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Desenvolvimento de Tecnologia para
Diagnóstico de Emendas em Cabos
Energizados
M. J. C. Pinheiro, N. C. Góis - COELBA; E. Acioli – BB&E.
Resumo-Através do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento
da COELBA foi desenvolvido em parceria com o CEPEL e a
BB&E uma tecnologia para diagnóstico de emendas em cabos
energizados. Este documento descreve resultados alcançados
em projeto de P&D de 18 meses.
O primeiro ano correspondeu a avaliação da nitidez das
imagens radiográficas obtidas em instalação desenergizada e
energizada utilizando radiografia digital estática que usa fonte
radioativa e placa de fósforo para captura da imagem.
O aperfeiçoamento do protótipo que passaria a utilizar
compartimento dotado de sistema automático para a exposição
desta fonte e culminou com as pesquisas de blindagem dos
dispositivos deste compartimento contra os efeitos do campo
eletromagnético (CEM) das linhas.
No segundo ano devido a complexidade das blindagens , optouse por testar dispositivos similares no CEM, tendo os
resultados apontado para novo protótipo capaz de produzir
imagens dinâmicas em tempo real. Este composto por dois
módulos: um módulo de transporte operacionalizado por um
robô e outro responsável pelas radiografias, composto por Raio
X portátil e intensificador de imagens que transmite dados via
wireless para um laptop que hospeda software de tratamento
de imagens controlado remotamente.
Esta etapa culminou com teste de robô que operou em
subestação até a tensão de 230kV sem blindagem, indicando
que o Raio X também poderia funcionar no mesmo ambiente.
Estima-se que esta ferramenta desenvolvida auxilie o setor de
manutenção da COELBA, definindo e priorizando ações e
intervenções em emendas e cabos de linhas de transmissão
contribuindo para a redução das faltas das instalações e
melhora do gerenciamento da vida útil dos cabos, da qualidade
e confiabilidade do sistema elétrico.
Palavras-chave — Emenda, cabos, Raio X, Digital.
As inspeções realizadas com a linha energizada não
permitiram localizar falhas internas. O único método
existente consiste em desenergizar o cabo suspeito, cortar a
emenda, verificar seu estado e depois substituí-la por uma
nova.
Portanto, há necessidade de desenvolver uma tecnologia que
permita a avaliação do estado das emendas de cabos de
linhas de transmissão energizadas, antes da falha definitiva e
sem a necessidade de danificar a emenda existente.
Estudos preliminares mostraram que a tecnologia de Raios
X digital, empregada para a localização de falhas internas
em isoladores poliméricos apresenta ótimo potencial para
desenvolvimento.
O projeto desenvolvido pela COELBA, CEPEL e BB&E
visa criar ferramenta para aplicar a tecnologia de radiografia
digital para o diagnóstico de emendas em cabos energizados
de forma a auxiliar o setor de manutenção da COELBA da
definição dos critérios de manutenção de emendas das linhas
de transmissão.
No primeiro ano do projeto foram realizadas radiografias
digitais estáticas em emendas desenergizadas e energizadas
para avaliar a nitidez das imagens sob os efeitos do campo
eletromagnético (CEM) das linhas e as formas de aplicação
desta tecnologia. Neste período também foi idealizado um
protótipo que transformaria o processo mecânico de
obtenção de imagem estática em um sistema automático
com o emprego de exposição de fonte radioativa controlado
remotamente.
I. INTRODUÇÃO
A COELBA, assim como as demais concessionárias, tem
dificuldade de verificar o estado das emendas posicionadas
em cabos de linhas de transmissão de modo que quando esta
emenda possui uma falha interna, o evento somente será
detectado quando a mesma se parte, trazendo o cabo ao solo
e causando interrupção no fornecimento de energia.
M. J. C. Pinheiro (Gerente do Projeto), trabalha na EMLT/EMS/SEN COELBA, Unidade de Planejamento e Controle da Manutenção de Linhas
da Transmissão. EMLT/EMS. ([email protected])
N. C. Góis (Pesquisador), trabalha na EMLT/EMS/SEM - COELBA ,
Unidade de Planejamento e Controle da Manutenção de Linhas da
Transmissão.. ([email protected]).
E. Acioli (Pesquisador), trabalha na BB&E Consultores Associados
([email protected]).
No segundo ano devido o dimensionamento de blindagens
contra os efeitos do CEM das linhas tratar-se de um assunto
de grande abrangência e devido aos recursos limitados para
um projeto de pesquisa e desenvolvimento, foi estabelecido
que o projeto seria focado em testar dispositivos similares
mais acessíveis, fazendo analogias aos equipamentos que se
pretendia utilizar.
Os resultados favoráveis dos ensaios apontaram para a
confecção de um novo protótipo que utilizasse a radiografia
digital agora para obter imagens radiográficas dinâmicas em
tempo real e controlada remotamente tanto o sistema de
deslocamento realizado por um robô, quanto o sistema de
imagens composto de Raio X e intensificador de imagem,
que envia dados via wireless para um laptop que hospeda
software de tratamento das imagens geradas.
II. DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
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O projeto foi iniciado com a execução de radiografias em
diversas emendas em ambiente desenergizado e energizado
para verificar a influência do campo eletromagnético na
nitidez das imagens obtidas.
Na figura 3 pode-se ver a imagem real do arranjo utilizado
para radiografar emenda em uma linha de 230kV e na figura
4 tem-se o esquema detalhado do arranjo.
