ABGR
São Paulo SP, 2013Out22
Dr. José Carlos Mendes
Gte Desenvolvimento & Engenharia
Corporate Executive Engineer
ABB Asea Brown Boveri
Divisão de Transformadores
São Paulo, SP - Brasil
email:
tel:
cel:
[email protected]
+55 11 2464 8410
+55 11 9 8354 5358
ABB Brasil JCM
A-1
Divisão de Transformadores
ABB Brasil
Divisão de Transformadores
Transformadores de Potência e
Equipamentos Alta Tensão:
Diagnósticos, Análise de Estado,
Vida Útil e Riscos Associados
Transformadores e Equipamentos
Conteúdo
 introdução
 equipamentos de subestações em alta tensão
 transformadores de potência em alta tensão







riscos, falhas e consequências
panorama atual e gestão de riscos
estado (ou condição) atual
envelhecimento infra-estrutura e riscos
expectativa de vida útil
análise de estado, diagnósticos e classificação
soluções



processo de campras e alternativas
especificação técnica
ciclo de vida e valor global
 desempenho comprovado




núcleo
enrolamentos & curto-circuito
térmico & expectativa de vida
mecânico & aplicação de FRA
 aplicação de novas tecnologias


isolação sólida híbrida NOMEX, fluido isolante éster natural ABB BIOTEMP
benefícios – segurança, ambiental, vida útil, carregamento e econômicos
 conclusões
ABB Brasil JCM
A-2
Divisão de Transformadores
ABB Brasil Div de Transformadores
ABB Brasil
Transformadores
 PPTR Distribuição
 transformadores de distribuição
Guarulhos, São Paulo
 PPMV, PPHV
 PPTR Potência
 transformadoes de potência até 765kV
 reatores shunt até 765kV
 transformadores industriais
 serviços (soluções de eng, reparo em fábrica,
reparo em campo, serviços em transformadores)
 IKC – componentes isolantes
 componentes para transformadores (Buchas e
Comutadores)
ABB Brasil JCM
A-3
Divisão de Transformadores
Blumenau, SC
Contexto
Subestação
Subestação de
de Alta
Alta Tensão
Tensão
Disjuntor
Transf
Seccionadora
PáraRaios
TP
TC
TC
ABB Brasil JCM
A-4
Divisão de Transformadores
Capacitor
TC
Transformadores e Reatores
ABB
ABB Brasil
Brasil -- HVAC
HVAC até
até 765kV,
765kV, 1
1 550MVA,
550MVA, 3
3 750MVA
750MVA ee HVDC
HVDC 600kV
600kV 315MVA
315MVA
FURNAS Itaipú HVDC
TransfConversor, 1, 314MVA
550kV AC / 600kV DC
RIO MADEIRA BtB DC
Transf Conversor, 3, 424MVA
550kV AC / 37.8kV DC
FURNAS - TIJUCO PRETO, Brasil
Autotransformers
1Ph, 500 MVA, 765/345/20 kV + OLTC
ABB Brasil JCM
A-5
Divisão de Transformadores
RIO MADEIRA Bipolo HVDC
Transf Conversor, 1, 292MVA
550kV AC / 600kV DC
Falhas e Riscos Consequentes
Transformadores
Transformadores ee Estado
Estado Atual
Atual
ABB Brasil JCM
A-6
Divisão de Transformadores
Envelhecimento dos Equipamentos
distribuição das unidades
BRASIL
População
População de
de Transformadores
Transformadores
25%
20%
15%
as
h
l
a
eF
d
a
Tax
1.8%
>
10%
5%
0%
0a8
anos
ref FURNAS Bastos, G.M.
