Anlise de Ensaios Eltricos de Isolamento em AC, em diferentes Metodologias, em Transformadores de

Potncia de Alta Tenso.

A.C. Santos, C. O. Silva, R. C. D. Arrifano Resumo O presente trabalho tem como principal objetivo

mostrar os resultados e a eficcia da utilizao dos Instrumentos

em Medies de Isolamento de Transformadores e seus

componentes, possibilitando assim um acompanhamento preciso e

confivel da equipe de manuteno para a eliminao de possveis

falhas do equipamento que acarretam grandes perdas materiais e

financeiras, e consequentemente proporcionar para seus clientes o

fornecimento confivel de energia com qualidade e ainda manter

os ndices de qualidade de energia e de fornecimento dentro dos

padres aceitveis. O trabalho inicialmente apresenta o

funcionamento dos transformadores, componentes e principais

tipos. Apresenta mtodos de ensaios realizados no transformador

para garantir seu perfeito funcionamento. Apresenta a evoluo

para realizao de ensaios de isolamento, assim como exemplos

prticos para validao deste trabalho. So apresentados ensaios

realizados em transformadores de 230 KV e autotransformadores

da subestao do Guam. Os resultados obtidos comprovam o

grande avano e confiabilidade alcanada pelos Instrumentos de

Ensaio de Isolao, DOBLE, CPC-100, DIRANA em ensaios de

isolamento.

Palavras Chaves Transformadores de Potncia, Ensaios

Eltricos, Fator de Potncia de Isolao, Ensaios em

Equipamentos Eltricos, Doble, CPC-100, Dirana, Ponte

Schering.

Abstract The present work has as main objective to show the

results and effective use of instruments for measurement of

insulation in transformers and its components, thus enabling

accurate and reliable monitoring of the maintenance team to

eliminate potential equipment failure that causes large financial

and material losses, and hence to provide their customers with

reliable power supply quality and still maintain quality indexes

and energy supply within acceptable standards. The initial work

shows the operation of power transformers, components and

major types. Presents methods of testing carried out on the

transformer to ensure perfect operation. Shows the trend for

performing insulation tests, as well as practical examples to

validate this work. Are presented tests on transformers and

autotransformers of 230 KV Substation Guama. The results

demonstrate the reliability and breakthrough achieved by

insulation test instruments, DOBLE, CPC-100, DIRANA in

isolation tests.

I. INTRODUO

TUALMENTE, o setor eltrico encontra-se na situao que no se pode pensar um s minuto o consumidor sem

energia eltrica, nas casas, indstrias, comrcios e etc. __________________________________________

A. C. Santos, Instituto de Estudos Superiores da Amaznia (IESAM), Belm, Par, Brasil, acastro@eln.gov.br

C. O. da Silva, Instituto de Estudos Superiores da Amaznia (IESAM), Belm, Par, Brasil, cledson.silva@eletronorte.gov.br

R. C. D. Arrifano, Instituto de Estudos Superiores da Amaznia (IESAM), Belm, Par, Brasil, rildoarrifano@prof.iesam-pa.edu.br

