUNES V. C. V. M. BELTRÃO M. E. C. PAULINO * 
ELETRONORTE ELETRONORTE Adimarco 
Brasil Brasil Brasil 
 
 
 
 
Resumo – Análise de Resposta em freqüência, geralmente conhecida dentro da indústria como FRA, é uma 
técnica de teste de diagnóstico poderosa Consiste em medir a função de transferência, também conhecida 
como resposta em freqüência, e a impedância terminal dos enrolamentos Este trabalho apresentará vários 
resultados de testes, em fábrica e em campo, em transformadores trifásicos de potência e 
autotransformadores de 138, 230 e 500 kV, discutindo e analisando esses resultados. São realizados 
medidas da função de transferência entre enrolamentos e medidas da impedância terminal das bobinas. 
Mostra ainda uma série de avaliações e busca de erro realizado em transformador sob ensaio com várias 
simulações de defeito. 
 
Palavras chave: Transformadores, deformações dos enrolamentos, impedância terminal, análise de 
resposta em freqüência, testes e análises, detecção de defeitos, diagnóstico. 
 
1 INTRODUÇÃO 
Análise de Resposta em freqüência, geralmente conhecida dentro da indústria como FRA, é uma técnica de 
teste de diagnóstico poderosa. Sua aplicação é realizada pelo estudo da variação com a freqüência do 
quociente entre dois fasores, em amplitude e fase. Na variação da amplitude e da fase com a freqüência 
estará presente, a diferença de amplitude e o atraso de fase devido à configuração dos circuitos R-L-C que 
compõe a estrutura do elemento testado. Este método está baseado na suposição que qualquer deformação 
mecânica pode ser associada com uma mudança das impedâncias do circuito equivalente e essas mudanças 
serem detectadas por uma função de transferência. 
Consiste em medir a função de transferência, também conhecida como resposta em freqüência, e a 
impedância terminal dos enrolamentos. Essas medidas podem ser usadas como um método de diagnóstico 
para a detecção de defeitos elétricos e mecânicos do transformador em cima de uma larga escala de 
freqüências. Para tal é realizada a comparação entre a função de transferência obtida com assinaturas de 
referência. Diferenças podem indicar dano ao transformador que pode ser investigado usando outras técnicas 
ou um exame interno. 
Os transformadores são equipamentos essenciais em sistemas de transmissão e distribuição de energia 
elétrica. Na ocorrência de uma falta no sistema, descarga atmosférica ou uma falta dentro do transformador, 
podem ser geradas altas correntes circulantes nas bobinas e/ou uma alta tensão sobre estas. 
Conseqüentemente ocasionam danos estruturais, deformações nas bobinas e/ou de isolação do equipamento, 
fechando-se curto-circuito entre espiras, entre bobinas ou destas para a carcaça (ponto de terra). Danos de 
transporte também podem ocorrer se os procedimentos forem inadequados, podendo conduzir ao movimento 
do enrolamento e núcleo. O circuito equivalente de um transformador é complexo e composto de 
resistências, indutâncias e capacitâncias provenientes dos enrolamentos, assim como capacitâncias parasitas 
entre espiras, entre bobinas e destas para o tanque. Este circuito possui características únicas de resposta em 
freqüência para cada transformador, funcionando como uma impressão digital. Qualquer tipo de dano na sua 
estrutura interna, tanto na parte ativa (enrolamentos e núcleo) como na parte passiva (estrutura, suportes, 
 2 
tanque etc.), afeta diretamente os parâmetros deste circuito equivalente, o que altera sensivelmente a resposta 
em freqüência deste circuito, que comparado à resposta original do mesmo pode claramente evidenciar a 
falha. 
Este trabalho apresentará vários resultados de testes, em fábrica e em campo, em transformadores trifásicos 
de potência e autotransformadores de 138, 230 e 500 kV, discutindo e analisando esses resultados. São 
realizados medidas da função de transferência entre enrolamentos e medidas da impedância terminal das 
bobinas. Conclusões e considerações são publicadas 
 