CIGRE A2 Bruges 2007 rev2010
ABB Brasil JCM
A-7
Divisão de Transformadores
9 a 13
anos
14 a 18 19 a 23 24 a 28 29 a 33 34 a 38 39 a 43 44 a 48
anos
anos
anos
anos
anos
anos
anos
tempo em operação em 2010
> 48
anos
Panorama Atual
Sistemas
Sistemas de
de Potência
Potência –– Expansão
Expansão ee Modernização
Modernização
NovaRegulamentação
Envelhecimento
Competição
ABB Brasil JCM
A-8
Divisão de Transformadores
Dilema:
Seguradoras
Superação
Governo
Indústrias
Concessionárias
Modernização:
 necessária
 manter confiabilidade e disponibilidade
 requer investimentos elevados
Análise de Estado
Gestão
Gestão de
de Ativos
Ativos –– Decisão
Decisão com
com Suporte
Suporte em
em Risco
Risco
DECISÃO
nível da
empresa
GESTÃO
de RISCO
GESTÃO por
CONFIABILIDADE
nível do
sistema
nível do
componente
ANÁLISE de
RISCO
Aspectos
AMBIENTAIS
ABB Brasil JCM
A-9
Divisão de Transformadores
Aspectos
ECONÔMICOS
ANÁLISE de
ESTADO do ATIVO
Aspectos
do ATIVO
Estado Atual
Transformadores
Transformadores -- Estratégia,
Estratégia, Desempenho
Desempenho ee Expectativa
Expectativa de
de Vida
Vida
Custo Total
Operação
Manutenção
Disponibilidade
Aspectos não-Técnicos
Aspectos Técnicos
Parte Externa
Mecânico
 curto-circuito
 perda prensagem
 envelh. isolação
ABB Brasil JCM
A-10
Divisão de Transformadores
Parte Ativa
Elétrico
 projeto inadequado
 isolação
 envelh. isolação
Econômicos
Estratégicos
Térmico
 aquec. Metal
 envelh. óleo
 envelh. isolação
Ambientais
 perdas
 manutenção
 riscos
 carregamento
 sobrecarga
Transformadores e Reatores de Potência
Expansão GDP, Envelhecimento Infraestrutura e Tendências
ABB Brasil JCM
A-11
Divisão de Transformadores
Panorama Atual
Potencial
Potencial de
de Expansão
Expansão do
do Consumo
Consumo de
de Energia
Energia
America do Sul
ABB Brasil JCM
A-12
Divisão de Transformadores
Panorama Atual
Envelhecimento
Envelhecimento da
da InfraEstrutura
InfraEstrutura Existente
Existente
765/550kV
bancos Autos 1650MVA
765kV páteo
550kV páteo
345kV páteo
765/345kV
bancos Autos 1500MVA
345kV bancos capacitores
FURNAS SE TijucoPreto São Paulo
Sist Transmissão 765kV Itaipu
ABB Brasil JCM
A-13
Divisão de Transformadores
SE Tijuco Preto - Terminal
HVAC ITAIPU-SaoPaulo
Desempenho Núcleo
Campo
Campo Magnético
Magnético de
de Dispersão
Dispersão ee Consequências
Consequências
ABB Brasil JCM
A-14
Divisão de Transformadores
Transformadores e Reatores
Evolução
Evolução Típica
Típica da
da Taxa
Taxa de
de Falhas
Falhas
extensão vida
fim de vida
falhas por
envelhecimento
vida normal
 falhas
prematuras
 Taxa de Falhas
novo
Taxa de Falhas Aceitável
 falhas normais
2-6 anos
ABB Brasil JCM
A-15
Divisão de Transformadores
 tempo
20-30
anos
40-60
anos
70-80
anos
Transformadores e Reatores
InfraEstrutura
InfraEstrutura Nova
Nova
REATOR ABB
1 45.33MVAr 500kV
ID
Carga
Classe Térmica da Isolação
Norma/Guia (NBR ou IEEE)
A
B
Expectativa Normal de Vida
Reator 1Fa 45.33MVAr 500kV ONAN 65/65grC TermoEstabilizado
100%Snx24h
65grC TermoEstabilizado
horas
IEEE
-11.833
6514.417
150000
IEEE
-11.833
6514.42
150000
IEEE
-11.833
6514.42
150000
IEEE
-11.833
6514.42
150000
IEEE
-11.833
6514.42
150000
IEEE
-11.833
6514.42
150000
30.0
1.3
41.0
52.0
56.0
15.0
19.5
71.5
86.0
101.5
35.0
1.3
41.0
52.0
56.0
15.0
19.5
71.5
91.0
106.5
364730
41.6
0.006580
215174
24.6
0.011154
Temperaturas
Temp Ambiente
Fator Pto+Quente
Elev Oleo-Amb Media
Elev Oleo-Amb Topo (Garantia)
Elev Enrol-Amb Media (Garantia)
Elev Enrol-Óleo
Elev Pto+Q Enrol-Topo Óleo
Elev Pto+Q Enrol-Ambiente
Temp Media Enrol
Temp Pto+Quente Enrol (Garantia)
Temp. Pto+Quente Enrolamento
