Modelagem do tempo de vida de um transformador de energia elétrica subterrâneo

Abstract

O Sistema Elétrico de Potência (SEP) é responsável desde a geração até a entrega de energia elétrica aos consumidores. Apesar da importância do SEP a sua concepção e os seus conceitos de funcionamento datam de meados do século XX. Neste tipo de sistema, o mau funcionamento ou defeito, em qualquer um dos seus componentes, pode provocar o desligamento do mesmo, ocasionando perdas tanto para os consumidores quanto para as companhias envolvidas. Entre os dispositivos e equipamentos que compõe esse sistema, o transformador é um dos elementos essenciais ao seu funcionamento, e sua falha está muitas vezes associada com o seu desgaste prematuro. O tempo de vida de um transformador está diretamente correlacionado com a deterioração do material isolante que, por sua vez, está relacionado com as condições de operação, entre elas a temperatura e o carregamento. Desde o início do século XXI, tem sido integrado ao sistema original de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica, um conjunto de novas tecnologias que compreendem alto grau de monitoramento/supervisão e capacidade de comunicação. Estas redes elétricas passaram a ser denominadas redes inteligentes. Entre as primeiras implementações, nesse sentido, tem-se os sistemas de monitoramento, os quais utilizam diversos sensores que permitem avaliar o seu funcionamento em tempo real, bem como identificar ocorrências e gerar alarmes. No entanto, os dados obtidos podem ir além do simples monitoramento, por exemplo, podem demonstrar condições históricas, representar padrões de comportamento entre tantas outras informações a serem descobertas. Nesse sentido, se um modelo matemático adequado for desenvolvido, eles podem ser utilizados para realizar estimativas, entre inúmeras outras aplicações. Assim, as redes elétricas podem, futuramente se tornar verdadeiramente inteligentes. Em razão disso, o propósito deste estudo da norma esta relacionado a operação de transformadores de distribuição subterrâneos, ou seja, transformadores expostos a um ambiente diferente dos instalados em redes aéreas. Diante disso, a vida útil do transformador está diretamente associada ao carregamento ao qual o mesmo está submetido. E ainda, o desgaste pode ocorrer por efeitos térmicos e variações de tensão, então de forma a avaliar esse comportamento, existem modelos matemáticos que permitem estimar a partir do seu carregamento, as temperaturas de operação, bem como a vida útil do transformador. A avaliação do modelo matemático proposto nesse trabalho, foi realizada a partir de dados adquiridos do transformador de subestação subterrâneas do sistema de distribuição de energia elétrica reticulado da Cidade de Porto Alegre no Estado do Rio Grande do Sul.