A pesquisa sinalizou 236 interrupções de serviço de transformadores ocorridas entre janeiro de 2005 e abril de 2014. As falhas e defeitos observados envolveram 60 transformadores, sendo 21 transformadores trifásicos, 37 autotransformadores e 2 bancos trifásicos.
Destes dados observa-se a recorrência de interrupções em transformadores, dado que o número de interrupções é em torno de quatro vezes maior que o número de transformadores. Além disso, observa-se que o número de transformadores envolvidos sobe para 64 unidades se considerarmos individualmente os transformadores monofásicos que compõem os bancos trifásicos.
As potências destes transformadores variam entre 31,5 MVA e 150 MVA de acordo com a tabela a seguir:
Tabela 4 – Número de Equipamentos X Potência Trifásica.
Potência Trifásica (MVA)
31,5 50 67,5 75 120 150 Total Número de Equipamentos
(Trifásicos e Bancos)
2 7 2 3 2 44 60
Porcentagem (%) 3,13 10,94 3,13 4,69 3,13 73,33 100 Fonte: Autoria Própria (2014).
As 236 interrupções de serviço foram provocadas por 66 falhas e 161 defeitos. Observa-se, então, que a soma de falhas e defeitos não coincide com o número de interrupções obtidas na pesquisa, ou seja, 236. O fato não é incoerente, pois a falha de um determinado transformador pode ocasionar a interrupção de serviço em outro transformador, além do próprio equipamento que sofreu a falha. Este fato não foi ignorado na pesquisa e são apresentadas todas as interrupções que tenham como causa a falha e/ou defeito em transformadores de potência operados pela empresa concessionária, da classe de tensão de 230 kV, durante o período de janeiro de 2005 a abril de 2014.
Uma constatação relevante gerada pela pesquisa foram as sinalizações de falhas devido ao sistema de proteção. Este foi o item que mais contribuiu para interrupções de serviços nos transformadores. Foram consideradas, para contabilização das falhas e defeitos na proteção, as ocorrências originadas em falhas ou defeitos no equipamento de proteção do transformador ou em falhas não intrínsecas ao equipamento de proteção. Um equipamento
que contém as lógicas de proteção do transformador pode apresentar um defeito nesta lógica e propiciar o desligamento indevido do transformador. Da mesma forma, esta lógica de proteção pode ser erroneamente configurada quando do manuseio ou manutenção nos relés e, consequentemente, causar o desligamento do transformador por envio de trip indevido aos disjuntores gerais do transformador.
A pesquisa sinalizou 65 falhas que resultaram em interrupções forçadas dos transformadores e, destas, 46 são falhas devido ao sistema de proteção do transformador. Esta proporção sinaliza que 70,77% das interrupções de serviço são devido a falhas no sistema de proteção do transformador. A relevância desta proporção não evidencia a existência de um mau sistema de proteção, mas sugere maior atenção da empresa concessionária a este sistema.
A empresa possui 103 transformadores com classe de tensão pertencente à rede básica em seu quadro de equipamentos. Este número reflete transformadores em operação, transformadores mantidos como reserva técnica operacional, transformadores mantidos como reserva técnica avariada e transformadores sucateados. Este número considera, também, as unidades monofásicas em bancos trifásicos, isto é, considera 3 equipamentos quando contabiliza os bancos trifásicos.
Contabilizando apenas os transformadores com classe de tensão de 230 kV em operação, a empresa mantém 76 transformadores de potência em seu quadro operacional (ou 80 equipamentos considerando os transformadores monofásicos que compõem os 2 bancos trifásicos).
Cabe ressaltar que estes números foram obtidos no mês de abril de 2014 e que os mesmos apresentam grande variação ao longo do tempo. Esta variação pode ser percebida na tabela 5.
A pesquisa também revelou que dos 76 transformadores de 230 kV operados pela empresa no ano de 2014, houve falhas e defeitos em 60 deles, ficando apenas 16 equipamentos sem ocorrências de falhas e defeitos. Nota-se da tabela anterior que a empresa aumentou significativamente o quadro de equipamentos sob sua concessão durante o período de 2005 e 2014 e a existência destes novos transformadores podem justificar a ausência de falhas e defeitos em 16 equipamentos (nos dois últimos anos, 11 transformadores foram integrados ao quadro de equipamentos em operação pela empresa). Entre os 76 equipamentos operados pela empresa, a partir do ano de 2010, apenas 3 deles sofreram interrupção de serviço devido a falhas e/ou defeitos.
Cabe ressaltar que os transformadores são equipamentos, em geral, fabricados sob encomenda pelas empresas concessionárias e no caso da pesquisa realizada, os
transformadores postos em operação pela empresa no período de 2010 a 2014 são novos. Não se pode afirmar que o número reduzido de ocorrências entre estes transformadores é devido ao fato de serem equipamentos novos, porém fica evidenciada esta correlação, que é esperada intuitivamente, pelo fato de tratar-se de transformadores que não apresentam quaisquer desgastes de operação.
