Uma nova ferramenta para evitar falhas em sistemas AT e MT
A detecção de descarga parcial UHF é uma nova tecnologia com muito a oferecer em termos de capacidade, conveniência e custo. É rápida e fácil de aplicar, pode ser usada para pesquisar fábricas de AT e MT sem retirá-las de serviço, além de discriminar entre condições perigosas e as menos graves. Hein Putter, da Megger, explica.
As falhas nas redes de transmissão e distribuição de AT e MT frequentemente têm consequências dispendiosas e perturbadoras. Por exemplo, uma falha recente de fase-terra na terminação de um cabo de 380 kV em uma instalação GIS causou tantos danos que demorou dez meses para que o cabo pudesse voltar a funcionar. Em outro caso, uma falha na rede resultou na perda de energia na maior parte da cidade de Munique. Até 450 mil pessoas foram afetadas, e a falha nos sinais de trânsito e em outros serviços criou condições semelhantes ao caos.
Felizmente, eventos como esse não acontecem todos os dias, mas estão longe de ser incomuns e, à medida que a infraestrutura de energia no mundo desenvolvido envelhece, eles estão se tornando mais frequentes.
Essa é uma grande preocupação para as concessionárias de energia, que fazem um esforço considerável para monitorar as usinas e detectar falhas incipientes, a fim de resolvê-las antes que causem grandes falhas e interrupções no fornecimento.
Essa não é uma tarefa fácil, por dois motivos principais. O primeiro é que é muito difícil – muitas vezes praticamente impossível – retirar o equipamento de serviço para testes de rotina. O segundo é que os níveis de ruído elétrico em torno das instalações de AT e MT são invariavelmente altos, o que torna muitas técnicas de teste difíceis ou até mesmo impossíveis de usar.
No entanto, agora existe uma nova técnica que supera esses dois problemas: A detecção de descarga parcial (DP) em UHF. A base dessa técnica é o uso de um receptor UHF especialmente projetado para detectar emissões produzidas por DP, concentrando-se em frequências acima de 300 Mhz. O uso dessas altas frequências traz benefícios importantes: o primeiro é que, acima de 300 MHz, os níveis de ruído elétrico nas subestações são muito mais baixos. A segunda é que as emissões acima de 300 MHz são características da DP interna, o que pode indicar uma falha iminente, ao passo que as emissões abaixo de 300 MHz são normalmente indicativas de corona ou DP de superfície, o que geralmente é menos preocupante.
A corona e a DP de superfície normalmente gera pulsos na faixa de nanossegundos, que produzem um espectro de RF que se estende até no máximo 300 MHz. Em contrapartida, a DP interna, que é particularmente perigosa para a futura "saúde" do equipamento em teste, produz pulsos muito mais rápidos na faixa de picossegundos. Os pulsos rápidos têm um espectro de frequência com componentes de até pelo menos 1 GHz e, muitas vezes, muito mais.
Além de ter a capacidade de discriminar entre condições perigosas e menos graves, o teste de DP em UHF tem dois outros benefícios importantes. O primeiro é que não é necessário fazer nenhuma conexão com o equipamento em teste – o detector funciona recebendo emissões irradiadas. O segundo é que o teste é realizado com o equipamento em teste energizado, de modo que o inconveniente e os altos custos associados à retirada do equipamento de serviço são eliminados.
O teste de DP em UHF é útil em uma ampla gama de aplicações, incluindo a verificação de terminações de AT, a avaliação da condição de componentes de AT, como transformadores de potencial, transformadores de corrente e protetores contra surtos, e o monitoramento de transformadores de potência. Essa forma de teste também é uma ajuda valiosa na execução de trabalhos de manutenção em painéis de distribuição de AT e MT, principalmente como uma verificação final para mostrar que o trabalho foi concluído corretamente e com segurança.