F. Corra, Instituto de Estudos Superiores da Amaznia (IESAM), Belm, Par, Brasil, fabio@prof.iesam-pa.edu.br

Isto tem um preo, e uma das condies exigidas, a

necessidade dos equipamentos ficarem disponveis o tempo que possvel sem manuteno, devido a multas elevadssimas em eventuais interrupo. Esta falta de manuteno e o envelhecimento destes equipamentos propiciam mais frequentemente desligamentos, que antes com muita raridade se via. Empresas geradoras, transmissoras e concessionrias, buscam meios de diminuio de falhas, tendo suas inspees o tempo muito reduzido. Ento, se faz necessrio a aquisio de instrumentos de ensaios mais modernos e mais confiveis, que realizem os testes de modo rpido e prtico. O equipamento a ser estudado, ser o Transformador de Potncia, pea chave nos sistemas de transmisso e distribuio de energia eltrica, pois responsvel pela converso de grandes blocos de energia. o elemento central das subestaes de energia e em geral o elemento mais caro. Avaria em Transformadores, com sua retirada de operao, representa um enorme problema, pois pode provocar grandes desligamentos, eventualmente de grande durao. Alm disso, os custos associados sua manuteno corretiva so em geral elevados. Os aspectos construtivos de transformadores de potncia so dimensionados de forma a garantir uma proteo com relao s condies de operao em subestao, e com isso sua parte ativa (ncleo e enrolamentos) fica protegida por um tanque metlico de alta resistncia, o que dificulta os processos de manuteno. Nesse contexto, as tcnicas de manuteno preditiva baseadas em medies indiretas so de grande interesse. Assim, o trabalho nos mostra, a evoluo dos ensaios eltricos efetuados, mais precisamente nos Transformadores de Potncia em Alta Tenso, onde devido a falta de equipamento reserva, fica cada vez mais difcil a interrupo destes. O foco ser a execuo dos ensaios de Fator de Potncia de Isolao, Fator de Dissipao e Capacitncia. Realizar-se- um estudo terico do equipamento e dos mtodos de ensaios, onde condicionar a verificao da principal causa de falhas, que o surgimento da UMIDADE no interior do equipamento.

II. O TRANSFORMADOR DE POTNCIA

O transformador forma a base de todo o sistema de gerao, transmisso e distribuio de energia em corrente alternada. Ele proporciona utilizar diferentes nveis de tenso ao longo do sistema. Desta forma pode-se optar pela tenso mais

A

vivel tcnica e economicamente. Os transformadores so empregados para as mais variadas aplicaes, desde simples alteraes na amplitude da tenso at a complexa regulao do ngulo de fase. A. Elementos Estruturais de um transformador de

Potncia.

Na construo de um transformador de potncia verifica-se a existncia de elementos estruturais responsveis por garantir a rigidez mecnica do conjunto em funcionamento e de componentes responsveis por promover isolao eltrica e resfriamento [1]. As partes principais so: Tanque principal; Tanque de expanso; Radiadores + ventilao forada; Ncleo; Enrolamentos; Estrutura isolante madeira papel [1].

Figura 1. Identificao da parte ativa de um transformador de potncia.

Buchas

Para que se possa ter acesso aos terminais dos enrolamentos de um transformador necessria a utilizao de componentes capazes de realizar o contato eltrico mantendo o isolamento do tanque do transformador ao mesmo tempo em que mantm a isolao eltrica. A esses componentes de transformadores denominam-se buchas. Basicamente existem dois tipos de buchas de transformadores: as de alta e as de baixa tenso. Seus detalhes construtivos variam de forma a se adaptar ao nvel de tenso de trabalho. Sua construo mais simplificada, sendo composta de uma barra condutora, que conecta os terminais dos enrolamentos ao meio externo, e um corpo isolante (porcelana, vidro, ou material polimrico). Sua superfcie externa construda com abas em formato de cone para que haja um aumento da superfcie exposta (caminho superficial), diminuindo o risco de ruptura, ao mesmo tempo em que dificulta a formao de filetes de gua da chuva.

A bucha de alta tenso contm leo isolante ao longo de toda a sua extenso, em geral o mesmo tipo de leo utilizado no tanque principal. Devido a seus aspectos construtivos, as buchas de alta tenso so tambm conhecidas como buchas capacitivas [1].

B. Acessrios de proteo de um transformador

So equipamentos que auxiliam em possveis falhas nos transformadores. So acessrios de Proteo de transformador: Rel de Gs (BUCHHOLZ), Indicador de Nvel de leo, Vlvula de Alvio de Presso, Termmetro Indicador de Temperatura do leo [1].

C. Aspectos e Ensaios do Sistema de Isolamento de um

transformador de potncia.

Ao se aplicar tenso nos enrolamentos, o isolamento ficar submetido a uma diferena de potencial originando um campo eltrico, (figura 2). R1 Resistncia eltrica corrente de fuga; C Capacitncia do dieltrico; R2 Resistncia eltrica representando as perdas por absoro; e, U Diferena de potencial aplicada.

Figura. 2. Propriedades de um isolamento Conhecendo-se a DDP entre duas placas e tambm a distncia entre as mesmas, o campo eltrico pode ser suposto uniforme e dado por:

(1) Onde, Ec rigidez dieltrica em KV/mm ou KV/pol. Uc tenso de ruptura em KV Dc distncia entre dois pontos de aplicao de tenso (eletrodos).

