ABB Brasil Divisão de Transformadores

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1 Santiago CL Jornadas Técnicas 2013Jun04&05 Dr. José Carlos Mendes Gte Desenvolvimento & Engenharia Corporate Executive Engineer ABB Asea Brown Boveri Divisão de Transformadores São Paulo, SP - Brasil jose-carlos.mendes@br.abb.com tel: cel: ABB Brasil Divisão de Transformadores Transformadores Potência em Alta Tensão: Carregamento Novas Tecnologias, Análise de Estado e Monitoração 1

2 Carregamento Conteúdo introdução panorama atual, expansão e tendências carregamento de transformadores guias & normas, consequências e riscos temperaturas ambiente, óleo, enrolamento isolação líquida & sólida e expectativa de vida ciclos de carga capacidade de carregamento - recomendações transf novos processo de Compra, Projetos e Qualificação em Ensaios transf existentes processo de Análise de Estado, Determinação da Capacidade de Carregamento e Qualificação através da Monitoração da Operação exemplos de aplicações reator novo, transf novos e transf existente novas tecnologias conclusões 2

3 ABB Brasil Div de Transformadores ABB Brasil Transformadores PPTR Transformadores de Distribuição transformadores de distribuição Guarulhos, São Paulo PPTR Transformadores de Potência transformadoes de potência até 765kV reatores shunt até 765kV transformadores HVDC até 600kVDC transformadores Defasadores transformadores industriais transformadores com Óleo Vegetal até 245kV serviços (soluções de eng, reparo em fábrica, reparo em campo, serviços em transformadores) componentes para transformadores (Buchas, Comutadores, Sistemas de Monitoração) componentes isolantes Blumenau, SC 3

4 Transformadores e Reatores ABB Brasil - HVAC até 765kV, 1 550MVA, 3 750MVA e HVDC 600kV 315MVA FURNAS Itaipú HVDC TransfConversor, 1, 314MVA 550kV AC / 600kV DC, 56unid RIO MADEIRA BtB DC Transf Conversor, 3, 424MVA 550kV AC / 37.8kV DC, 6unid FURNAS - TIJUCO PRETO, Brasil Autotransformadores, 1, 500 MVA, 765/345/20 kv + OLTC, 27unid RIO MADEIRA Bipolo HVDC Transf Conversor, 1, 292MVA 550kV AC / 600kV DC, 14unid 4

5 5 Transformadores e Reatores de Potência Panorama Atual, Expansão GDP e Tendências

6 Panorama Transformadores Atual e Reatores Potencial de Expansão do Consumo de Energia America do Sul 6

7 Transformadores e Reatores Expansão da Transmissão HVAC e HVDC Expansão da Geração Expansão da Geração Hidroelétrica Expansão da Transmissão Sistema de Transmissão Linhas Longas HVAC & HVDC HVDC 2020 Até MW HVDC até MW total GT: 270 BiBRL (135 BiUSD) Demandas Severas na Infra-Estrutura e Envelhecida do Sistema Elétrico Existente (carregamento, potência de curto-circuito, controle de tensão, transitórios de tensões, harmônicos de tensão e corrente, etc) 7

8 Panorama Transformadores Atual e Reatores Meta Dobrar Capacidade de Geração em 15 Anos Geração Transmissão 230 kv SubTransmissão 145kV Distribuição Distribuição & Carga TrElev Auxiliares AutoTransf Abaixador Defasador Reator Derivação AutoTransf Abaixador Tr Aterramento 8

9 Transformadores de Potência Transformadores Novos Carregamento e Expectativa de Vida Útil Transformadores Existentes Expectativa de Vida Útil Residual e Carregamento 9

10 Expansão da Geração e Transmissão InfraEstrutura Nova REATOR ABB MVAr 500kV ID Carga Classe Térmica da Isolação Reator 1Fa 45.33MVAr 500kV ONAN 65/65grC TermoEstabilizado 100%Snx24h 65grC TermoEstabilizado Norma/Guia (NBR ou IEEE) IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE A B Expectativa Normal de Vida horas Temperaturas Temp Ambiente grc Fator Pto+Quente pu Elev Oleo-Amb Media grc Elev Oleo-Amb Topo (Garantia) grc Elev Enrol-Amb Media (Garantia) grc Elev Enrol-Óleo grc Elev Pto+Q Enrol-Topo Óleo grc Elev Pto+Q Enrol-Ambiente grc Temp Media Enrol grc Temp Pto+Quente Enrol (Garantia) grc Temp. Pto+Quente Enrolamento 65grC TermoEstabilizado Expectativa Vida Horas anos Perda Vida Diária %/24h Reator Derivação MVAr Preço Inicial Reator R$ Temp Ambiente grc Reator - ABB ESPEC Temp. Pto+Quente Enrolamento Expectativa Vida Anos R$/MVAr x Vida % - ABB Brasil JCM A-10 Divisão de Transformadores

