
1. Contexto e Desafios
Alguns transformadores de transmissão nos sistemas de rede elétrica atual enfrentam desafios significativos. Por um lado, o envelhecimento do equipamento com longos períodos de operação exibe uma degradação gradual no desempenho técnico, confiabilidade e segurança. Por outro lado, as inspeções manuais tradicionais e a manutenção periódica são ineficientes, ficando atrás na detecção de falhas potenciais. Os esforços de manutenção são afetados por custos elevados, dificuldades operacionais e desafios na localização de falhas. Isso se tornou um gargalo que limita a eficiência, segurança e estabilidade da rede. Portanto, é imperativo avançar nas atualizações de equipamentos e integrar profundamente métodos de manutenção inteligentes.
2. Solução: Estratégia Dupla para Atualização de Equipamentos e Manutenção Inteligente
Esta proposta adota uma estratégia que combina "Atualizações de Hardware" e "Empoderamento de Software" para melhorar de forma holística o desempenho, confiabilidade e eficiência de manutenção dos transformadores de transmissão através do desdobramento sistemático de novas tecnologias.
2.1 Atualizações de Equipamentos Centrais
- Promover Comutadores de Derivação sob Carga (OLTC): Gradualmente substituir transformadores fixos antigos ou não inteligentes. O OLTC ajusta automaticamente as relações de tensão em tempo real durante a operação, respondendo às flutuações da rede. Isso aumenta significativamente a estabilidade e qualidade da tensão, superando os transformadores tradicionais no manejo de variações de carga e integração de energias renováveis, e reduzindo riscos de danos ao equipamento ou cortes de carga devido à instabilidade de tensão.
- Aplicar Disjuntores de Gás Isolado (GIS): Priorizar GIS sobre disjuntores de ar isolado (AIS) em projetos novos ou de retrofit. O GIS integra disjuntores, interruptores de seccionamento, interruptores de aterramento, transformadores e paras-raios em invólucros metálicos selados preenchidos com gás isolante. As principais vantagens incluem:
- Economia de Espaço: Ocupa apenas 10%-30% do espaço ocupado pelo AIS, otimizando o uso de terras nas subestações - ideal para centros urbanos, áreas com restrições de terra ou instalações subterrâneas.
- Resiliência Ambiental: A construção selada protege contra poeira, umidade, névoa salina e poluição, minimizando riscos de falhas externas e adaptando-se a climas adversos.
- Alta Confiabilidade & Segurança: Reduz significativamente os riscos de arco e explosão; as taxas de falha são muito menores do que no AIS. A carga de trabalho de manutenção diminui, aumentando a segurança das pessoas e do equipamento.
- Baixo Ruído & EMI: O escudo metálico minimiza o ruído operacional e a interferência eletromagnética, reduzindo o impacto ambiental.
2.2 Sistema de Monitoramento de Condição Inteligente
- Análise de Gases Dissolvidos (DGA) em Monitoramento Online: Serve como a camada de sensores crítica. Analisadores em tempo real instalados nos circuitos de óleo monitoram continuamente as concentrações e tendências de gases dissolvidos (H₂, CH₄, C₂H₆, C₂H₄, C₂H₂, CO, CO₂).
- Valor: Os tipos de gás, concentrações e taxas de geração servem como "impressões digitais" sensíveis refletindo falhas latentes (por exemplo, decomposição térmica, descargas parciais/arco, superaquecimento do óleo). Usando modelos analíticos (por exemplo, Triângulo de Duval, Razões de Rogers), o sistema avalia automaticamente a saúde, permitindo avisos precoces e precisos de falhas (por exemplo, superaquecimento de enrolamentos, falhas de aterramento do núcleo, degradação da isolação), passando de reparos reativos para manutenção preditiva para evitar falhas catastróficas.
2.3 Gestão de Manutenção Inteligente Baseada em IA
- Plataforma de Dados Unificada: Integra dados de múltiplas fontes (DGA, descargas parciais, corrente do núcleo, temperatura/nível de óleo, perdas de terminal), registros de equipamentos, histórico de manutenção e dados operacionais (carga, tensão, temperatura ambiente) para criar um gêmeo digital do transformador.
- Análise de Big Data: Utiliza mineração de dados para correlacionar dados de monitoramento com estados de equipamentos, estabelecendo modelos de base e identificando anomalias (especialmente nos parâmetros DGA).
- Diagnóstico e Tomada de Decisão Baseada em IA:
- Diagnóstico de Falhas e Localização: Algoritmos de aprendizado de máquina (por exemplo, DNNs, SVM, Random Forest) aprendem com falhas históricas e conhecimentos de especialistas. Combinados com dados em tempo real, os modelos identificam inteligentemente tipos de falhas (por exemplo, térmicas vs. elétricas) e localizam origens (por exemplo, enrolamentos, núcleo, comutadores de derivação), auxiliando na resolução rápida de problemas.
- Avaliação de Saúde e Previsão de Vida Útil: A IA sintetiza dados multidimensionais para quantificar pontuações de saúde (por exemplo, Índice de Saúde) e prever a vida útil remanescente, orientando decisões de substituição.
- Alertas de Risco e Otimização de Manutenção: Sistemas avaliam automaticamente níveis de risco e emitem alertas. Algoritmos de otimização recomendam estratégias de manutenção personalizadas (por exemplo, planejamento de interrupções, priorização de tarefas) com base em risco, criticidade e recursos. Falhas confirmadas acionam protocolos de reparo automatizados.
- Base de Conhecimento de Especialistas: Gráficos de conhecimento embutidos e sistemas de especialistas estruturam o conhecimento do domínio e padrões, suportando decisões de IA explicáveis e aumentando a credibilidade.
3. Benefícios Esperados
- Inteligência Aumentada: Combina hardware inteligente (regulação automática do OLTC), sensores e IA para habilitar "auto-percepção, auto-diagnóstico, auto-decisão, auto-otimização."
- Confiabilidade Melhorada: Maior confiabilidade inerente do GIS/OLTC; o monitoramento por IA reduz interrupções não planejadas antecipando falhas.
- Maior Segurança: O design do GIS e o monitoramento inteligente reduzem riscos de explosão/incêndio; a intervenção precoce em falhas previne acidentes.
- Custos de Manutenção Menores: Reduz a frequência de inspeções manuais; a manutenção baseada em condições evita sobreamanutenção/subamanutenção e otimiza recursos/spares; medidas preventivas reduzem despesas de reparo.
- Eficiência de Recursos: O GIS economiza terra; a manutenção inteligente aumenta a utilização de equipamentos/pessoal.
- Vida Útil Estendida: A gestão proativa da saúde retarda o envelhecimento da isolação e a queda de desempenho, prolongando a vida útil.
4. Recomendações de Implementação
- Implementação Faseada: Priorize equipamentos envelhecidos, subestações críticas e centros de carga urbana.
- Padronização Primeiro: Desenvolva especificações uniformes para seleção de equipamentos, instalação de sensores, protocolos de dados, interfaces de plataforma e modelagem de IA.
- Integração de Dados: Quebre silos consolidando dados de monitoramento e gerenciamento em uma plataforma unificada.
- Transformação da Força de Trabalho: Treine a equipe em monitoramento inteligente, análise de dados e diagnóstico de IA para mudar para uma colaboração orientada a dados, humano-IA.
- Melhoria Contínua: Refine iterativamente os modelos de IA e estratégias usando feedback operacional.