Conservando-se a distncia dc constante e aumentando-se o valor de Uc, o campo cresce. Para um determinado valor de tenso, se o campo eltrico (Ec) for suficientemente grande para romper o dieltrico, ento uma descarga no mesmo se manifestar. Este valor de campo eltrico denominado rigidez dieltrica. O valor de Uc, que proporciona rompimento do dieltrico, chamado de tenso de ruptura [3]. A Tabela IV mostra alguns valores de dieltricos.

TABELA IV RIGIDEZ DIELTRICA DE ALGUNS MATERIAIS.

Dieltrico Rigidez(kV/mm) Ar 30

Baquelite 250

Mica 2000 Papel 400

Vidro, leo Isolante, Porcelana 300

D. Constante Dieltrica Relativa (Er)

Material isolante entre as placas de um capacitor, sua capacidade aumenta de um fator maior que a unidade denominada Constante Dieltrica Relativa ou ndice Dieltrico ER [5]. E. Absoro Dieltrica

um fenmeno intimamente ligado polarizao do meio que compe o dieltrico [5]. F. Perdas Dieltricas

Em termos de corrente contnua entende-se por perdas dieltricas aquelas que so provocadas pela corrente de conduo ou de fuga (If). Em termos de corrente alternada entende-se por perdas dieltricas aquelas provocadas pela corrente de fuga e pela componente ativa da corrente de absoro [5]. Ao se aplicar corrente contnua no dieltrico, a corrente que se estabelece composta por trs parcelas bsicas, que so: - Corrente de Deslocamento ou de Carga Capacitiva surge no instante inicial da energizao e possui a mesma funo que uma corrente de carga de um capacitor (corrente inrush), dependendo do tratamento e forma do material isolante [3]. - A corrente de absoro - responsvel pela polarizao dos diplos eltricos que constituem a massa do dieltrico [5,15]. - A corrente de disperso ou de fuga - atravs do dieltrico flui pela superfcie e pelo interior da massa do dieltrico e de carter irreversvel. Tal corrente no varia com o tempo de aplicao de tenso e, nestas condies, se houver alguma elevao de seu nvel indicativo que o isolamento pode vir a falhar. A quantificao da dificuldade de circulao da corrente de fuga chamada de "Resistncia de Isolamento" [5,15]. G. Determinao da Umidade no Isolamento

A umidade no isolamento do papel causa trs perigosos efeitos: diminui a rigidez dieltrica, aumento do envelhecimento da celulose e provoca a emisso de bolhas em altas temperaturas [5]. A figura 3 mostra a representao do isolamento em um enrolamento em um transformador com os espaos preenchidos com leo isolante. Aplicando-se uma tenso de teste no enrolamento de Alta Tenso, a corrente flui pelo isolamento principal para o enrolamento de baixa e volta para o instrumento de teste onde ela medida. A ordem de grandeza dessa corrente chega a nano ou pico amperes [5].

Figura 3. Representao do isolamento de um enrolamento de transformador

A condutividade do papel e do leo, alm do efeito de polarizao interfacial so medidas. A polarizao e a condutividade so afetadas pela geometria do isolamento e sua composio [5].

III. MTODOS DE ENSAIO DE ISOLAO

Um sistema de isolao ideal comporta-se como um capacitor sem perdas, que ligado a uma fonte de corrente

alternada ser percorrido por uma corrente Ic, chamada corrente de carga, adiantada de 90 em relao tenso aplicada (fig. 4). Em uma isolao real, aparece uma corrente de fuga Ir em fase com a tenso aplicada, originando uma fuga de potncia ativa (perdas Watts) muito pequena atravs da isolao, que se manifesta produzindo aquecimento devido ao efeito Joule. Devido a essa corrente, surge um ngulo menor que 90 graus (fig. 5) , sendo denominado de . Sendo que = 90 - , e chamado de ngulo de perdas [12].

Figura 4. Circuito simplificado do isolamento.

Figura 5. Definio de tg e diagrama vetorial, ngulo de perdas.

A. Mtodo Ponte Schering- CPC100

Em 1919 foi idealizado a Ponte Schering e em 1924 houve a primeira aplicao para verificao do fator de potncia de isolao, com o seu esquema. Na figura 6, C1 e R1 conectados em srie representam as perdas do objeto em teste, e C2 representa perdas livres do capacitor de referncia [13].