11 Otimização da Operação e Investimentos InfraEstrutura Existente 550kV páteo 765/550kV bancos Autos 1650MVA 765kV páteo 345kV páteo 765/345kV bancos Autos 1500MVA 345kV bancos capacitores FURNAS SE TijucoPreto São Paulo Sist Transmissão 765kV Itaipu SE Tijuco Preto - Terminal HVAC ITAIPU-SaoPaulo 11

12 Otimização da Operação e Investimentos InfraEstrutura Existente - Campo Magnético de Dispersão e Consequências 12

13 Otimização da Operação e Investimentos InfraEstrutura Existente Expansão do Carregamento páteo 550kV, 50Hz T Auto 3, 375MVA, 525/230/13.8kV R Reg 3, 375MVA, 241.5/241.5±110%kV Ações: sobrecarregamento seguro de T+R análise de estado repotenciação páteo 220kV, 50Hz ITAIPÚ SE Margem Direita Sist Transmissão 550kV 50Hz Itaipu Potência Instalada de Transformação 1875MVA ref ITAIPU e ABB Mendes, JC & Velasquez, E. CIGRE A2 ERIAC 2011 Ciudad del Este PY 13

14 14 Transformadores de Potência Carregamento Guias & Normas, Consequências e Riscos

15 Carregamento Guias e Normas IEC IEEE Std C ABNT NBR

16 Carregamento Consequências sobreaquecimento excessivo (óleo, enrolamentos, isolação, ligações, núcleo, partes metálicas, etc) elevação do fluxo de dispersão e sobreaquecimentos localizados (correntes induzidas e perdas localizadas em partes metálicas) sobreexcitação do núcleo por combinação do fluxo principal e elevação do fluxo de dispersão correspondente à sobrecarga variações no teor de umidade e concentrações de gases na isolação e no óleo elevação das solicitações térmicas e mecânicas em Comutadores, Buchas, Terminações de Cabos, TCs, etc elevação do volume de óleo expandido e inadequação de Tanques de Expansão (COnservadores) elevação do risco de falha 16

17 Carregamento Riscos Riscos Imediatos geração de bolhas e redução da suportabilidade dielétrica temp. pto+quente acima da temp. crítica de geração de bolha temp. crítica dependente da umidade e saturação do óleo por gases sobreaquecimento localizado (pontos quentes > 180grC): geração de gases deterioração da isolação e redução da suportabilidade mecânica elevação da pressão de óleo e vazamento em buchas sobreaquecimento da isolação própria e geração de gases em buchas expansão do óleo e vazamento através do conservador falhas de Comutadores por interupção de correntes elevadas Riscos à Longo Prazo aceleração da deterioração térmica cumulativa da isolação sólida e do óleo envelhecimento de outros componentes isolantes estruturais elevação de resistências de contatos em Comutadores (falhas, fusão, etc) deterioração de gaxetas 17

18 Transformadores de Potência Capacidade de Carregamento Temperatura Ambiente, Temperatura do Óleo, Temperatura do Enrolamentos e Expectativa de Vida Útil 18

19 Carregamento Condições de Contorno Capacidade de Carregamento e Expectativa de Vida: temperatura ambiente elevação temperatura topo do óleo elevação de temperatura enrolamento-óleo fator de HotSpot (constante Hs) tipo do óleo (OMI ou OVI) tipo da isolação sólida (constantes A e B): papel KRAFT papel KRAFT TERMOESTABILIZADO papel NOMEX ciclo de carga diário MVA = f(tempo) 19

20 Carregamento Temperatura Ambiente Método Preferencial: medição direta da Temp Ambiente Método Alternativo: relatórios de Serviços de Meteorologia INMET MA Ta mín j 20