Expectativa Vida
Perda Vida Diária
–
a
d
vi risco
o
çã d o
u
to, or
c
red ação
pa men
v
e
m
l
e
co O e AL
s
i
I
d
ma or M INIC
n sto
e
m cu
ABB Brasil JCM
A-16
Divisão de Transformadores
Reator Derivação
grC
pu
grC
grC
grC
grC
grC
grC
grC
grC
Horas
anos
%/24h
25.0
1.3
46.0
58.0
62.0
16.0
20.8
78.8
87.0
103.8
285623
32.6
0.008403
30.0
35.0
25.0
1.3
1.3
1.3
46.0
46.0
41.0
58.0
58.0
52.0
62.0
62.0
56.0
16.0
16.0
15.0
20.8
20.8
19.5
78.8
78.8
71.5
92.0
97.0
81.0
108.8
113.8
96.5
65grC TermoEstabilizado
169582
102052
627130
19.4
11.6
71.6
0.014152
0.023517
0.003827
MVAr
Preço Inicial Reator R$
Temp Ambiente
grC
Reator
Temp. Pto+Quente Enrolamento
Expectativa Vida
Anos
R$/MVAr x Vida
45.33
2000000.00
30.0
ABB
101.5
41.6
1060
-54%
ESPEC
108.8
19.4
2279
-
Transformador e Reatores de Potências
Análise de Estado, Diagnósticos e Soluções
ABB Brasil JCM
A-17
Divisão de Transformadores
Envelhecimento e Fim de Vida Útil
Processo
Processo de
de Envelhecimento
Envelhecimento
 Revitalização:
 análise de estado
 recuperação
 atualização tecnológica
 falha
 Solicitação
 suportabilidade
 tempo
extensão vida útil
ABB Brasil JCM
A-18
Divisão de Transformadores
Envelhecimento e Fim de Vida Útil
Envelhecimento
Envelhecimento do
do Papel
Papel Isolante
Isolante
0
o
100 r nov
o
do
im
mín forma
o
GP trans
a
treg
n
e
na
ABB Brasil JCM
A-19
Divisão de Transformadores
Novas Tecnologias
Expectativa
Expectativa de
de Vida
Vida Útil
Útil
Expectativa de Vida – Horas (Anos)
Temperatura
Pto+Quente
(°C)
ÓLEO MINERAL
BIOTEMP®
55°C
Kraft
65°C
TermoEstabilizado
85
220 000 (25.1)
1 214 000 (138.6)
440838 (50.3)
95
65 000 (7.5)
359 000 (41.0)
130335 (14.9)
100
36232 (4.1)
200 028 (22.8)
72626 (8.3)
105
20 500 (2.4)
113 200 (12.9)
110
11 800 (1.4)
65 000 (7.5)
23607 (2.7)
120
4 050
22 500 (2.6)
8125
130
-
8 150
-
140
-
-
2 850 000 (325)
-
160
-
-
533 000 (61)
-
115 500 (13)
-
180
ABB Brasil JCM
A-20
Divisão de Transformadores
B )
(A+
T
Vida (horas) = 10
-
95°C
NOMEX
não
significante
55°C
Kraft
41100 (4.7)
Desempenho a Curto-Circuitos
Curto-Circuito:
Curto-Circuito: Ensaio
Ensaio de
de Impacto
Impacto em
em Condutores
Condutores Isolados
Isolados com
com Papel
Papel
Solicitação – MPa = N/mm2
M Pa
0
50
80
100
150
200
250
T h e rm o 7 0
T h e rm o 9 0
Kraft
TermoEstabilizado
legenda:
legenda:
–––
––– papel
papelsm
smruptura
ruptura
–––
––– papel
papelcom
comruptura
ruptura
C E R o th e rm
D e n n is o n
Dennisson
R o th e rm H IH D
NO M EX 926
Nomex
admissível
Tensão Mecânica Admissível para Papel
Isolante de Condutores de Enrolamentos
ABB Brasil JCM
A-21
Divisão de Transformadores
suportável > 2 x admissível
Envelhecimento e Fim de Vida Útil
Envelhecimento
Envelhecimento -- Mecânico
Mecânico ee Elétrica
Elétrica do
do Papel
Papel
Grau de Polimerização GP do Papel
Isolante:
 Novo - GP 1000 ... 1300
tensão de tração do papel novo
 Meia Vida - GP 380 ... 450
tensão de tração residual do papel
é reduzida à ~ 50% tensão do papel novo
 Fim Vida Útil - GP 150 ... 200
tensão de tração residual do papel
é reduzida à ~ 25% tensão do papel novo
Rigidez Dielétrica reduz apenas ~
10% no final da vida útil
ABB Brasil JCM
A-22
Divisão de Transformadores
Análise de Estado
Análise
Análise de
de Estado:
Estado: Estratégia
Estratégia
Etapa 1
Etapa 2
Etapa 3
Análise Preliminar
Análise Detalhada
Revitalização
População 100%
ou Grupo
Transform
Estado
Normal??
85%
15%
Não
Sim
Operação Normal
monitoração convencional
sistema monitoração
(unidades estratégicas)
gerenciamento de ativos
ABB Brasil JCM
A-23
Divisão de Transformadores
Estado
Crítico??