Figura 6. Esquema Ponte Schering e determinao da tangente delta. A figura 7, mostra o diagrama de circuito paralelo que pode ser transferido como equivalncia direta para dentro do diagrama srie em frequencias especficas. O sistema de ensaio utiliza um mtodo similar quele da ponte Schering. A principal diferena que o sistema descrito na figura 6 no

necessita de ajustes para medio de capacitncia e do fator de potncia. A fig. 8 mostra o clculo da Correlao entre Fator de Dissipao (FD) e Fator de Potncia (FP) [13].

Figura 7. Esquema CPC-100 / CPTD1

Figura 8. Correlao entre Fator de Dissipao (FD) e Fator de Potncia

(FP).

Identifica-se IRp como corrente ativa Ia e a corrente

capacitiva como Ic, ento:

II

c

atg = ou, em termos percentuais 100% =II

c

atg .

Sendo o ngulo entre a tenso e a corrente total, define-se o cos como fator de potncia do isolamento. Embora o fator de potncia seja definido da mesma forma que a de um circuito de corrente alternada, os conceitos no devem ser confundidos. interessante que o fator de potncia de carga assuma altos valores, enquanto que, no caso dos dieltricos, ele deve ser o menor possvel. Naturalmente, o cos no constante, dependendo da frequncia e da temperatura. Em funo do exposto, verifica-se que surgem perdas no dieltrico, quando este submetido a um campo eltrico produzido pela tenso aplicada, as quais se traduzem em seu aquecimento [13]. Por fim os mtodos analisaro estas perdas, um utilizando watt por volt-ampre com a frequncia de 60Hz e o outro atravs dos valores de tg ou cos obtidos com a ponte Schering com frequncias de 17 a 400Hz [13]. Este dispositivo possui um Processador Digital de Sinal (DSP) que gera sinais senoidais de at 12kV numa faixa de frequencia de 15 a 400Hz alimentado atravs de um amplificador de potncia. Um transformador de sada combina a impedncia interna do amplificador com a impedncia do objeto sob teste. Por utilizar a frequncia de teste diferente da frequncia de linha e seus harmnicos, junto com medies usando tcnicas de filtragem seletiva, o

equipamento de teste pode ser operado em campo, at em subestaes com altos distrbios eletromagnticos [13]. Com a utilizao de um software, os dados obtidos so transportados automaticamente para uma planilha Excel do Officce, com o objetivo de facilitar o armazenamento dos ensaios. A planilha em Excel (Ver Anexo A), com os valores dos ensaios realizados, mostra os parmetros que so importantes para anlise do teste, so eles: Vmeas - Tenso Medida (Volts); Cp Capacitncia (Farad); Imeas Corrente Medida (A); PF Fator de Potncia (%); Pt Potncia (W); Qt Potncia Reativa (Var); St Potncia Aparente (VA); Rp Resist.Ohms ()

B. Metodologia de Ensaio Atravs do Mtodo Double

Metodologia Antiga

O ensaio com o instrumento de medio de fator de potncia da DOBLE, pioneiro em ensaios de fator de potncia, o qual utiliza Ponte de Impedncias, fabricado em 1983, tipo M2H, totalmente analgico, tendo a necessidade de anotao em folha de ensaio e resultados obtidos atravs de clculos com os dados medidos [14]. Os Resultados obtidos atravs deste mtodo so anotados atravs de uma planilha padro (Anexo B). C. Anlise de Resposta do Dieltrico Mtodo DIRANA

A resposta dieltrica de isolamento pode ser registrada no domnio do tempo ou no domnio da frequncia. No domnio do tempo tm-se o registro da medida de carga e descarga das correntes de isolamento. Este procedimento conhecido como Corrente de Polarizao e Despolarizao (Polarization and Despolarization Currents PDC). As medidas no domnio da frequncia so obtidas atravs das medies de tangente delta, com a faixa de frequncia maior, especialmente em baixas frequncias, j este procedimento chamado de Espectroscopia no domnio da Frequncia (Frequency Domain Esctrocopy) [6]. O instrumento utilizado neste trabalho aquisita dados no domnio da frequncia na Escala de 01 Hz a 5 KHz e no domnio do tempo de 0,1 Hz a 100Hz, para uma avaliao mais profunda dos dados. Os valores no domnio do tempo so transformados para o domnio da frequncia [8]. A figura 9 mostra a combinao das medidas no domnio da frequncia e no domnio do tempo.

