Os transformadores de aterramento imersos em óleo são utilizados em sistemas de distribuição de média e alta tensão para fornecer um ponto neutro, limitar a corrente de falta à terra monofásica e apoiar a proteção do sistema.
Em serviço, a análise anormal de gases dissolvidos (DGA), a operação do relé de Buchholz e o aumento excessivo de temperatura estão frequentemente relacionados. Eles devem ser avaliados em conjunto com as condições de operação, composição do gás, taxa de geração de gás, temperatura do óleo e testes elétricos.
1. DGA Anormal: interpretar a composição do gás e a taxa de geração
| Perfil de gases |
Possível tipo de falha |
Causas típicas |
| H₂ dominante, pequena quantidade de CH₄ |
Descarga parcial, umidade ou bolhas |
Isolamento úmido, bolhas de óleo, defeitos em buchas |
| CH₄, C₂H₆, C₂H₄ aumentados, C₂H₂ baixo |
Falha térmica |
Falha no núcleo, corrente de circulação, contato deficiente |
| C₂H₂ aumentado com H₂ e C₂H₄ |
Descarga ou superaquecimento severo |
Falha no enrolamento, conexão deficiente, falha no comutador de derivações |
| CO e CO₂ aumentando continuamente |
Envelhecimento ou superaquecimento do isolamento sólido |
Degradação do isolamento de papel envolvendo celulose |
| Aumento rápido do hidrocarboneto total |
Falha ativa |
Desenvolvimento de falha requerendo monitoramento próximo |
Para transformadores de aterramento, falhas no núcleo, como aterramento não intencional do núcleo, podem causar corrente circulante e superaquecimento de temperatura média a alta. Isso geralmente se manifesta como aumento de etileno e etano, com hidrocarbonetos totais acima do valor de atenção e pouco ou nenhum acetileno. Um aumento rápido no acetileno pode indicar uma condição de maior risco, como falha no enrolamento, conexão deficiente do condutor ou falha de contato do comutador de derivação.
Um único resultado de DGA não deve ser usado para o diagnóstico final. A tendência, a taxa de geração de gás, a condição de carga, a temperatura do óleo, a corrente de aterramento do núcleo e os resultados dos testes elétricos devem ser considerados em conjunto.
2. Operação do relé de Buchholz: condições de alarme e disparo
O relé de Buchholz é instalado entre o tanque principal e o conservador. Ele responde ao acúmulo de gás e à perturbação do fluxo de óleo dentro do transformador.
- Alarme de gás leve geralmente indica acúmulo lento de gás. As possíveis causas incluem falhas internas menores, entrada de ar durante o enchimento ou filtragem de óleo, nível baixo de óleo, gás residual após manutenção ou problemas no circuito secundário. O gás deve ser coletado e verificado quanto à combustibilidade. Se o gás for não combustível e nenhuma outra anormalidade for encontrada, pode ser ar. Se o gás for combustível ou o alarme se repetir, uma falha interna deve ser investigada.
- Disparo por gás pesado geralmente indica uma falha interna grave ou forte impacto do fluxo de óleo. As causas típicas incluem curto-circuito no enrolamento, falha de isolamento, superaquecimento severo do núcleo, falha do comutador de derivação, vazamento severo de óleo ou impacto de curto-circuito externo. Após um disparo por gás pesado, o transformador não deve ser reenergizado sem investigação. Amostras de óleo e gás devem ser coletadas para DGA, e testes elétricos apropriados devem ser realizados.
Estrutura e esquema de fluxo de óleo e gás do relé de Buchholz entre o tanque principal e o conservador
3. Aumento excessivo de temperatura: verifique a carga, o resfriamento e a condição interna
O aumento de temperatura deve ser avaliado em relação à temperatura ambiente de referência, dados da placa de identificação, especificações técnicas e a norma IEC aplicável. Na prática da IEC, a temperatura ambiente de referência é comumente considerada como 40 °C, mas o limite final depende da norma do produto e da especificação do projeto.
- Fatores de carga e do sistema
A sobrecarga sustentada aumenta as perdas no cobre. Carga desequilibrada, harmônicos e sobretensão prolongada também podem aumentar as perdas adicionais e elevar a temperatura do óleo e do enrolamento.
- Condição de resfriamento e do óleo
Radiadores obstruídos, ventiladores ou bombas com defeito, válvulas fechadas, ventilação inadequada, nível de óleo baixo, envelhecimento do óleo ou umidade podem reduzir a dissipação de calor.
- Falhas internas
Se as condições de carga e resfriamento forem normais, mas a temperatura permanecer alta, as possíveis causas internas incluem corrente de circulação no núcleo, falha no enrolamento, contato deficiente do comutador de derivação, juntas de cabos soltas, obstrução do duto de óleo ou superaquecimento localizado.O aumento de temperatura está frequentemente associado aos sinais de DGA e Buchholz. Por exemplo, a corrente de circulação no núcleo pode causar o aumento do etileno e superaquecimento localizado. Uma falha no enrolamento pode causar o aumento do acetileno, o disparo do relé de Buchholz e o rápido aumento de temperatura.
4. Verificações de campo recomendadas
- Revisar a carga, a tensão, a temperatura ambiente e o status do sistema de resfriamento.
- Verificar o nível de óleo, o conservador, o respirador, as válvulas e a vedação do tanque.
- Coletar amostras de gás e óleo quando ocorrer alarme do Buchholz ou anormalidade no DGA.
- Medir a corrente de aterramento do núcleo para verificar se há aterramento não intencional do núcleo.
- Realizar testes elétricos, como resistência do enrolamento, resistência de isolamento, tangente delta e testes de relação, quando necessário.
- Utilizar termografia infravermelha para verificar as conexões das buchas, os cabos e a distribuição de temperatura dos radiadores.
- Se a temperatura subir rapidamente, ocorrer o disparo por gás pesado ou o acetileno aumentar significativamente, providencie uma inspeção de parada imediatamente.
5. Orientação de manutenção
Transformadores de aterramento imersos em óleo devem ser monitorados por meio da tendência do DGA, sinais do Buchholz, registros de temperatura e testes elétricos periódicos. Recomenda-se manter o histórico do DGA, verificar regularmente a corrente de aterramento do núcleo, manter os sistemas de resfriamento e os respiradores em boas condições e liberar o gás retido após o enchimento de óleo ou manutenção.
Este artigo fornece orientações técnicas gerais e não substitui as normas IEC aplicáveis, as instruções do fabricante ou o julgamento de engenharia específico do local.
Normas de referência
- IEC 60599:2022, Óleos minerais isolantes em equipamentos elétricos – Orientações sobre a interpretação da análise de gases dissolvidos e livres
- IEC 60076-6:2007, Transformadores de potência – Parte 6: Reatores
- IEC 60076-22-1:2019, Transformadores de potência – Parte 22-1: Acessórios para transformadores de potência e reatores – Dispositivos de proteção
- IEC 60076-2:2011, Transformadores de potência – Parte 2: Aumento de temperatura para transformadores imersos em líquido
Editado a partir de: Echo
Login
![Como a Cromatografia Gasosa Detecta e Diagnostica Falhas em Transformadores de 500+ kV [Estudo de Caso]](https://oss.iee-business.com/img/article/202510/1761876692231.jpg)
