Monitoramento contínuo garante a confiabilidade de transformador alpino em local remoto

A instalação de um transformador pesado em uma localização alpina apresentou à empresa suíça BKW uma série de problemas incomuns de transporte. Após superar esses desafios, os engenheiros da BKW detectaram pequenas, mas rapidamente decrescentes descargas após a instalação do transformador. Em circunstâncias normais, eles poderiam ter considerado devolver o transformador à fábrica, mas, dada a complexidade e o custo de fazê-lo, foi instalado um instrumento Vaisala OPT100 Optimus™ DGA para monitorar o transformador continuamente.

“Nossos testes iniciais mostraram que o transformador estava funcionando bem”, explica Lukas Eggimann, engenheiro principal da BKW. “No entanto, a detecção de descargas, por menores que fossem, representava um risco potencial, então o monitor DGA online foi instalado para garantir que alertas fossem emitidos caso alguma anomalia se desenvolvesse dentro do transformador.”

Desafios do transformador alpino

Em resposta ao aumento da demanda e para aumentar a segurança e resiliência do fornecimento de energia na região de Gstaad, na Suíça, foi necessário instalar um transformador adicional de 75 MVA (220 kV / 50 kV). No entanto, o local de instalação estava situado nas altas montanhas dos Alpes, apresentando desafios significativos de acesso. Por exemplo, seria necessário subir estradas íngremes e atravessar pontes não projetadas para suportar cargas tão pesadas.

Foram necessários dois reboques anexados para transportar o transformador, juntamente com um veículo autopropulsado, resultando em uma carga total de 123 toneladas, o que excedeu a capacidade de algumas pontes. Por exemplo, não foi possível evitar uma ponte estreita com limite de 32 toneladas, então foi necessário implementar um reforço substancial antes da chegada do transformador (foto).

Garantindo a confiabilidade do transformador

Após a instalação, os transformadores da BKW são minuciosamente inspecionados pela equipe interna de diagnóstico da empresa, além da Comissão Técnica para Questões de Alta Tensão (FKH). Descargas parciais foram detectadas durante essas avaliações, embora uma tendência de forte redução tenha sido observada ao longo de 4 a 5 horas.

“Existem várias causas potenciais para essas descargas”, Lukas explains. “Por exemplo, pequenos fragmentos de metal podem estar presentes devido à atividade de soldagem durante a fabricação do compartimento, ou as descargas podem ser causadas por outros fatores, como vazios, bolhas ou umidade. Seja qual for o motivo, a preocupação é que elas possam se desenvolver em problemas graves, resultando em falha do transformador.”

O transformador passou com perfeição nos testes da fábrica, as descargas estavam diminuindo rapidamente durante a medição no local, e os custos e a complexidade de retornar o transformador à fábrica eram proibitivos. Portanto, para evitar qualquer risco potencial, o monitor DGA da Vaisala foi instalado.

Por que monitorar continuamente?

O método tradicional de verificar o status de desempenho dos transformadores é coletar amostras de óleo manualmente uma vez por ano para análise laboratorial. Esse método de amostragem pontual fornece uma indicação dos gases dissolvidos e da qualidade do óleo em um momento específico. Em contraste, os monitores contínuos DGA (Gases Dissolvidos em Óleo) conseguem detectar problemas instantaneamente, antes que se tornem sérios. Além disso, os monitores contínuos conseguem revelar tendências, permitindo que os usuários correlacionem os níveis de gás com a carga do transformador, por exemplo.

O Vaisala OPT100 Optimus™ DGA pode ser instalado em menos de duas horas e, com autocalibração e medição de referência por IR, o instrumento fornece dados confiáveis de tendência de gás. A extração de gás por vácuo elimina as flutuações causadas pela temperatura ou pressão do óleo, e a ótica hermeticamente selada previne a contaminação dos sensores. A umidade e o hidrogênio são medidos diretamente no óleo com um sensor HUMICAP® capacitivo de polímero de película fina e sensores de estado sólido. O OPT100 mede a pressão total dos gases dissolvidos no óleo e detecta vazamentos de ar em transformadores selados sem a necessidade de monitorar oxigênio, que pode ser uma medição enganosa.

“O OPT100 é uma ferramenta de redução de riscos”, explica Andreas Hilgers, da Vaisala. "Em Gstaad, a BKW o utiliza para garantir que as preocupações muito pequenas reveladas pelos testes pós-instalação sejam mitigadas por meio de um monitoramento contínuo confiável. Temos alguns clientes que usam monitores DGA da Vaisala em todos os seus novos transformadores, e outros que instalam apenas onde, por exemplo, o transformador passa nos testes FAT, mas não no teste de aceitação no local."

O OPT100 pode ser integrado aos sistemas SCADA das empresas de energia, mas também é capaz de fornecer comunicação independente e segura. Lukas comenta, "Essa é uma característica importante para a cibersegurança, pois a adição de um instrumento como este não deve criar um ponto de entrada adicional para hackers."

A facilidade de instalação também foi um recurso atraente para Lukas. "Claro, foi bom podermos instalar o OPT100 de forma rápida e fácil", ele explica. "Mas a vida útil típica de um transformador é de 40 a 60 anos, por isso é igualmente importante que o monitor possa ser removido facilmente em uma fase posterior."

Desempenho até o momento

O OPT100 foi instalado inicialmente em 2022, e desde então tanto o transformador quanto o monitor DGA têm apresentado um bom desempenho, sem sinais de anomalias. Foi observada uma boa correlação entre as medições do OPT100 e os resultados das amostras coletadas e testadas pela FKH, sem indícios de aumento dos níveis de gás no óleo do transformador.

Perspectivas futuras

A frota de transformadores da BKW está em excelente condição e é monitorada regularmente por diagnósticos offline e amostragem de óleo para análise. Caso algum transformador apresente anomalias, o intervalo de monitoramento é reduzido como primeiro passo e, se as preocupações persistirem, considera-se a instalação de um OPT100. "Nossa estratégia de redução de riscos é, portanto, agir quando quaisquer anomalias forem detectadas – muito parecido com os cuidados com a saúde humana", diz Lukas. "Os monitores DGA contínuos representam uma ferramenta essencial em nossa estratégia de gerenciamento de riscos, e o OPT100 tem mostrado entregar a confiabilidade e a tranquilidade de que precisamos – especialmente quando o acesso à estrada tem um limite de 32 toneladas!"