Figura 9. Combinao de medidas no domnio do tempo e no domnio da frequncia.

D. Anlise da Interpretao no Domnio da Frequncia.

Como foi visto a umidade tem grande influncia nas propriedades dieltricas do isolamento, como a corrente de polarizao e despolarizao, capacitncia e fator de dissipao. A resposta do teste de dissipao com a variao da frequncia tem como formato tpico um S. Com o aumento do teor de umidade, da temperatura ou com o envelhecimento, a curva aumenta para frequncias mais elevadas [3]. A umidade influencia em toda faixa de frequncia. A parte central da curva com o gradiente elevado (grande variao de valores) mostra a condutividade do leo, essa a parte que o fator de dissipao decai rapidamente, tendo o formato de uma rampa. Antes do decaimento contnuo, so registradas as condies de geometria do isolamento. Essas condies determinam uma elevao esquerda do registro da condutividade do leo [3,6]. A parte da curva relativa aos menores valores de frequncia onde se determina as propriedades do isolamento slido, conforme a figura 10.

Figura 10. Esquema da interpretao de uma curva do fator de dissipao.

A figura 3.11 demonstra as curvas caractersticas do papel,

leo e da polarizao interfacial, quando da condio de teste

do Transformador.

Figura 11. Superposio fenmeno dieltrico em um Transformador.

IV. ENSAIOS REALIZADOS EM CAMPO.

Os ensaios para verificao do estado do isolamento de transformadores so padronizados, ento qualquer instrumento realizar da mesma forma e condies do equipamento. A. Condies preliminares do Transformador de Potncia

para o ensaio:

Estar desenergizado; Desconectar barramentos ou cabos de seus

enrolamentos, ou seja, desconectar os terminais de todas as buchas condensivas, at as de neutro;

Curto-circuitar todos os enrolamentos, ou seja, incio e fim de bobina; e

Verificar o bom estado de aterramento do Transformador.

B. Condies preliminares do instrumento de ensaio:

Montagem do instrumento de acordo com o manual; Verificao do bom estado de aterramento do

instrumento; Verificao das condies dos cabos do instrumento

utilizados para realizao dos ensaios; e Estar em mos com as planilhas de resultados

anteriores C. Condies do Engenheiro ou Tcnico Eletricista

operador de ensaio:

Estar bem treinado em ensaios de isolamento (teoria e prtica);

Estar treinado e experiente com a operao do instrumento de teste;

Estar treinado e aplicando regras das normas de segurana do trabalho.

D. Ensaios Padres

Para realizao dos ensaios para este tipo de equipamento, so necessrios 10 (dez) testes, sendo 6 (seis) para medir enrolamentos e 4 (quatro) para verificao das buchas condensivas. So eles: ENSAIO 1: H X (l-se H contra X, ou seja, PRIMRIO contra SECUNDRIO) a capacitncia lida ser CH-X. ENSAIO 2: H Y (l-se H contra Y, ou seja, PRIMRIO contra TERCIRIO) a capacitncia lida ser CH-Y. ENSAIO 3: H G (l-se H contra G, ou seja, PRIMRIO contra TERRA) a capacitncia lida ser CH-G. ENSAIO 4: X - Y (l-se X contra Y, ou seja, SECUNDRIO contra TERCIRIO) a capacitncia lida ser CX-Y. ENSAIO 5: X - G (l-se X contra G, ou seja, SECUNDRIO contra TERRA) a capacitncia lida ser CX-G. ENSAIO 6: Y - G (l-se Y contra G, ou seja, TERCIRIO contra TERRA) a capacitncia lida ser CY-G. E. Tipos de Ligaes utilizados nos testes

O trabalho se baseia nos testes de enrolamentos, no qual para obter-se a real medio dos mesmos, necessrio saber como os mesmos so ligados, bem como se deve saber as identificaes de suas siglas onde so usadas. UST Ungrounded Specimen Test, quer dizer, teste

do espcime DESATERRADO. Leitura apenas do objeto sob teste. As fugas em direo a terra NO sero lidas.

