Análise do desempenho

5.2.1

Taxa de falhas

O desempenho dos transformadores de potência da RNT é avaliado sistematicamente pela REN, em termos de disponibilidade e fiabilidade, com base nos seguintes indicadores [24]:

• Taxa de Disponibilidade Média Global (%).

• Taxa de Disponibilidade Média Associada à Manutenção (%).

• Taxa de Falhas com Indisponibilidade Imediata (%).

As taxas de disponibilidade não só são afectadas pelo desempenho do próprio equipamento, mas também pelas actividades de manutenção, ampliação e remodelação de instalações, pelo que no âmbito deste trabalho se optou por focar a análise do desempenho na “taxa de falhas com indisponibilidade imediata”, que será referida abreviadamente como “taxa de falhas”, definida para um determinado período de tempo como:

P =

.

(5.1)

A sua evolução ao longo do tempo foi analisada, demonstrando uma tendência de melhoria deste indicador verificada nos últimos anos conforme ilustrado na Fig. 5.4. A taxa de falhas média dos últimos 20 anos é de cerca de 4%, mas se considerados apenas os últimos 5 anos, verifica-se que baixa para o valor de 2,7%. Esta redução resulta dos esforços de inspecção e manutenção destes equipamentos, mas também do aumento expressivo do número de equipamentos novos em serviço nos últimos anos.

Fig. 5.4 Evolução da taxa de falhas dos transformadores na RNT

Foram pesquisados valores de referência de outras redes de transporte, relativos a equipamentos equivalentes aos instalados na RNT, tendo-se analisado as seguintes fontes de informação:

1. Último estudo da CIGRE sobre a fiabilidade de transformadores de potência a nível mundial, embora já publicado em 1983 [20] - com base neste estudo, a taxa de falhas global média, verificada para transformadores e autotransformadores de subestação possuidores de regulador em carga, com níveis de tensão superiores a 100 kV (até 700 kV), foi de cerca de 1,3%. Para comparação de valores, deve ter-se em conta que estes dados dizem respeito às falhas verificadas no período de 1968 a 1978, num conjunto de transformadores sempre com idade inferior a 20 anos.

2. Dados de empresas de electricidade canadianas da Canadian Electricity Association, obtidos em [21] - foi analisada a estatística de falhas ocorridas entre 1998 e 2002, verificando-se uma taxa de falhas global de cerca de 5,5%.

3. Dados da rede de transporte “RTE” (França), conforme publicado em [23] - é referida uma taxa de falhas global média de 4,6%, para uma população de 1259 máquinas (com tensões “AT” de 63 kV a 400 kV, sendo cerca de dois terços de 400 kV), para interrupções registadas entre 1990 e 2004.

Os valores verificados para o indicador de taxa de falhas dos transformadores da RNT podem considerar-se bons quando comparados com as referências pesquisadas, havendo no entanto a preocupação em assegurar a sua melhoria contínua, o que exige uma análise cuidada das causas e definição de medidas adequadas para redução do risco.

0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 1991 1994 1997 2000 2003 2006 2009

taxa de falhas com indisponibilidade imediata

taxa de falhas média (20 anos)

104

5.2.2

Falhas por componente

A Fig. 5.5 mostra os componentes que foram afectados nas avarias que deram origem a indisponibilidades de transformadores da RNT (imediatas ou programadas), no período de 2003-2005 (de acordo com [24]).

Fig. 5.5 Componentes afectados por avarias que originaram indisponibilidade

Uma análise detalhada das falhas causadas por travessias e cuba, que constituem a maior parcela do gráfico exposto, permite verificar que se tratam maioritariamente de situações de fugas de óleo, cuja resolução permite a programação da intervenção minimizando o impacto no sistema.

Foram também analisados os incidentes da RNT com origem em transformadores (período 2001 a 2008), verificando aqueles em que a causa se pode relacionar com um componente do transformador, tendo-se identificado os elementos representados no gráfico da Fig. 5.6.

