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WORKSHOP SOBRE INTERAÇÃO TRANSFORMADOR-SISTEMA JWG CIGRE A2/C4.3 CE A2 e C4 GT INTERAÇÃO ELÉTRICA TRANSFORMADOR / SISTEMA DE POTÊNCIA 22 de Outubro de.

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1 WORKSHOP SOBRE INTERAÇÃO TRANSFORMADOR-SISTEMA JWG CIGRE A2/C4.3 CE A2 e C4 GT INTERAÇÃO ELÉTRICA TRANSFORMADOR / SISTEMA DE POTÊNCIA 22 de Outubro de 2009, CEPEL, Rio de Janeiro, RJ 22 de Outubro de 2009, CEPEL, Rio de Janeiro, RJ

2 n Comitê C4 de Desempenho de Sistema Elétricos C4.3 - Coordenação do Isolamento C4.3 - Coordenação do Isolamento Comitê A2 de Transformadores do Cigré-Brasil Comitê A2 de Transformadores do Cigré-Brasil n Início dos trabalhos em Maio/2005. n Participação Ativa : CEPEL, ELETROSUL, FURNAS, CEMIG, CHESF, ELETRONORTE, AREVA, WEG, SIEMENS, ONS. n Contribuições: UFMG, PUC-PR, TOSHIBA, ABB, AES/ELETROPAULO, CTEEP, COPEL, ITAIPU, LACTEC, FURB GT INTERAÇÃO ELÉTRICA TRANSFORMADOR / SISTEMA DE POTÊNCIA

3 MOTIVAÇÃO MOTIVAÇÃO Percentual elevado de falhas de origem dielétrica, de difícil diagnóstico, em transformadores do Sistema Interligado Nacional. Percentual elevado de falhas de origem dielétrica, de difícil diagnóstico, em transformadores do Sistema Interligado Nacional. GT INTERAÇÃO ELÉTRICA TRANSFORMADOR / SISTEMA DE POTÊNCIA Determinadas condições de operação do sistema poderiam estar produzindo solicitações para as quais os transformadores não foram testados ou projetados ?

4 ASPECTOS SISTÊMICOS ASPECTOS SISTÊMICOS ALTERAÇÕES SIGNIFICATIVAS NA TOPOLOGIA DO SISTEMA ( NOVOS ACESSANTES, NOVAS INTERLIGAÇÕES) ALTERAÇÕES SIGNIFICATIVAS NA TOPOLOGIA DO SISTEMA ( NOVOS ACESSANTES, NOVAS INTERLIGAÇÕES) AUMENTO DE MANOBRAS NO SISTEMA PARA OBEDECER ÀS NECESSIDADES OPERACIONAIS, ENERGÉTICAS E DE SEGURANÇA AUMENTO DE MANOBRAS NO SISTEMA PARA OBEDECER ÀS NECESSIDADES OPERACIONAIS, ENERGÉTICAS E DE SEGURANÇA EMPREGOS DE NOVAS TECNOLOGIAS: EMPREGOS DE NOVAS TECNOLOGIAS: POSSÍVEIS GERADORAS DE DISTÚRBIOS POSSÍVEIS GERADORAS DE DISTÚRBIOS GERAÇÃO DISTRIBUIDA: TIPO DE CONEXÃO GERAÇÃO DISTRIBUIDA: TIPO DE CONEXÃO CONVERSÃO CA/CC/CA EFEITO NOS TRANSFORMADORES EFEITO NOS TRANSFORMADORES OPERAÇÃO PLANEJAMENTO OPERAÇÃO PLANEJAMENTO

5 ASPECTOS RELACIONADOS AO EQUIPAMENTO ASPECTOS RELACIONADOS AO EQUIPAMENTO NÚMERO EXPRESSIVO DE TRANSFORMADORES COM MAIS DE 20 DE ANOS EM OPERAÇÃO. NÚMERO EXPRESSIVO DE TRANSFORMADORES COM MAIS DE 20 DE ANOS EM OPERAÇÃO. AMBIENTE COMPETITIVO: PROJETOS OTIMIZADOS AMBIENTE COMPETITIVO: PROJETOS OTIMIZADOS INFORMAÇÃO INSUFICIENTE SOBRE O AMBIENTE ELÉTRICO AO QUAL O TRANSFORMADOR ESTÁ SUBMETIDO. INFORMAÇÃO INSUFICIENTE SOBRE O AMBIENTE ELÉTRICO AO QUAL O TRANSFORMADOR ESTÁ SUBMETIDO. NECESSIDADE DE UMA MAIOR AVALIAÇÃO DO EFEITO CUMULATIVO DAS SOLICITAÇÕES ELÉTRICAS NA ISOLAÇÃO. NECESSIDADE DE UMA MAIOR AVALIAÇÃO DO EFEITO CUMULATIVO DAS SOLICITAÇÕES ELÉTRICAS NA ISOLAÇÃO.