GST Grounded Specimen Test, quer dizer, teste do espcime ATERRADO. Leitura das fugas em direo a terra.

GSTg Grounded Specimen Test (guard), quer dizer, guarda-se as fugas em direo ao espcime e executa-se leitura das fugas em direo a terra.

HV Cabo de Alta Tenso. LV Cabo de Baixa Tenso (informao de retorno). A Cabo LV Vermelho.

Hz

B Cabo LV Azul.

F. Ensaios realizados

Ento o Transformador est desligado e curto-circuitado, pronto para realizao dos ensaios de isolamento. Seguem as sequncias de cada teste a ser feito: ENSAIO N 1 - instrumento na posio USTA, ser obtido leitura do isolamento CH-X, PRIMRIO contra SECUNDRIO (fig. 12).

Figura 12. Esquema do Transformador, Ensaio de N 1.

ENSAIO N 2 - instrumento na posio USTB, ser obtido leitura do isolamento CH-Y, PRIMRIO contra TERCIRIO (Fig. 13).

Figura 13. Esquema do Ensaio N 2. ENSAIO N 3 - instrumento na posio GSTgA+B, ser obtido leitura do isolamento CH-G , PRIMRIO contra TERRA (Fig. 14).

Figura 14. Esquema do Ensaio N 3.

ENSAIO N 4 - Para o ensaio N 4, h necessidade de mudana dos cabos do instrumento nos enrolamentos. O instrumento deve estar na posio USTB, onde obtida leitura do isolamento CX-Y, SECUNDRIO contra TERCIRIO (Fig. 15).

Figura 15. Esquema de Ligao Ensaio N4.

ENSAIO N 5, instrumentos na posio GSTgA+B, ser obtido leitura do isolamento CX-G , SECUNDRIO contra TERRA (Fig.16).

Figura 16. Esquema de Ligao Ensaio N5.

ENSAIO N 6 - Para o ensaio seguinte, mudam-se cabos nos enrolamentos. O instrumento na posio GSTgA+B, ser obtido leitura do isolamento CY-G , TERCIRIO contra TERRA (Fig. 17).

Figura 17. Esquema de Ligao Ensaio N6

G. Ensaios em Buchas

Os ensaios seguintes identifica-se o isolamento das buchas. Na figura 18, mostra-se o modelo interno de uma bucha condensiva.

Figura 18. Modelos Buchas Condensivas e suas Capacitncias C1 e C2.

ENSAIO N 7 - instrumento na posio USTA, obtido leitura do isolamento C1 da bucha H1(cabo A (verm.) no TAP), o HV no topo da bucha e o B (azul) nos outros enrolamentos ligando os mesmos terra, como mostra na figura 19.

Figura 19. Esquema de ensaio para medio de C1 na bucha H1. ENSAIO N 8 - para o ensaio de N 8 mudam-se os cabos do instrumento aos enrolamentos. Tambm se modifica a posio de leitura para GSTgA+B, onde ser obtida a leitura do isolamento C2 da bucha H1, o cabo A (verm.) no Topo da bucha), o HV no Tap da bucha e o B (azul) nos outros enrolamentos, como mostra a figura 20.

Figura 20. Esquema de ensaio para medio de C2 na bucha H1.

Para os ensaios 9 e 10, C1 e C2 da bucha do enrolamento secundrio X1 respectivamente, segue mesma orientao dos ensaios 7 e 8, vale lembrar os cuidados conquanto ao posicionamento dos cabos. Os ensaios de 1 a 7 e 9 aplica-se 10KV, j os ensaios 8 e 10 aplica-se no mximo 2kV, devido a tenso de isolao suportvel.

V. ANLISE DOS DADOS DE ENSAIO As planilhas de testes, referentes aos ensaios realizados utilizando os trs instrumentos esto em anexos, conforme a sequncia DOBLE (ANEXO A), CPC100 (ANEXO B) e DIRANA (ANEXO C). Na Tabela II, mostra uma comparao dos principais parmetros, comparando os trs equipamentos de estudo.