2 A ANÁLISE DA RESPOSTA EM FREQUÊNCIA 
O ensaio de resposta em freqüência consiste na medição da impedância, admitância e/ou magnitudes de 
tensão de enrolamentos de transformadores sob uma grande faixa de freqüências, geralmente compreendida 
entre 10 Hz e 20 MHz. As medidas realizadas em transformadores em bom estado ou novos, desde que 
sejam precisas, fornecem um diagrama de resposta em freqüência de referência, denominado de impressão 
digital do transformador. Obter a impressão digital do transformador é importante porque é com ela que são 
comparadas as medições de resposta em freqüência realizadas após a ocorrência de eventos no sistema que 
poderiam ter danificado os enrolamentos do transformador. Desta forma é possível diagnosticar o estado em 
que se encontra os enrolamentos do equipamento. 
Designa-se por análise da resposta em freqüência o estudo da variação com a freqüência do quociente entre 
dois fasores. A representação do quociente entre fasores em notação polar, ou seja, a representação da 
amplitude e da fase, define as funções amplitude e fase da resposta em freqüência, que apontam a relação 
existente entre as amplitudes e a diferença entre as fases das senóides subjacentes aos fasores. 
As representações gráficas das funções amplitude e fase da resposta em freqüência, em escala logarítmica, 
designam-se por diagramas de Bode de amplitude e de fase. Nestes diagramas de amplitude são geralmente 
apresentados com o eixo das freqüências (horizontal) em escala logarítmica para abranger num mesmo 
gráfico uma escala ampla de freqüências. A escala vertical é representada pela função 20log10(amplitude), 
cuja unidade é dada por decibel (dB), como mostra a figura 1. 
 
Figura 1 – Diagrama de Bode de Amplitude e Fase 
2.1 A Resposta do Circuito Elétrico: Freqüência de Ressonância 
Seja um circuito RLC qualquer com uma fonte de tensão senoidal representado na figura 2. 
 
Figura 2 - Circuito RLC como exemplo 
 
Sendo Vf e If a tensão e corrente, respectivamente, injetada pela fonte, têm-se: 
 (1) 
 3 
onde XL=ωL e XC=1/ωC. A corrente no circuito é máxima quando se verifica a igualdade XL=XC, isto é, 
quando: 
 (2) 
 (3) 
sendo ωR é designada por freqüência de ressonância. 
Ainda na freqüência de ressonância verifica-se que: 
 (4) 
implicando em defasagem nula entre tensão e corrente. 
Vale ressaltar que a corrente e a potência dissipada no circuito são máximas para os valores de R, C e L na 
freqüência de ressonância. E para essas condições a impedância é mínima. 
2.2 Domínio do Tempo e Domínio da Freqüência 
As respostas do sistema podem ser representadas no domínio de tempo ou no domínio da freqüência. Os 
sinais de tensão e corrente podem ser observados sobre o tempo, assim tendo por resultado um sinal contra a 
resposta no tempo ou no domínio de tempo. Todo o sinal pode ser representado por uma soma de sinais 
harmônicos senoidais, com variações de amplitudes e fase. 
Quando um sinal é representado por uma soma de sinais senoidais, o resultado é indicado e representado no 
domínio da freqüência. As várias ferramentas e as técnicas podem ser aplicadas em um ou outro argumento 
para analisar as respostas. As equações diferenciais e as convoluções são aplicadas aos sistemas lineares de 
ordem n no domíniode tempo, da mesma forma que os métodos de Fourier e de Laplace são usados 
extensivamente para sistemas lineares no domínio da freqüência. 
2.3 Representação pelo Modelo de Quadripolos 
Quando um transformador é posto a prova por um teste de reposta em freqüência, as conexões são 
configuradas de tal maneira que quatro terminais são usados. Estes quatro terminais podem ser divididos em 
dois pares originais, em um par para a entrada e em outro par para a saída. Estes terminais podem ser 
modelados em um par de terminais duplos ou em uma configuração como uma rede de duas portas. A figura 
3 mostra esse modelo. 
 
