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

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

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

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

ASPECTOS RELACIONADOS AO EQUIPAMENTO NÚMERO EXPRESSIVO DE TRANSFORMADORES COM MAIS DE 20 DE ANOS EM OPERAÇÃO. AMBIENTE COMPETITIVO: PROJETOS OTIMIZADOS 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.

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

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

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

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

LITERATURA INTERAÇÃO ELÉTRICA TRANSFORMADOR / SISTEMA DE POTÊNCIA Transformer Design and Optimization: A Literature Survey 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 IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 24, NO. 4, OCTOBER 2009

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

TRANSFORMADORES ELEVADORES 16-16-500kV-555MVA EXEMPLOS DE FALHAS TRANSFORMADORES CHESF TRANSFORMADORES ELEVADORES 16-16-500kV-555MVA UHE LUIZ GONZAGA

Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (CHESF) SE Campina Grande II 230kV 128m 20m

Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (CHESF) SE Campina Grande II 230kV 210kHz 340kHz

Fator de amplificação entre o 230kV e o terciário SE Campina Grande II 230kV 158kHz / 257pu

EXEMPLOS DE FALHAS TRANSFORMADORES FURNAS Autotransformadores 765/345-20 kV – 500MVA SE Tijuco Preto Histórico significativo de falhas desde a década de 90 . Seis unidades falhadas entre 2005 e 2008. Fabricantes diferentes, bom histórico de manutenção, diversos tempos de operação. Causa das falhas ainda em investigação : Efeito dos transitórios de manobras na SE

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

Autotransformadores T1, T2 500/345-13,8 kV EXEMPLOS DE FALHAS DE TRANSFORMADORES 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?

13,8 kV IPATINGA 1 T4 IPATINGA 2 CARATINGA 1 IPATINGA 3 225/225-75 MVA B-Nº3-138kV USIMINAS BARRA -Nº2-T-161kV BARRA-Nº2-T-138kV BARRA-Nº2-T-138kV PORTO ESTRELA MESQUITA - LT2 MESQUITA - LT1 T4 1L6 2L6 1K6 2K6 4K6 1L5 2L5 1K5 2K5 4K5 2L4 1K4 2K4 4K4 2L3 1K3 2K3 3K3 4K3 BARRA-Nº-P-161kV BARRA-Nº1-P-138kV 4KT2 SERV.AUX. T2 T1 T2 3x50/50-16,66 MVA 3x40/40-16,5 MVA BARRA-Nº1-P-230kV-S1 1M0 S2 2M0 BARRA-Nº1-P-230kV-S3 1M3 2M3 3M3 4M3 5M3 6M3 7M3 8M3 9M3 1OM3 1M4 2M4 3M4 5M4 6M4 7M4 8M4 9M4 1OM4 1M5 2M5 3M5 6M5 7M5 8M5 9M5 1OM5 1M6 2M6 3M6 4M6 5M6 6M6 7M6 8M6 9M6 1OM6 BARRA-Nº2-T-230kV AMORIM ACESITA GUILMAN T3 13,8 kV IPATINGA 1 Nº.:

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

RESULTADO MANOBRA DE CHAVE TRANSFERÊNCIA DO 230 kV PARA O 13,8kV 230kV - Terra 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 Ponto 8 - Terra Interno Enrolamento 13,8kV Vmax 11,5pu Frequencias: centenas de kHz

EXEMPLOS DE FALHAS DE TRANSFORMADORES CEMIG GT FALHAS EM ANÁLISE ● Dois autotransformadores elevadores 345-13,8kV, da UHE Três Marias : Falhas da isolação dos primeiros discos da bobina de 345kV ● Autotransformadores 500/345 - 13,8kV e 500/230 -13,8kV, 400MVA Problemas da isolação do núcleo, centelhamento terminais da bobina de alta.

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

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

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

Very Fast Transients – Cálculo com ATP

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

GBM – SF6 – 525 kV - UNIFILAR 28

CONCLUSÃO CAUSA FUNDAMENTAL SUGESTÕES FALHA POR SOLICITAÇÕES SUPERIORES À SUPORTABILIDADE 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 30

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

EXPERIÊNCIA INTERNACIONAL NATIONAL GRID 32 32

EXPERIÊNCIA INTERNACIONAL NATIONAL GRID 33 33

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

CONCLUSÃO Importância da Análise do Ambiente Elétrico   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