O Cepel realizou, em junho, trabalho de instalação, comissionamento e acompanhamento operacional de um protótipo do Sistema de Monitoramento e Análise Remota de Transitórios Eletromagnéticos – SMARTE na subestação de Itaberá, de 800 kV, operada por Furnas, uma das sócias fundadoras e mantenedoras do Centro.

A solução foi adotada por Furnas para subsidiar um estudo de análise de falhas a partir do monitoramento dos sinais transitórios em determinados pontos da subestação. O SMARTE é um sistema desenvolvido pelo Cepel capaz de aquisitar sinais gerados por sobretensões transitórias de origem externa: descargas atmosféricas, ou de origem interna: operação de dispositivos de manobra, por exemplo. Este Sistema possibilita aquisição de sinais com qualidade apropriada para análise detalhada destes eventos transitórios que podem causar falhas nos equipamentos e desligamentos.

As facilidades de customização do Sistema em conjunto com a expertise técnica da equipe do Cepel possibilitaram a instalação do protótipo associado a dois divisores de tensão de Furnas, o que deu condições para monitorar duas fases do sistema de 800 kV simultaneamente. Há mais de dois meses operando na subestação de Itaberá, o SMARTE já aquisitou dezenas de sinais que podem ser relacionados a fenômenos transitórios.

Engenheiros de Furnas envolvidos na atividade, Clayton Duarte e Ricardo Tozzi explicam que os estudos viabilizarão a busca pela causa de falhas de reatores no sistema de 800 kV, que vem gerando grandes prejuízos à empresa. Além disso, eles esperam utilizar o SMARTE em outras demandas para investigação de falhas em transformadores de 500 kV na região de Brasília.

Como parte da solução oferecida pelo Cepel a Furnas no apoio ao seu estudo sobre falhas ocorridas nos reatores de 800 kV, os sinais aquisitados pelo SMARTE darão subsídios ao estudo de transitórios eletromagnéticos, realizado pelo pesquisador do Cepel Rogério Azevedo. Os resultados de simulações poderão ser conciliados com os resultados das medições na subestação de 800 kV, visando à análise de desempenho e confiabilidade dos equipamentos submetidos a tais solicitações.

Confiabilidade dos Resultados

A confiabilidade das medições realizadas pelo SMARTE foi avaliada por meio de métodos consolidados de análise de desempenho de sistemas de medição em alta tensão, com base na experiência da equipe do Cepel em ensaios e calibrações de sistemas de medição em seus laboratórios de alta tensão e potência. Entre as técnicas utilizadas em campo, destaca-se a caracterização de componentes do sistema de medição por meio da resposta em frequência, obtida pelo Sistema de Caracterização e Análise no Domínio da Frequência – SCAn, outro produto desenvolvido pelo Cepel. “O SCAn é capaz de caracterizar equipamentos elétricos de alta tensão de grande porte, bem como circuitos e sistemas de tamanhos reduzidos, como filtros, divisores e atenuadores, podendo deste modo servir também como ferramenta de apoio para projetos ou, como no caso, para serviços tecnológicos que envolvam construção e validação de sistemas de medição”, explicou o pesquisador Dickson Souza, gerente dos projetos que resultaram nos sistemas SMARTE e SCAn.

Próximas etapas do projeto SMARTE

Após esta prova de conceito com o monitoramento online de transitórios, o SMARTE segue para próxima etapa: sua instalação na subestação do Grajaú, também de Furnas, onde deverá ser capaz de monitorar a ocorrência de sobretensões transitórias de frente muito rápida, conhecidas como VFTO (Very Fast Transient Overvoltages) em um banco de transformadores de 600 MVA.

Segundo o engenheiro do departamento de equipamentos de subestações (DEQ.O) de Furnas Gabriel Angelo de B. Vieira, idealizador da instalação do protótipo na subestação Grajaú, a ocorrência de VFTO na subestação já causou falhas no isolamento dos transformadores, nos primeiros discos do enrolamento, local em que a tensão pode atingir até 90% da nominal sob pulsos de alta frequência. “A possibilidade de medição e monitoramento destes transitórios rápidos é o primeiro passo para busca de soluções mitigadoras para este problema”, conclui.

Em consonância com as diretrizes e estratégias do Cepel para seu conjunto de soluções voltadas para monitoramento, outra ação prevista é a integração do SMARTE à plataforma do Cepel denominada SOMA – Sistema Orientado ao Monitoramento de Ativos. De acordo com André Tomaz de Carvalho, chefe do Departamento de Tecnologia em Gestão de Ativos, “o monitoramento online de transitórios é uma técnica que, associada à caracterização dos equipamentos e instalações no domínio da frequência, pode auxiliar no diagnóstico e no prognóstico de falhas, bem como sugerir alterações sistêmicas para uma maior segurança dos ativos”. Ele explica que, integrado a outras técnicas de monitoramento no SOMA, o SMARTE permitirá um acompanhamento mais efetivo da condição dos equipamentos monitorados, “proporcionando às equipes de manutenção e de engenharia dados assertivos para auxílio em processos decisórios na gestão de seus ativos”.