10%
5%
Sim
Não
Operação Assistida
monitoração especial
sistema de monitoração
Análise de Estado
Ensaios
Ensaios em
em Amostras
Amostras de
de Óleo
Óleo –– Propriedades
Propriedades FQE
FQE ee DGA
DGA
Coleta qualificada
de amostras de
óleo isolante
Ensaios em
Laboratório
Análises
ABB Brasil JCM
A-24
Divisão de Transformadores
eo
l
Ó
A
G
D
&
E
Q
F
Análise de Estado
Classificação
Classificação de
de Estado
Estado de
de Grupo
Grupo de
de Transformadores
Transformadores
1. Aspectos classificados:
 características gerais do transformador
 características do projeto do transformador
 características da operação e carregamento
 resultados dos parâmetros medidos (FQE, DGA, Isolação, etc)
 resultados dos ensaios de manutenção
 resultados de Avaliações de Engenharia
 importância Econômica do Transformador
g
n
i
k
n
a
R
2. Determinação:
 classificação de estado (ranking) em ordem de criticidade
r es )
o
d
ma nking
r
 identificação do estado do transformador
o
f
s
ra
n
(
a
r
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ad
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de
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i
f
a
i
o
d
s
i
p
Gru ser clas e critic
d
rá
m
e
e
d
po
ord
m
e
ABB Brasil JCM
A-25
Divisão de Transformadores
Análise de Estado
Análise
Análise de
de Estado:
Estado: Classificação
Classificação TécnicaxEconômica
TécnicaxEconômica
Limite Alto
Limite Médio
Limite Baixo
45151
45150
45147
11959
33665
45153
41810
45152
45149
56268
57327
41811
5100663
5100662
5100661
45148
45154
39273
55806
5100491
5100492
5100494
5100493
45160
41813
41814
41812
45158
4234
45159
SPT1904
45157
31986
31985
24502
24503
100%
Estado ou Condição - Fator de Risco
(baixo....alto)
Normal
Risco Baixo
Risco Alto
Risco Médio
90%
Revitalizaç
Revitalização
ou
Revitalizaç
Revitalização
Substituiç
Substituiçãoou
Manutenção
Condicional
com Base
em Condição
CBM
80%
70%
+
Substituiç
Substituição
Prioridade:
Média
60%
e
d
a
d
i
r
o
i
r
p
Manutenção
Preditiva
com Base
em Tempo
TBM
50%
40%
30%
Prioridade:
Alta
Prioridade:
Baixa
-
20%
Prioridade:
Normal
10%
0%
0
ABB Brasil JCM
A-26
Divisão de Transformadores
1
2
3
4
5
6
7
Importância do Transformador
(baixa...alta)
8
9
10
Análise de Estado
Análise
Análise de
de Estado:
Estado: Classificação
Classificação ee Riscos
Riscos
Risco Intolerável
Risco
Aceitável
ABB Brasil JCM
A-27
Divisão de Transformadores
Risco Intolerável
Estado ou Condição
Fator de Risco
(baixo...alto)
prioridade
alta
média
baixa
Análise de Estado
ABB Brasil
Análise
Análise de
de Estado
Estado ee Diagnósticos:
Diagnósticos: Evolução
Evolução 1996-2013Jun
1996-2013Jun
ABB Brasil JCM
A-28
Divisão de Transformadores
ABB Brasil
Número de Diagnósticos 1996-2013Jun
1996-2013Jun: 1525 unidades
Transformadores e Reatores de Potência
Processo de Compra, Seleção de Alternativas e Valor, Desempenho em Operaçãoão e
Substituição
ABB Brasil JCM
A-29
Divisão de Transformadores
Processo de Compra
Transformador
Transformador ee Processo
Processo de
de Compra
Compra
Etapas:
1. Especificação Técnica
2. Processo de Compra
3. Qualificação de Fornecedor e de Fábrica
4. Ofertas, Análise Técnica&Econômica, Compras, Contratos
5. Projeto Elétrico
6. Revisão de Projeto
7. Projeto Mecânico
8. Fabricação
9. Ensaios de Aceitação Final em Fábrica
10. Ensaios Finais e Análises de Resultados
11. FRA em Fábrica antes do transporte
12. Transporte Monitorado
13. FRA ampo após o Transporte
14. Montagem no Campo
15. Comissionamento no Campo
16. Energização
17. Operação & Monitoração
18. Manutenção
ABB Brasil JCM
A-30
Divisão de Transformadores
Seleção de Alternativas
Avaliação
Avaliação Global
Global
Expectativa de Vida Útil Garantida, anos
Ciclo de Vida, anos
Custo do Ativo:
 compra
 transporte $1
 instalação
o
ã
ç
a
li
a
v
ica
A
m
nô l
o
c
E
ba
o
l
G
ABB Brasil JCM
A-31
Divisão de Transformadores
Custo da
da Operação:
Operação:
 perdas (Vazio,
Carga, Auxiliares)
 manutenção
 reparos
$2
 desempenho
Custo Fim de Vida:
 substituição
 transferência
$3
 revitalização
NPV, Custo Total / Ciclo de Vida $ = $1+$2+$3
USD$
USD$
kVA
kVAxxVida
VidaÚtil
ÚtilxxFatorSobreCarga
FatorSobreCarga
Desempenho a Curto-Circuitos
IEC
IEC 60076-5
60076-5 3o.
3o. Edição
Edição 2006-02
2006-02 Power
Power Transformers
Transformers -- Ability
Ability to
to Withstand
Withstand Short-Circuit
Short-Circuit
Características:
 revisão geral
 inclusão de possibilidade de provar a
suportabilidade dinâmica a curto-circuito
através de cálculo e comparação com transformador
de referência aprovado em Enasaio de Curto-Circuito
e
o
to
ã
e
j
ç
ica e Pro
f
i
t
r
Ce ção d
ica
f
i
l
a
Qu
ABB Brasil JCM
A-32
Divisão de Transformadores
Desempenho a Curto-Circuitos
Curto-Circuitos:
Curto-Circuitos: Desempenho
Desempenho Comprovado
Comprovado
Suportabilidade Comprovada
 redução de falhas por curto-circuitos
 mais de 130 transf ensaiados com sucesso
desde 1968 no KEMA, CESI, IREQ
 10....1070MVA, 69...550kV, NLTC e OLTC
 1 transformador fabricado na ABB Brasil
 sincronização fora de fase (180gr)
YEAR
YEAR
SERIAL No.
1968
1968
1968
1968
1969
1969
1970
1970
1971
1971
1971
1972
1973
1973
EP
31226
PROT.