Tabela 5 – Evolução do número de equipamentos com classe de tensão de 230 kV e operados pela empresa concessionária no período de 2005 a 2014.
Ano
Total de Equipamentos
no ano Transformadores Autotransformadores
2005 59 25 34 2006 59 25 34 2007 59 25 34 2008 59 25 34 2009 62 26 36 2010 64 26 38 2011 65 27 38 2012 65 27 38 2013 71 27 44 2014 76 30 46
Fonte: Autoria Própria (2014)
3.6.1 Interrupções de serviço versus componentes
O Gráfico 2 apresenta o porcentual de interrupções em transformadores de potência versus componentes. A figura representa o total de interrupções, isto é, considera tanto as falhas quanto os defeitos como causa da interrupção da função transformador. Cabe ressaltar, novamente, que os defeitos são as ocorrências que, caso não haja intervenção de correção, levariam à perda da função transformador, enquanto a falha retira, forçosamente, o equipamento de operação.
Os componentes classificados como “sistema de proteção” e “tanque e acessórios” são responsáveis por quase 50 % das interrupções. O sistema de proteção está muito mais associado às falhas enquanto as interrupções devido ao tanque e seus acessórios estão associadas aos defeitos.
Sistema de Proteção 24,12% TC de bucha 2,19% Bucha 18,86% Comutador 14,91% Tanque e Acessórios 23,68% Óleo 3,51% Enrolamento 0,88% Não Identificados 3,95% Sistema de Refrigeração 7,89%
Gráfico 2 – Interrupções de Serviços versus Componentes. Fonte: Autoria Própria (2014).
3.6.2 Interrupções de Serviço Devido às Falhas versus Componentes
O Gráfico 3 apresenta a proporção de falhas em transformadores versus componentes. São excluídas as interrupções devido aos defeitos, isto é, interrupções programadas com a finalidade de correção.
O Gráfico 3 evidencia o que já foi descrito quanto ao relevante porcentual de interrupções devido ao sistema de proteção. Vale ressaltar, novamente, que foram consideradas as falhas intrínsecas e extrínsecas ao sistema de proteção. As falhas intrínsecas são aquelas provenientes da falha do próprio equipamento de proteção associado ao transformador, isto é, uma falha na lógica interna do relé. As falhas extrínsecas estão associadas ao manuseio incorreto do equipamento de proteção, isto é, um comissionamento ou configuração errônea dos parâmetros utilizados para monitorar o transformador.
A falha extrínseca da proteção aparece no Software de Gerenciamento de Ocorrências da empresa classificada como “falha humana”. Isto evidencia que a empresa tem o gerenciamento adequado desta falha e reconhece o fator humano envolvido.
Sistema de Proteção 70,77% Enrolamento 3,08% Comutador 6,15% Tanque e Acessórios 6,15% Não Identificado 13,85%
Gráfico 3 – Interrupções de Serviços devido às Falhas versus Componentes. Fonte: Autoria Própria (2014).
3.6.3 Interrrupções de Serviço Devido aos Defeitos versus Componentes
O Gráfico 4 apresenta o porcentual de interrupções de serviço devido apenas aos defeitos (excluídas as interrupções devido às falhas).
Sistema de Proteção 5,52% TC de Bucha 3,07% Bucha 26,38% Comutador 18,40% Tanque e Acessórios 30,67% Sistema de Refrigeração 11,04% Óleo 4,91%
Gráfico 4 – Interrupções de Serviços devido aos Defeitos versus Componentes. Fonte: Autoria Própria (2014).
3.6.4 Interrupções de Serviço devido às Falhas versus Falha Humana
As interrupções devido às falhas apresentam consequências muito mais danosas ao sistema elétrico de potência, pois são interrupções imediatas e forçosas. No caso de interrupções devido aos defeitos, tem-se um desligamento programado do equipamento, e assim, as consequências do desligamento do equipamento podem ser estudadas e amenizadas.
O Gráfico 5 representa a proporção de falhas devidas ao fator humano.
Falhas Humanas 31,82%
Outras Falhas 68,18%
Gráfico 5 – Interrupções de Serviços devido às Falhas versus Falha Humana. Fonte: Autoria Própria (2014).
O gráfico deixa evidente a alta proporção de falhas associadas ao fator humano. Estas falhas representam falhas extrínsecas do sistema de proteção, isto é, a falha humana associada ao sistema de proteção é a causa de 31,82 % dos desligamentos de transformadores de potência.
Este trabalho dividiu as falhas devido ao sistema de proteção em falhas extrínsecas e intrínsecas. Estas são falhas inerentes ao equipamento de proteção e aquelas estão relacionadas a fatores externos ao equipamento, no caso, à interferência humana no relé de proteção do transformador.
