JORNADAS TÉCNICAS ISA - 2012
MANUTENÇÃO EM COMUTADORES SOB CARGA SUA REAL NECESSIDADE E
PERIDIOCIDADE
Autor: CARLOS GUILHERME GONZALES
ENGENHEIRO
Empresa: CTEEP
Cargo: Engenheiro Coordenador
E-Mail: [email protected]
Autor: JEAN CARLOS DE OLIVEIRA,
TÉCNICO EM ELETRICIDADE
Empresa: CTEEP
Cargo: Técnico de Manutenção Pleno
E-Mail: [email protected]
CATEGORIA: Equipamentos de Alta Tensão e Subestações.
RESUMO
A CTEEP (Cia. Transmissão de Energia Elétrica Paulista), possui em suas 106 subestações, 686
transformadores dos quais 500 utilizam comutadores sob carga.
Estes comutadores também conhecidos por OLTC (On Load Tap Charger), CDC (Comutadores de carga),
são equipamentos utilizados em conjunto com transformadores para variar a relação de transformação /
relação de tensão destes sem que seja necessário o seu desligamento.
Tais equipamentos sofrem a geração de arcos elétricos, causando o desgaste de seus contatos e à
carbonização do óleo isolante de suas câmaras e a inspeção e/ou a substituição destes contatos e do óleo
isolante somente podem ser executadas durante a MCCG, com a retirada do óleo e da chave de carga.
Alguns fabricantes determinam prazos e processos para que essa manutenção seja realizada.
Este trabalho quer levantar a real necessidade dessa manutenção e qual a peridiocidade praticada no setor
elétrico e a recomendada pelos fabricantes de comutador.
Este trabalho deverá ser finalizado com um modelo estatístico relacionando a manutenção em
comutadores, como sendo um processo critico dentro da manutenção de transformadores e que cujos
prazos devem ser cumpridos rigidamente, e apontar periodicidades de manutenção que não alterem nem
provoquem risco ao sistema elétrico de potência ao qual a CTEEP esta inserida.
PALABRAS CHAVES.
Transformadores, comutadores sob carga, relação de transformação, óleo isolante, chave de carga,
periodicidade.
INTRODUÇÃO
a NBR 8667/1984. Dispositivos para mudanças de
ligação das derivações de um enrolamento,
adequado para operação com o transformador
energizado, em vazio ou em carga.
Esses dispositivos consistem geralmente de uma
chave comutadora, com circuito de transição e um
seletor de derivações, este último dotado ou não
de um pré-seletor, sendo o conjunto operado por
um mecanismo de acionamento.
Os Comutadores de Derivações em Carga OLTC
são empregados largamente nas empresas
transportadoras de energia e são praticamente
indispensáveis nos transformadores dos grandes
sistemas elétricos, começaram a ser utilizados a
partir de 1925, tornando-se um equipamento
essencial para o controle de tensão no fluxo de
potência. Terminologia e definições de acordo com
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1 – PRINCIPAIS PARTES DO OLTC
 Mecanismo de acionamento
 Hastes de transmissão
 Caixa de engrenagem de 90º
 Seletor de derivações
 Pré-seletor
 Chave comutadora
 Sistemas de proteção (Membrana, Relé de
fluxo e ou sobre pressão)
 Conservador
 Indicador nível de óleo
 Resistência de transição
 Conjunto de contatos
Pré-seletor
Dispositivo destinado a conduzir corrente, mas não
a estabelecê-la ou interrompê-la, utilizado em
conjunto com um seletor de derivações ou com
uma chave seletora para permitir utilizar os seus
contatos e as derivações a eles ligadas, mais de
uma vez no decorrer do deslocamento de uma
posição extrema a outra.
Chave Comutadora
Dispositivo utilizado em conjunto com um seletor
de derivações para conduzir, estabelecer e
interromper corrente em circuitos já selecionados.
1.1 – FUNCIONALIDADES DAS PARTES
Mecanismo de Acionamento









Sistemas de Proteção
Permitir o acionamento a motor ou manual
com bloqueio elétrico e mecânico do motor
Interromper o funcionamento do motor
após o final de cada comutação
Permitir a operação passo a passo
Permitir a operação do motor nos dois
sentidos (horário e anti-horário) de rotação
Ter bloqueio elétrico e mecânico ao final
de cada série de comutações
Indicar posição do comutador
Não permitir acionamento simultâneo do
motor nos dois sentidos de operação
Permitir a interrupção intencional do
funcionamento em caso de emergência
Registrar o número de operações do
comutador
Utilizados para manter a integridade da chave
comutadora e principalmente a do transformador
no caso de uma ocorrência.
Conservador
Dispositivo utilizado para manter uma carga de
óleo sobressalente garantindo a reposição do
mesmo.
Indicador de Nível de Óleo
Equipamento utilizado para indicar que o
conservador
de
óleo
ainda
tem
carga
sobressalente de óleo.
Hastes de Transmissão
Transmite o movimento do mecanismo
acionamento até a chave comutadora.
de
Resistência de transição
Resistor ou reator que compreende um ou mais
elementos que ligam a derivação em uso à
derivação adjacente, a fim de transferir a carga
daquela para esta sem interrupção ou modificação
sensível da corrente de carga, limitando ao mesmo
tempo a corrente de circulação durante o tempo
em que ambas as derivações são utilizadas.
Caixa de engrenagem de 90°
Trabalha juntamente com as hastes de
transmissão para levar o movimento até a chave
comutadora.
Seletor de Derivações
Conjunto de contatos
Dispositivo capaz de estabelecer, conduzir e
interromper a corrente, combinando as funções de
um seletor de derivações e de uma chave
comutadora.
Pares, ou combinações de pares, de contatos
individuais, fixos e ou móveis, cuja operação é
substancialmente simultânea.
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


