Olinda Pernambuco - Brasil. Monitoramento de Desgastes dos Contatos do Disjuntor
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- André Camelo de Escobar
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1 XVIII Seminário Nacional de Distribuição de Energia Elétrica SENDI a 10 de outubro Olinda Pernambuco - Brasil Monitoramento de Desgastes dos Contatos do Disjuntor Clailton Silva Danilo Santos Luiz Carpes COPEL COPEL COPEL clailton.silva@copel.com danilo.santos@copel.com luiz.carpes@copel.com Palavras-chave Contatos de Disjuntor Disjuntor Manutenção preditiva Monitoramento de Contatos Resumo A manutenção dos contatos de disjuntor atualmente é feita de maneira preventiva, com o avanço tecnológico é possível tornar os métodos mais adequados e confiáveis, com dados mensuráveis tornando a manutenção preditiva. O monitoramento de contatos de disjuntor é um método prático, barato e confiável, que tem por objetivo implementar os métodos atuais, uma vez que a maioria dos fabricantes já contemplam seus relés com essa funcionalidade e os fabricantes de disjuntor disponibilizam as curvas de ajuste. Em uma manutenção, ao intervir na câmara de extinção de arco, pode-se injetar impurezas ao equipamento, ou seja, um equipamento que estava funcionando adequadamente pode começar a apresentar defeitos. A Copel estará implantando esse método no decorrer do ano e analisando os resultados. 1. Introdução Os sistemas modernos de monitoramento de estado dos equipamentos e de diagnóstico já são ferramentas poderosas de apoio à manutenção. Áreas de Manutenção das empresas do Setor Elétrico estão constantemente pesquisando, em função do que as novas tecnologias oferecem no momento, aquelas cujas aplicações e procedimentos poderiam facilitar as ações de Manutenção Preventiva e Preditiva. As últimas gerações de relés digitais oferecem vários recursos além da proteção. Entradas e saídas digitais com lógica programável, processadores, medições de grandezas elétricas, contagem inteligente do número de operações de disjuntores, dentre outras funcionalidades, que permitem
2 aprimorar de forma significativa a operação de sistemas elétricos. Por outro lado, recursos existentes no sistema de Supervisão, Controle e Aquisição de Dados (SCADA) permitem um melhor controle do sistema elétrico por parte dos Centros de Operação. Com isso o trabalho sobre o monitoramento tem como principal objetivo demonstrar as vantagens oferecidas pelos relés digitais no Monitoramento dos contatos de disjuntores de alta tensão e, descrever as diferentes informações que poderão ser recolhidas dos Disjuntores de forma contínua, visando facilitar as ações das áreas de manutenção e operação. O telediagnóstico permite otimizar as ações de manutenção, especialmente no que diz respeito a dois tópicos: - Otimização das ações corretivas que devem ser implementadas após uma falha; - Implementação de técnicas de manutenção baseadas em dados fornecidos pelo relé. 2. Função de monitoramento Baseados no monitoramento do número de operações, do tempo de operação e da corrente interrompida, pode-se aplicar a expressão matemática I n t (n valor entre 1 e 2) de acordo com o tipo de disjuntor, para se estimar a condição de desgaste dos contatos principais. A Função de Monitoramento do Disjuntor permite a programação da manutenção com base nessa condição de desgaste de seus contatos, já que os disjuntores sofrem desgaste mecânico e elétrico cada vez que operam. Uma programação adequada da manutenção do disjuntor leva em consideração os dados publicados pelo fabricante referentes ao desgaste dos contatos versus níveis de interrupção e número de operações. A função de monitoramento compara os dados fornecidos pelo fabricante do disjuntor com a corrente real interrompida e integrada, e com o número de operações, conforme podemos observar na Figura 1. Cada vez que ocorre trip do disjuntor, o relé integra a corrente interrompida. Quando o resultado dessa integração exceder o valor limite ajustado através da curva de desgaste do disjuntor, (o relé pode fornecer alarmes via contato de saída ou display opcional do painel frontal. Com essas informações, pode-se programar a manutenção do disjuntor de forma oportuna e econômica. O relé monitora os tempos das interrupções (última e média) elétricas e mecânicas por pólo. Com isso, consegue-se identificar se o tempo de operação está aumentando além dos respectivos valores de tolerância aceitáveis e então programar uma manutenção pró-ativa do disjuntor. Um ponto de alarme pode ser ativado se o tempo de operação estiver além de um valor pré-ajustado.
