Monitoramento e controle de transformadores de distribuição de energia elétrica

Em grandes cidades, manter a integridade do sistema de distribuição de energia elétrica é um dos maiores desafios enfrentados pelas concessionárias. Se por um lado as redes aéreas estão expostas às intempéries, queda de árvores e outros riscos, por sua vez, as redes subterrâneas podem sofrer com inundações e superaquecimento.


Para dar mais assertividade à gestão do sistema, mais capacidade preditiva às empresas e ajudá-las a melhorar o serviço ofertado aos consumidores, novas tecnologias de monitoramento e controle têm sido introduzidas no setor.

Neste post, veja a importância do monitoramento e controle de transformadores de distribuição de energia elétrica e como as tecnologias DTS e LV Control podem auxiliar nesse processo. Acompanhe!

Monitoramento e controle de dispositivos de baixa tensão

O sistema de distribuição de energia elétrica está exposto a uma série de riscos e vulnerabilidades.

As redes aéreas são as que estão mais sujeitas a desligamentos provocados por fatores externos e não relacionados ao serviço em si, como descargas atmosféricas, queda de árvores sobre os equipamentos, colisão de veículos contra os postes, entre outros.

Por sua vez, as redes subterrâneas registram um número menor de desligamentos, por não estarem expostas aos mesmos riscos. No entanto, ela possui equipamentos que operam em um ambiente muito mais agressivo, com maior dificuldade de acesso, temperaturas muito altas e o risco constante de inundações.

Outro ponto de vulnerabilidade da rede de distribuição, sejam aéreas ou subterrâneas, é a necessidade de operação em sobrecarga durante determinados períodos do dia. Apesar de essas redes serem projetadas para operar dessa maneira, existe a possibilidade de sobrecargas não previstas, advindas, sobretudo, do aumento natural do consumo nas unidades consumidoras.

Transformadores de distribuição de energia elétrica

Dentre os equipamentos que compõem a rede de distribuição, o transformador é um dos mais importantes e caros, sendo fundamental para a entrega de energia com qualidade. A operação desses componentes associada a altas temperaturas em certas épocas do ano pode levar à sua degradação precoce.

Isso resulta em um aumento do risco de falhas, acarretando em custos de manutenção mais elevados e piora nos indicadores de continuidade da rede.

Por tudo isso, é imprescindível que as empresas do setor desenvolvam metodologias e tecnologias para monitorar e controlar os equipamentos da rede, em especial o transformador.

No entanto, é importante notar que, hoje, no mercado, são poucas as soluções voltadas para o monitoramento de rede de baixa tensão; boa parte é voltada para o controle da média tensão.

Felizmente, novas iniciativas têm tornado realidade tecnologias capazes de auxiliar nesse monitoramento dos equipamentos. Por meio de sensores, essas soluções permitem a coleta de uma série de dados de grandezas elétricas e ambientais, como corrente, tensão e temperatura ambiente e, através de cálculos, informar a potência, energia, temperatura no ponto mais quente (hot spot) e perda de vida útil dos transformadores.

Para os consumidores, a instalação desses equipamentos na rede de distribuição irá proporcionar uma diminuição no tempo sem energia, uma vez que essas soluções auxiliam na localização de falhas e colaboram para a realização de manutenções preventivas, ajudando a evitar possíveis falhas na rede de distribuição.

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DTS: monitoramento de transformadores de distribuição de energia elétrica

Dentre as soluções para realizar o monitoramento de dispositivos de baixa tensão na rede de distribuição de energia elétrica está o DTS (Distribution Transformer Sensing).

Trata-se de um sistema que realiza a aquisição de variáveis elétricas e ambientais e as compartilha em um sistema em nuvem para que possam ser analisadas pelo operador.

O principal objetivo dessa tecnologia é criar uma base de dados com essa grandeza, fornecendo subsídios para que medidas de manutenção preditiva sejam implantadas. Ao proporcionar um monitoramento mais transparente dos transformadores de distribuição, a detecção e localização de faltas acontece de forma mais rápida e precisa, o que se reflete na redução de custos operacionais e melhoria do serviço.

O DTS pode ser aplicado tanto na rede aérea quanto subterrânea. Vamos entender as diferenças.