Figura 3 – Representação de quadripolo 
 
Z11, Z22, Z12, e Z21 são os parâmetros de impedância de circuito aberto, e podem ser determinados ajustando 
cada corrente para zero e resolvendo a equação a seguir. 
 (5) 
Onde: 
 (6) 
Essas impedâncias são dadas por uma rede complexa RLC. Deve-se notar que os terminais negativos no 
diagrama acima são curto-circuitados quando os transformadores são testados - através do tanque do 
 4 
transformador. O tanque do transformador é comum para os terminais negativos na figura 3. O tanque do 
transformador e os conectores de aterramento dos cabos de teste devem ser conectados juntos para conseguir 
uma medida da comum-modalidade. Isto assegura que nenhuma impedância externa será medida. A conexão 
realizada deste modo ajuda a reduzir os efeitos de ruídos. É muito importante obter uma impedância zero 
entre os terminais negativos, ou seja, um curto-circuito, para assegurar a repetibilidade da medida. 
2.4 A Função de Transferência 
A análise da resposta em freqüência é realizada pelo estudo da variação com a freqüência do quociente entre 
dois fasores, em amplitude e fase. Na variação da amplitude e da fase com a freqüência estará presente, a 
diferença de amplitude e o atraso de fase devido a configuração dos circuitos R-L-C que compõe a estrutura 
do elemento testado. 
A função de transferência de uma rede RLC é a relação das respostas de freqüência da saída e da entrada 
quando as condições iniciais da rede são zero. A relação de amplitude e fase pode ser extraída da função de 
transferência. A função de transferência ajuda a compreender a relação entre a entrada e a saída de uma rede 
linear. A função de transferência representa também as características fundamentais de uma rede, e é uma 
ferramenta útil em modelar tal sistema. 
 
Figura 4 – Representação da disposição dos 
enrolamentos AT e BT com o núcleo magnético 
Figura 5 – Representação da rede RLC interna em 
um transformador 
 
Assim, o método de resposta em freqüência está baseado na suposição que qualquer deformação mecânica 
pode ser associada com uma mudança das impedâncias do circuito equivalente e essas mudanças serem 
detectadas por uma função de transferência. Em essência, o método consiste na aplicação de um sinal 
senoidal de baixa tensão, por exemplo, 1 V, variando a freqüência do sinal aplicado, de 10Hz a 20MHz. 
 
Figura 6 – representação de medida da função de transferência 
 
A função de transferência é representada no domínio da freqüência e é denotada pelo transformada de 
Fourier H(jω), onde (jω) denota a presença de uma função dependente da freqüência, onde ω = 2πf. 
A transformada de Fourier mostrando a função de transferência entre a entrada e saída é dada por Equação 7. 
 (7) 
Quando uma função de transferência é reduzida a sua forma mais simples, gera uma relação de dois 
polinômios. As características principais, por exemplo, a ressonância, de uma função de transferência ocorre 
nas raízes dos polinômios. As raízes do numerador são chamadas “zero” e as raízes do denominador são os 
“pólos”. Os zeros produzem um aumento no ganho, quando os pólos causarem a atenuação. O objetivo de 
Ensaio de Resposta em Freqüência é medir o modelo da impedância do elemento sob teste. Quando é 
 5 
realizada a medida da função de transferência H(jω), não é medida a impedância do elemento sob teste, ou 
seja, obtém-se a relação das tensões de entrada e saída e não a impedância Z(jω) deste elemento. 
A verdadeira impedância Z (jω) é dada pela rede de RLC medida. A grande maioria dos instrumentos de 
medida e arranjos de ensaio não fornece a medida da impedância, eles o calculam em função de uma 
impedância de referência. O equipamento FRAnalyzer da Omicron eletronics, utilizado neste trabalha, mede 
a impedância verdadeira do sistema. Quando o instrumento utilizado não é capaz de medir a impedância, 
utiliza-se o recurso de substituir uma corrente pela tensão de saída. Deve-se anotar que ao usar as relações de 
tensão, H(jω) sempre não está relacionado diretamente a Z(jω). Os arranjos de teste são baseados no circuito 
apresentado pela figura 2 onde Vfonte é o sinal injetado e Ventrada e Vsaída são as medidas da tensão de referência 
e de teste. Zfonte é a impedância interna do gerador de sinais ou do analisador de redes e Z(jω) é a impedância 
do enrolamento. Uma impedância Zfonte é definida como 50 Ω e incorporada em H(jω). A figura 7 mostra a 
montagem do circuito convencional de teste. 
 
