Objetivos. Medição em Máquinas Rotativas. Avaliação Dielétrica Set de Equipamentos de Alta Tensão com base nas Descargas Parciais

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1 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica Avaliação Dielétrica de Equipamentos de Alta Tensão com base nas Descargas Parciais Medição em Máquinas Rotativas Apresentador: Alain F. S. Levy Objetivos A medição de Descargas Parciais, no caso de máquinas rotativas (motores e geradores), tem por objetivo avaliar o estado operativo no que tange as condições de isolamento dos enrolamentos.

2 Porque medir as Descargas Parciais? Permite acompanhar o estado operativo quanto ao isolamento estatórico dos geradores e enrolamento de motores; Auxiliar nas prioridades para a realização de manutenção programada nesses equipamentos; Há estatística, no caso de geradores, mostrando que o isolamento estatórico é um dos elementos que mais frequentemente apresenta defeitos e falhas; Porque medir as Descargas Parciais? É possível fazer um monitoramento contínuo sem a retirada de operação das máquinas; Não existe outra técnica de avaliação que seja comprovadamente eficaz e aceita pela comunidade científica; Reduz o percentual de tempo de indisponibilidades desses equipamentos por razões de falha de isolamento.

3 Tipos de defeitos em motores e geradores - Delaminação das camadas isolantes do sistema dielétrico; Corona nas cabeças das bobinas; Descolamento da isolação do cobre da barra; Vibrações das barras no interior das ranhuras; Descargas internas ao isolamento das barras. Descargas na ranhura junto ao terra. Barra de gerador Descolamento do isolamento Campo elétrico intenso Delaminação condutor-isolante Isolamento Semicondutor Condutor Cavidades Descarga de ranhura Terra

4 Barra de gerador Quantificar Identificar localizar Barra de gerador

5 Barras de gerador em laboratório

6 Medições de DP off-line Realizada em equipamentos novos ou após manutenção; As fases de cada enrolamento devem ser, se possível, separadas e isoladas do terra e ensaiadas separadamente; É necessário uma fonte de alta tensão para energizar o enrolamento;

7 Medições de DP off-line Medição feita no fabricante ou no local de operação do equipamento; Maior chance de localizar eventuais defeitos; Não há procedimentos normalizados; Não há critérios para aprovação de um determinado equipamento; Sistemas de monitoramento de DP online Se destinam a acompanhar a evolução do comportamento dielétrico ao longo da vida útil das máquinas; Pode dar subsídios sobre a gravidade de defeitos e, em alguns casos, ajudar na identificação do tipo de defeito e sua região de ocorrência; Não são sistemas de proteção das máquinas: Ocorrências intempestivas não podem ser previstas;

8 Características dos enrolamentos estatóricos São representados por parâmetros distribuídos tais como LT s; Capacitâncias em paralelo muito elevadas; Indutâncias série muito pequenas; Respostas em frequência múltiplas por região do enrolamento; Entrelaçamento físico dos enrolamentos com acoplamentos capacitivos. Características da medição das Descargas Parciais - Não há procedimentos normalizados ou práticas que definam uma diretriz nos processos de medição; - Existem diferentes filosofias de medição; - Os circuitos de ensaio, procedimentos de medição, frequência de medição, etc, variam muito entre as empresas que realizam essa medição;

9 Características da medição das Descargas Parciais - O comportamento das Descargas Parciais varia com as condições de operação dos equipamentos, tais como potência, temperatura, vibração, etc. - Não há outra técnica de medição que substitua a medição de Descargas Parciais na avaliação do sistema isolante. Comportamento em frequência dos enrolamentos DP S Bus Duct F 100% 92,9% 85,7% 78,6% 71,4% Alta Tensão 150 nf Zm M C k 96,4% 50 Ω 89,3% 82,1% 75,0% N Ck - Capacitor de acoplamento; M - Instrumento de Medição ( Osciloscópio, Analisador de Espectro ou Medidor de DP); DP - Defeito simulado ao longo do enrolamento.

10 Atenuação em db % 75% 78% 82% 92% 100% Freqüência em MHz Resposta em frequência até 100 MHz de sinais produzidos por centelhamento. Atenuação em db % 75% 78% 82% 92% 100% Freqüência em MHz Resposta em frequência até 20 MHz de sinais produzidos por centelhamento.

11 Sinal Injetado em 100 % 2 a 80 MHz 1 a 20 MHz 1 a 6 MHz Osciloscópio Atenuação em % Posição da Medição no Enrolamento em % Atenuação percentual de sinais de DP ao longo do enrolamento Atenuação Percentual a 80 MHz 1 a 20 MHz 1 a 6 MHz Osciloscópio ICM - RPA1 ICM - RPA2 Sinal Injetado em 71,4 % Posição da Medição no Enrolamento em % Atenuação percentual de sinais de DP ao longo do enrolamento

12 Características do monitoramento em tempo real Disponibilizar uma ferramenta para diagnosticar com maior precisão o estado operativo dos enrolamentos estatóricos, contribuindo com os processos da manutenção preditiva; Permitir em muitos casos, uma intervenção nos equipamentos antes que estes venham a falhar em operação; Aumentar a confiabilidade de operação desses equipamentos nos sistemas de energia; Gerar metodologias de medição para propiciar diagnóstico integrado com outras grandezas. Enrolamentos Medição de DP s em Geradores e Motores Circ. 1 Circ. 2 Fase F 100% 92% 85% 78% 71% C k1 C k2 C kn Circ. n Neutro C1 Acopladores DP C2 TP R R R Terminais T1 R = 690Ω Usuários T2 Sinc. Tn F IMA-DP Sist. de Aquisição Banco de Dados Intranet IMA-DP

13 Instrumentos para medição de descargas parciais Sistemas conforme a IEC para medição da carga aparente em pc, em várias faixas de frequência; Medição direta das amplitudes dos pulsos de tensão em mv em alta frequência Acompanhamento da evolução das descargas; Análise de Resultados de Medição Evolução das amplitudes das DP ao longo do tempo; Montagem e tentativa de reconhecimento de tipos de defeitos de DP com o histórico de informações coletadas; Avaliação automática com base em programas digitais que utilizam inteligência artificial pouco confiável;

14 Periodicidade de medições de descargas parciais Medições em ocasiões de parada do gerador/motor para outros serviços ou após manutenção. Medições on-line de modo programado - Requer a montagem de dispositivos de medição. Pode ser feita a cada dois, três, seis meses, etc. Medições em tempo real. Critérios de Avaliação Orientações DP constantes e inferiores a cerca de 10 nc: Considerado dentro de limites aceitáveis DP entre 10 e 30 nc ou evolução rápida: Acompanhamento mais frequente e mais detalhado. DP acima de 30 nc: Avaliações suplementares e intervenção.

15 Representação estatística das descargas parciais Barras Motores The End

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