A usina nuclear de Temelín, na República Tcheca, fornece um terço da capacidade de geração do país. Com a aproximação do 30º ano de operação da usina, a ČEZ, operadora do sistema elétrico do país, lançou um amplo programa de atualizações e manutenção para prepará-la para mais 30 anos (ou mais).Para minimizar o tempo de indisponibilidade da usina, as atividades de manutenção e os projetos de atualização ocorrem durante paradas planejadas para reabastecimento, que acontecem a cada 10–16 meses. O trabalho exige planejamento minucioso e execução eficiente.Assim, quando chegou a hora de substituir os relés de proteção obsoletos e atualizar os sistemas de proteção dos geradores da usina de Temelín, a ČEZ já havia calculado, com precisão e cuidado, a duração necessária da parada.A I&C Energo, integradora que realiza manutenção na usina de Temelín há 25 anos, venceu a licitação para gerenciar o projeto; seria responsável não apenas pela execução do trabalho em campo, mas também pela coordenação do trabalho de outras integradoras e contratadas.“O contrato prescreve de forma muito rigorosa o que fazer e quanto tempo você tem”, diz Jiří Kropáček, diretor de divisão da I&C Energo. “É preciso cumprir o cronograma. Quando a unidade está fora de operação, cada hora tem um custo.”
Obstáculo e oportunidade
A I&C Energo selecionou a Montáže Čakovice, integradora especializada em projeto, instalação e comissionamento de sistemas de potência, para executar as atualizações dos sistemas de proteção das unidades geradoras. A Montáže seria responsável por adquirir novos relés de proteção de gerador e dispositivos correlatos e por projetar um novo sistema de proteção que incluísse recursos modernos como monitoramento do sistema, coleta automática de dados e registro de eventos. Mas, ao solicitar propostas para a substituição dos relés, a empresa esbarrou em um obstáculo: cada fornecedor estipulou que os TC antigos das unidades geradoras teriam de ser substituídos.“Os transformadores de corrente podem potencialmente saturar muito rapidamente durante uma falta”, explica Zdeněk Tomáš, engenheiro da Montáže. “Eles estavam funcionando; não houve falha, mas a potência do transformador de corrente poderia ser baixa demais para a operação adequada dos relés.”
A ČEZ sabia que seria necessário substituir os TC em algum momento, mas a substituição exigiria fabricação sob medida cara, ampliaria a indisponibilidade da usina nuclear e provocaria perdas operacionais inaceitáveis. Eles precisavam que os TC durassem o máximo possível.Ao analisar o problema de substituição dos TC, o Sr. Tomáš e a equipe de engenharia da Montáže perceberam que tinham algo que poderia solucioná-lo: a parceria com a SEL.A Montáže Čakovice e a SEL trabalham juntas desde 1998, quando a Montáže se tornou uma das primeiras integradoras a firmar parceria com a SEL na Europa. Se houvesse uma maneira de fornecer proteção confiável mantendo os TC existentes em serviço, o Sr. Tomáš e sua equipe confiavam que a SEL, com suas capacidades sofisticadas de modelagem e testes de sistemas elétricos de potência, poderia encontrá-la.
Parceria e solução de problemas
O Sr. Tomáš contatou seus interlocutores na SEL, explicou o desafio e a oportunidade e perguntou se era algo que eles gostariam de assumir. Era.O Sr. Tomáš e sua equipe trabalharam com técnicos da usina de Temelín para coletar dados detalhados sobre as características dos TC e equipamentos associados e, em seguida, repassaram essas informações aos engenheiros na sede da SEL nos Estados Unidos.Uma equipe de engenheiros da SEL rapidamente criou um modelo do sistema de geração em sua instalação de testes Real Time Digital Simulator (RTDS) e se preparou para testar a capacidade dos relés da SEL de responder à saída dos TC.O sistema RTDS usa computação de alto desempenho para simular, com precisão, as características de sistemas elétricos de potência e produzir os sinais de saída usados pelos relés na tomada de decisões de proteção e controle. Isso permite que a SEL realize extensos testes de hardware-in-the-loop (HIL), nos quais dispositivos de proteção e controle são conectados aos racks do RTDS e submetidos a uma infinidade de condições de falta e cenários operacionais. Esse processo pode fornecer, em apenas alguns dias, dados equivalentes a anos de histórico operacional, gerando informações valiosas sobre como e por que os sistemas elétricos de potência e os relés de proteção funcionam como funcionam.A SEL usaria esse sistema para produzir dados sobre exatamente como seus relés responderiam às entradas dos TC da usina nuclear de Temelín sob uma variedade de condições de falta.