Figura 7 - Circuito básico para teste 
 
A equação 8 mostra o relacionamento de Z (jω) a H (jω). 
 (8) 
 (9) 
Os resultados obtidos são apresentados em forma gráfica, segundo as medidas dos sinais de tensão e corrente 
de entrada e saída. As representações gráficas das funções amplitude e fase da resposta em freqüência, em 
escala logarítmica, designam-se por diagramas de Bode de amplitude e de fase. 
Nos diagramas de Bode de amplitude, o eixo das freqüências (horizontal) representa-se em escala 
logarítmica, ao passo que na escala vertical se representa a função 20log10(amplitude), em vez da amplitude 
apenas, cuja unidade se designa por decibel (dB). 
Tem-se como resultado, tanto para amplitude, quanto para fase, a função transferência de tensão, 
apresentando a relação entre o valor do sinal de tensão de saída e o sinal de tensão de entrada em função da 
freqüência, ou seja, Vsaida/Ventrada (f). 
A figura 8 mostra a representação da obtenção da função de transferência. 
A medida da amplitude da relação de tensões ou da função transferência de tensão é dada por: 
 (10) 
 (11) 
E a relação das fases: 
 (12) 
 (13) 
 (14) 
 6 
 
Figura 8 - Representação da obtenção da função de transferência 
 
3 ESTRUTURAS DE CONEXÕES PARA TESTE 
O equipamento utilizado neste trabalho mede a resposta em freqüência dos transformadores em uma larga 
faixa de freqüências, de 10Hz a 20MHz. Isto permite a detecção de defeitos tanto nos enrolamentos como no 
núcleo dos transformadores. 
É portátil e liga-se a um PC Desktop ou Notebook através de uma conexão USB (Universal Serial Bus) via 
cabo normal de 1,5 m, ou através de conversor de fibra-óptica com 15 m, eliminando assim qualquer perigo 
de indução neste. O equipamentoFRAnalyzer é mostrado na Figura 9, sem seus conectores e cabos. 
 
Figura 9 – Equipamento FRAnalyzer da Omicron electronics 
 
Este sistema de teste inova em dois importantes aspectos: sua capacidade de eliminar indução nas conexões 
por causa de seu sistema de conexões e o procedimento de avaliação das representações gráficas. 
A conexão realizada pela grande maioria dos dispositivos utilizados até o momento envolve ligações com 
cabos que introduzem altas indutâncias no circuito medido. Esta seja talvez umas das causas de vários testes 
não conseguirem chegar a escalas mais altas de freqüência, pois introduziriam cada vez mais ruídos na 
medida, comprometendo a repetibilidade das respostas. 
A figura 10 mostra um exemplo de medida em laboratório e a figura 11 identifica seus principais 
componentes. 
 
 
Figura 10 – Conexões usuais utilizadas para o teste 
de resposta em freqüência 
Figura 11 – Representação das conexões usuais 
utilizadas para o teste de resposta em freqüência 
 7 
O FRAnalyzer [3] promove uma conexão como mostrada nas figuras 12 e 13, onde são utilizados 2 cintas 
colocadas rentes à descida da bucha resultando em baixas indutâncias no circuito. Além disso, graças a 
disposição de 2 condutores de aterramento, utilizando os conectores especiais criados pela Omicron, a 
indução é reduzida a níveis mínimos 
 