Fig. 5.6 Causa de incidentes com origem em transformadores

A análise das causas de falhas permitiu identificar os seguintes pontos críticos e respectivas medidas de actuação:

26% 20% 15% 39% Regulador em carga Protecção sobretensões Ligações terciário Protecções próprias

1. Reguladores em carga – componentes que para alguns modelos e geração de fabrico têm uma incidência significativa de avarias graves.

• Medida resultante: programa de inspecção e revisão específico por famílias de equipamentos mais críticos.

2. Acessórios/protecções próprias – elementos como relé Buchholz, termómetros de óleo e enrolamentos, válvulas de sobrepressão, relé de protecção do regulador em carga, têm tido registos de actuações intempestivas devido a falha do próprio aparelho, motivada por degradação, infiltrações, montagem incorrecta.

• Medidas resultantes: revisão dos procedimentos de manutenção, de modo a incluir ensaios de protecções próprias; avaliação de acessórios alternativos, com reforço do IP.

3. Protecção contra sobretensões (hastes de descarga) – elementos susceptíveis de provocar actuação das protecções por influência de descargas atmosféricas.

• Medida resultante: desmontagem de hastes de descarga e montagem de novos descarregadores de sobretensão de óxido de zinco.

4. Ligações exteriores do enrolamento BT (terciário) – terminais, isoladores, barramentos, especialmente susceptíveis a curto-circuitos por interferência de animais, ou projecção de objectos, devido às curtas distâncias de isolamento.

• Medida resultante: desmontagem de hastes de descarga e montagem de novos descarregadores de sobretensão de óxido de zinco no terciário; protecção das zonas em tensão com isolamento termoretráctil.

Para além do desempenho verificado nos transformadores da RNT, é importante avaliar as referências internacionais em termos de estatísticas de falhas. De acordo com [20], o número de interrupções forçadas em transformadores de potência com regulador em carga distribuía- se, segundo a origem, conforme o gráfico da Fig. 5.7. No estudo da RTE já referido [23], encontraram-se valores relativos do número de falhas de acordo com a sua origem, para falhas classificadas como graves, donde resulta o traçado do gráfico da Fig. 5.8.

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Fig. 5.7 Interrupções forçadas em transformadores de potência com regulador em carga (CIGRE)

Fig. 5.8 Distribuição de falhas graves de acordo com origem (RTE)

Desta forma pode reforçar-se a importância do regulador em carga para o desempenho do transformador, aparecendo repetidamente como causa mais frequente de falhas.

É de destacar também o impacto significativo das travessias (12% - 21%), quer pela frequência, que pelo perigo que representam, especialmente nos casos de travessias isoladas a óleo, que constituem a maioria, devido ao risco de incêndio e explosão.

Por fim, verifica-se que a parte activa (enrolamentos e circuito magnético) assume também um peso muito significativo como causa de falhas, embora a experiência verificada na RNT não o confirme em termos de frequência relativamente a outros componentes mais problemáticos. No entanto, quando ocorre, a sua resolução será complexa, onerosa e possivelmente inviável, pelo que os processos de diagnóstico precoce de possíveis problemas internos são fundamentais.

5.2.3

Análise de falhas maiores

A população de transformadores em serviço não tem registo significativo de falhas catastróficas, sendo apenas possível identificar as seguintes falhas mais graves que condicionaram o ciclo de vida das unidades afectadas [24]:

38% 38% 21% 3% Parte activa Regulador em carga Travessias Outra

• Defeito de isolamento em travessia AT, que provocou o incêndio e destruição da parte activa de um transformador de 220/60kV, 126 MVA (ano 2000). Foi no entanto possível rebobinar e reaproveitar o transformador, mantendo-se em serviço em boas condições.

• Defeito térmico, com origem no circuito magnético, que precipitou a desclassificação de um transformador de 220/60kV, 60 MVA, tal como referido em 5.3.1, embora se tratasse de uma unidade já em fase final da vida útil, pela sua idade, características construtivas e potência (ano 2002).

Poderá ser necessário aprofundar mais a recolha de informação histórica, relativa a eventos mais antigos, mas tal não foi possível no âmbito deste trabalho. No entanto, é inequívoca a boa fiabilidade dos transformadores instalados na RNT ao longo do tempo, demonstrando a eficácia das opções nas diversas fases do seu ciclo de vida.