3 Figura 1 Os dados que podem ser coletados pelos relés digitais representam informações de diferentes tipos de parâmetros de sistemas de potência, esquemas de proteção, tele -proteção, automação, controle, medição, supervisão, oscilografia, incluindo-se as informações relativas aos equipamentos primários de geração, transmissão e distribuição. Tendo em vista que os equipamentos instalados no sistema estão submetidos a diferentes níveis de esforços, têm idades e são de fabricantes distintos, o estado em que se encontram também será específico de cada um. As características típicas de monitoramento dos disjuntores são: tempo de transição do sistema mecânico, duração dos arcos e níveis das correntes interrompidas durante as aberturas, número de operações e data/hora dos eventos ocorridos. O monitoramento de disjuntores permite realizar com eficiência a Manutenção Preditiva, ou seja, prever o desempenho do disjuntor através de toda sua vida útil Esquema de Monitoramento O projeto de aplicação do relé digital normalmente contempla, entre outros, conexões aos circuitos secundários de corrente dos TCs, ligações ao estado dos contatos auxiliares dos pólos do disjuntor e tensão da fonte auxiliar de alimentação DC, conforme ilustrado na figura 2. Em função do relé digital aplicado e a configuração do barramento da subestação, poderão ser monitorados, simultaneamente, até dois disjuntores com um único relé.
4 Figura Dados do Fabricante O manual do fabricante do disjuntor deverá fornecer todos os dados e informações necessárias visando à correta parametrização da função de monitoramento do disjuntor no relé digital. Uma maneira típica de amostragem dos dados é contemplada na Tabela 1. Os dados representam o número de operações permissíveis no disjuntor dependendo do nível da corrente interrompida, obtendo-se uma curva de ajuste conforme Figura 3. Está sendo considerada uma operação do disjuntor cada ação de fechamento e abertura. Tabela 1
5 Figura 3 Outros fabricantes poderão apresentar os dados do disjuntor de forma diferente da mostrada na Tabela 1 adotando o critério de SI²t, também chamado, de corrente interrompida acumulada. Os dados, neste caso, poderão ser mostrados conforme o exemplo seguinte: S I²t = 750 ka². seg Máxima corrente de interrupção = 40 ka Corrente contínua de interrupção = 2 ka Quando o fabricante fornece os dados na forma de tabela com valores de corrente interrompida em relação ao número de manobras, é simples realizar o levantamento da curva logarítmica de manutenção do disjuntor. Para o levantamento e obtenção do gráfico conforme a figura 4, deverão ser definidos três pontos notáveis (P1, P2 e P3), importantes na parametrização do relé. Os pontos P1 e P3 são dados do fabricante, o ponto P2 será obtido mediante o cálculo da corrente de curto-circuito fase-terra esperada.
6 Figura 4 Se o fabricante fornece os dados conforme o critério de S I²t, calcularemos o valor do número de operações nos pontos P1, P2 e P3 visando levantar a curva logarítmica de manutenção do disjuntor, da seguinte forma: PONTO = I 2 t 2 ( Iint ). Tarc Onde: 1 T arc =. nº f ciclos Ponto 1: I int = Corrente contínua de interrupção Ponto 2: I int = Corrente de curto-circuito fase-terra esperado Ponto 3: I int = Máxima corrente de interrupção 3. Conclusões O monitoramento de disjuntores representará a otimização da filosofia de manutenção atualmente praticada; passando a ser realizada de maneira preditiva, permitindo assim acompanhar continuamente o desempenho dos disjuntores e a degradação da vida útil dos mesmos. Os dados aquisitados em tempo real, trabalhados pelo Sistema Especialista, determinarão o momento ideal da sua realização, atingindo-se a melhor relação de custo x benefício dos serviços, reduzindo-se o número de desligamentos, sem perda da qualidade operativa dos equipamentos. Com o decorrer do tempo, o
7 sistema será aperfeiçoado, à medida que novos dados forem sendo aquisitados pelo monitoramento, estabelecendo um banco de dados mais abrangente, que indicará com eficácia crescente a qualidade do serviço prestado pelos equipamentos em operação, objetivando um controle final mais qualificado, com o menor custo possível e maior confiabilidade. O monitoramento é um procedimento que tem por objetivo: -reduzir o custo da manutenção dos disjuntores, pois somente após da ocorrência de alarme dos desvios serão analisadas as causas; -acompanhar estatisticamente o desempenho de disjuntores de distintos fabricantes, fornecendo subsídios importantes nas futuras aquisições. Ao implantar esse procedimento é importante permitir aos responsáveis pela manutenção de disjuntores o acesso aos relatórios e informações contidas no relé, bem como a escolha dos disjuntores em operação a ser monitorados, porém, os relés digitais já instalados nem sempre dispõem de contatos de entrada e saída reservas necessários para alterar o projeto de implantação do monitoramento. Outro ponto importante é que a implantação no campo da função de monitoramento, incluindo os serviços de alteração do projeto, é de baixo custo. Os novos projetos podem contemplar a função de monitoramento de disjuntores sem custo adicional. 4. Referências bibliográficas e/ou bibliografia MILASCH, Milan. Manutenção de Disjuntores de Alta Tensão. Rio de Janeiro, Cervantes, p. TERREROS, Alberto J. P. Proposta de Monitoramento de Disjuntores com Relés Digitais.Doble Manual de Fabricante SEL 311C Schweitzer Engineering Laboratories. Section 8. Manual de Fabricante M-3311 Beckwith Electric SERNA, Milton. Sistema de Monitoramento e Metodologia de Estimativa dos Tempos de Operação dos Disjuntores. São Paulo, 2005
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