Figura 12 – Conexões realizadas pelo FRAnalyzer 
 
1 . Cabo co-axial 
2. Condutor interno do cabo co-axial 
3. Conexão do cabo co-axial 
4. Cabeça da bucha 
5. Tubos isolantes 
6. Campo magnético (interferência) 
7. Corrente de ruído induzida 
8. Cinta de aterramento 
9. Ponto de aterramento 
10 Base da bucha 
11. Tanque do Transformador 
12. Condutor interno da Bucha 
13. Segunda cinta de aterramento 
14. Corrente de ruído induzida em direção oposta 
Figura 13 – Conexões realizadas pelo FRAnalyzer – designação dos componentes 
3.1 Ensaio de Função de Transferência 
Neste ensaio o sinal é injetado na bobina de alta tensão, H1, sendo a medição feita na bobina de baixa tensão, 
x1, como indicado no esquemático da Figura 14, onde o cabo amarelo é a injeção de sinal, o vermelho de 
tomada de sinal de referência, e o azul o de medição. Os terminais opostos das bobinas são aterrados. Assim 
são levantados os gráficos de magnitude e defasagem da impedância do transformador em função da 
freqüência. 
 
 
Figura 14 – Diagrama Esquemático de Conexões 
do Ensaio de Função de Transferência 
Figura 15 – Diagrama Esquemático de Conexões 
do Ensaio de Impedância Terminal 
3.2 Ensaio de Impedância Terminal 
Para este ensaio não se utiliza o terceiro cabo, o de referência. A injeção de sinal é feita na bobina de alta 
tensão, H1, cabo amarelo. A medição é realizada na outra ponta da bobina de alta, H2, cabo azul, conforme o 
esquemático da Figura 15. 
3.3 Conectando o FRAnalyzer em Transformadores de Potência 
A diferença das conexões de teste propostas por esse trabalho é aqui apresentada. Para realizar tal conexão, a 
Omicron criou uma nova tecnologia, com patente já registrada, baseada em conectores especialmente criados 
para o uso de cabos coaxiais de medida e das cintas de aterramento. A figura 16 mostra o conector especial 
do FRAnalyzer em mais detalhes. 
 8 
 
Figura 16 – Detalhes da conexão dos cabos de teste no terminal do transformador 
 
Os dois conectores, sinal do gerador de sinais (amarelo) e o canal de referência (vermelho) são colocados em 
um adaptador BNC 2x1. Podem-se observar os parafusos com as fitas de aterramento conectadas cada uma 
de um lado do ponto de injeção dos cabos coaxiais. Mostra a conexão do cabo de medida (azul) em outra 
bucha do transformador sob teste, com as fitas de aterramento fixas no topo e estiradas ao lado da bucha. 
 
4 ESTUDO DE CASO: OCORRÊNCIA EM AUTOTRANSFORMADOR DE 500 KV 
Foram realizados os ensaios de função de transferência e de impedância terminal em um Autotransformador 
monofásico de 100 MVA - 500 kV / 230 kV / 13,8 kV,Fabricante: Alsthom Savoisienne – 1980 / ABB – 
2002. 
A seqüência de fatos começa em abril de 2008, quando foram realizados os ensaios de Análise de Resposta 
em Freqüência e Impedância Terminal no Autotransformador. No final do mês de setembro tivemos uma 
ocorrência com atuação do relé diferencial 87 e relé de gás do comutador (63 CSC) e do Autotransformador. 
Novamente os ensaios de Análise de Resposta em Freqüência e Impedância Terminal foram realizados. Os 
resultados são apresentados a seguir. 
4.1 Ensaios de Análise de Resposta em Freqüência 
Condições do ensaio de Análise de Resposta em Freqüência: 
• Temperatura: 32 ºC 
• Umidade: 65% 
• Posição do Comutador: 2L - 7 
• Freqüência Inicial: 20 Hz 
• Freqüência Final: 10 MHz 
• Freqüência Central: 5 MHz 
• Modo de varredura: Linear 
• Nº Pontos: 801 
• Resistência de referência: 50 Ω 
 
