Simulação de carga

Sumário

• Simulação de carga
• Sumário
• Introdução
• Geral
• Módulo Simulação de carga
• Conclusão
• Referências

Introdução

Os transformadores têm um grande papel na sociedade, pois seu funcionamento é o que mantem muitos locais ativos, como industrias e hospitais. Seu mal funcionamento pode causar um desligamento repentino, cortando a linha de fornecimento de energia para essas propriedades, gerando multas por órgão reguladores e causando acidentes por conta de apagões. O módulo Simulação de carga é uma ferramenta para simular o comportamento de um transformador sobre uma determinada carga, com o objetivo de prever possíveis problemas ou desgastes que podem ocorrer ao transformador.

Geral

Os transformadores estão propensos a perderem suas principais propriedades ao longo de sua vida útil, principalmente sua parte dielétrica que compromete o papel isolante e o óleo isolante, considerada uma das falhas mais comuns entre os ativos.

Se baseando nesse contexto, é importante que os operadores tenham noção que os valores de carregamento impostos aos transformadores irão causar (envelhecimento, formação de bolhas, formação de água no papel e entre outros), para que seja possível obter o máximo desempenho desses ativos dentro de condições seguras de operações. Essa ideia de “previsão” e “simulação” de carga ajuda trazer uma maior confiabilidade e planejamento para tomada de decisão na operação do sistema.

Módulo Simulação de carga

Para gerar a simulação, o módulo se baseia em fatores fornecidos pelo usuário, esses fatores se trata de como está operando o transformador (tipo de resfriamento, parâmetros do ensaio de aquecimento, quantidade de água no óleo isolante e no papel e entre outros) e quais as condições que ele está operando (carregamento e temperatura ambiente) para que seja gerado os seguintes resultados:

• A temperatura do óleo isolante e do ponto mais quente do enrolamento;
• A perda de vida útil do transformador;
• A atuação de alarmes (temperatura de formação de bolhas, formação de água livre no óleo e entre outros), ventiladores e desligamento.

O módulo oferece a opção de considerar ou não a presença de umidade no envelhecimento e utiliza métodos normativos (NBR 5356-7 - 2015, NBR 5416 - 1997, IEC 60096-7, IEEE C57.91 - 2011) para simulação, os métodos também são aplicados aos cálculos de temperatura do ponto mais quente do enrolamento e temperatura do topo do óleo.

Após inserir todos os dados e iniciar a simulação, o sistema apresentará um gráfico mostrando o possível comportamento que o transformador poderá apresentar dentro do intervalo previsto.

Ao consultar mais dados, é gerado uma tabela mostrando com mais detalhes os níveis de temperatura que foram alcançadas (óleo e enrolamento), as perdas de vida útil e se ouve o acionamento das proteções (alarme, desligamento e resfriamento). Todos os valores acompanhados com data e hora.

Conclusão

A ferramenta ajuda na previsão de possíveis problemas que podem ocorrer futuramente ao aplicar um dado carregamento, como o módulo considera várias variáveis inerentes ao comportamento térmico do transformador, ele apresenta uma simulação que representa a realidade. Ao conhecer esses possíveis problemas, o operador poder seguir com segurança para obter o máximo desempenho do ativo. Por se tratar de uma simulação, qualquer pessoa que deseja aprender sobre o comportamento do transformador pode utilizar o módulo para conhecer as mais diversas condições de carregamento.

Referências

DELLINGER, J. The temperature coefficient of resistance of copper. Journal of the Franklin Institute, Elsevier, v. 170, n. 3, p. 213–216, 1910.

ROSLAN, M. H. et al. A simplified top-oil temperature model for transformers based on the pathway of energy transfer concept and the thermal-electrical analogy. Energies, Multidisciplinary Digital Publishing Institute, v. 10, n. 11, p. 1843, 2017.

SUSA, D.; LEHTONEN, M.; NORDMAN, H. Dynamic thermal modelling of power transformers. IEEE transactions on Power Delivery, IEEE, v. 20, n. 1, p. 197–204, 2005.

SUSA, D.; NORDMAN, H. Iec 60076–7 loading guide thermal model constants estimation. International transactions on electrical energy systems, Wiley Online Library, v. 23, n. 7, p. 946–960, 2013.

SWIFT, G.; MOLINSKI, T. S.; LEHN, W. A fundamental approach to transformer thermal modeling. i. theory and equivalent circuit. IEEE transactions on Power Delivery, IEEE, v. 16, n. 2, p. 171–175, 2001.

TAHERI, S. et al. Modeling and simulation of transformer loading capability and hot spot temperature under harmonic conditions. Electric Power Systems Research, Elsevier, v. 86, p. 68–75, 2012.