Resumo

Esse trabalho analisa os resultados práticos da implantação e operação de um moderno sistema de monitoramento preditivo em transformadores de alta tensão das subestações das unidades da Braskem em SP (PE8 Cubatão e PP4 ABC). Esse projeto alcançou o objetivo de garantir maior confiabilidade e rentabilidade da empresa com ações corretas no tempo certo e com o custo adequado, tratando-se dos transformadores de entrada das subestações de 88 kV.

A gestão eficiente dos ativos elétricos de subestações demanda ferramentas capazes de fornecer o estado atual e os cenários futuros das máquinas, permitindo assim que sejam tomadas as melhores decisões técnico-financeiras de como manter o parque íntegro e disponível. Dentro das indústrias, a energia elétrica é um insumo insubstituível, e a falta dela pode trazer grandes prejuízos para a organização. Na busca por excelência na manutenção e continuidade do seu sistema elétrico, a Braskem implementou em 2011 o monitoramento on-line como forma de evitar falhas catastróficas nos transformadores de potências nas subestações de 88 kV.

Este artigo mostra a experiência bem sucedida da Braskem na aplicação dessa tecnologia e na prática da manutenção preditiva para aumento de confiabilidade. Constituído por um conjunto de sensores inteligentes (IEDs) e um software especialista para geração de diagnósticos e prognósticos, o sistema já está em pleno funcionamento a mais de 03 anos. O software conta com modelos matemáticos de engenharia, baseados em inteligência artificial, para auxilio na tomada de decisão.

A cada três anos as plantas industriais da Braskem em Mauá e Cubatão interrompem suas atividades para inspeção e manutenção geral de suas instalações. São vistoriadas máquinas e estruturas, além das condições do sistema elétrico que recebe atenção especial com atividades específicas, principalmente na subestação de energia.

Devido à energia elétrica se tratar de um insumo fundamental para a produção fabril, é necessário que todos os ativos da subestação estejam em perfeito estado de funcionamento. Assim, cada detalhe do sistema é verificado, como os equipamentos de manobra (disjuntores e seccionadores), os isoladores (TCs e TPs) e, em destaque, o transformador de energia.

Ambas as subestação possuem cada apenas um transformador que não podem apresentar nenhuma inconsistência, pois pode representar grandes prejuízos à empresa.

As ações das equipes técnicas e de manutenção da Braskem visam manter a segurança dos colaboradores, alcançar o maior desempenho dos ativos além de obter o fornecimento ininterrupto de eletricidade para atender ao constante crescimento produtivo.

Assim, a partir de 2011 as duas unidades passaram a operar com o monitoramento on-line dos transformadores, de forma a realizar análises preditivas e aumentar a confiabilidade energética.

Uma pesquisa internacional de desempenho de transformadores de potência em serviço [1], realizada pelo Cigré com dados de falhas ocorridas entre 1968 e 1978 envolvendo mais de 1000 falhas, revelou, para diversos tipos e aplicações de transformadores, as principais causas de retirada de serviço, tanto forçadas quanto planejadas.

A figura 3 mostra esses dados para transformadores com comutador sob carga em usinas. Nessa estatística o OLTC configura como a principal origem de falhas em transformadores, seguido pela parte ativa e a buchas.

Com esta base e a necessidade de aumentar a confiabilidade na operação dos ativos foram selecionadas as variáveis a monitorar, além das funções de tratamento de dados necessárias forma a transformar as variáveis medidas em informações úteis para diagnóstico e prognóstico dos transformadores.

Com isso buscou-se cobrir os principais subsistemas do transformador e reduzir, assim, o risco de falhas e indisponibilidade de planta.

Fig. 3.  Estatística das causas para saída de serviço de transformadores com OLTC [1].

As variáveis medidas nos transformadores elevadores das plantas de Mauá e Cubatão são mostradas na tabela 1, agrupadas por subsistema.

Todos os dados obtidos pelos sensores instalados diretamente no transformador são enviados ao servidor localizado na própria planta da Braskem e, depois de processados, são disponibilizados de forma on-line na tela do computador. Por meio da rede intranet, de qualquer terminal autorizado é possível acessar o sistema.

Para o tratamento dos dados obtidos a partir dos sensores citados acima, o sistema de monitoramento instalado possui em seu software um Módulo de Engenharia, que inclui os modelos de engenharia mostrados na tabela 2.

Dessa forma, os dados brutos dos sensores permitem obter informações úteis para diagnósticos e prognósticos do estado dos transformadores [2], [3].

Modelos de Engenharia para diagnóstico e prognóstico do estado dos transformadores

1. ELECTRA, “An International Survey on Failures in Large Power Transformers in Service”, Paris, CIGRE, Ref. no. 88, 1983.
2. Amom, Jorge, Alves, Marcos, Vita, André, Kastrup Filho, Oscar, Ribeiro, Adolfo, et. al., “Sistema de Diagnósticos para o Monitoramento de Subestações de Alta Tensão e o Gerenciamento das Atividades de Manutenção: Integração e Aplicações”, X ERLAC – Encontro Regional Latinoamericano do CIGRÉ, Puerto Iguazu, Argentina, 2003.
3. Alves, Marcos, “Sistema de Monitoração On-Line de Transformadores de Potência”, Revista Eletricidade Moderna, Maio/2004.
4. Melo, Marcos A. C., Alves, Marcos, “Experiência com Monitoração On-Line de Capacitância e Tangente Delta de Buchas Condensivas”, XIX SNPTEE – Seminário Nacional de Produção e Transmissão de Energia Elétrica. Rio de Janeiro, Brasil, 2007.
5. Alves, Marcos, Silva, Gilson, “Experiência de Campo com Monitoração On-Line de um Transformador 343MVA 230kV com 2 Comutadores sob Carga”, IV Workspot – Workshop on Power Transformers, Recife, Brasil, 2005.
6. Alves, Marcos, Vasconcellos, Vagner, “Monitoramento da Umidade no Óleo Isolante de Transformadores de Potência Visando o Aumento da Confiabilidade Operativa”, V Workspot – Workshop on Power Transformers, Belém, Brasil, 2008.