A – Ensaios no laboratório
O exame das Figuras 2 e 3 pode-se ver um exemplo de
ensaio no qual não foi constatada qualquer redução na
qualidade da imagem radiográfica devido à energização do
barramento tubular onde estavam fixos os itens de ensaio.
(a) – Vista geral do arranjo do ensaio utilizando caminhão
equipado com lança de linha viva
Figura 1 – Imagem real do arranjo no laboratório com o
pedaço de cabo 636 MCM e placa de fósforo para captura de
imagem.
(b) – Imagem radiográfica da emenda mostrando uma
folga indevida entre as almas dos cabos
Figura 3 – Imagens do ensaio de uma emenda de um cabo
energizado de uma linha de transmissão de 230 kV
Figura 2 – Imagem radiográfica sem tensão
placa
LUVA DE
EMENDA
Bastões
olhal olhal
mira
fonte
Cabo de
comando
Lança
isolante
Cadeira
isolante
Figura 4 – Esquema arranjo de ensaio com caminhão de
linha viva para radiografar emenda de um cabo energizado
de uma linha de transmissão de 230 kV
Figura 3 – Imagem radiográfica com tensão (60kV)
B – Ensaios no Campo
A etapa seguinte consistiu em realizar pesquisa de materiais
e sistemas de blindagens de componentes eletroeletrônicos
contra os efeitos do CEM para atender a idéia de utilizar
equipamentos de Raios X portáteis e um robô que deslocaria
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o raio X sobre os condutores energizados das linhas de
transmissão.
Foram testados com tensão em laboratório carrinhos de
controle remotos com ou sem o uso de blindagem de
proteção feita do material Mumetal, para fazer analogia aos
equipamentos radiográficos que se pretendia utilizar e com
estes resultados foi proposto um novo protótipo modular
composto por um Robô e sistema de obtenção de imagens
realizado por Raio X e Intensificador de imagem.
C – Desenvolvimento do protótipo
O protótipo robô e sistema radiográfico gerador de imagens
dinâmicas propõe afastar o operador dos condutores
mantendo-o no solo operando o sistema via wireless de
forma segura com relação a radiação do Raio X e o campo
eletromagnético das linhas energizadas. Em solo as imagens
geradas em tempo real serão tratadas em um software
residente em um laptop utilizado pelo operador que
monitora as imagens geradas e opera o robô.
A figura 5 mostra um esquemático do sistema de obtenção
de imagens dinâmicas proposto.
Raio X
Robô
Controle
Remoto e
Laptop
Figura 5 – Esquema do protótipo de obtenção de imagem
dinâmica.
Um robô, disponibilizado ao projeto, foi submetido a testes
no laboratório e depois no campo com a instalação
energizada, operando no ambiente hostil do CEM com
sucesso e sem nenhum sistema de blindagem definido.
A figura 6 mostra a imagem do ensaio do robô na SE
energizada em 230kV.
O robô quando submetido ao campo elétrico de 230 kV e
campo magnético de uma corrente de 100 A, sem o uso de
nenhuma blindagem contra os efeitos do CEM, teve como
resultado o funcionamento normal dos motores de tração e
do controle remoto que funcionou perfeitamente até uma
distância de 1500 m.
Os resultados com o robô indicaram para a conclusão das
negociações de incorporação do robô ao projeto e ações para
promover as adaptações do motor e rodas para ele poder
deslocar-se sobre os condutores das linhas de transmissão.
O sucesso incentivou a busca de contatos com fabricantes de
equipamentos de radiologia na intenção de submeter estes
equipamentos a testes laboratoriais e de campo.
Um fabricante de Raio X disponibilizou um equipamento
portátil para teste durante visita comercial ao Brasil mas o
teste não aconteceu devido ao equipamento ficar retido na
Alfândega brasileira.
III. CONCLUSÃO
Com o sucesso do robô ter funcionado em instalação
energizada até 230kV, apesar de não terem sido feitas as
adaptações para ele se movimentar sobre os cabos
condutores das linhas de transmissão, pode-se considerar
como superada esta etapa pois, o maior obstáculo era o robô
funcionar no ambiente hostil que é o CEM das linhas de
transmissão. Este resultado dá como superado o módulo
veículo de transporte e mostra perspectivas bastante
otimistas quanto a possibilidade do módulo dos
equipamentos do sistema radiográfico, Raio X e
Intensificador de Imagem, também funcionarem no mesmo
ambiente sem a necessidades de grandes sistemas de
blindagem para protegê-los.
Os resultados demonstram que a radiografia digital
dinâmica, suprindo os aspectos não detectados pela
termovisão, poderá ser uma importante ferramenta para
auxiliar o setor de manutenção da COELBA, definindo e
priorizando ações e intervenções em emendas e cabos de
linhas de transmissão.
Diante do exposto espera-se que para o próximo ciclo a
pesquisa possa continuar em um outro projeto que conclua
os aperfeiçoamentos necessários ao protótipo e
operacionalize o uso desta ferramenta, permitindo a
COELBA usufruir da melhoria da qualidade e
confiabilidade de suas instalações.
IV. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] CTEEP, - “Robô Móvel Aplicado à Inspeção em
Linhas de Transmissão”.
[2] Hidro Quebec Co. Companhia Canadense de
Distribuição de Energia elétrica, 2007.
http://www.hydroquebec.com/transenergie/en/produits/prod
uiduitstrans.html
Figura 6 – Imagem do ensaio do robô sob o efeito do CEM
no barramento de SE na tensão de 230kV.
[3] BALCELLS J., DAURA F., ESPARZA R., PALLAS
R, - “Interferências electromagnéticas en sistemas
electrónicos”, editado por Marcombo, S.A.