6 Victor Sokolov ZTZ-Service,Ukraine GT INTERAÇÃO ELÉTRICA TRANSFORMADOR / SISTEMA DE POTÊNCIA

7 Mais da metade das falhas estão relacionadas à suportabilidade da isolação, a problemas relacionados à fabricação e causas desconhecidas.

8 Transformer Reliability Survey Transformer Reliability Survey WG A2.37 WG A2.37 Pesquisa sobre práticas internacionais relacionadas a confiabilidade de transformadores Resultados preliminares apontam para um número significativo de falhas com causa indeterminada.

9 Electrical Transient Interaction between Transformers and the Power System CIGRÉ JWG A2/C4.39 Análise de Transitórios POWER TRANSFORMER Universidade de Manchester

10 INTERAÇÃO ELÉTRICA TRANSFORMADOR / SISTEMA DE POTÊNCIA LITERATURA Transformer Design and Optimization:A Literature Survey IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 24, NO. 4, OCTOBER 2009 Necessidade de aprimoraramento dos programas de transitórios quanto aos modelos de transformadores Número insignificante de trabalhos sobre “Interação transformador/ sistema: análise de ocorrências e especificações

11 EXPERIÊNCIA DAS EMPRESAS EXPERIÊNCIA DAS EMPRESAS n CEMIG, CHESF, FURNAS, ELETRONORTE, ITAIPU, COPEL. n NATIONAL GRID, HEP (CROÁCIA) GT INTERAÇÃO ELÉTRICA TRANSFORMADOR / SISTEMA DE POTÊNCIA

12 CHESF TRANSFORMADORES ELEVADORES kV-555MVA UHE LUIZ GONZAGA EXEMPLOS DE FALHAS TRANSFORMADORES

13 WORKSHOP SOBRE INTERAÇÃO TRANSFORMADOR – SISTEMA 22 de Outubro de 2009 CEPEL – Rio de Janeiro - RJ GT A2/C m 20m Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (CHESF) SE Campina Grande II 230kV

14 WORKSHOP SOBRE INTERAÇÃO TRANSFORMADOR – SISTEMA 22 de Outubro de 2009 CEPEL – Rio de Janeiro - RJ GT A2/C kHz Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (CHESF) SE Campina Grande II 230kV 340kHz

15 WORKSHOP SOBRE INTERAÇÃO TRANSFORMADOR – SISTEMA 22 de Outubro de 2009 CEPEL – Rio de Janeiro - RJ GT A2/C kHz / 257pu Fator de amplificação entre o 230kV e o terciário SE Campina Grande II 230kV

16 FURNAS Autotransformadores 765/ kV – 500MVA SE Tijuco Preto Histórico significativo de falhas desde a década de 90. Seis unidades falhadas entre 2005 e Fabricantes diferentes, bom histórico de manutenção, diversos tempos de operação. Causa das falhas ainda em investigação : Efeito dos transitórios de manobras na SE EXEMPLOS DE FALHAS TRANSFORMADORES

17 CEMIG GT Autotransformadores T1, T2 500/345-13,8 kV 400 MVA EXEMPLOS DE FALHAS TRANSFORMADORES AUTOTRAFO T2 07/02/1995, dois anos e meio em operação Falha com explosão, deformação tanque, atuação proteções AUTOTRAFO T1 Falha em 31/01/1995 Dois anos em operação Atuação proteções diferenciais e relé de gás

18 CEMIG GT Autotransformadores T1, T2 500/345-13,8 kV 400 MVA Medições de resposta em frequência, simulações digitais, avaliações em conjunto com o fabricante responsável pela reforma Causa mais provável : Ressonância interna ao Enrolamento? Manobra de chaves secionadoras? EXEMPLOS DE FALHAS DE TRANSFORMADORES

