Redução perdas de energia com monitoramento de descargas parciais

Na distribuição moderna de energia, um dos desafios mais significativos é minimizar as perdas de energia. Este artigo explora os tipos de perdas em sistemas de distribuição elétrica, destaca a importância do monitoramento de descargas parciais e examina o papel dos veículos de medição nas práticas tradicionais de manutenção.

Quais são os tipos básicos de perdas de energia?

As perdas de energia em redes de distribuição podem ser categorizadas em três tipos principais:

• Perdas de Joule: Ocorrem devido à resistência dos condutores, levando à dissipação de calor. Essas perdas podem ser reduzidas com a otimização do fluxo de energia dentro da rede, como a reconfiguração das linhas de distribuição para minimizar a dissipação de energia relacionada à resistência.
• Perdas por descargas corona: As descargas corona, um tipo de descarga parcial, ocorrem em campos elétricos não uniformes. Fatores como curvatura do condutor, contaminantes de superfície ou acúmulo de gelo contribuem para sua ocorrência. Essas descargas levam ao vazamento de carga, causando perdas de energia que, sob certas condições, podem chegar a 150% dos níveis de perda típicos.
• Perdas por vazamento, que surgem do fluxo de corrente ao longo de isoladores contaminados, como os cobertos por poeira ou gelo. Essas correntes são acompanhadas por descargas parciais, que degradam o isolamento e aumentam as perdas ao criar caminhos condutores ao longo da superfície do isolador.

Como o monitoramento de descargas parciais pode lidar com as perdas de energia?

A instalação de sensores de descarga parcial perto de equipamentos de energia, como subestações ou transformadores, permite o monitoramento contínuo desses fenômenos. Essa abordagem oferece vários benefícios importantes:

• Prevenção de crises: As descargas parciais indicam a degradação do isolamento, permitindo a manutenção em tempo hábil e reduzindo o risco de falha do equipamento.
• Otimização de perdas: A identificação de áreas com alta atividade de descarga permite atualizações direcionadas, como o uso de condutores semi-isolados que reduzem as perdas por corona.
• Planejamento eficiente da manutenção: O monitoramento do isolamento em tempo real pode substituir os métodos tradicionais de inspeção, como testes periódicos com veículos de teste de cabos.

Inspeção tradicional com veículos de teste de cabos: isso é bom?

Antes do advento dos sistemas de monitoramento contínuo, as equipes de manutenção dependiam muito dos veículos de teste de cabos para avaliar o estado de isolamento dos equipamentos elétricos. Em geral, esses veículos são equipados com dispositivos de medição de alta tensão e funcionam como laboratórios de diagnóstico móveis. Na prática, a operação desses veículos envolve desafios logísticos significativos.

Um veículo pode realizar uma média de cinco inspeções por dia, muitas vezes cobrindo grandes áreas geográficas. Por exemplo, a E.ON opera 19.623 subestações na República Tcheca, o que exige aproximadamente 4.000 inspeções anuais, ou cerca de 20 inspeções por dia em todas as regiões.

Os veículos precisam fazer viagens de ida e volta para várias subestações, aumentando o consumo de combustível e os custos operacionais. Essas subestações geralmente estão localizadas em áreas urbanas e rurais, sendo que as localidades rurais exigem distâncias de viagem maiores. Isso afeta a eficiência da manutenção tradicional e destaca os benefícios da adoção de sistemas de monitoramento contínuo.

Uma distância média de viagem para uma inspeção de estações na região da Boêmia do Sul, com ponto de partida em České Budějovice, é de 36,8 quilômetros. Observe que, durante toda a viagem, o equipamento de bordo dos veículos é alimentado pelo motor, contribuindo ainda mais para o uso de energia.

Clima: outro fator que afeta significativamente as perdas de energia

Pesquisas indicam que o clima influencia significativamente a ocorrência de descargas parciais. Embora os valores médios de perda geralmente se baseiem em dados meteorológicos, as condições locais, como neblina frequente, geada em regiões montanhosas ou poeira industrial perto de fábricas, podem levar a perdas reais mais altas.

As tabelas a seguir mostram o total de perdas técnicas na parte moraviana do sistema de transmissão, com base no clima atual:

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Quais são as vantagens econômicas do monitoramento de descarga parcial?

A implementação de sistemas de monitoramento de descarga parcial oferece benefícios financeiros e operacionais substanciais:

1. Redução dos custos de manutenção: Os sistemas de monitoramento automatizados reduzem a necessidade de inspeções de mão de obra intensiva com veículos de medição.
2. Segurança operacional aprimorada: A detecção precoce de problemas minimiza o risco de falhas, que podem levar a reparos dispendiosos e riscos à segurança, como incêndios.
3. Decisões de investimento informadas: Os dados de perda podem orientar a adoção de tecnologias avançadas, como condutores isolados em áreas de alta perda.

Estudo de caso: Análise de perda de energia na República Tcheca

A fornecedora de energia E.ON opera mais de 19.600 subestações na República Tcheca e realiza aproximadamente 4.000 inspeções por ano usando veículos de teste. Cada veículo realiza cinco inspeções diárias, abrangendo equipamentos distribuídos em grandes regiões. Os veículos precisam fazer viagens de ida e volta para cada subestação, sendo que as distâncias médias de viagem variam de acordo com fatores regionais. Além disso, os equipamentos de bordo dependem do motor para obter energia, aumentando os custos operacionais.

Da mesma forma, a ČEZ Distribuce relatou perdas médias de 41 kWh/km em suas linhas de alta tensão em 2019. Dessas perdas, aproximadamente 20% foram atribuídas a descargas corona. Ao implementar o monitoramento em tempo real e atualizar a infraestrutura, essas perdas podem ser reduzidas significativamente.

Conclusão

A adoção do monitoramento contínuo de descargas parciais representa um grande avanço na melhoria da eficiência e da segurança dos sistemas de energia. Essa tecnologia não apenas minimiza as perdas, mas também aprimora o planejamento de manutenção e as decisões de investimento. À medida que a demanda por energia sustentável cresce, a implementação dessas inovações será essencial para enfrentar os desafios futuros.

Deseja minimizar suas perdas de energia?