TRABALHO DE EQUIPAMENTOS

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Departamento de Engenharia Elétrica
Marcos Vinícius Alves Januário
Raquel Barbosa dos Santos
Sandio Maikon Gonçalves Sabino
ÍNDICE DE AVALIAÇÃO DA CONDIÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA (HEALTH INDEX) – ESTADO DA ARTE E APLICAÇÕES
Contagem
2017
Marcos Vinícius Alves Januário
Raquel Barbosa dos Santos
Sandio Maikon Gonçalves Sabino
ÍNDICE DE AVALIAÇÃO DA CONDIÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA (HEALTH INDEX) – ESTADO DA ARTE E APLICAÇÕES
Trabalho apresentado a disciplina de Equipamentos de sistemas elétricos de potência do curso de Engenharia Elétrica da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, como requisito parcial para aprovação na disciplina.
Contagem
2017
SUMÁRIO
1.	INTRODUÇÃO	4
2.	HIERARQUIZAÇÃO DA CONDIÇÃO DE UM GRUPO DE EQUIPAMENTOS (HEALTH INDEX)	5
3.	A MONTAGEM DO HEALTH INDEX	6
3.1	Ponderação da técnica de emissão acústica	6
3.2	Ponderação da técnica de cromatografia de gases dissolvidos no óleo (AGD)	6
3.2.1	Critério IEC:	6
3.2.2	Critério Laborelec:	7
3.2.3	Diagnóstico por Lógica Fuzzy:	7
3.3	Ponderação do teor de 2-furfuraldeído em óleo isolante	7
3.4	Calculo da posição do equipamento no Health índex	8
3.5	O caso estudado	8
4.	CONCLUSÕES	9
 REFERÊNCIAS BIBILIOGRÁFICAS	10
1. INTRODUÇÃO
Transformadores são equipamentos essenciais no sistema elétrico de potência. Por este motivo, o estudo de métodos para diagnósticos de falhas é cada vez mais importante. A longevidade dos transformadores de potência é fundamental, pois é um equipamento com custo elevado. A saída de operação de um transformador sem planejamento antecipado gera grandes prejuízos para o sistema elétrico. 
Manutenção preditiva ajuda a evitar que os equipamentos sofram falhas, é de fundamental importância e está sendo cada vez mais estudada e implementada nas indústrias e também nas subestações.
Os transformadores são construídos de tal forma que sua parte ativa fica totalmente dentro de tanques metálicos muito robustos, o que dificulta o acesso. Diante desta complexidade, os estudos de novas metodologias para avaliação da condição operativa dos transformadores e para facilitar a manutenção preditiva destes equipamentos. 
2. HIERARQUIZAÇÃO DA CONDIÇÃO DE UM GRUPO DE EQUIPAMENTOS (HEALTH INDEX) 
Normalmente a empresa responsável por uma área de manutenção têm um conhecimento prévio da condição dos transformadores que estão sob sua responsabilidade. A equipe de técnicos, são capazes de identificar uma ordem para a manutenção, seja corretiva, preditiva, de atualização, etc. Quando o número de equipamentos é muito elevado, concluir a hierarquia de intervenções dos equipamentos fica humanamente impossível, necessitando do auxílio de um algoritmo. 
A partir de um grupo de especialistas, para cada técnica de detecção de falhas é montado uma escala de criticidade. Que deve ser utilizada para determinar qual o equipamento está numa condição mais crítica e deve receber uma manutenção com maior urgência. 
3. A MONTAGEM DO HEALTH INDEX
Para montagem do índice de hierarquização, o grupo de pesquisa utilizou três técnicas de diagnóstico: a cromatografia de gases dissolvidos no óleo isolante (AGD), teor de 2-furfuraldeído em óleo isolante e a emissão acústica. 
 Ponderação da técnica de emissão acústica
As atividades acústicas em equipamentos são provocadas por fenômenos mecânicos, térmicos e elétricos. Suas causas são diversas como vibrações mecânicas, surtos de manobra, oscilações do sistema elétrico, etc. Independente da sua natureza, essas causas podem levar à falha do equipamento a curto ou a longo prazo.
O ensaio de emissão acústica é um ensaio não destrutivo, não invasivo, de baixo custo. 
Pode-se associar um nível de gravidade crescente de um a quatro às condições obtidas em campo para os ensaios de emissão acústica: 
A – Condição de operação segura.
B – Condição aceitável. O equipamento deve ser mantido sob observação. 
C – Condição insegura. São necessárias intervenções corretivas. 
D– Condição inaceitável. Integridade comprometida. Equipamentos em serviço devem ser retirados de operação.