DTS aéreo

As redes aéreas apresentam um custo de construção significativamente inferior. No entanto, como vimos, estão sujeitas a maiores riscos de desligamentos.

A iniciativa de monitoramento de estações transformadoras áreas tem o objetivo de acompanhar de forma permanente e em tempo real o carregamento dos transformadores, bem como a temperatura ambiente.

Por meio desses dados, o DTS aéreo consegue estimar a temperatura no ponto mais quente do componente. Essa informação é essencial para a garantia da confiabilidade, uma vez que um dos principais motivos de falhas nos transformadores de distribuição é a formação de bolhas devido à alta temperatura interna.

Outro ponto que merece destaque diz respeito à vida útil do equipamento, uma vez que, quando essa temperatura atinge valores muito altos, há uma degradação mais rápida da isolação do equipamento, acelerando a perda de vida útil.

Com todas essas informações em mãos, o sistema do operador é capaz de calcular todas essas variáveis do transformador e gerar alarmes sobre eventos como sobrecorrente, subtensão, sobretensão, abertura da porta do painel e sobretemperatura. Esses alertas são enviados imediatamente para as equipes, para que se possa averiguar a ocorrência.

DTS subterrâneo

Já o DTS subterrâneo realiza o monitoramento das câmaras transformadoras (CTs). Como vimos, embora sejam mais eficientes, as redes subterrâneas de distribuição de energia elétrica apresentam um ambiente mais agressivo para os equipamentos, principalmente por conta do risco de inundações e das altíssimas temperaturas em que operam (cerca de 85 ºC).

Por conta disso, as CTs devem possuir equipamentos que realizam a renovação do ar de seu interior, seja por meio de convecção natural ou ventilação forçada. Essa medida é essencial para garantir que os componentes presentes em seu interior trabalhem em temperaturas dentro de sua faixa nominal, visando a prevenção ao envelhecimento precoce e à ocorrência de defeitos.

O DTS subterrâneo informa para o operador, além das grandezas elétricas e das temperaturas ambiente e hot spot do transformador, o nível de óleo, a pressão interna, o nível de água que se encontra na CT em caso de inundação e o funcionamento da válvula de alívio de pressão do transformador. Sem essa tecnologia, alterações em qualquer uma dessas variáveis só seriam notadas durante as inspeções periódicas ou em caso de falha dos componentes.

Da mesma forma que com as redes aéreas, a iniciativa de monitoramento de câmaras transformadoras subterrâneas tem por finalidade o monitoramento permanente e em tempo real dos transformadores e do ambiente em que estão inseridos, emitindo alarmes em caso de anomalias.

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LV Control – Low Voltage Sensing and Control

Outra das soluções possíveis para monitorar e controlar dispositivos de baixa tensão é o LV Control (Low Voltage Sensing and Control). Exclusivo para redes aéreas, possui todas as funções do DTS, mas com funcionalidades adicionais importantes no que se refere à proteção da rede elétrica.

Atualmente, a proteção contra a sobrecorrente em transformadores é feita por meio de fusíveis, uma vez que é uma solução versátil e de baixo custo. No entanto, esses componentes podem se revelar pouco práticos, pois, para protegerem o sistema, eles são projetados para queimar.

Toda vez que isso acontece, é necessário deslocar uma equipe de manutenção a campo para a troca do fusível e o restabelecimento do serviço. Outra desvantagem, vale destacar, é que as empresas precisam ter grandes quantidades em seu estoque, porque, quando um fusível queima, outros dois também precisam ser trocados, pois podem ter sido danificados.

O LV Control se baseia na criação de um painel com elementos de medição e proteção para ser instalado junto à baixa tensão dos transformadores de distribuição aérea. Seu objetivo é atuar na proteção da rede, evitando a queima do fusível no caso de eventuais faltas transitórias.

Desse modo, em decorrência de uma falha na rede de distribuição de baixa tensão, um disjuntor motorizado irá atuar de forma a evitar a queima do fusível. O LV Control possui embarcado uma lógica de religamento automático tornando desnecessária a locomoção de uma equipe até o local em caso de faltas transitórias. Caso o desligamento tenha se dado por uma falha permanente na rede, o disjuntor mantém-se aberto e bloqueado e, aí sim, um time de técnicos é enviado a campo.



Fonte: CERTI Insights

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