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Simulação dos Regimes Operacionais Térmicos dos Transformadores de Alta
Potência, para Reproduzir o Envelhecimento dos Isolantes
Sólidos e Líquidos
Maria do Rosário Fabeni Hurtado
Equipe
P&D Aneel – Eletronorte
Gerente Eletronorte: Augusto
Coordenador: Maria do Rosário
SimoneGeisoJohnyValquiriaJuliane
RossiReginaJosé EduardoMaria Angela
DélvioJocélio
Justificativa
A vida útil de transformadores de potência depende diretamente do estado de seus materiais isolantes, óleo e papel
O óleo mineral isolante em serviço está continuamente deteriorando-se devido às reações de oxidação, que podem ser aceleradas pela presença de compostos metálicos, oxigênio, alto teor de água e calor excessivo
Justificativa (continuação)
No caso do papel a degradação provavelmente se inicia pela hidrólise e oxidação da celulose, resultando na diminuição da resistência mecânica do papel, que caracteriza seu envelhecimento.
Os óleos isolantes dos transformadores que operam na Amazôniaestão sujeitos a efeitos climáticos severos, principalmente no que se refere a umidade, daí a importância de se investigar a influência das condições climáticas da Amazônia no processo degradativo do óleo mineral
Resultado esperado
Contribuição para o acompanhamento da vida do transformador a partir da degradação do
papel e óleo isolante
Metodologia
CPqD
Envelhecimento acelerado do papel e acompanhamento de suas propriedades
UFPA
Envelhecimento do óleo e acompanhamento de suas propriedades
UNIFEI
Modelamento térmico
Modelo de desenvolvimento
UFPAEnsaios de degradação do óleo
Avaliação de umidade local
UNIFEI
Modelamento Térmico
ELETRONORTE
Laboratório Químico de óleos
Dados de Ensaios Lab em Transformadores de Campo
CPqD
Ensaios Acelerados deDegradação do papel – lab. eTransformador real
Avaliação de degradação de Papel nos ensaios de envelhecimento
Condições Ambientais
Condições Operacionais de Transformadores
De campo
Modelo Térmico
Degradação do Papel
Contribuição para a correlação entrea degradação dos isolantes
para acompanhamento da vida
transformador
Metodologia
CPqD
• Avaliação da degradação do papel em laboratório e transformador real
• Correlação esperada: temperatura do óleo x tempo x propriedades do papel
• Como: papel imerso em óleo com aquecimento
Obs.: no transformador papel imerso no óleo e papel dos enrolamentos
Metodologia
• Temperatura do óleo em 100º C e 120°C
• Papel isolante kraft e termoestabilizado 0,06 mm – Itaipu Transformadores
• Óleo AV – 58 Naftênico
• Ensaios: grau de polimerização, tração, microscopia eletrônica de varredura no papel e teor de furfuraldeído no óleo (MGM)
• Tempo previsto : 2000 horas com retiradas intermediárias
Metodologia
Metodologia
Transformadores Customizados
Transformador monofásico potência nominal de 10 kVA, em óleo mineral parafínico, classe de tensão 15 kV, tensões primárias 7967/7621/7275V, tensão secundária 220V; enrolamentos primário e secundário em cobre, –Fabricação ITAIPU
Nesses transformadores estão colocadas, imersas no óleo, amostras de:
papel kraft do isolamento de baixa tensãopapel termoestabilizado do isolamento de baixa tensãopapel Kraft 0,20 mm de separação de bobinaspapelão de 1mm do cilindro das bobinas
Metodologia
Metodologia
Papéis imersos no óleo dotransformador
Metodologia
UFPA
• Óleo novo envelhecido na unidade piloto, que simula as condições de um transformador
• T= 60 ºC
• Umidade: a mesma da Amazônia
• Correlação: avaliar a degradação do óleo em função da análise de oxigênio dissolvido, condutividade, pH e coloração
Metodologia
Unidade piloto de simulação da
degradação do óleo isolante
LAQUANAM UFPA
Metodologia
Metodologia
UNIFEI
• Simulação teórica: modelamento térmico do transformador
• Dados de entrada para simulação• Tipo de transformador (resfriamento, classe de tensão de potência)• Ciclo de carga a que o transformador foi / será submetido
• Modelo• Temperatura do papel
• Correlação: comparar a degradação do papel em função da temperatura
Estudo teórico para modelagem da degradação do isolamento
• O comportamento da temperatura do isolamento éfunção das perdas que ocorrem no transformador, dos elementos que definem a conversão destas perdas em energia térmica e da forma como essa energia édissipada.
• Já as perdas que ocorrem nos enrolamentos e no material ferromagnético dependem das características elétricas e da forma de operação do transformador.
Estudo teórico para modelagem da degradação do isolamento
Determinação do comportamento da temperatura do
isolante
Modelagem : Dados de entrada
Modelagem : Resultados
Modelagem : Resultados
Próximos passos
• Análise dos resultados dos ensaios de acompanhamento do envelhecimento do óleo e papel
• Finalização do software
• Integração do software com os dados de ensaio