TABELA II RESUMO DOS VALORES DOS PRINCIPAIS PARMETROS ENCONTRADOS

DOBLE CPC100 DIRANA

CORRENTE (A) 9,29 9,329 -

TENSO (V) 10000 10000 200

POTNCIA ATIVA (W) 0,196 0,1982 -

FATOR DE POTNCIA 0,2109 0,2117 0,002129

CAPACITNCIA (PF) 2461,8 2465,26 2468,8

FREQUNCIA (HZ) 60 60 60

Com base nos dados mostrados na Tabela II, pode-se comparar os valores obtidos do Fator de Potncia, entre os Instrumentos DOBLE (na frequncia de 60Hz, e o Instrumento CPC100, com a variao da frequncia no intervalo de 40 a 100Hz), conforme figura 21.

Figura 21. Comparao valore do Fator de Potncia entre DOBLE e CPC100. Na figura 22, mostra a curva encontrada no ensaio realizado do Enrolamento de Alta para Baixa Tenso.

Figura 22. Grfico do Ensaio N 1, com a DIRANA.

A. Comparao entre os trs instrumentos

A fim de comparar os valores dos trs ensaios realizados tem-se a sobreposio dos ensaios. Na figura 23, mostra os valores em um nico grfico.

Figura 23. Curvas encontradas sobrepostas dos trs equipamentos.

Comparando resultados sobrepostos, identifica-se grande proximidade dos valores nos dois mtodos que aplicam 10kV e uma imagem destes valores no mtodo da DIRANA quando aplica 200V. O grfico Tempo versus Tenso de Aplicao da figura 24 mostra que durante alguns anos ensaios medidos abaixo de 10000 Vca possivelmente no informaro a real situao do isolamento do equipamento. Isto se deve a estudos que, em campo para verificao de fator de potncia com frequncias que permitem valores elevados de tenso, tenha necessidade

de provocar esta corrente de fuga para verificao da resistncia a condutividade.

Figura 24. Grfico Tenso de Aplicao versus Idade do Equipamento

A certeza de validao destes instrumentos j comprovada pelos fabricantes, agora confirmados nestes ensaios realizados por equipe de manuteno em campo. O Instrumento da DOBLE, mesmo mais antigo, obteve resultado satisfatrio. Identificou-se que os mtodos modernos, como por exemplo, a CPC-100/CPTD1, fornecem resultados em vrias frequncias, possibilitando assim, a construo de uma curva, que conhecida como Curva Identidade do Equipamento. Esta curva para equipamentos como transformadores de potncia, buchas condensivas, divisores capacitivos e outros com capacitncias identificadas, possibilita ao mantenedor, analisar resultados junto s curvas-padro, oferecendo confiabilidade no equipamento. Verificou-se a necessidade de compreenso terica em ensaios de isolao, em equipamentos eltricos de grande potncia e em instrumentos de ensaios de fator de potncia (cos), fator de dissipao (tan) e capacitncia. Observou-se a necessidade de experincia do mantenedor, quando:

Comparam-se ensaios com dados de placas do fabricante do equipamento ou com resultados anteriores ou com equipamento idntico;

Revisa-se no s o cos ou a tan, mas tambm a corrente, a potncia ativa, a potncia reativa, a potncia aparente, a capacitncia, etc.;

Identifica-se que um resultado muito baixo to inaceitvel quanto um resultado muito alto;

Variao no valor da corrente ou capacitncia de 5% ou mais, deve ser investigado;

O resultado for questionvel examinam-se todos os cabos para verificao de um bom contato metal a metal;

Usando a cuba vazia para teste de amostras de leo, faz-se um ensaio a 5 kV na posio UST. Deve-se medir em torno de 400 A e 0.002 watts, na menor escala de Watts e com capacitncia entre 106-110 pF.

Deve-se ressaltar que os Ensaios de Isolamento no so destrutivos e que no se deve usar uma tenso alm da capacidade limite do equipamento sob ensaio. Na determinao da capacidade limite do isolamento, leva-se em conta a capacidade limite do neutro e NUNCA se fazer ensaio num transformador sob vcuo.