Instrumento Utilizado: FRAnalyzer - Analisador de Resposta em Freqüência da Omicron. 
A. Análise de Resposta em Freqüência no Enrolamento de 500 kV – H0H1 
 
Figura 17 – Conexão para ensaio de Análise de Resposta em Freqüência no Enrolamento de 500 kV – H0H1 
H0 H1 Ref(H0 H1)
f/Hz
1.000e+002 1.000e+003 1.000e+004 1.000e+005 1.000e+006
dB
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
 
Figura 18 - Curva de Módulo - Vout/Vin (dB) – comparação H0H1 em duas datas 
 9 
Comparação entre a curva medida em 01/10/2008 (azul) e a assinatura do equipamento medida em 
22/04/2008 (vermelho) é mostrada na figura 18. 
B. Análise de Resposta em Freqüência no Enrolamento de 230 kV – X0X1 
 
Figura 19 – Conexão para ensaio de Análise de Resposta em Freqüência no Enrolamento de 500 kV – X0X1 
 
Comparação entre a curva medida em 01/10/2008 (vermelho) e a assinatura do equipamento medida em 
22/04/2008 (preto) é mostrada na figura 20. 
x0 x1 Ref(x0 x1)
f/Hz
1.000e+002 1.000e+003 1.000e+004 1.000e+005 1.000e+006
dB
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
 
Figura 20 - Curva de Módulo - Vout/Vin (dB) - comparação X0X1 em duas datas 
C. Análise de Resposta em Freqüência no Enrolamento de 13,8 kV – y1y2 
 
Figura 21 – Conexão para ensaio de Análise de Resposta em Freqüência no Enrolamento de 500 kV – y0y1 
 
Comparação entre a curva medida em 01/10/2008 (verde) e a assinatura do equipamento medida em 
22/04/2008 (roxo) é mostrada na figura 22. 
y1y2 Ref(y1y2)
f/Hz
1.000e+002 1.000e+003 1.000e+004 1.000e+005 1.000e+006
dB
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
 
Figura 22 - Curva de Módulo - Vout/Vin (dB) - comparação y0y1 em duas datas 
4.2 Ensaios de Impedância Terminal 
A. Impedância Terminal do Enrolamento de 500 kV – H0H1 
 
Figura 23 – Conexão para ensaio de Impedância Terminal no Enrolamento de 500 kV – H0H1 
 10 
 
Figura 24 – Comparação Parte Real H0H1 Figura 25 – Comparação Parte Imaginária H0H1 
B. Impedância Terminal do Enrolamento de 230 kV – X0X1 
 
Figura 26 – Conexão para ensaio de Impedância Terminal no Enrolamento de 230 kV – X0X1 
 
Figura 27 – Comparação Parte Real X0X1 Figura 28 – Comparação Parte Imaginária X0X1 
C. Impedância Terminal do Enrolamento de 13,8 kV – y1y2 
 
Figura 29 – Comparação Parte Real y1y2 Figura 25 – Comparação Parte Imaginária y1y2 
 11 
 
Figura 30 – Conexão para ensaio de Impedância Terminal no Enrolamento de 13,8 kV – y1y2 
4.3 Análise dos resultados: 
Para efetuar a análise dos resultados do ensaio de resposta em freqüência foi utlizado o Padrão Chinês de 
Análise do FRA – Norma DL/T911-2004. Ele é uma norma para análise da resposta em freqüência usada na 
República Popular da China. Para maiores detalhes o usuário pode visitar o website www.cepp.com.cn da 
empresa China Electric Power Publishing Co. 
O algoritmo avalia a similaridade de duas respostas em freqüência de enrolamentos de transformadores (duas 
assinaturas) pelo cálculo dos fatores RLF, RMF e RHF 
Esses fatores de avaliação do enrolamento são apresentados na tabela 1, onde as condições de deformação do 
enrolamento do transformador são definidas a seguir. 
 