21 Carregamento Elevações de Temperaturas do Óleo e do Enrolamento topo oa heo =Hs eo Pto+Quente e m oa m ea eo e = + + = + + a topo oa heo a topo oa Hs eo a inf oa Hs=1.1 para Sn 2500kVA Hs=1.3 para Sn > 2500kVA IEC IEEE C57.91 NBR

22 Carregamento Envelhecimento do Papel Isolante 22

23 Carregamento Perda de Vida da Isolação Perda de Vida determinada pela Teoria de Arrhenius A e B - parâmetros da curva de expectativa de vida da isolação Te = e temperatura absoluta (grk) da isolação t - intervalo de tempo (horas) no qual a temperatura do ponto+quente permanece constante PV% = 10 - B 273+ e + A t

24 potências P, MW Q, MVAr e S, MVA Carregamento Curva Carga Diária P, MW Q,MVAr S, MVA 2009Fev20 Carga Diária fev-09 00:00:00 20-fev-09 02:00:00 20-fev-09 04:00:00 20-fev-09 06:00:00 20-fev-09 08:00:00 20-fev-09 10:00:00 20-fev-09 12:00:00 20-fev-09 14:00:00 20-fev-09 16:00:00 20-fev-09 18:00:00 20-fev-09 20:00:00 20-fev-09 22:00:00 21-fev-09 00:00:00 24

25 Carregamento Curva de Carga e Carga Equivalente (base e ponta) S/Sn % Si S1 S2 Base S (t) tp Sp S/Sn % Sk S (t) Sa Sb Sj Sp Si Ponta t1 t2 6h 12h 18h tk 24h ta tb 18h tj Base Ponta 25

26 26 Transformadores de Potência Capacidade de Carregamento Transformadores Novos Processo de Compra, Projetos e Qualificação em Ensaios

27 Transformadores Novos Avaliação e Seleção de Alternativas Expectativa de Vida Útil Garantida, anos Ciclo de Vida, anos Custo do Ativo: compra transporte instalação $1 Custo da Operação: perdas (Vazio, Carga, Auxiliares) manutenção reparos $2 desempenho Custo Fim de Vida: substituição transferência revitalização $3 NPV, Custo Total / Ciclo de Vida $ = $1+$2+$3 R$ kva x Vida Útil x FatorSobreCarga 27

28 Transformadores Novos Avaliação e Seleção de Alternativas 28

29 Transformadores Novos Carregamento e Especificação Detalhada Requerer Certificação e Comprovação: OFERTA dado de garantia nas tabelas técnicas fator de ponto+quente (Hs) dos enrolamentos certificação do Papel Isolante TermoEstabilziado elevações de temperaturas do óleo e do enrolamento ao longo do Ciclo de Carga Especificado temperaturas do óleo e do enrolamento ao longo do Ciclo de Carga Especificado perda de vida diária ao longo do Ciclo de Carga Especificado expectativa de vida da isolação em HORAS e ANOS (mínimo 40 anos) referida ao ponto+quente do enrolamento etapa 1 - OFERTA IEEE C

30 Transformadores Novos Carregamento e Especificação Detalhada Requerer Certificação e Comprovação: PROJETO certificação do projeto em etapa de Revisão de Projeto (Design Review) fator de ponto+quente (Hs) dos enrolamentos certificação do Papel Isolante TermoEstabilziado elevações de temperaturas do óleo e do enrolamento ao longo do Ciclo de Carga Especificado temperaturas do óleo e do enrolamento ao longo do Ciclo de Carga Especificado perda de vida diária ao longo do Ciclo de Carga Especificado expectativa de vida da isolação em HORAS e ANOS (mínimo 40 anos) referida ao ponto+quente do enrolamento etapa 2 - PROJETO IEEE C

