Realizando-se uma análise simplificada poder-se-ia considerar que o adaptador de tap é apenas uma tomada para permitir o contato elétrico entre o tap da bucha e a entrada de medição do monitor de buchas. Esta simplificação mostra-se tanto errônea quanto perigosa, já que devemos levar em consideração que o tap da bucha nunca deve permanecer aberto. Dentre as características elétricas que o adaptador deve possuir, para atender aos requisitos de segurança e desempenho da monitoração, destacam-se o seu desenho mecânico diferenciado e a proteção contra falha na conexão elétrica do circuito de medição ou no caso de ocorrer uma desconexão acidental.

O adaptador de tap utilizado possui em seu interior um circuito de proteção com dupla função. A primeira é a proteção redundante contra abertura do tap em caso de desconexão acidental dos cabos de ligação entre o adaptador e o módulo de medição do monitor de buchas. Esta proteção tem efeito instantâneo, entrando em ação e limitando a tensão em qualquer parte do circuito secundário do adaptador de tap em ≈15 Vac. As proteções utilizadas podem conduzir por tempo indeterminado e são dimensionadas para ensaio de impulso (BIL) 2.05 0 kV – bucha 765kV. Além disto, cada adaptador possui dupla proteção, que atuando paralelamente, provê proteção redundante.

Estas características são asseguradas por um desenho mecânico que torna estas proteções inacessíveis durante o manuseio e instalação do adaptador.A segunda função é a proteção primária contra sobrecorrentes (vário s kA) e sobretensões associadas, que ocorrem no tap da bucha em caso de sobretensões causadas por manobras de chaveamento ou impulsos atmosféricos. Essa função é complementada pela proteção secundária existente no interior do próprio BM, de tal forma que as proteções primária e secundária atuam em conjunto, de forma coordenada, para evitar danos ao BM e ao adaptador.

Supondo agora uma alteração na capacitância e no fator de dissipação da bucha da fase A, como mostrado na Figura 5(b), o vetor alteração que expressa o deslocamento da corrente Ia de seu valor inicial até seu valor final se reflete também na corrente somatória, que é alterada em relação a seu valor inicial segundo o mesmo vetor alteração.

Este vetor alteração tem peso praticamente insignificante quando comparado à magnitude da corrente de fuga da fase A. Porém o mesmo não ocorre quando este vetor é comparado à corrente somatória, o que permite sua detecção e, por conseguinte, a detecção da alteração ocorrida na impedância da bucha em questão. Dessa forma, a técnica da soma vetorial das correntes de fuga proporciona um aumento de sensibilidade que viabiliza a monitoração das alterações ocorridas tanto na capacitância quanto na tangente delta da isolação.

No entanto, as correntes de fuga das buchas são função não apenas das suas capacitâncias e tangentes deltas, mas também das tensões fase-terra do sistema. Uma vez que essas últimas frequentemente não estão disponíveis para medição pelo sistema de monitoramento, como explanado anteriormente, a possível influência de variações nas tensões fase-terra sobre as medições de variações na capacitância e tangente delta é eliminada por técnicas proprietárias avançadas de processamento de sinais, que incluem também tratamentos estatísticos dos dados.

Esses tratamentos estatísticos pressupõem o uso de u ma massa de dados, acumulada ao longo do tempo de operação do sistema, a qual é atualizada continuamente com as medições de correntes de fuga e corrente somatória mais recentes. Por esse motivo, o sistema de monitoramento on-line possui um tempo de resposta às variações ocorridas na capacitância e na tangente delta que pode variar de várias horas a alguns dias, a fim de confirmar que a alteração de capacitância e/ou tangente delta é real, e não causada por oscilações nas tensões do sistema elétrico.

As alterações de capacitância e tangente delta são utilizadas para incrementar os valores iniciais programados no BM. Desta forma, com o valor inicial e as alterações ocorridas posteriormente, o BM indica o valor atual da capacitância e tangente delta correspondente ao obtido em um ensaio off-line da bucha.

Durante o período de 2005 a 2010 o sistema de monitoração esteve em operação contínua. Não foi registrado nenhum alarme sobre o estado da bucha, indicando que até então a bucha apresentara funcionamento normal.A tabela 01 apresenta os parâmetros iniciais da monitoração de buchas do T-2 e do TC de pedestal.

Valores iniciais da monitoração de buchas do T-2 e TC de Pedestal

Os valores dos alarmes de capacitância alta e muito alta foram parametrizados para uma variação de 3% e 5% do valor inicial. Os valores dos alarmes de tangente delta alto e muito alto foram parametrizados para uma variação de 100% e 200% do valor inicial. A tabela 02 mostra estes valores em pF e %.