EP
31371
34120052
58217
6430997
PLP9059
1974
1976
1976
1976
1976
1977
1977
1977
31551
EP
EP386
55659
TBA PROT.
31815
2K8001
6680406
1977
7321
S E R IA L N o .
1977
1977
1978
7340
1978
3N5033
1978
3N5048
1978
3N5055
1 9 RATED
78
31860
POWER
1978
31926
(MVA)
1978
1978
1978
1978
RCS2168
16
1978
62130
7.5
106 2 1 7 3
300/300/65
31988
16
PRTYPE
12
VAS6574
25
525:3
16
205 4 9 7 8 8
203 2 0 1 3
32076
36
10
64901
10/5/5
1978
1979
1979
1979
1979
1979
1979
1979
1979
1980
1980
1980
1980
1981
1981
1981
2 I7 2 0 9
RCS2443
20
1 1 0 -7 3 0 5 4
25
25
25
40
55/27.5-27.5
28.2/14.1-14.1
54/27-27
1981
1981
25
SHORTC IR C U IT
TYPE OF
CUSTOM ER
IM P E D . A T
REGUL.
RATED
P O W E R (% )
29
2 3 5 /6 .8
8 .3
O F F -L O A D
E D F -F R A N C E
14
2 4 /1 .4
9
O F F -L O A D
E D F -F R A N C E
40
1 2 7 ± 1 5 % /1 6 .2
13
O N -L O A D
E N E L -IT A L Y
25
1 5 0 ± 1 2 % /2 1 .6
1 2 .6
O N -L O A D
E N E L -IT A L Y
25
1 2 7 ± 1 5 % /1 0 .8 -2 1 .6
1 2 .4
O N -L O A D
E N E L -IT A L Y
40
1 2 7 ± 1 5 % /SHORT1 6 .2
13
O N -L O A D
E N E L -IT A L Y
16
/2 1 .6
OCUSTOMER
N -L O A D
E N E L -IT A L Y
VOLTAGE
RATIO 1 5 0 ± 1 2 % CIRCUIT
TYPE OF 1 3
50
2 3 0 ± 5 % /6 9
10
O F F -L O A D
B P A -U S A
(kV)
IMPED. AT
REGUL. 1 0
1 0 5 :3
2 2 5 : 3 /9 3
O N -L O A D
E D F -F R A N C E
RATED
28
2 4 /6 .8
7 .2
O F F -L O A D
E D F -F R A N C E
POWER (%)
20
6 3 /2 0
12
O N -L O A D
E D F -F R A N C E
12
1 1 5 ± 5 % / 1 3 .8
( 1 2 . 4 7 ) ON-LOAD 6 . 4
OOTE-ITALY
F F -L O A D
B P A -U S A
130±15%/16.2
313
3
1 0 7 0 :3 /1 0 7 0 :3 /7 3 . (3 9 5 ± 1 5 ):
/2 3 0 :
/1 3
1 3 .6 (* )
O F F -L O A D
E U R O D IF -F R A N C E
115±5%/12.47-24.94
7.7
OFF-LOAD
BPA-USA
5 :3
7 4 .0 (* * )
42±13.35%/11
1 6 0 /8 0 /8 0
2 2 0 ± 1 0 % / 6 .9
8.1
/6 .9
ON-LOAD9 . 4 ( * )
ASEA
O N - L-SWEDEN
OAD
E U R O D IF -F R A N C E
400/237/21
11.2
--------- 9 . 0 ( * * )
EDF-FRANCE
25
1 2 7 ± 1 5 % /1 0 .8 -2 1 .6
13
O N -L O A D
E N E L -IT A L Y
138±15%/10.8-21.6
ON-LOAD 1 3
25
1 2 7 ± 1 5 % / 1 613
.2
OOTE-ITALY
N -L O A D
E N E L -IT A L Y
115±5%/12.47-13.8
6.9
OFF-LOAD
16
1 1 5 ± 5 % /1 3 (2 6 -5 2 )± 2 0 %
7 .5
O BPA-USA
N -L O A D
F E D E R A L H W Y A D M .-U S A
4 8 /2 4 -2 4
6 3 / 6 . 8 - 6 . 8 11.1
OENEL-ITALY
F F -L O A D
E D F -F R A N C E
20±10%/6.3
ON-LOAD 4
36
9 3 /2 0
O N -L O A D
E D F -F R A N C E
3
220:6 43:/13
4.7
ON-LOAD 71.61
EDF-FRANCE
3 /3 2 :3 /3 2 :3
400:
/ 6 . 8 / 6 .8
O F F -L O A D
E D F -F R A N C E
20±5%/6.3
OFF-LOAD 7 . 1
ENEL-ITALY
6 4 /3 2 -3 2
4 0 0 / 6 . 8 - 6 . 8 7.5
O N -L O A D
E D F -F R A N C E
1 1 5 ± 5 % / 1 3 .8
O N -L O A D
C A D A F E -V E N E Z U E L A
63/20 2 0 / 2 0 / ( 6 )
12/ ( 6 . 6 6 )
ON-LOAD 1 0
EDF-FRANCE
4
8
/
2
4
2
4
2
2
0
±
2
.
5
%
/
6
.
8
6
.