31 Transformadores Novos Carregamento e Especificação Detalhada Requerer Certificação e Comprovação: ENSAIOS DE AQUECIMENTO certificação final do transformador: Ensaio de Aquecimento regular, conforme NBR :2005 Aplicação de Corrente correspondente à condição de Perdas Máximas Totais (Vazio + Carga) Não-permitir ensaio de aquecimento com corrente reduzida (típica 80%In), pois efeitos de campos magnéticos (pontos quentes, formação de gases, etc) podem não ser revelados. Medições e Registros em Tempo Real: Elevação de temperatura média do óleo Elevação de temperatura do topo do óleo Elevação de temperatura enrolamento-óleo referida à temperatura média do óleo DGA Gases Dissolvidos no Óleo (amostras antes e após o ensaio) Cálculos Complementares: Elevação de temperatura do ponto+quente do enrolamento sobre a elevação de temperatura do topo do óleo (utilizar Fator de Ponto+Quente, HotSpot - Hs) Expectativa de vida da isolação em HORAS e ANOS (mínimo 40 anos) Controle de Qualidade - DGA: DGA Gases Dissolvidos no Óleo TermoVisão (IRS) etapa 3 - ENSAIOS 31

32 Transformadores Novos Carregamento e Especificação Detalhada Requerer Certificação e Comprovação: etapa 3 - ENSAIOS ENSAIOS DE SOBRECARGA certificação final do transformador: Ensaio de Aquecimento com Carregamento Transitório, conforme NBR :2005, Anexo B, seção B.4 Aplicação de Corrente de Carga conforme Ciclo de Carga Especificado (Carga 1 ou Carga 2 ou Outro) Medições e Registros em Tempo Real: Elevação de temperatura média do óleo Elevação de temperatura do topo do óleo Elevação de temperatura enrolamento-óleo referida à de temperatura média do óleo DGA Gases Dissolvidos no Óleo (amostras antes e após o ensaio) Cálculos Complementares: Elevação de temperatura do ponto+quente do enrolamento sobre a elevação de temperatura do topo do óleo (utilizar Fator de Ponto+Quente, HotSpot - Hs) Expectativa de vida da isolação em HORAS e ANOS (mínimo 40 anos) Controle de Qualidade - DGA: DGA Gases Dissolvidos no Óleo TermoVisão (IRS) 32

33 Transformadores Novos Carregamento e Especificação Detalhada Requerer Certificação e Comprovação: etapa 3 - ENSAIOS DGA Gases Dissolvidos no Óleo certificação final do transformador: ENSAIO DE AQUECIMENTO - conforme NBR :2005 DGA Gases Dissolvidos no Óleo (amostras antes; a cada 6 horas; após ensaio) DGA e controle da formação de gases durante o ensaio: Gás H2 CH4 CO CO2 C2H4 C2H6 C2H2 Pós-Antes, ppm nd ENSAIO DE SOBRECARGA - conforme NBR :2005, Anexo B, seção B.4 DGA Gases Dissolvidos no Óleo (amostras antes; a cada 6 horas; após ensaio) DGA e controle da formação de gases durante o ensaio: Gás H2 CH4 CO CO2 C2H4 C2H6 C2H2 Pós-Antes, ppm nd Método Alternativo de Controle: NBR5356-2:2005 Anexo C, seção C.4 CIGRÉ Electra No. 12, Maio

34 Transformadores de Potência Capacidade de Carregamento Transformadores Existentes Processo de Análise de Estado, Determinação da Capacidade de Carregamento e Qualificação através da Monitoração da Operação 34

35 Taxa de Falhas falhas prematuras falhas por envelhecimento Transformadores Existentes Evolução Típica da Taxa de Falhas novo vida normal extensão vida fim de vida Taxa de Falhas Aceitável falhas normais 2-6 anos tempo anos anos anos 35

36 Transformadores Existentes Aceleração da Perda de Vida da Isolação Fator Aceleração Perda de Vida FApv vida consumida atual da isolação Vida CA f(te; Vida Operacional; Estado Isolação) vida consumida normal Vida CN Térmico f(te; Vida Operacional; Ciclo de Carga Diário) Estado=Condição Requisito: Análise de Estado Atual do Transformador ou Reator FApv = Vida CA Vida CN [pu] FApv

37 Transformadores Existentes Carregamento e Estado Global dos Transformadores Avaliar Passado: histórico do carregamento histórico de temperatura ambiente local evolução do estado global estado do óleo; e estado da isolação sólida Analisar: combina aspectos carregamento; e estado global da isolação a vida residual da isolação do transformador de interesse Potencializar a Capacidade de Carregamento Futuro: análise do desempenho térmico fundamentado no Ensaio de Aquecimento Original carregamento adicional do transformador temperatura ambiente local esperada requisitos de expectativa de vida operacional futura capacidade adicional de sistema de resfriamento externo necessária 37