	
Ponderação da técnica de cromatografia de gases dissolvidos no óleo (AGD)
Cada critério tem o seu resultado associado a diferentes graus de severidade, aos quais posteriormente é atribuída uma “nota” que irá compor os resultados de cromatografia a serem fornecidos a uma tabela de parâmetros. A seguir, exemplificando, mostra-se para três critérios a descrição do estado de operação em ordem crescente de degradação:
3.1.1 Critério IEC: 
1 – Sem falha 
2 – Descargas Parciais de pequena densidade de energia 
3 – Descargas Parciais de alta densidade de energia 
4 – Descargas de energia reduzida 
5 – Descargas de alta energia 
6 – Defeito térmico de baixa temperatura (menor que 150°C) 
7 – Defeito térmico de baixa temperatura (150° a 300°C) 
8 – Defeito térmico de média temperatura (300° a 700°C) 
9 – Defeito térmico de alta temperatura (maior que 700°C) 
Nota mínima: 1 (melhor condição operativa) e Nota máxima: 9 (pior condição operativa) 
3.1.2 Critério Laborelec: 
A – Degradação normal 
B – Degradação média (B1 a B9) 
C – Degradação importante (C1 a C8) 
D – Degradação muito Importante (D1 a D8) 
No critério Laborelec os tipos de degradação também são numerados de 1 a 9 : 
1 – Descargas parciais (óleo) 
2 – Centelhamento (óleo) 
3 – Centelhamento (óleo) e/ou gás proveniente do comutador 
4 – Falha térmica (óleo) 
5 – Falha térmica (óleo e papel) 
6 – Falha térmica (óleo) e/ou gás proveniente do comutador 
7 – Falha térmica (óleo e papel) e gás proveniente do comutador 
8 – Arco no óleo ou gás proveniente do comutador 
9 – Falha térmica (papel)
 Nota mínima: 1 (melhor condição operativa) e Nota máxima: 4,8 (pior condição operativa).
3.1.3 Diagnóstico por Lógica Fuzzy: 
1 – Deterioração normal 
2 – Sobreaquecimento 
3 – Arco voltaico
Ponderação do teor de 2-furfuraldeído em óleo isolante
Nos últimos anos, muitos modelos de correlação foram apresentados, entretanto todos partem de um mesmo princípio: correlacionar diretamente, através de uma curva de regressão o 2-furfuraldeído (2-fal) com o grau de polimerização (GP). O 2-fal possui o mesmo teor em todos os pontos do óleo e o GP apresenta um valor distinto em cada ponto do óleo, normalmente o GP varia com a temperatura e o tempo de operação.
O grupo utilizou um software, GP2-fal, desenvolvido pelo Cepel, que é capaz de traçar a correlação entre o teor 2-fal contido no óleo isolante, com o GP do papel isolante, assim como, a perda de vida do transformador, sendo este último parâmetro aquele que foi utilizado para obtenção do estado do equipamento ou da hierarquização.
Calculo da posição do equipamento no Health índex
O cálculo da posição do equipamento é dado pela fórmula:
Onde:
w1, w2, ...wn - Peso de cada técnica na formação do índice de hierarquização 
AGD - Índice resultante da cromatografia de gases; 
EA - Índice resultante da emissão acústica; 
O&M – Índice relativo à operação e manutenção; 
PV - Índice relativo à perda de vida;
O caso estudado
O grupo que realizou a pesquisa avaliou a condição operativa de 31 transformadores para construção de uma hierarquização. 
Foi utilizado um software para a classificação dos equipamentos, utilizando os dados coletados e gerado uma tabela que informa a ordem que os investimentos devem ser realizados.
Após a construção dessa tabela foi comparada com uma classificação realizada por um grupo de especialistas onde 65% dos equipamentos foram classificados de maneira idêntica, e quando não, foi encontrado um erro médio de uma posição, sendo o erro máximo encontrado de 3 posições. 
4. CONCLUSÕES
Com o trabalho podemos concluir que o grupo de pesquisa mostrou um trabalho muito interessante e de grande utilidade para o sistema elétrico. Uma subestação não pode depender apenas do grau de conhecimento de alguns de seus funcionários. Além do mais, quando a quantidade de transformadores é muito grande, classificar
qual a ordem que os transformadores sofrerão manutenção fica inviável. 
Um algoritmo capaz de fazer esta hierarquização de acordo com os resultados obtidos em ensaios é um grande avanço. Muitas vezes esses testes podem demonstrar falhas que a longo prazo comprometer seu funcionamento. Manutenção preventiva em equipamentos do sistema elétrico é de suma importância e vêm sendo cada vez mais aplicadas. 
REFERÊNCIAS BIBILIOGRÁFICAS
VIII WORKSPOT – Workshop Internacional sobre transformadores de potência, equipamentos, subestações e materiais. 2016, Pernanbuco – Índice de avaliação da condição de transformadores de potência (health índex) – Estado da arte e aplicações 
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