Grau de Deformação doEnrolamento Fator de Avaliação do Enrolamento 
Enrolamento normal (Normal winding) RLF ≥ 2,0 E RMF ≥ 1,0 E RHF ≥ 0,6 
Deformação Leve (Slight deformation) 2,0 > RLF ≥ 1,0 OU 0,6 ≤ RMF < 1,0 
Deformação Óbvia (Obvious deformation) 1,0 > RLF ≥ 0,6 OU RMF < 0,6 
Deformação Severa (Severe deformation) RLF < 0,6 
Tabela 1 - Avaliação de enrolamentos de acordo com a norma DL/T911-2004 
 
Comparando as medidas realizadas em abril de 2008 (considerada a assinatura padrão) com as medidas 
realizadas em 01/10/2008 (após falha), foram calculados os seguintes valores para RLF, RMF e RHF. 
 
Faixa de Freqüência Fator de avaliação do enrolamento H0H1 X0X1 y1y1 
1 kHz – 100 kHz RLF 1,71 1,01 0,67 
100 kHz – 600 kHz RMF 1,90 0,83 0,10 
600 kHz – 1 MHz RHF 1,23 1,59 -0,11 
Tabela 2 - Resultados de acordo com a norma DL/T911-2004 
 
Assim, segundo a norma DL/T911-2004, os enrolamentos H0H1 e X0X1 apresentam deformação leve 
enquanto o enrolamento y1y2 apresenta deformação óbvia. 
Porém ressaltamos que as medições de resposta em freqüência do enrolamento y1y2 foram realizadas em 
condições diferentes. 
Em 22/04/2008 as medições foram realizadas com o enrolamento aterrado, já em 01/10/2008 este 
enrolamento foi medido sem aterramento. Por isto, para o enrolamento y1y2, a análise acima não pode ser 
levada em consideração, devendo ser observada a medição de impedância terminal. 
Os ensaios de impedância terminal dos enrolamentos H0H1 e X0X1 mostram diferenças significativas entre 
as medições realizadas em 22/04/2008 e as medições realizadas em 01/10/2008, indicando problemas nos 
mesmos. Já no enrolamento y1y2, tais diferenças não são observadas, indicando que este enrolamento 
permanece nas mesmas condições que se encontrava em 22/04/2008. 
Após os ensaios e constatado o defeito, foi realizada uma inspeção interna do Autotransformador (Seletora, 
enrolamentos, núcleo, conexões buchas, etc.). 
Realizada inspeção na Chave Seletora - nada encontrado de anormal. 
Realizada inspeção visual geral nas partes visíveis da armadura, núcleo, bobinas, terminações das buchas, 
terminações de saída dos enrolamentos, sendo identificada descarga no condutor de saída do conjunto de 
enrolamentos e se conecta ao ponto 13 da chave seletora. 
A seguir são mostrados os registros fotográficos da inspeção. 
 12 
 
Figura 31 – Vista da chave seletora e contatos 
deslizantes 
Figura 32 – Vista do condutor com vestígios de 
descarga elétrica para a terra e camada de papel 
isolante danificada 
 
Figura 33 – Detalhe da descarga através do suporte e 
fixador isolante do condutor 
Figura 34 – Vista do suporte isolante, detalhe das 
descargas ocorridas Durant e falha para terra 
 
Figura 35 – Detalhe a isolação de papel do condutor 
danificada após a descarga ocorrida para a Terra 
através do suporte isolante 
Figura 36 – Detalhe do condutor, mais de 60% dos 
fios rompidos devido a descarga elétrica e corrente 
que circulou no momento da falha 
 