38 Transformadores Existentes Estado Global dos Transformadores Estado do Óleo: dados históricos (Base Dados de até até 26 anos de vida operacional) evolução das concentrações de gases combustíveis e de suas relações evolução da taxa de formação de gases combustíveis evolução das concentrações de CO e CO2, suas relações e volumes evolução do estado de saturação de gasosa do óleo isolante correlações de evolução de gases dissolvidos (TGC, CO, CO2) relações características (CO2/CO, H2/CH4 e C2H4/C2H6) correlações entre os transformadores do grupo de interesse com transformadores similares - históricos conhecidos de DGA e FQE e Carga evolução das propriedades FQE: rigidez dielétrica acidez tensão interfacial teor de água fator de dissipação á 90grC cor enxôfre corrosivo estado de oxidação número de partículas concentração de furanos (2Fal) 38 etapa 1 Análise de Estado

39 Transformadores Existentes Estado Global dos Transformadores Estado da Isolação Sólida: umidade da isolação sólida etapa 1 Análise de Estado risco de formação de bolhas evolução do estado de saturação do óleo por gases dissolvidos evolução do estado de formação de vapor de umidade correlação com temperatura de formação de gases originados pela isolação sólida correlação com temperatura de formação de gases originados em sobreaquecimento localizados (ponto quente) em estruturas metálicas da parte ativa do transformador estimativa da vida consumida da isolação sólida (celulose) conforme estado atual da isolação sólida e óleo determinação de fatores de aceleração da perda de vida da isolação estimativa da vida residual da isolação sólida (celulose) no estado atual da isolação sólida e óleo no estado futuro pós-repotenciação f(temperaturas, sistema de resfriamento, expectativa de carregamento) 39

40 Transformadores Existentes Carregamento dos Transformadores etapa 3 Capacidade de Carregamento Temperatura Ambiente Local: carregamento é limitada pela temp absoluta do ponto+quente (Te= e +273, grk) do enrolamento e = a + oa + heo = e = a + oa + Hs. eo (grc) a - temperatura ambiente oa - elevação da temp do topo do óleo sobre a temperatura ambiente eo - elevação de temp do do enrolamento sobre a temperatura do topo do óleo heo - elevação de temp do ponto+quente do enrolamento sobre a temp do topo do óleo Hs - fator do ponto+quente (hot spot), Hs 1.3 típico para transformadores de potência Temperatura Ambiente Local Real ou Dados Históricos: medida em tempo real séries históricas Ministério da Agricultura ou similar média das temp médias diárias de cada mês de interesse média das temp máximas diárias de cada mês de interesse margem em caso de dúvida da adequação da temp ambiente local: adicionar 5grC à temp ambiente 40

41 potências P, MW Q, MVAr e S, MVA Transformadores Existentes Carregamento dos Transformadores P, MW Q,MVAr S, MVA 2009Fev20 Carga Diária fev-09 00:00:00 20-fev-09 02:00:00 20-fev-09 04:00:00 20-fev-09 06:00:00 20-fev-09 08:00:00 20-fev-09 10:00:00 20-fev-09 12:00:00 20-fev-09 14:00:00 20-fev-09 16:00:00 20-fev-09 18:00:00 20-fev-09 20:00:00 20-fev-09 22:00:00 21-fev-09 00:00:00 41

42 Transformadores Existentes Carregamento dos Transformadores: Qualificação - Monitoração em Tempo Real Carregamento e Monitoração em Tempo Real: Sensores carga - correntes & tensões temperatura topo do óleo temperatura pto+quente enrolamento umidade do óleo e isolação gases H2, CO, C2H2 (Hydran) 42

43 43 Transformadores de Potência Carregamento Exemplos de Aplicação Reator Novo, Transformador Novo e Transformador Existente

44 Carregamento REATOR, 1, 45.33MVAr, 500kV, ONAN, 65grC/65grC Reator Derivação: 1. 1Fa, 60Hz, ONAN kV 3. Classe Térmica 65grC 4. Papel TermoEstabilizado 5. Elevações Temp Especificadas: Óleo 65 grc Enrolamentos 65grC Ponto+Quente 80grC 6. Perdas: Vazio 27kW Carga 198kW Garantia -kw 7. Resfriamento Radiadores - inf oa Garantia: 65 topo oa m oa m ea 46 Garantia: eo x 16 = 20.8 heo =Hs eo Pto+Quente ea 78.8 Garantia: NBR Local Instalação a Hs= 1.1 para Sn 2500kVA Hs= 1.3 para Sn > 2500kVA IEC

