Avaliação do estado de transformadores de medição

Manuel Pietra Torres Marques dos Santos

Key information

Authors:

Manuel Pietra Torres Marques dos Santos (Manuel Pietra Torres Marques dos Santos)

Supervisors:

Maria Teresa Nunes Padilha de Castro Correia de Barros (Maria Teresa Nunes Padilha de Castro Correia de Barros); Pedro José de Oliveira Nunes

Published in

June 19, 2023

Abstract

Transformadores de medição são usados para reproduzir os valores de corrente ou tensão em sistemas elétricos, de modo que estas sejam medidas com maior segurança. Em operação, os equipamentos estão continuamente sujeitos a solicitações elétricas, mecânicas e ambientais. Apesar de serem concebidos tendo as mesmas em conta, falhas no projeto ou no fabrico ou solicitações excessivas podem levar à sua degradação precoce, cujas consequências podem ser catastróficas. A avaliação da sua condição é assim um procedimento da maior importância, não só como método de prolongar ao máximo o tempo de vida dos equipamentos, mas também como medida de segurança. Nesta dissertação são abordados os principais ensaios realizados para avaliar o estado dos transformadores de medição, incluindo a descrição de casos práticos realizados na Labelec. O ensaio de tensão suportável à frequência industrial verifica a capacidade de a isolação suportar tensões superiores à de serviço. A medição da capacidade e do fator de dissipação avalia as propriedades físicas da isolação. A medição de descargas parciais permite detetar vacúolos e prevenir a degradação da isolação. A medição de erros determina se os transformadores cumprem com os requisitos de exatidão. A inspeção visual, a medição de descargas parciais através da deteção de sinais de alta frequência e a análise de óleo detetam possíveis defeitos sem interromper a operação dos equipamentos. Estas técnicas permitem identificam transformadores que devem ser sujeitos a ensaios em laboratório. Os procedimentos e critérios de conformidade são considerados de acordo com as normas IEC. Instrument transformers are used to reproduce current on voltage levels in electrical systems, so that it can be measured safely. In operation the equipment is continuously under electrical, mechanical and environmental stresses. Even though they are conceived considering such stresses, bad manufacturing or design or stresses higher than considered can lead to an early degradation, which can lead to catastrophic consequences. The evaluation of its condition is therefore a highly important procedure, not only to extend the equipment’s lifetime, but also as a safety measure. This dissertation addresses the main tests used to evaluate the condition of instrument transformers, including a description of practical cases performed at Labelec. The power-frequency withstand voltage test verifies the insulation’s capability of withstanding voltages values higher that the service voltage. The measurement of the insulation’s capacity and dissipation factor evaluates its physical properties. Partial discharge measurements allows the detection of cavities in the insulation the prevention of its degradation. The measurement of errors determines if the transformers comply with the accuracy standards. Visual inspection, the measurement of partial discharges through the detection of high voltage signals and oil analysis finds possible defects without interrupting the equipment’s operation. These techniques identify instrument transformers which might have to be subjected to tests in the laboratory. The test procedures and validation criteria are described in compliance with the IEC standards.