8
5
O
F
F
L
O
A
D
N
E
R S A -F R A N C E
93/20
12
ON-LOAD
EDF-FRANCE
40
1 2 7 ± 1 5 % /1 6 .2
13
O N -L O A D
E N E L -IT A L Y
63/20 4 8 / 2 4 - 2 4
ON-LOAD 6 . 7
EDF-FRANCE
2 4 / 6 . 8 - 6 . 8 17
O F F -L O A D
E D F -F R A N C E
33±13.35%/10.5
ON-LOAD 7 . 1 VASTANFORS-SWEDEN
6 4 /3 2 -3 2
4 0 0 / 6 . 8 - 6 . 8 12
O F F -L O A D
E D F -F R A N C E
40
1 5 0 ± 1 5 % / 14.7(*)
0 .8 -2 1 .6
O N - L O A DEL.CO-USA
O T E -IT A L Y
115±5%/23/13.8
OFF-LOAD 1 3 MASSACHUSSET
90
4 0 0 + 9 % - 5 % /3 6
6 .8
O N -L O A D
J E T -U K
6.5(**)
12
1 3 8 ± 5 % / 1 3 .8
4 .1
O F F -L O A D
F L O R ID A P O W E R & L I G H T 150±10%/6.3/(11)
10
ON-LOAD
ENEL-ITALY
USA
2
0
1
3
2
±
1
3
.
3
5
%
/
2
3
1
2
O
N
L
O
A
D
N
V
E
-N O R W A Y
127±15%/10.8-21.6
13
ON-LOAD
OTE-ITALY
4 0 /2 0 -2 0
2 0 /6 .3 -6 .3
10
O N -L O A D
E D F -F R A N C E
RATED POW ER
(M V A )
V O L T A G E R A T IO
(k V )
+
130±15%/10.8-21.6
127±15%/10.8-21.6
135±15%/23-11.5
220±15%/20.9-20.9
220±10%/6.84-6.84
115±5%/13.8-13.8
127±15%/16.2
ABB Brasil JCM
A-33
Divisão de Transformadores
1998:
1998:
13
13
12
13
9.6
8.5(*)
8.8(**)
13
ON-LOAD
ON-LOAD
ON-LOAD
ON-LOAD
ON-LOAD
OFF-LOAD
OTE-ITALY
OTE-ITALY
ASEA-SWEDEN
EURODIF-FRANCE
EURODIF-FRANCE
IHRE-PANAMA
ON-LOAD
ENEL-ITALY
ABB
ABBBrasil
Brasilensaio
ensaiono
noCESI
CESI
36MVA
115/13.8kV
36MVA 115/13.8kV
CADAFE
CADAFEVE
VE
+ ...
Carregamento
Guias
Guias ee Normas
Normas
IEC 60076-7 2005-12
ABB Brasil JCM
A-34
Divisão de Transformadores
IEEE Std C57.91 2011
ABNT NBR 5416 1997
Carregamento
Expectativa
Expectativa de
de Vida
Vida Útil
Útil de
de Transformador
Transformador
e
ntr
e
de ida
a
d
ili s e V
b
i
t
pa ento ivos
m
Co estim s At
Inv til do
Ú
de o
o
i
iár ficad
D
lo peci
c
i
C
Es
a
rg
Ca
ida
V
de s
a
tiv ano
a
t
ec e 40
p
x
E
ld
i
t
Ú
ABB Brasil JCM
A-35
Divisão de Transformadores
Carregamento
Material
Material Isolante
Isolante ee Expectativa
Expectativa de
de Vida
Vida Útil
Útil de
de Transformador
Transformador
Expectativa de Vida Útil - horas
Vida (horas) = 10
(A + B )
Te
ABB Brasil JCM
A-36
Divisão de Transformadores
OMI & Papel
NOMEX® 95°C
OMI & Papel
TermoEstabilizado 65°C
IEEE C57.91-1995
OMI & Papel
TermoEstabilizado
65°C
NBR5416-1997
OVI BIOTEMP
Papel Kraft 55°C
OMI & Papel
Kraft 55°C
NBR5416-1997
Temperatura Pto+Quente – °C
Desempenho Dielétrico
Níveis
Níveis de
de Isolamento
Isolamento –– Relação
Relação NBI-Um
NBI-Um
NBI
Um
Umo
[kV crista]
[kV eficaz]
[kV eficaz]
650
950
1175
1425
1550
1950
145
242
362
460
550
800
118
197
296
376
449
653
• NBI
• Um
• Umo
ABB Brasil JCM
A-37
Divisão de Transformadores
NBI
Umo
5.5
4.8
4.0
3.8
3.5
3.0
tensão suportável de impulso atmosférico
tensão (de linha) máxima do equipamento
tensão (de fase) máxima do equipamento
Desempenho Dielétrico
SE
SE GIS
GIS –– Compactação,
Compactação, VFTs
VFTs ee Falhas
Falhas
até N
ov20
Item
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Nota:
País
Usina/SE
Tensão Um
kV
BR
BR
BR
BR
BR
BR
BR
BR
AR
AR
JD
EG
BR
PE
Grajaú RJ
Tucuruí I PA
Tucuruí II PA
Itaipú PR
Ita SC
Machadinho SC
PPrimavera SP
FozAreia PR
Aluar
CPuerto
AQABA CEGCO
Kureimat
Pirituba
Chevez UHE
550
550
550
550
550
550
460
550
330/135/34.5
132/16
400
525
362
242
Conexão
Falha
Transforma Transformador
dor-GIS
sim
indireta
sim
direta
não
direta
sim
direta
sim
direta
sim
direta
sim
direta
sim
direta
sim
direta
sim
AIS
sim
indireta
sim
direta
sim
direta
não
direta
No. de Ano Falha
Cabo
Falhas
Isolado na
Ligação
3
desde 1980
5
desde 1984
desde 2002
5
desde 1985
2
desde 1995
2
desde 1998
1
desde 2002
3
desde 2007
2
desde 2004
3
desde 2005
sim
2
desde 2005
sim
1
desde 2007
2
desde 2005
desde 2011
31
11
Estudo
ABB (1)
sim
sim
sim
sim
sim
sim
sim
sim
(novo)
(novo)
(novo)
(novo)
(novo)
(novo)
(novo)
(novo)
(1) - estudo ABB de VFT e verificação de suportabilidade realizado no fornecimento de transformador novo, após ocorrências de falhas.