45 Carregamento REATOR : Ciclo de Carga 100%Sn 24h Expectativa de Vida da Isolação 45 ID Reator 1Fa 45.33MVAr 500kV ONAN 65/65grC TermoEstabilizado Carga 100%Snx24h Dados Gerais Sn Potência Base MVA 45.3 NBR IEEE Po Perdas em Vazio kw Pc Perdas em Carga kw To Constante Tempo Óleo horas Te Constante Tempo Enrolamento horas 0.08 m Expoente Enrolamento pu 0.8 n Expoente Óleo pu 0.8 R Relação Perdas pu 7.33 Classe Térmica da Isolação 65grC TermoEstabilizado Norma/Guia (NBR ou IEEE) IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE A B Expectativa Normal de Vida horas Temperaturas Temp Ambiente grc Fator Pto+Quente pu Elev Oleo-Amb Media grc Elev Oleo-Amb Topo (Garantia) grc Elev Enrol-Amb Media (Garantia) grc Elev Enrol-Óleo grc Elev Pto+Q Enrol-Topo Óleo grc Elev Pto+Q Enrol-Ambiente grc Temp Media Enrol grc Temp Pto+Quente Enrol (Garantia) grc Temp. Média Enrolamento 65grC TermoEstabilizado Expectativa Vida Horas anos Perda Vida Diária %/24h Temp. Pto+Quente Enrolamento 65grC TermoEstabilizado Expectativa Vida Horas anos Perda Vida Diária %/24h

46 Carregamento REATOR: Ciclo Carga Perda e Expectativa de Vida da Isolação Ciclo de Carga Temperaturas ambiente topo pto+quente óleo enrolamento pu MVA horas grc grc grc Carga Pré-Ponta Carga Ponta Carga Pós-Ponta Carga Equivalente perda de vida da isolação NBR IEEE pu/ciclo normal pu pu por ciclo pu fator de aceleração pu 1.00 horas/ciclo horas expectativa de no. de ciclos pu expectativa de vida horas expectativa de vida anos

47 Carregamento AutoTrReg, 1, 200MVA, 500±10%/230/13.8kV, ONAN/ONAF, 65grC/65grC AutoTransformador: 1. 1Fa, 60Hz, ONAN/ONAF 2. AT&BT 120/160/200MVA 3. TERC 12/16/20MVA ±10%/230/13.8kV 5. Classe Térmica 65grC 6. Papel TermoEstabilizado 7. Elevações Temp Especificadas: Óleo 65 grc Enrolamentos 65grC Ponto+Quente 80grC 8. Perdas: Vazio 87.5kW Carga 411.2kW Garantia 600.0kW 9. Resfriamento Radiadores 12 x 2300x32el MotoVentiladores 8 x D Ruído 88dB(A) ONAF Local Instalação a inf oa 26 Garantia: 65 topo oa m oa m ea 38 Garantia: eo x 22 = 28.6 heo =Hs eo Pto+Quente ea NBR Hs= 1.1 para Sn 2500kVA Hs= 1.3 para Sn > 2500kVA IEC Garantia:

48 Carregamento AutoTrReg : Ciclo Carga 1 Perda e Expectativa de Vida da Isolação 48

49 Carregamento TrExistente Conjunto AutoTr+TrReg e Expansão da Capacidade de Carregamento Ciclo de Carga Futuro: modelo para a determinação: da revitalização do sistema de resfriamento dos transformadores T/R do desempenho térmico correspondente caracterizado à partir do ciclo típico passado C4 (potência máxima mensal) ciclo de carga futuro: estimada expansão da potência média de 20% estimada expansão da carga de ponta de 25% (com duração de 2 horas) Tamb 40 grc - temperatura ambiente máxima diária de (constante em 24h) Sb 375 MVA potência base de referência (potência de placa) Sm 305 MVA - carga média diária (20% em relação à carga média passada) Si 290 MVA - carga inicial pré-ponta Sp 485 MVA - carga de ponta (+29% em relação à carga de ponta passada) tp 2 horas - tempo de duração da ponta, 2 horas ref ITAIPU e ABB Mendes, JC & Velasquez, E. CIGRE A2 ERIAC 2011 Ciudad del Este PY 49