19 1M3 1M4 1M5 1M6 2M3 2M4 2M5 2M6 3M3 3M4 3M5 3M6 4M3 4M6 5M3 5M4 5M6 6M3 6M4 6M5 6M6 7M6 9M3 9M4 9M5 9M6 1OM3 1OM4 1OM5 1OM6 1L5 1L6 2L6 BARRA-Nº-P-161kV BARRA -Nº2-T-161kV SERV.AUX. T1 3x50/50-16,66 MVA BARRA-Nº1-P-138kV BARRA-Nº2-T-138kV T2 3x40/40-16,5 MVA 1K5 1K6 1K3 1K4 BARRA-Nº1-P-230kV-S1 BARRA-Nº2-T-230kV GUILMANAMORIM ACESITA IPATINGA 2 CARATINGA 1 PORTO ESTRELA MESQUITA - LT2 MESQUITA - LT1 USIMINAS 8M3 8M4 8M5 8M6 2K5 2K6 2K3 2K4 IPATINGA 3 2M0 1M0 S2 BARRA-Nº1-P-230kV-S3 3K3 4K5 4K3 4K4 4K6 BARRA-Nº2-T-138kV B-Nº3-138kV T4 225/ MVA T2 T4 2L3 2L4 2L5 7M3 7M4 7M5 T3 4KT2 Nº.: 13,8 kV 13,8 kV IPATINGA 1

20 Enrolamento 13,8KV SE Ipatinga 1 Autotransformador 230/161-13,8 kV

21 RESULTADO MANOBRA DE CHAVE TRANSFERÊNCIA DO 230 kV PARA O 13,8kV AUTOTRAFO T1 SURTO DE ENTRADA Vmax 2,5pu Frequência 400 kHz a 1Mh 230kV - Terra Ponto 8 - Terra Interno Enrolamento 13,8kV Vmax 11,5pu Frequencias: centenas de kHz

22 FALHAS EM ANÁLISE ● Dois autotransformadores elevadores ,8kV, da UHE Três Marias : Falhas da isolação dos primeiros discos da bobina de 345kV ● Autotransformadores 500/ ,8kV e 500/ ,8kV, 400MVA Problemas da isolação do núcleo, centelhamento terminais da bobina de alta. EXEMPLOS DE FALHAS DE TRANSFORMADORES CEMIG GT

23 Curto circuito da terminação de saída do enrolamento para o grampo através do suporte de fixação. Contato entre chapas de pacotes diferentes do núcleo devido à falha de isolação entre elas SE JAGUARA SE OURO PRETO 2

24 UHE TUCURUÍ- 1 a Etapa: CONEXÃO TRANSFORMADOR – SE BLINDADA

25 Conexão Transformador – GIS Grupo de dois geradores Manobras de Secionadores em SF6 Transitórios de Alta-Freqûência Provável causa da falha de um dos Transformadores elevadores 13,8-550 kV, 378 MVA, da 1 a etapa da UHE Tucuruí Restrição Operativa na SE Blindada Tucuruí 1a etapa.

26 Very Fast Transients – Cálculo com ATP

27 27 Unidade 4C – 04 de Dezembro de 2007 Unidade 1C – 28 de Novembro de 2007 Unidade 3C – 15 de Fevereiro de 2008 Histórico de falhas de Trafos 550 kV COPEL Histórico de falhas de Trafos 550 kV COPEL

28 28 GBM – SF6 – 525 kV - UNIFILAR

29 29

30 30 CONCLUSÃO n n CAUSA FUNDAMENTAL – –FALHA POR SOLICITAÇÕES SUPERIORES À SUPORTABILIDADE n n SUGESTÕES – –CONTINUAR OS ESTUDOS (P&D – modelagem e ensaios de campo para validar modelagem). – –REDUZIR AS MANOBRAS RECONHECIDAS E SUSPEITAS COMO FONTES DE TENSÕES TRANSITÓRIAS/RESSONANTES – –REAVALIAR A COORDENAÇÃO DE ISOLAMENTO DAS INSTALAÇÕES

31 Experiência ITAIPU RESTRIÇÃO DE MANOBRAS DE SECIONADORAS FALHAS DE DOIS TRANSFORMADORES ELEVADORES NÃO ESCLARECIDAS ( CURTO ENTRE ESPIRAS)

32 32 EXPERIÊNCIA INTERNACIONAL NATIONAL GRID

33 33 EXPERIÊNCIA INTERNACIONAL NATIONAL GRID

34 34 EXPERIÊNCIA INTERNACIONAL HEP (Croácia) Curto–circuito no barramento de 110kv ( Explosão bucha do disjuntor) Queima dos pára-raios internos do enrolamento terciário Ref : Switching Surges in Transformer Provoked by Sequential Tripping of Circuit Breakers I. Uglešić, I. Ivanković, V. Milardić IPST’07

35 CONCLUSÃO Importância da Análise do Ambiente Elétrico Ativos Novos Projeto da Isolação Otimizada AMBIENTE ÉLETRICO Ativos em operação Isolação possível degradação Importância da Análise do Ambiente Elétrico Ativos Novos Projeto da Isolação Otimizada AMBIENTE ÉLETRICO Ativos em operação Isolação possível degradação CLIENTE FABRICANTES Novos Projetos Análise de Falhas CLIENTE FABRICANTES Novos Projetos Análise de Falhas


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