ABB Brasil JCM
A-38
Divisão de Transformadores
Desempenho Dielétrico
Interacao
Interacao Transformador
Transformador –– Sistema
Sistema Elétrico
Elétrico
T
M
o
lad
Iso
o
b
Ca dor
+
MT orma
o
u
sf
ác
n
V
j
a
r
s
Di
+T
ul
an-J
J
3
1
20
3
has
l
a
-201
f
2
2
1
1
0
e:
s2
tes:
lulos
alha
n
f
e
e
3
C
c
s
s Re O Papel e lose:
a
h
falha
l
2
u
l
D
Fa
e
C
RA
el e
LDO
p
falha
E
a
1
P

O
:
ZAN
ha
l or o
1 fal
 SU Bahia C :
A
ha
O
1 fal
 EK BOCLOR
R
 CA ACEL:
R
 VE EP:
CTE

ABB Brasil JCM
A-39
Divisão de Transformadores
Interação Sistema-Transformador:
 manobra transformador à vazio
 disjuntor de Média Tensão à Vácuo
 Disjuntor a Vácuo + Cabo + Transf em Vazio
 manobras e transformador:
 descontinuidades elétricas (Zc=L/C)
 transitórios tensão de alta frequências
 ressonâncias elétricas e/ou
 efeitos cumulativos isolação celulose
Desempenho Dielétrico
Interação
Interação Transformador
Transformador (Reator)
(Reator) –– Sistema
Sistema Elétrico
Elétrico
ABB SoFT e Modelos Detalhados
G
W
J 9
É
3
GR /C4I
C 2
A
0
8
1
ABB Brasil JCM
A-40
Divisão de Transformadores
z
H
k
Hz
k
0
18
Diagnósticos de Transformadores
Estado 2
FRA referência:
fábrica
Estado 1
Estado 0
Ensaio
Ensaio FRA
FRA ee Desempenho
Desempenho Mecânico
Mecânico
FRA
pós-transporte
FRA
pós-evento
...
A
R
F
FRA Ensaio Doble M5400
 especificação detalhada de Ensaios
 faixa de frequência AIS 10Hz até 2000kHz
 análise quantitativa dos resultados Fábrica x Campo
50Hz
1,020
H1H0
H2H0
H3H0
1,000
0,980
Correlação Cruzada
0,960
não OK!
0,940
0,920
0,900
0,880
0,860
0,840
0,820
0,800
20Hz-2kHz
ABB Brasil JCM
A-41
Divisão de Transformadores
2kHz-20kHz
20kHz-200kHz
Faixa de Frequência
200kHz-2MHz
Processo de Compra
Transformador
Transformador ee Processo
Processo de
de Compra
Compra
ABB Brasil JCM
A-42
Divisão de Transformadores
Transformador e Reator de Potência
Novas Tecnologias: Isolação Híbrida NOMEX, Óleo Isolante Vegetal ABB BIOTEMP,
Buchas, OLTCs e Sistema de Monitoração
ABB Brasil JCM
A-43
Divisão de Transformadores
Novas Tecnologias
Expectativa
Expectativa de
de Vida
Vida Útil
Útil
Expectativa de Vida – Horas (Anos)
Temperatura
Pto+Quente
(°C)
ÓLEO MINERAL
BIOTEMP®
55°C
Kraft
65°C
TermoEstabilizado
85
220 000 (25.1)
1 214 000 (138.6)
440838 (50.3)
95
65 000 (7.5)
359 000 (41.0)
130335 (14.9)
100
36232 (4.1)
200 028 (22.8)
72626 (8.3)
105
20 500 (2.4)
113 200 (12.9)
110
11 800 (1.4)
65 000 (7.5)
23607 (2.7)
120
4 050
22 500 (2.6)
8125
130
-
8 150
-
140
-
-
2 850 000 (325)
-
160
-
-
533 000 (61)
-
115 500 (13)
-
180
ABB Brasil JCM
A-44
Divisão de Transformadores
B )
(A+
T
Vida (horas) = 10
-
95°C
NOMEX
não
significante
55°C
Kraft
41100 (4.7)
Novas Tecnologias
ABB
ABB Brasil
Brasil –– Isolação
Isolação Híbrida
Híbrida Nomex®,
Nomex®, 3
3 300MVA,
300MVA, 230/138-138/13.8kV
230/138-138/13.8kV
ABB Brasil JCM
A-45
Divisão de Transformadores
Novas Tecnologias
Aplicação:
Aplicação: Revitalização
Revitalização ee Repotenciação
Repotenciação
CE
M
Tec IG &A
35 nolog BB PD
ia A
M
3D
55 VA
v
a
nça 06
MV
A
da
60
MV , 6 hr
A, 4
s
>6
0a
h
n os r s
ABB Brasil JCM
A-46
Divisão de Transformadores
Novas Tecnologias
Instalações
Instalações ee Distâncias