50 Carregamento TrExistente Conjunto AutoTr+TrReg e Expansão da Capacidade de Carregamento Repotenciação, Carregamento Futuro e Expectativa de Vida: considerando o ciclo de carga típico expandido futuro C4 a revitalização do sistema de resfriamento dos transformadores de interesse a vida consumida (passada) da isolação estima-se que: a expectativa da vida da isolação dos 5 Grupos AutoTr/TrReg seja ainda superior à 40 anos!!! Sm: 305MVA, 120% (média histórica) ref ITAIPU e ABB Mendes, JC & Velasquez, E. CIGRE A2 ERIAC 2011 Ciudad del Este PY 50

51 ABB Brasil JCM A-51 Divisão de Transformadores Transformador de Potência Carregamento - Aplicação de Novas Tecnologias

52 Novas Tecnologias NOMEX: Isolante para Altas Temperaturas Características Nomex O O polímero estabilidade >220grC excelente desempenho: altas temperaturas em líquidos isolantes impregnável por líquido isolante compatibilidade com tintas, adesivos, etc estabilidade dimensional suportabilidade elétrica descargas parciais reduzidas não-inflamável Celulose HO CH2OH H N N H H H OH H H O OH H C H O OH H H CH2OH C OH H H O n O ABB Brasil JCM A-52 Divisão de Transformadores

53 Novas Tecnologias ABB BIOTEMP : Óleo Vegetal Isolante de Alto Desempenho Características óleo vegetal ecológico de fonte renovável segurança e eficiência operacional biodegradável excelente desempenho: transferência de calor altas estabilidade a oxidação alta temperaturas de combustão > 360grC compatibilidade com tintas, adesivos, etc estabilidade dimensional suportabilidade elétrica preservação da isolação ABB Brasil JCM A-53 Divisão de Transformadores

54 Novas Tecnologias Expectativa de Vida Útil Temperatura Pto+Quente ( C) C Kraft Expectativa de Vida Horas (Anos) ÓLEO MINERAL 65 C TermoEstabilizado (25.1) (138.6) 95 C NOMEX BIOTEMP 55 C Kraft (50.3) (7.5) (41.0) (14.9) (4.1) (22.8) (8.3) não (2.4) (12.9) (4.7) significante (1.4) (7.5) (2.7) (2.6) (325) (61) (13) - B Vida (horas) = 10 (A+ T )

55 56 Transformadores de Potência Carregamento Constatações e Recomendações

56 Carregamento Conclusões cenário atual transformadores são ativos importantes e de custo alto população mundial de Transformadores com vida operacional elevada expectativa de demanda elevada por estes ativo expectativa de utilização/carregamento limite nos próximos anos seleção de alternativas (compra, revitalizar, substituir) são complexas fundamentada em avaliação econômica global R$/(kVA x VidaÚtilxFSobrecarga) requer especificação de comprovação de desempenho elétrico, dielétrico, térmico, mecânico inclusão de novas tecnologia avaliação detalhada de capacitação de fabricante (engenharia, fábrica, ensaios, qualidade, fornecedores) revisão de projeto (design review) 57

57 Carregamento Conclusões capacidade de carregamento para Transf Novos como suporte efetivo para: determinar a capacidade limite de carregamento e expectativa de Vida Útil avaliação comparada de fornecedores em Processo de Compra etapa de OFERTA certificação de fornecedor etapa de PROJETO qualificação de fornecedor etapa de ENSAIOS critério quantitativo para a PENALIZAÇÃO ou a REJEIÇÃO de fornecedor capacidade de carregamento de Transf Existentes suportada em Estado/Condição: utilização de técnicas de Análise de Estado acessar a vida consumida e a expectativa de vida útil residual utilização otimizada de capacidade de carregamento e da expectativa vida útil residual (sem e com revitaização do sistema de resfriamento externo) qualificação do processo através da monitoração em tempo real e análise de desempenho global (Térmico e do Estado) aplicação de Novas Tecnologias em suporte da otimização e a extensão da vida de Transformadores da otimização e compactação de Subestações da elevação da segurança de Equipamentos, Subestações, Ambiente e Pessoas da expansão e modernização da Manutenção 58

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