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Monitoramento Térmico de Transformadores e o Impacto na Vida Útil dos Equipamentos

Atualmente, o carregamento dos transformadores de potência das subestações de transmissão de energia é controlado por um método tradicional que se baseia na corrente ou potência do equipamento, ou seja, mede-se a carga que o mesmo alimenta. Este método, visa proteger o equipamento contra sobrecargas excessivas, evitando danos e redução de sua vida útil. Não é raro admitir corte de carga em transformadores que estejam operando com cargas acima dos valores nominais do equipamento. Porém, a verificação de uma sobrecarga seria apenas o primeiro passo na cadeia de degradação de um transformador: o aquecimento causado por essa elevação de corrente irá gerar a degradação do papel isolante, que acelerará o envelhecimento do transformador, deixando-o então mais susceptível a falhas. 
Assim, o verdadeiro vilão para a perda de vida útil do transformador é o aquecimento. Este, por sua vez, não depende somente da sobrecarga aplicada, mas também da norma de fabricação do transformador, da sua curva de carga diária, da temperatura ambiente e da quantidade e eficiência do sistema de refrigeração aplicado.

Com avanços e mudanças das tecnologias, existem atualmente métodos que permitem que este controle de carregamento seja feito com base no aquecimento, permitindo assim a liberação de uma maior quantidade de carga, evitando cortes desnecessários e aumentando os limites de intercâmbio de energia, sem perda de vida adicional para o transformador. Como o principal foco desse novo modelo térmico é agregar ao seu algoritmo todas as variáveis que influenciam na temperatura, fica fácil concluir que o mesmo deve ser variável conforme o estado de ventilação ativa, afinal, a curva de aquecimento do transformador muda para cada um desses estágios. O aumento da potência de um transformador de 
20 MVA para 25 MVA, por exemplo, só é possível acionando um grupo de ventiladores que irão manter a temperatura do transformador controlada dentro de um limite, mesmo com a aplicação de uma carga maior. O algoritmo térmico, portanto, passa a contar com um modelo adaptativo, que considera para cada estágio de potência sua devida curva de aquecimento, permitindo um controle de temperatura muito mais preciso e confiável, além de condizente com a curva de carga do transformador.
Resultados finais de um estudo de campo, comparando o método fixo  (monitorar corrente) com o modelo adaptativo (monitorar corrente + temperatura do óleo + ambiente + estágio de ventilação forçada), são mostrados no quadro abaixo para um autotransformador de 500/230/13,8kV.

1. Diferenças de até 6ºC no cálculo de temperatura do enrolamento.
2. Variação de 50% no cálculo de aceleração do envelhecimento diário.
Ao se optar pelo modelo fixo podem ocorrer duas situações indesejáveis:
a) temperatura calculada menor que a temperatura real → haverá riscos de sobrecarga excessiva.
b) temperatura calculada maior que a temperatura real → corte de carga desnecessária.

Fonte: Jornal Interface Ed. 42