Distâncias de
de Segurança
Segurança –– NBR13231
NBR13231
Transformador com Fluido Resistente ao
Fogodifício Óleo Vegetal BIOTEMP®
Vol> 38000 lts
Edifício Adjacente
(resistente ao fogo por 2 horas)
Lateral do
Tanque
 4.6m
Parede Corta-Fogo não é
Requerida
ABB Brasil JCM
A-47
Divisão de Transformadores
 7.6m
Parede Corta-Fogo não é
Requerida
Novas Tecnologias
à Óleo
Comutadores Sob Carga
MVA
Interruptor à Vácuo
toda a faixa do UCG
intercambiável UCG (1978)
ABB Brasil JCM
A-48
Divisão de Transformadores
à Vácuo
Novas Tecnologias
Buchas OIP 36...1000kV
GSA
GOH
GOEK
GOB
GSB
s
eca por 0
S
as idas 196
h
c
Bu nvolv IL em
e
F
des MICA
B
AB
GSBK
RTKK
GSA OO
Buchas RIP 24...550kV
AB
RIP Resin Impregnated Paper
isolador polimérico ou porcelana
OIP Oil Impregnated Paper
isolador de porcelana
Normas: IEC, IEEE & Locais
ABB Brasil JCM
A-49
Divisão de Transformadores
GOE
Novas Tecnologias
Buchas
Buchas
Tecnologia
Isolação Principal
sem Óleo
Não
Sim
Sim
Sim
sem Papel
Não
Não
Não
Sim
Resistente à Umidade
Sim
Não
Não
Sim
Fácil Armazenagem
Não
Não
Não
Sim
Sem Decomposição de Celulose
Não
Não
Não
Sim
Projeto Não-Fragmentado
Não
Não
Sim
Sim
IEC60137 (valores
ABB):
tan Delta, %
PD à 1.5xUm/3, pC
classe térmica
ABB Brasil JCM
A-50
Divisão de Transformadores
Un 24-170kV
BIL 150-750kV
In 800-3150A
Novas Tecnologias
Monitoração
Monitoração em
em Tempo
Tempo Real
Real
Carregamento e Monitoração em Tempo Real:
Sensores
 carga - correntes & tensões
 temperatura topo do óleo
 temperatura pto+quente enrolamento
 umidade do óleo e isolação
 gases H2, CO, C2H2 (Hydran)
ABB Brasil JCM
A-51
Divisão de Transformadores
Conclusões
ABB Brasil JCM
A-52
Divisão de Transformadores
Transformadores de Potência em Alta Tensão
Conclusões
Conclusões
fundamentos ref Gov FEDERAL, MME, EPE, ANEEL, ONS:




forte perspectiva de expansão do sistema elétrico
dobrar a capacidade istalada de geração em 15 anos 2012-2027
potência elétrica gerada na Amazônia transmitida para centros de carga no S, SE e NE
expansão dos demais paises da AmSul & MERCOSUL (PIB +4.0% média)
NE
N
CO
SE
S
consequências:




expansão dos sistemas de transmissão HVAC, HVDC e de subtransmissão HVAC
controle de tensão em LTs longas com adição extensiva de Reatores (e SVCs, SC, etc)
controle do fluxo de potência com adição de Transformadores Defasadores
capacidade de sobrecarga de transformadores (35anos) e carga nominal para reatores (36 anos) na vida útil
envelhecimento e superação da infraestrutura existente:





revitalização, reparo e substituição, reparo de transformadores de potência (tec avançadas NOMEX®, Biotemp)
requisitos ambientais e de segurança (ABB Biotemp)
expansão da carga em áreas urbanas caras requer SEs Compactas com tec avançadas NOMEX®, Biotemp
manutenção fundamentada no estado (ABB TEC, TECSmart, MITAdvanced, MIT, VacuumOLTCs, RIP&EasyDry Bushings)
soluções de engenharia
ABB Brasil JCM
A-53
Divisão de Transformadores
Diagnósticos de Transformadores
Análise
Análise da
da Interação
Interação Eletromagnética
Eletromagnética Sistema
Sistema -- Transformador
Transformador
os
c
i
A
r
FR Elét
os
d
tu
s
E
ABB Brasil JCM
A-55
Divisão de Transformadores