Os testes HIL confirmaram que, assim como os demais fornecedores de relés haviam suposto, os TC saturariam rápido demais para fornecer um sinal suficiente aos relés de proteção. No entanto, como os relés da SEL coletam dados sobre as entradas que recebem, as ações que executam e os eventos do sistema que detectam, os testes HIL revelaram muito mais. Uma análise minuciosa da resposta dos relés às entradas de corrente revelou a possibilidade de que determinados ajustes não padronizados permitissem que os relés de proteção de gerador da SEL operassem de forma confiável com os TC existentes da usina ČEZ Temelín.Ao contrário dos relés da concorrência, os dispositivos de proteção da SEL são projetados com flexibilidade para lidar com entradas não padronizadas. E a SEL não apenas tinha capacidade de realizar testes HIL internamente, como também podia fornecer os dados de teste ao cliente sem custo adicional.Assim, os engenheiros de desenvolvimento de produtos da SEL calcularam os ajustes específicos, aplicaram-nos em um relé SEL-400G Advanced Generator Protection System e executaram novamente os testes HIL — testando, retestando e documentando meticulosamente os resultados — para assegurar uma resposta confiável em todas as condições de falta. A equipe da Montáže então apresentou os resultados finais dos testes à I&C Energo, demonstrando de forma conclusiva que os relés da SEL poderiam poupar à ČEZ o tempo e o custo de substituir os TC.Agora, a SEL e a Montáže Čakovice precisavam concretizar isso.
Uma corrida contra o tempo
Produção de dispositivos, projeto do sistema, comissionamento de relés, testes, instalação — tudo precisava transcorrer sem percalços para concluir o trabalho dentro do prazo previsto.Quando a produção dos dispositivos começou na fábrica da SEL, as equipes de engenharia da Montáže e da SEL iniciaram outra colaboração destinada a agilizar a atualização do sistema de proteção. Técnicos da Montáže coletaram informações detalhadas sobre o hardware da usina de Temelín, fornecendo diagramas de fiação de painéis e especificações precisas sobre as configurações de blocos de terminais dos relés legados.Engenheiros da SEL utilizaram essas informações para criar conjuntos pré-cabeados de substituição direta e construir novos painéis para a solução de proteção de gerador com o SEL-400G. Esses conjuntos e painéis eliminariam a necessidade de as equipes de instalação em campo fazerem alterações complexas de fiação e reduziriam drasticamente o tempo necessário para a instalação.
A Montáže Čakovice fez parceria com a SEL para fornecer um sistema moderno de proteção de geradores na usina nuclear de ČEZ Temelín. Em parceria com a Montáže Čakovice, a SEL modernizou a proteção de geradores em ČEZ Temelín com o SEL 400G e os relés SEL 849, além de supervisão com IHMs da subestação à unidade geradora. Veja como elevar a confiabilidade e a disponibilidade dos ativos críticos.
Os painéis e os conjuntos de substituição direta da SEL chegaram à República Tcheca dentro do cronograma. Em seguida, a Montáže montou os novos painéis e iniciou o comissionamento dos relés e os testes do sistema. Com os valores de calibração calculados pelos engenheiros da SEL, a configuração dos relés transcorreu sem problemas, e a equipe da Montáže começou a testar os painéis.
“Tivemos todo o tempo de que precisávamos para comissionar os relés e testá-los em nosso laboratório. Quando chegou a vez dos testes FAT, tínhamos absoluta certeza de que o sistema funcionaria conforme projetado.”
Como integradora de sistemas nucleares certificada e responsável pelo produto final, a I&C Energo também precisava ter absoluta certeza da confiabilidade do sistema. A usina geradora e o sistema elétrico da República Tcheca dependiam disso. Ao testar o primeiro conjunto de painéis, a equipe da I&C Energo examinou cada detalhe e inspecionou os painéis fio a fio. Após verificar que o trabalho realizado pela Montáže e pela SEL atendia aos seus padrões elevados, eles puderam agilizar os testes subsequentes.
A I&C Energo também foi responsável por instalar o novo sistema de proteção na usina ČEZ Temelín. Nesse ponto, o trabalho que a Montáže e a SEL dedicaram aos conjuntos de substituição direta valeu a pena; o processo de remoção dos painéis antigos e substituição pelos novos transcorreu sem atrasos ou complicações.
“Foi a nossa primeira colaboração com a Montáže Čakovice. Nossa equipe ficou muito satisfeita com eles. É muito, muito difícil realizar retrofits em um tempo tão rigidamente prescrito, e não houve problemas. Tudo correu bem.”
Trabalhando juntas, a Montáže Čakovice e a SEL permitiram que a I&C Energo entregasse para seu maior cliente — economizando milhões de dólares no processo.Desde a atualização da proteção de geradores em 2023, o sistema tem operado de forma confiável, conforme o esperado — e os recursos avançados de monitoramento dos dispositivos da SEL permitiram que os técnicos da ČEZ Temelín maximizassem a disponibilidade das unidades geradoras ao usar relatórios de eventos detalhados para diagnosticar problemas e evitar recorrências.
A I&C Energo fornece serviços de integração de sistemas para grandes plantas industriais e para o setor de energia, tendo a energia nuclear como seu principal segmento. A empresa é capaz de assumir a responsabilidade total, desde a fase de projeto até aquisições, construção e comissionamento, bem como outros serviços correlatos subsequentes.
A Montáže Čakovice oferece serviços de engenharia, fornecimento e montagem, com foco em projeto, fabricação e instalações para sistemas de potência. A Montáže Čakovice é representante de vendas autorizado e integradora de sistemas da SEL na República Tcheca e na Eslováquia.
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