Parametrização dos alarmes da monitoração de buchas do T-2 e TC de Pedestal

No dia 20/02/2011, domingo, o monitor de buchas indicou um alarme de tendência de capacitância alta na bucha de 230 kV, fase B. Os operadores da SE Mesquita notificaram a Engenharia de Manutenção da Cemig sobre a ocorrência deste alarme [6].

No dia 22/02/2011, terça-feira, a Engenharia de Manutenção da Cemig entrou em contato com a Treetech para que este alarme fosse verificado. Nesta data, o alarme por tendência de crescimento da capacitância indicava 9 dias restantes para atingir o valor programado de alarme de capacitância alta. O BM também indicava que o tempo restante para que a medição alcançasse o valor de alarme da tangente delta alto eram de 63 dias.Na tabela 03 são apresentados os valores mensurados pelo monitor de buchas no momento da análise.

Valores da monitoração de buchas no dia 22/02/2011, no momento da análise

Podemos verificar que houve uma variação de 2,08% na capacitância e 26,11% na tangente delta da bucha d e 245 kV fase B.Todas as análises pertinentes foram realiza das e a tendência de crescimento tanto da capacitância quanto da tangente delta foram confirmadas.Após esta confirmação, a equipe de engenharia da Cemig programou um desligamento para o dia 27/02/2011, domingo, para a realização de ensaios off-line que pudessem comprovar a situação da bucha.A Cemig também já se preparou para substituir a bucha, caso se confirmasse o problema.

A partir deste ponto, tanto a Cemig quanto a Treetech mobilizaram corpo técnico para acompanhar a evolução das medições apontadas pelo sistema com o objetivo de manter a segurança operacional.

No gráfico 01 são apresentadas as medições até o dia 22/02/2011.

Gráfico 01 – Evolução dos valores de capacitância  e tangente delta do conjunto de 245 kV

Até o sábado anterior ao desligamento programado, os valores de capacitância e tangente delta evoluíram conforme o previsto pela monitoração, não havendo necessidade de reprogramação.

Ainda no sábado dia 26/02/2011, à s 11:55, o monitor de buchas BM acusou um aum ento súbito do valor de tangente delta da fase B do conjunto de 245 kV. O monitor variou a indicação de tangente delta, em um intervalo de tempo  muito curto,  de  0,490%  para  1,263%,  superando  os  limites  do  alarme  muito  alto,  enquanto  que  a capacitância medida variou pouco, c om o valor de 530,1 pF. A equipe Cemig e Treetech que estavam de plantão no local realizaram análises baseadas nas indicações do sistema e verificaram a consistência da indicação.

A equipe Operação e de Engenharia de Manutenção da Cemig em um trabalho conjunto, tomaram ações imediatas e iniciaram as negociações para um desligamento emergencial do transformador. Como se trata de um equipamento pertencente à Rede Básica do Sistema Interligado Nacional, o desligamento foi negociado junto ao ONS que autorizou a retirada de operação do autotransformador T-2 às 15:13 pelo CLM 7 48/201, já que a manobra ocorreu em tempo real.

A Cemig imediatamente enviou uma equipe para realizar as primeiras medições off -line na bucha suspeita, tão logo o transformador fosse desligado, para verificar a validade das indicações da monitoração online. Durante esta espera, equipes de ambas as empresas acompanhavam online a evolução da tangente delta, que passou a crescer de forma agressiva até o momento do desligamento, atingindo 3,331 % em seu momento mais crítico. O gráfico 02 mostra a evolução crítica ocorrida nos momentos que antecederam o desligamento.

Gráfico 02 – Detalhe da evolução dos valores monitorados nos momentos que antecederam o desligamento.

Por volta das 15:40 as manobras necessárias para o desligamento foram encerradas e o transformador, devidamente isolado teve a bucha suspeita submetida ao ensaio off-line. Seguindo a recomendação da equipe Treetech presente, a equipe da Cemig mensurou os valores de tangente delta tão logo fosse possível, de vido ao fato da tangente delta variar com a temperatura. O comportamento típico é que os valores de tangente delta diminuam com a temperatura para u ma mesma condição de deterioração da isolação. Por isso a importância desta medição ser feita tão logo fosse possível. No momento do desligamento, o monitor de buchas indicava um valor de capacitância de 529,9 pF e 3,329% p ara a tangente delta. A tabela 04 mostra os dados obtidos pelas medições off-line e pelo sistema de monitoração online.

