Confuso com testes de frequência?

Autor: Jill Duplessis - Gerente de Marketing Técnico Global

Testar transformadores em frequências não tradicionais — ou seja, frequências diferentes de CC, 50 Hz ou 60 Hz — pode fornecer informações de diagnóstico valiosas. Isso resultou no desenvolvimento de uma série de novas técnicas de teste. Infelizmente, mas sem surpresa, muitos desses testes incluem a palavra "frequência" no título, o que frequentemente causa confusão, levando, por vezes, à perda de oportunidades de diagnóstico.

Vamos esclarecer essa confusão, analisando alguns dos testes mais populares, muitos dos quais evoluíram de testes tradicionais, simplesmente repetindo as medições à medida que a frequência da fonte de teste é modificada. 

O exemplo mais conhecido é o teste de fator de potência ou tan delta. Tradicionalmente, esse teste é realizado apenas na frequência de linha (50 Hz ou 60 Hz). É uma ferramenta útil para avaliar a saúde (da maioria) dos sistemas de isolamento de um transformador, mas apresenta algumas limitações. Muitas dessas limitações podem ser eliminadas ao repetir o teste em uma faixa de frequências, como veremos em breve ao discutirmos os testes FDS, DFR e DFR de banda estreita.

Um exemplo menos conhecido é a medição de impedância de curto-circuito. Normalmente, é usada para identificar deformações nos enrolamentos, avaliando a chamada reatância de vazamento. Quando essa medição é repetida em várias frequências, normalmente entre 1 Hz e 500 Hz, com ênfase no componente resistivo dos resultados, disponibiliza informações de diagnóstico específicas. Esta é a técnica FRSL, que será abordada em mais detalhes mais adiante.

Um erro comum é confundir os testes de resposta de frequência dielétrica (DFR) e de resposta de frequência de perdas de dispersão (FRSL) com os testes de análise de resposta de frequência de varredura (SFRA). Isso ocorre porque o teste SFRA é muito mais conhecido do que as outras duas técnicas e, como resultado, muitas pessoas, ao ouvirem a palavra "frequência", assumem que a referência deve ser ao teste SFRA. Infelizmente, os testes definitivamente não são os mesmos e, embora o SFRA forneça muitas informações de diagnóstico, ele não substitui as informações fornecidas pelos outros testes baseados em frequência. 

Então, na próxima vez que a palavra "frequência" aparecer no nome de um teste, fique atento a conclusões precipitadas! Lembre-se de que existem muitos testes diagnósticos baseados em frequência, e cada um oferece informações de diagnóstico específicas. Em transformadores, os testes mais comuns são:

SFRA – Analisador de Resposta de Frequência por Varredura

Veja a saída do instrumento FRAX da Megger:

Este teste é usado para avaliar a integridade mecânica do núcleo, dos enrolamentos e das estruturas de fixação dentro dos transformadores. Um pequeno sinal de tensão é injetado em uma extremidade de um enrolamento e medido na outra extremidade, de modo que a função de transferência elétrica do transformador possa ser determinada. Normalmente, o teste é repetido em uma faixa de frequência de 20 Hz a 2 MHz. Quando os resultados do teste são comparados com uma "assinatura" de referência, uma ampla gama de falhas pode ser detectada, incluindo movimentos do núcleo, aterramentos defeituosos, deformações dos enrolamentos, deslocamentos dos enrolamentos, colapso parcial dos enrolamentos, empenamento do aro, estruturas de fixação quebradas, curtos-circuitos e enrolamentos abertos.

DFR – Resposta de Frequência Dielétrica, também conhecida como FDS – Espectroscopia no Domínio de Frequência

A medição da resposta dielétrica, combinada com a modelagem de isolamento, é um método preferido para avaliar o teor de umidade do isolamento de celulose em transformadores. Os resultados são geralmente apresentados como fator de capacitância e/ou dissipação ou fator de potência em relação à curva de frequência. Uma faixa típica de medição para transformadores é de 1 mHz a 1 kHz.

Uma medição de DFR, combinada com a modelagem da resposta utilizando o modelo X-Y, pode avaliar a condição do sistema de isolamento. O uso de DFR para determinar o nível de umidade baseia-se na comparação da resposta dielétrica medida do transformador com a resposta dielétrica modelada. Um algoritmo de análise reorganiza a resposta modelada e gera uma nova curva que reflete a medição do transformador. Os resultados são apresentados como teor de umidade e condutividade do óleo do transformador. Este teste pode ser concluído em apenas 22 minutos usando um conjunto de testes IDAX.

DFR de banda estreita, também conhecido como Fator de Potência de Frequência Variável

Esta é uma medição de DFR — uma série de medições de fator de potência/tan delta, cada uma realizada com uma fonte de tensão em uma frequência distinta — mas dentro de uma faixa mais estreita de frequências, de 1 Hz a 500 Hz. A análise não utiliza recursos de modelagem e não fornece a estimativa do teor de umidade do isolamento de celulose.

Em vez disso, trata-se de uma medição de DFR muito mais rápida (aproximadamente dois minutos por teste), que fornece uma indicação mais precoce de problemas do que um teste tradicional de fator de potência/tan delta. A análise também verifica se os valores aparentemente bons do fator de potência/tan delta são, de fato, bons, e revela quando valores aparentemente bons não são confiáveis, além de permitir a determinação da correção individual de temperatura (ITC) de um transformador. O exemplo de um instrumento para realizar essas medições é o DELTA4000.

FRSL – Resposta de Frequência de Perdas de Dispersão

Esse teste se destaca pela capacidade de detectarcurtos-circuitos em tranças em um conjunto de condutores. Também é sensível a problemas que resultam em perdas maiores em componentes estruturais, como o tanque do transformador, a estrutura de fixação e as placas de ligação. Esses problemas podem causar superaquecimento dos gases no óleo. Vale a pena notar que o conjunto de testes SFRA da Megger – o FRAX – fornece resultados de FRSL simultâneos com uma medição de teste de curto-circuito SFRA.

Os testes baseados em frequência para transformadores são algumas das ferramentas de diagnóstico mais poderosas e convenientes disponíveis atualmente. No entanto, para aproveitar ao máximo essas ferramentas, é essencial compreender os benefícios específicos de cada um dos testes disponíveis. Esperamos que este breve artigo tenha sido útil e tenha ajudado a esclarecer a confusão que geralmente envolve esse tipo de teste.