Os detectores de DP em UHF mais recentes, como os da nova linha PDD UHF da Megger, são
instrumentos muito versáteis. Eles oferecem uma variedade de antenas e também podem ser usados em conjunto com sensores de terminação UHF, TEV e HFCT, bem como com sensores que são instalados permanentemente em equipamentos de AT e MT como auxílio ao monitoramento de rotina. Os melhores detectores também permitem a análise de sinais PD em frequências abaixo de 300 MHz, a sincronização da frequência de potência e a escuta de sinais PD demodulados usando fones de ouvido estéreo.
Quando usados com uma antena dipolo, os detectores de DP em UHF são ideais para a realização de pesquisas rápidas em instalações de AT e MT. Uma antena desse tipo pode ser usada como um dispositivo portátil separado, conectado ao instrumento por meio de um cabo, ou montada diretamente no instrumento. Ela é direcional, o que pode facilitar a localização da fonte de qualquer emissão detectada. Uma alternativa é uma antena do tipo "pato de borracha", que cobre aplicações semelhantes, mas às vezes é mais conveniente devido ao seu tamanho menor. No entanto, ela não é direcional e é sempre montada diretamente no instrumento.
O método mais sensível de detecção de DP em UHF é com um sensor instalado permanentemente, embora essa abordagem exija planejamento prévio e, portanto, não se preste a pesquisas ad hoc de DP. Um sensor típico será resistente a raios UV e terá uma classificação de proteção de entrada IP67, além de um amplo intervalo de temperatura operacional, o que o torna adequado para uso em ambientes internos ou externos. Ele não requer manutenção e está em conformidade com a norma IEC 60229. Sensores desse tipo estão prontamente disponíveis para uso em sistemas de até 500 kV.
Na prática, a melhor maneira de realizar medições de DP em UHF é em três etapas: análise de espectro, para determinar as frequências de interesse para medições posteriores; medição de domínio de tempo para reconhecimento de padrão de PRPD para ajudar a distinguir entre DP verdadeira e ruído; e medição de nível para localizar a fonte de DP e determinar a estabilidade da descarga ao longo do tempo. A última etapa só é necessária se as duas primeiras etapas mostrarem que a atividade de DP está presente.
Os resultados obtidos, é claro, variam de acordo com a aplicação e o tipo de defeito, se houver, que está presente. Em um caso recente, por exemplo, a atividade de DP foi detectada, mas estava produzindo emissões com conteúdo de frequência apenas até cerca de 300 MHz. A análise do padrão PRPD, com o detector sincronizado com a frequência de energia, mostrou que a atividade máxima de DP coincidia com os picos de tensão. Esses resultados são indicativos de descarga de corona, e esse diagnóstico foi finalmente confirmado.
Em outro caso, a distribuição espectral das emissões de DP cobriu um amplo intervalo de frequência e se estendeu até a região de gigahertz. A análise do padrão PRPD mostrou que, nesse caso, a atividade máxima de DP não coincidia com o pico de tensão, mas com a taxa máxima de variação da tensão. Esses resultados são consistentes com uma falha interna, e isso foi confirmado quando um pequeno vazio foi encontrado no isolamento da amostra de teste.
Os detectores de DP em UHF mais recentes são dispositivos pequenos e fáceis de transportar que podem funcionar com baterias internas ou com uma fonte de alimentação. Eles oferecem uma variedade de opções de sincronização de frequência de energia por meio de conexões diretas ou sem fio. Os melhores tipos têm dois canais de entrada UHF para facilitar as comparações de sensores e fontes e incorporam uma operação intuitiva com tela de toque. Esses detectores são fáceis e convenientes de usar, promovem a segurança, pois não são necessárias conexões com o equipamento em teste, e também eliminam a necessidade de retirar o equipamento de serviço para teste.
Por fim, vale a pena observar que os detectores de PD em UHF representam apenas um investimento muito modesto, mas para as empresas de serviços públicos e outras organizações que operam redes de energia, se um detector desse tipo evitar até mesmo uma única falha, ele sem dúvida proporcionará uma economia muito maior do que seu custo.
Para obter mais informações, clique aqui