VI. CONCLUSO

O grande desafio para o mantenedor reconhecer as anormalidades do sistema sob sua responsabilidade de forma a fornecer informaes exatas para uma tomada de deciso. Testar, checar e obter resultados, so atividades rotineiras e este trabalho apresentado contribui no sentido de iniciao a execuo de ensaios de isolao de equipamentos de potncia e envolvimento na compreenso das unidades e tambm uma compreenso mais profunda nas vrias formulas que so utilizadas nestes ensaios. Foi constatado que os trs mtodos de ensaios mostrados nesse artigo, so confiveis para manuteno preventiva e preditiva e que a ntida evoluo dos testes de isolamento muito importante para que se obtenha uma maior eficincia e eficcia na rapidez dos resultados. H de destacar tambm que os resultados obtidos nos testes realizados em campo, mostraram a confiabilidade do equipamento ensaiado, pois os seus resultados foram compatveis com aqueles obtidos em comissionamento, bem como aos ensaios realizados em fbrica.

REFERNCIAS

[1] J. Mamede Filho, Manual de Equipamentos Eltricos. LTC Livros Tcnicos e Cientficos Editora, 3 edio. Rio de Janeiro, 2005. [2] J. A. Edminister, "Electromagnetics", McGraw-Hill, So Paulo, 1979. [3] J. C. Oliveira, J. R. Cogo, J. P. G. Abreu, Transformadores: Teoria e Ensaios, Edgar Blcher, So Paulo, 1984. [4] I. L. Kosow, Mquinas Eltricas e Transformadores, Globo, So Paulo, 1977. [5] M. E. C. Paulino, V. C. V. M. Beltro, Diagnstico em Campo de Umidade no Isolamento de Transformadores de Potncia e Buchas de Alta Tenso in IEEE/PES T&D2010 Latin America, So Paulo, SP, 2010 [6] M. E. C. Paulino, V. C. V. M. Beltro, Aplicaes de Anlise Resposta em Frequncia e Impedncia Terminal para Diagnstico em Transformadores in XIII ERIAC Dcimo Tercer Encuentro. [7] M. Koch, S. Tenbuhlen: The Breakdown Voltage of Insulation Oil under the influence of Humidity, Acidity. Particles and Pressure International Conference on Advances in Processing. Testing and Application of Dieletric Materials APTADM, 26. 28.09.2017, Wroclaw. [8] DIRANA, Application Guide Measuring and Analyzing Power Transformers, Fevereiro 2010. [9] M. Milasch, Manuteno de Transformadores em Lquido Isolante, Edgar Blcher, So Paulo, 1984. [10] J. Mamede Filho, Instalaes Eltricas Industriais. LTC Livros Tcnicos e Cientficos Editora, 8 edio. Rio de Janeiro, 2012. [11] J. Mamede Filho, D. R. Mamede, Proteo de Sistemas Eltricos de Potncia. LTC Livros Tcnicos e Cientficos Editora, Rio de Janeiro, 2011. [12] C. K. Alexander, Fundamentos de Circuitos Eltricos, Bookman, So Paulo, 2003. [13] Manual CPC-100/CPTD1, Artigo Nmero: VESD0606 Manual Version: CPC100TD1.AE.5. OMICRON 2010. [14] Manual de Teorias e Testes do Equipamento Doble, 1997.

[15] R.Robert, E. L. Kowalski, D. M. Gomes, Artigos Gerais, Rev. Bras. Ensino Fsica. vol.30 n. 3 So Paulo Julho/Setembro. 2008.

Alvaro Castro dos Santos graduado em Matemtica pela Universidade Federal da Par (UFPA), Belm, Par, Brasil, em 2001. Atualmente tcnico especialista em ensaios eltricos em equipamentos de alta potncia na empresa ELETROBRS/ELETRONORTE e graduando do Curso de Engenharia Eltrica no Instituto Estudos Superiores da Amaznia (IESAM).

Cledson Oliveira da Silva Tcnico em Eletrotcnica formado pela Escola Tcnica Federal do Par (ETFPA), Belm, Par, Brasil, em 2001. Atualmente tcnico especialista em ensaios eltricos em equipamentos de alta potncia na empresa ELETROBRS/ELETRONORTE e graduando do Curso de Engenharia Eltrica no Instituto Estudos Superiores da Amaznia (IESAM).

ANEXO A: ENSAIO 1 COM O INSTRUMENTO DOBLE.

ANEXO B: ENSAIO 1 COM O INSTRUMENTO CPC-100.

ANEXO C: ENSAIO 1 COM O INSTRUMENTO DIRANA.