A, B contatos (principais) paralelos (sem arco)
a, b contatos (principais de comutação)
a1, b1 contatos de transição
Ra, Rb resistores de transição

Contatos paralelos (principais)
Conjunto de contatos que não tem resistência de
transição em série entre o enrolamento do
transformador e os mesmos.
2.3 - Seletor e Pré-seletor







Contatos de comutação (principais)
Conjunto de contatos que não tem resistência de
transição em série entre o enrolamento do
transformador e os mesmos e que interrompe
corrente.

Contatos de transição


2 - FALHAS COMUNS EM COMUTADORES
(OLTC)
Tipos de relés para proteção
 Relé de Fluxo
 Relé de Sobre pressão
 Membrana com Faca
Hastes e caixa de transmissão;

Problemas eletromecânicos inerente ao
mecanismo de acionamento
Quebra e ou folga das engrenagens
Desajuste da chave fim de curso elétrico e
ou mecânico
Desgaste nos acopladores e nas hastes
Relé de Fluxo Tipo RS – 1000
 Canal de vazão á 10 mm (TIPOS = A, B,
C, D, M) – 0,9 m/seg.
 Canal de vazão á 20 mm (E, F, G, K) – 2,2
m/seg.
Relé de Fluxo Tipo RS – 2001
 Canal de vazão á 7 mm (A, V, H, MS, M) 1 m/seg.
 Canal de vazão á 13 mm (T, F, G) – 3
m/seg.
2.2 - Chaves comutadoras







Retirada de umidade e partículas, em
comutadores de derivações em carga.
Não funcionamento devido a problemas
elétricos iminentes ao painel de comando
ou simplesmente saturação do elemento
filtrante.
3 - SISTEMAS DE PROTEÇÃO DOS
COMUTADORES SOB CARGA (OLTC)
2.1 – Mecanismos de Acionamento


Arco elétrico interno
Baixa rigidez dielétrica
Baixo nível de isolamento entre as hastes
Baixa pressão nos contatos
Operação além do fim de curso
Desalinhamento dos contatos
Falta ou abertura das resistências de
transição
Desprendimento de material adsorvente
2.4 - Filtros de óleo para comutador
Conjunto de contatos que tem resistência de
transição em série entre o enrolamento do
transformador e os mesmos.

Baixa pressão de contato
Rompimento de cordoalhas de interligação
Falta de sincronismo entre acionamento
eletromecânico, chave comutadora e
seletora
Desgaste das molas e ou quebra das
mesmas
Seletor e Pré-seletor
Baixa rigidez dielétrica do óleo
Rompimento dos resistores de transição
Carbonização excessiva do óleo
Curto circuito nos resistor de transição
Desgaste excessivo dos contatos
Desalinhamento dos contatos
Relé de Sobre Pressão
 Atuação – 0,5 kg/cm2
 Atuação – 1,0 kg/cm2
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4 – MANUTENÇÕES CENTRADAS NA
CONFIABILIDADE (MCC)
4.1 – Evolução da Manutenção
A MCC começou a ser desenhada na década de
60 com a necessidade de revisar porque e como
aplicar programas de manutenção na indústria.
Grupos de trabalhos desenvolveram novas
técnicas para a estruturação de programas de
manutenção preventiva a fim de preservar funções
críticas. Inúmeros benefícios são apresentados na
literatura decorrentes da aplicação da MCC em
programas de manutenção, como por exemplo:
redução das atividades de manutenção preventiva,
redução dos custos dos programas de
manutenção, aumento da disponibilidade do
sistema, aumento da vida útil dos equipamentos,
redução do número de itens sobressalentes
especialização de pessoas e motivação para
trabalhos em equipe. O objetivo desta ferramenta é
assegurar que um sistema ou ítem continue a
preencher as suas funções requeridas. A ênfase é
determinar a manutenção preventiva necessária
para manter o sistema em funcionamento. As
tarefas de manutenção são otimizadas através da
análise das conseqüências de suas falhas
funcionais (operacionais), sob o ponto de vista de
segurança, meio ambiente, qualidade e custos.
Com objetivos específicos pretende-se:





4.2 – Visões Gerais das Abordagens de
Manutenção
Mostrar afinidade entre os objetivos da MCC e
da análise de risco e estabelecer um elo entre
as duas metodologias;
Criar uma sistemática da análise de riscos
dentro da metodologia da MCC;
Identificar e classificar os modos de falha
constantes no item “2” conforme o grau de
risco envolvido;
Identificar os componentes do equipamento
que apresentam maior grau de risco em caso
de falhas;
Determinar a melhor maneira de atuação e
intervenção com base na MCC para
comutadores sob carga de acordo com
recomendações dos fabricantes e histórico de
manutenção interna;
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4.3 – Critérios de Manutenção para
Comutadores Sob Carga
levando se em conta a forma pela qual a chave
comutadora esta instalada, ou seja, a subestação
tendo em vista a carga por ela controlada, o
número de operações e a vida útil da chave
comutadora. Desta forma poderemos definir
melhor a real necessidade de intervenção e qual o
seu melhor tempo entre cada manutenção.
INTERVALO DE MANUTENÇÃO
RECOMENDADO
CTEEP
( 014)
AEG
07 ANOS
12 ANOS
ALLIS
04 ANOS
12 ANOS
20.000 A 40.000
ENGLISH
04 ANOS
12 ANOS
20.000 A 40.000
MR
06 ANOS
12 ANOS
60.000 A 100.000
SECHERON
02 ANOS
12 ANOS
40.000
SIEMENS
06 ANOS
12 ANOS
20.000 A 60.000
GE
02 ANOS
12 ANOS
20.000 A 30.000
WESTINGHOUSE
02 ANOS
12 ANOS
20.000 A 30.000
ABB
06 ANOS
12 ANOS
50.000 A 100.000
FABRICANTE
IDADE DO COMTADOR (ANOS)
40.000 A 120.000
A tabela acima mostra a diferença entre o que
recomenda os fabricantes quanto ao critério de
intervalo de Manutenção e o número de operações
entre cada manutenção e o que é praticado pela
ISA CTEEP segundo a IO 014/12.
5 - CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
Detectamos que hoje boa parte das chaves
comutadoras da ISA CTEEP, encontra-se com um
alto índice de operações, sendo um dos fatores
limitantes para definir com atenção o intervalo de
manutenção, uma vez que a vida útil média das
chaves é de aproximadamente 800.000 operações
levando se em consideração a recomendação de
um dos fabricantes o qual temos maioria das
chaves instaladas. Tendo em vista o aumento do
número de manobras e o aumento da carga
instalada nos últimos anos necessitou de uma
melhor metodologia de análise com relação ao
intervalo de manutenção necessária e as
características próprias de cada chave levando-se
em conta o tipo e recomendação de cada
fabricante, local de instalação considerando a
carga instalada e principalmente o número de
operações realizadas pelas chaves em um
período. Assim poderemos classificar e considerar
diferentemente o intervalo de manutenção não
desprezando o número de manobras e também
atentando a vida útil da chave comutadora
conforme recomendações do fabricante constante
em manual.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
30
60
NÚMERO DE COMUTAÇÕES (X 1000)
90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 750 780 810 840 870 900 930 960
12 anos
9 anos
6 anos
A tabela acima mostra uma referência de como
definirmos a melhor opção para intervenção
relacionando o tempo de vida da chave
comutadora e o número de operações além disso
ela define um melhor intervalo de tempo médio e
ideal entre cada manutenção tendo em vista os
dados críticos relacionados diretamente a
importância da chave comutadora, ou seja, a vida
útil, número de comutações com o intervalo de
manutenção mais adequado a cada situação de
instalação de cada chave podendo estas serem
segregadas em subgrupos de intervalo de
manutenção.
Portanto sugerimos a título de melhoria e
economia tratarmos em forma de subgrupos
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6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS





MANUAIS DE FABRICANTES;
INSTRUÇÕES INTERNAS (IO OP
014/2012);
COMITÊ DE ESTUDO B3 - CIGRE, MCC;
PESQUISA JUNTO AOS FABRICANTES;
PESQUISA JUNTO AS COMPANHIAS
TRANSMISSORAS DE ENERGIA
CURRÍCULO DOS AUTORES
Jean Carlos de Oliveira
Técnico Eletromecatrônico
Liceu Noroeste - Bauru
CTI - UNESP – Bauru
Posição Atual
Técnico de Manutenção Pleno
Centro de Manutenções especiais – Bauru
Divisão de Gestão de Manutenção.
CTEEP – Brasil
Carlos Guilherme Gonzales
Engenheiro Elétrico
Universidade de Marília – UNIMAR
Posição Atual:
Coordenador de Desenvolvimento do Centro de
Manutenções especiais – Bauru
Divisão de Gestão de Manutenção.
CTEEP – Brasil
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