Ainda assim, não se pode afirmar que o sistema de proteção não seja eficiente. Para tal, seria necessário um comparativo entre as atuações devidas e não devidas. A proporção de 31,82 % de falhas humanas associadas ao sistema de proteção encontrados neste trabalho representa, em números absolutos, 21 atuações indevidas. Mas, no mesmo período de pesquisa, o número de atuações devidas do sistema de proteção, provavelmente, é muito superior ao número de atuações indevidas. Portanto, não se pode classificar como ineficiente o sistema de proteção, apenas evidencia-se sua relevante proporção como causa de interrupções.
3.7 CONSIDERAÇÕES DESSE CAPÍTULO
Os resultados obtidos revelaram grande proporção do efeito do sistema de proteção associado a falha humana nas interrupções de serviço dos equipamentos. Como já foi dito, o trabalho não pretende, nem pode, classificar o sistema de proteção ineficiente, mas deixa evidente sua contribuição para as interrupções dos transformadores.
Este estudo evidencia que o sistema de proteção é o maior responsável pelas interrupções dos transformadores operados pela empresa concessionária. Porém, o sistema de proteção aparenta ser um dos fatores que, em geral, apresentam maior contribuição para interrupções em transformadores de potência. Por exemplo, segundo SOUZA (2008, p. 48), em determinado período de sua pesquisa, o sistema de proteção apresentou 43 % de “atuações indevidas” provocando o desligamento de transformadores indevidamente.
Excluindo o sistema de proteção, o tanque e seus acessórios, as buchas e comutadores representam quase 60 % das causas de interrupções (considerando falhas e defeitos) dos transformadores.
Outro aspecto relevante dos dados coletados foi a proporção de desligamentos de transformadores cuja causa é classificada como “não identificada”. No caso das interrupções devidas somente às falhas têm-se quase 14 % das causas classificadas como “não identificada”. Esta a classificação atribuída pela própria concessionária. Interrupções de equipamentos que não apresentam uma causa conhecida não podem ser tratadas ou estudadas a fim de evitar um futuro desligamento involuntário. Neste sentido, a nocividade destas interrupções é maior já que não permite ao menos um estudo visando combater uma nova interrupção.
O sistema de proteção juntamente com as causas não identificadas somam quase 85 % das causas de interrupção devido somente às falhas. Estas duas vertentes de estudo
parecem ser as que mais contribuirão, futuramente, para uma redução no número de interrupções não programadas nos transformadores de potência operados pela concessionária estudada.
4 CONCLUSÕES
A interrupção de serviço de transformadores de potência causa, em geral, a interrupção imediata no fornecimento de energia elétrica a diversos consumidores. A perda da função de um transformador em subestações apresenta reflexos financeiros e sociais, como em segurança pública. Portanto, o estudo das causas de falhas e defeitos nestes equipamentos é de total interesse das empresas concessionárias responsáveis por sua operação.
O objetivo de analisar as falhas e defeitos em transformadores de potência operados por uma concessionária de energia elétrica no período de janeiro de 2005 a abril de 2014 foi atingido.
O trabalho contribuiu com a apresentação dos componentes constituintes dos transformadores de potência, das técnicas de manutenção envolvidas e das análises das falhas e defeitos ocorridos em transformadores operados pela empresa alvo do estudo.
O capítulo 2 apresenta uma descrição dos tipos de transformadores, dos seus principais componentes e tipos de manutenções. Os transformadores são classificados conforme o tipo de utilização em transformadores elevadores, de transmissão, de subtransmissão e de distribuição. O estudo dos componentes dos transformadores se fez importante para maior compreensão de suas funcionalidades e consequente caracterização das falhas e defeitos dos equipamentos. São apresentados, ainda, os principais tipos de manutenção realizados em transformadores.
No capítulo 3 são apresentados os resultados obtidos por meio da pesquisa realizada na empresa concessionária de energia elétrica. Os dados coletados na pesquisa são apresentados de forma a explicitar a proporção da contribuição de cada componente na interrupção de serviço do transformador. O sistema de proteção associado ao equipamento mostrou-se como um dos principais responsáveis pelas interrupções de serviço de transformadores devido às falhas. Analisando somente as interrupções devido aos defeitos, o tanque e seus acessórios, as buchas e comutadores representam as maiores proporções de causas de desligamentos involuntários.
O conhecimento destes dados permite o gerenciamento destas informações a fim de evitar ou diminuir as falhas e defeitos responsáveis pela interrupção dos transformadores. Assim, sugere-se para trabalhos futuros o estudo focado na interrupção de transformadores devido às falhas no sistema de proteção e o estudo das falhas cujas causas não são identificadas. Estas duas falhas são as maiores causas de interrupção de serviço dos
transformadores (juntas representam quase 85 % das causas de falhas) e, portanto, a diminuição destas falhas representaria, em comparação com outros componentes, maior impacto na melhoria de qualidade de fornecimento de energia elétrica da empresa concessionária de energia elétrica estudada. Um estudo das interrupções provocadas por falhas cujas causas não são identificadas pode, ainda, sugerir a inclusão ou a alteração de sistemas de monitoramento dos transformadores.
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