O que são descargas parciais e por que viraram prioridade no monitoramento de hidrogeradores?
- AQTech Power Prognostics
- 26 de jun.
- 5 min de leitura
A hidroeletricidade mudou de função. Por décadas, as máquinas operaram em carga de base, com saída estável por longos períodos. Hoje, com a expansão da solar e da eólica, o hidrogerador virou o elemento de flexibilidade da rede. Ele parte quando uma nuvem cobre os painéis, faz rampas rápidas quando o vento muda, opera em carga parcial e ainda assume o papel de compensador síncrono. Em alguns dias, podem alcançar até 20 partidas e paradas por máquina.
A máquina é a mesma. O serviço que ela presta, não. E é aí que entra um fenômeno que muitos operadores ainda olham de longe: as descargas parciais.
Projetadas para S1, operando em S4
A própria IEC 60034-1, que classifica os regimes de operação das máquinas elétricas rotativas, deixa essa mudança evidente. Muitos hidrogeradores foram projetados para o regime S1, de serviço contínuo e com carga constante. Na realidade de hoje, dentro dos grids híbridos, muitas máquinas trabalham em regime S3 ou S4, com ciclos diários de partida e parada e, em alguns casos, mais de 300 acionamentos por ano.
É a mesma máquina submetida a um esforço térmico e mecânico para o qual ela não foi dimensionada. O monitoramento precisa acompanhar essa mudança e, acima de tudo, medir o dano que ela gera.
O que é uma descarga parcial
Descarga parcial, ou PD, é uma microcentelha dentro do material isolante. Ela acontece em pequenos vazios e defeitos do isolamento quando o campo elétrico fica forte demais naquele ponto, gerando pulsos elétricos extremamente rápidos. É chamada de "parcial" porque não provoca um curto completo. Só uma fração do isolamento está envolvida.
O problema não é o evento isolado. Cada descarga é microscópica, mas o efeito é cumulativo. Pulso após pulso, o isolamento se degrada, a vida útil do ativo encurta e o risco de uma parada forçada cresce. As descargas são medidas em picocoulombs (pC), e acompanhar esse nível ao longo do tempo transforma uma curva invisível em um indicador claro de saúde do enrolamento estatórico.
Por que isso ficou mais relevante agora
Um levantamento da CIGRE com 1199 hidrogeradores apontou que cerca de 56% das falhas têm origem no isolamento. Vale um alerta sobre esse número: o estudo reflete uma frota operando em carga de base. O mercado mudou. Com o regime de partidas e paradas, o isolamento sofre um ciclo térmico a cada acionamento, e a tendência é que as taxas reais de falha sejam bem maiores do que as observadas naquele levantamento.
A razão é simples. Cada partida submete o enrolamento a tensões termomecânicas que favorecem delaminação, formação de microvazios e afrouxamento de barras, justamente as condições que disparam e aceleram as descargas parciais. O dano deixou de escalar com horas de operação e passou a escalar com número de ciclos. E os eventos que mais danificam a máquina acontecem fora da faixa estável de operação, exatamente onde o monitoramento pensado para carga constante tende a dar uma falsa sensação de segurança.
Monitorar PD online, com a máquina em serviço, deixou de ser um diferencial. Virou necessidade.
Megger ICMobserver: o estado da arte em PD online
O coração dessa solução é o ICMobserver, da Megger. É um hardware compacto, em alumínio extrudado, que entrega o que há de mais avançado em monitoramento online de descargas parciais:
Medição paralela em 4 canais, com sincronismo independente por canal
Comunicação IEC 61850 e servidor web integrado
Sem necessidade de licenças de software
Disponível também em configuração portátil
Por trás dele está a Power Diagnostix, hoje parte da Megger, pioneira em tornar a análise PRPD acessível ao mercado. A análise de padrões resolvidos em fase liga cada pulso ao ângulo da tensão e revela o tipo e a localização do defeito, indo muito além de um simples valor de amplitude. A Megger soma mais de 130 anos de engenharia em isolamento, com mais de mil sistemas de monitoramento e 30 mil sensores em operação. Quando o assunto é descarga parcial, é uma das melhores referências que existem.
Por que o acoplador faz diferença
A descarga parcial é captada por acopladores capacitivos instalados nos terminais do gerador, normalmente um por fase. O detalhe que separa uma medição confiável de um número que engana está na faixa de frequência em que esse acoplador trabalha.
Os acopladores da Megger medem em frequências mais baixas que as soluções concorrentes. Isso é possível graças a um sistema avançado de filtros analógicos e digitais, que faz uma filtragem de ruído muito eficiente. Trabalhar em frequência mais baixa, com o ruído sob controle, traz duas vantagens diretas: mais sensibilidade e uma cobertura muito mais ampla das bobinas do gerador. O resultado é uma medição conforme a IEC 60270, rastreável e tendenciável ao longo dos anos, em vez de um valor solto e difícil de comparar.
A solução combinada AQTech + Megger
Descarga parcial conta a história elétrica da máquina. Mas o regime cíclico ataca o conjunto inteiro: mancais, rotor, turbina, entreferro e fluxo magnético. Por isso a AQTech, especialista em monitoramento de condição mecânica para hidrogeradores, uniu sua plataforma VibraOne à solução de PD da Megger.
A integração entre AQTech e Megger acontece em hardware e em software. Não são dois sistemas convivendo lado a lado, e sim um único sistema totalmente integrado, capaz de monitorar ao mesmo tempo as falhas mecânicas e as falhas elétricas da máquina. Vibração, entreferro, fluxo magnético e descargas parciais em uma única arquitetura, com workstation e servidor locais e acesso remoto. É a leitura mecânica e elétrica do ativo no mesmo painel, correlacionando o que acontece na partida com o que acontece no isolamento.
Essa combinação já está em campo, fornecida em centrais de diferentes países e portes, e cada vez mais demandada pelo mercado.
A mensagem para quem opera hidro hoje
A flexibilidade de que a rede precisa tem um preço, e esse preço se paga em desgaste do ativo. A boa notícia é que esse desgaste é mensurável. Monitorar descargas parciais online, com o acoplador certo e na frequência certa, é o caminho para enxergar a degradação do isolamento antes que ela vire uma parada forçada.
Manutenção em hidro hoje precisa ser baseada em condição, não em calendário. E o monitoramento de condição nunca foi tão importante.
Quer entender como a solução combinada AQTech + Megger se aplica à sua usina? Vamos conversar, entre em contato com a AQTech e agende uma demonstração: sales@aqtech.com
Escrito por: Thiago Kleis
Comentários