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Durante o regime normal de operação do transformador, é de vital importância a detecção precoce de todo 
processo que pode levar a uma falta iminente na sua isolação elétrica, pois esta fica sujeita a vários tipos de 
estresses. Por estes motivos, diversas técnicas de monitoramento e detecção de faltas incipientes em 
transformadores de potência têm sido estudadas e implementadas nos últimos anos, com a finalidade de 
evitar a ocorrência de falhas ou mitigar seus efeitos. 
O procedimento apresentado envolvendo o equipamento FRAnalyzer, seus mecanismos de conexão e 
ferramentas de avaliação, se mostrou eficiente para a identificação de falhas em transformadores, onde a 
resposta em freqüência alterou-se sensivelmente, tanto na magnitude como na defasagem angular. 
 13 
A interpretação das características do método da resposta em freqüência pode ser subjetiva quando a 
comparação das assinaturas se dá somente pela forma gráfica. A utilização de uma ferramenta que fornece 
uma referência numérica ajuda a equipe de teste na tomada de decisão, eliminando erros na análise do 
resultado. Assim aumenta-se consideravelmente a confiabilidade do ensaio. 
No estudo de caso mostrado no item 4, os ensaios de resposta em freqüência e de impedância terminal 
realizados no equipamento mostram que existem problemas tanto no enrolamento H0H1 quanto no 
enrolamento X0X1, estando íntegro somente o enrolamento y1y2. 
 
6 REFERÊNCIAS 
[1] M. E. C. Paulino, “Diagnóstico de Transformadores e Comparações entre Algoritmos para Análise de 
Resposta em Freqüência”. Anais do V WORKSPOT- INTERNATINAL WORKSHOP ON POWER 
TRANSFORMERS, Belém, PA, Brasil, 2008. 
[2] M. E. C. Paulino, “Testes Automatizados em Equipamentos de Subestação – FRAnalyzer, Análise de 
Falhas em Transformadores de Potência com Teste de Resposta em Freqüência”, Apostila, Adimarco - 
Rio de Janeiro, RJ; janeiro/ 2008. 
[3] OMICRON: - FRAnalyzer User- Sweep Frequency Response Analyzer for Power Transformer Winding 
Diagnosis . FRA.AE.2/2005 
[4] M. E. C. Paulino, “Análise da Utilização de Resposta em Freqüência para a Detecção de Defeitos em 
Transformadores”, Anais do XII ERIAC - Décimo Segundo Encontro Regional Ibero-americano do 
CIGRÉ , Foz do Iguaçu, Pr, Brasil, 2007. 
 
7 SOBRE OS AUTORES 
Marcelo Paulino é Engenheiro Eletricista pela Escola Federal de Engenharia de Itajubá – EFEI. Atualmente é Gerente 
Técnico da Adimarco Representações e Serviços LTDA. É instrutor certificado pela OMICRON eletronics. Instrutor 
convidado do Curso de Especialização em Proteção de Sistemas Elétricos CEPSE e Curso de Especialização em 
Manutenção de Sistemas Eletricos CEMSE, ambos da UNIFEI-Itajubá. Coordenador do GT B5 32 – Functional 
Testing of IEC 61850 based Systems do CE B5 do Cigré-Brasil. Secretário do CE 03:057-10 (COBEI / ABNT) - 
Comunicação entre Dispositivos Eletrônicos Inteligentes (IED) e módulos de dados associados. 
 
 
Antonio Nunes é Engenheiro Eletricista pela Universidade Federal do Pará - UFPA. Especialista em Manutenções de 
Equipamentos de Subestações de Extra Alta Tensão. Especialização em Sistemas de Potência UNB. Possui 30 anos 
de experiência em empresa de energia elétrica, atuando na manutenção de equipamentos, montagem e 
comissionamentos de subestações seccionadoras e abaixadoras de energia elétrica. 
 
 
 
Vanessa Beltrão é Engenheira Eletricista pela Universidade Federal do Pará - UFPA. Atualmente é engenheira - 
Centrais Elétricas do Norte do Brasil S/A e instrutora da Universidade Corporativa Eletronorte. Tem experiência na 
área de Transmissão da Energia Elétrica, atuando principalmente nos temas de Gerenciamento da Manutenção, 
Ensaios Elétricos, Análise de Ocorrências e Pesquisa de Novas Metodologias para Diagnóstico em Equipamentos de 
Subestação.