Valores das medições off-line e online na bucha suspeita

Após as medições off-line confirmarem as indicações da monitoração online, a Cemig decidiu manter o transformador desligado até a troca da bucha defeituosa. A troca foi agendada para a segunda-feira, dia 28/02/2011.

No domingo, dia 27/02/2011, com a chegada da equipe Cemig que realizaria a troca d a bucha no dia seguinte, foram realizadas novas medições off-line com um instrumento de fabricante diferente do utilizado no dia anterior, com a intenção de corroborar os dados anteriormente obtidos. A Tabela 05 mostra os dados desta nova medição.

Valores da nova verificação off-line realizada

Figura 06: Ponto de vazamento detectado

No dia 28/02/2011 foi realizada a manutenção para a troca da bucha defeituosa. A Figura 07 mostra algumas etapas da operação realizada pela equipe da Cemig.

Figura 07: Equipe Cemig realizando a troca da bucha defeituosa

Figura 08: Triângulo de Duval e suas zonas de diagnóstico

Isso mostra que a decisão de desligamento foi acertada e que o sistema de monitoramento funcionou corretamente, evitando uma provável explosão de bucha e sérios danos ao transformador.

Em meio a crescente exigência por melhores índices d e qualidade, disponibilidade e confiabilidade, a Cemig, motivada pelas suspeitas em relação a uma determinada família de buchas com histórico de falhas no setor elétrico, instalou na SE Mesquita o monitor de buchas condensivas BM da Treetech nas buchas de 550 kV e 245 kV do autotransformador T-2 e também em um TC de pedestal de 550 kV.

Além deste fator motivador, sabe-se que o monitoramento on-line de buchas pode contribuir para a redução dos custos de manutenção através de melhorias no processo de planejamento da manutenção e na utilização intensiva do paradigma da manutenção sob condição, reduzindo os desligamentos para ensaios de rotina.

Adicionalmente, a monitoração on-line têm fornecido dados valiosos sobre a forma e tempo de evolução dos defeitos neste componente.A instalação do sistema de monitoração de buchas condensivas BM proporcionou diversas vantagens, sendo que os objetivos primordiais abaixo listados foram plenamente atendidos:

• A redução de risco de falhas com o diagnóstico das buchas em tempo real;

• O aumento de disponibilidade por meio da realização de manutenção preditiva ao invés da manutenção preventiva (redução de desligamentos para manutenção);

• A redução dos custos de manutenção ao se evitarem manutenções desnecessárias;

• A preservação e melhora da imagem corporativa com a redução  de  desligamentos e de falhas catastróficas.

O artigo demonstrou a importância e efetividade da monitoração on-line de capacitância e tangente delta de buchas, salientando a importância da monitoração da tangente delta para detecção de defeitos em fase inicial, uma vez que na experiência descrita não houve alteração significativa de capacitância, embora a tangente delta tenha aumentado em dez vezes seu valor em relação aos valores iniciais dos ensaios off-line.

Foi demonstrado que, dessa maneira, as falhas em buchas podem ser detectadas em tempo real, evitando assim danos severos ao equipamento devido à explosão e possível incêndio reduzindo os prejuízos originados por falhas intempestivas de buchas condensivas.

1. ELECTRA, “An International Survey on Failures in Large Power Transformers in Service”, Paris, CIGRE, Ref. no. 88, 1983.
2. Melo, Marcos A. C., Alves, Marcos, “Experiência c om Monitoração On-Line de capacitância e tangente d elta de Buchas Condensivas”, XIX SNPTEE – Seminário Nacional de Produção e Transmissão de Energia Elétrica. Rio de Janeiro, Brasil, 2007.
3. Alves, Marcos, Pena, Miguel C Medina, Severino, Cláudio “DEFEITOS DE EVOLUÇÃO RÁPIDA E MUITO RÁPIDA EM BUCHAS DETECTADOS POR MONITORAMENTO ON-LINE”, XXI SN PTEE – Seminário Nacional de Produção e Transmissão de Energia Elétric a. Florianópolis, Brasil, 20011.
4. The Institute of Electrical and Electronic Engineers, ANSI/IEEE Std C57.19.100-1995, “IEEE Guide for Application of Power Apparatus Bushings”, Março/1995
5. Melo, Marcos A. C., “Investigaç ão de Ocorrências em Buchas de Transformadores e Reatores Utilizando o Doble M-4000”, IV Conferência da Doble Brasil – Cemig. Belo Horizonte, Brasil, 2003.
6. Relatório Técnico de Ocorrência – SE Mesquita – 04/2011
7. IEC 60599 ed2.1– Mineral oil-impregnated electrical equipment in service – Guide to the interpretation of dissolved and free gases analysis