uma metodologia para seleção e classificação de disjuntores de alta e extra alta tensão como

108 Pages·2004·0.68 MB·Portuguese

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA
ELÉTRICA

UMA METODOLOGIA PARA SELEÇÃO E
CLASSIFICAÇÃO DE DISJUNTORES DE ALTA E
EXTRA ALTA TENSÃO COMO OBSOLETOS

por

VALMIR PINHEIRO COSTA

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da
Universidade Federal de Pernambuco como parte dos requisitos para obtenção do grau de
Mestre em Engenharia Elétrica.

ORIENTADOR: MANOEL AFONSO DE CARVALHO JÚNIOR
Ph.D.

Recife, marco de 2004.

 Valmir Pinheiro Costa, 2004

Dedico este trabalho aos meus pais
Almir e Zizi,
minha esposa
Fátima,
e aos meus filhos
Vítor e Laís.
III
AGRADECIMENTOS

A Deus, luz força maior que mantém nosso caminho iluminado para novas conquistas.
A minha família, particularmente a minha esposa Fátima e meus filhos Vítor e Laís, que
pacientemente prestaram sua solidariedade nos momentos mais difíceis.
A Chesf, pelo patrocínio e oportunidade dada para a realização do curso de pós-graduação.
Aos gerentes da Chesf, particularmente ao gerente da minha área, aos colegas do DMS –
Departamento de Manutenção de Subestações, que direta ou indiretamente contribuíram e deram
apoio necessário.
Aos professores da Universidade, em especial ao Professor Doutor Manoel Afonso de Carvalho,
pelos ensinamentos recebidos, palavras de incentivo, suporte técnico e pelas relações de amizades
formadas.
Aos colegas de turma do mestrado Prodespo-UFPE-Chesf-Eletrobrás, pelo excelente convívio,
apoio e companheirismo.
Finalmente, agradeço a todos, que durante o projeto, apresentaram seu apoio contribuindo para a
realização desse trabalho.
IV
Resumo da Dissertação apresentada à UFPE como parte dos requisitos necessários para a
obtenção do grau de Mestre em Engenharia Elétrica.
UMA METODOLOGIA PARA SELEÇÃO E
CLASSIFICAÇÃO DE DISJUNTORES DE ALTA E EXTRA
ALTA TENSÃO COMO OBSOLETOS
Valmir Pinheiro Costa
Março/ 2004

Orientador: Manoel Afonso de Carvalho Júnior; Ph.D
Área de Concentração: Processamento de Energia
Palavras-chave: Manutenção; risco; disjuntor; confiabilidade.
Numero de Paginas: 93.

Grande parte dos equipamentos elétricos de sistemas potência são projetados para uma
expectativa de vida entre 25 e 35 anos, porém disjuntores submetidos a boas políticas de
manutenção, incrementados com sistemas de monitoramento e diagnóstico podem chegar a
mais de 50 anos de operação. Por outro lado, o acúmulo de falhas em serviço, elevam os
custos de exploração, muitas vezes com perdas econômicas, evolvendo o pagamento de
multas, danos a pessoas, meio ambiente e a própria imagem da empresa. A partir da
contextualização do ambiente de restruturação regulamentar e institucional em prática no
setor elétrico brasileiro, da implantação de políticas de aplicação e manutenção de disjuntores
de alta e extra alta tensão, bem como o gerenciamento de risco para o sistema elétrico em
operação, serão discutidos aspectos sobre vida residual e extensão de vida desta família de
equipamentos, possibilitando um tratamento sistemático para seleção e classificação de
disjuntores como obsoletos. Trata-se de uma importante ferramenta de apoio para as equipes
de programação e análise de intervenções de manutenção em disjuntores, bem como, suporte
para análise e discussão do montante de recursos financeiros destinados a substituição
preventiva de disjuntores de alta e extra alta tensão.

V
Abstract of Dissertation presented to UFPE as a partial fulfillment of the requirements for the
degree of Master in Electrical Engineering.
SELECTION AND CLASSIFIER PROCEDURE OF HIGH
VOLTAGE CIRCUIT BREAKERS SUCH ON OUTWORN
Valmir Pinheiro Costa
Março/ 2004

Supervisor: Manoel Afonso de Carvalho Júnior
Area of Concentration: Processing Energy
Keywords: Maintenance, risk, circuit breakers, time life, reliability, maintainability,
availability, management, end-of-life, residual life, replacement, refurbishment, life cycle
costs.
Number of Pages: 93.

Most of electrical equipment is planned for lifetime about 25 to 30 years. Otherwise, if
submitted to good maintenance plans and good supervision systems, this lifetime could be
expect up to double of the original. However, failures during operation increase the cost, may
result in contract penalties and other environment poultice, some with negative reflections to
the company. Beginning from the new structure of government electric rules, basic concepts
of high and extra high voltage breakers and general rules of maintenance engineering, electric
system risk management the treatment of reparable or non reparable equipment, this text
discuss points related to residual timelife, going up to a treatment about major factors to be
considered to select and classify the obsolete breakers. So, this text can be used as an
important support instrument to planning and analyzing maintenance high and extra high
voltage breakers teams, and also support the analysis and discussion of the budget amount to
apply in breakers preventive changing programs.
VI
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ix
LISTA DE TABELAS x
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS xi
1 INTRODUÇÃO Pág 01
1.1. Organização do Trabalho Pág 04

2 CONTEXTUALIZAÇÃO Pág 06

3 DISJUNTOR DE ALTA TENSÃO Pág 12
3.1. Tipos construtivos – disjuntores a óleo, ar comprimido, gás SF , vácuo. Pág 13
6
3.2. Principais Componentes Pág 19
3.3. O disjuntor na rede Pág 20
3.4. Ensaios Pág 22

4 MANUTENÇÃO Pág 24
4.1. Manutenção – Introdução e Evolução Pág 24
4.2. A Falha Pág 28
4.3. Modo de Falha Pág 30
4.4. Características das Falhas Pág 31
4.5. Engenharia de Manutenção – confiabilidade, taxa de falha, teste de Pág 32
hipóteses estatísticas, mantenabilidade, disponibilidade, equipamentos
reparáveis e não reparáveis.

5 CICLO DE VIDA DE DISJUNTORES DE ALTA TENSÃO Pág 51
5.1. Ciclo de Vida de Disjuntores e Política de Manutenção Preventiva Pág 52
5.2. Final de Um Período de Serviço Pág 58
5.3. Vida Residual de Disjuntores de Alta Tensão Pág 58
VII
5.4. Extensão de Vida de Disjuntores de Alta Tensão Pág 61
5.5. Final de Vida e Obsoletismo de Disjuntores de Alta Tensão Pág 62
– tempo de vida, performance, análise de risco, orfandade.

5.6. Custos de Manutenção
Pág 76
5.7. Considerações Finais
Pág 79

6 SELEÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DE DISJUNTORES COMO OBSOLETOS Pág 80
6.1. Seleção de Disjuntores como obsoletos
Pág 81
6.2. Processo de Priorização
Pág 85
6.3. Exemplo de Aplicação
Pág 87

7 CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS Pág 91
7.1. Conclusões Pág 91
7.2. Sugestões para trabalhos futuros Pág 93

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Pág 94

VIII
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 Disjuntores de Classe de Tensão igual ou superior a 230kV Pág 4
Figura 3.1 Operação de Abertura e Extinção do Arco - Disjuntor tipo Puffer Pág 17
(Siemens)
Figura 3.2 Evolução da Capacidade de Interrupção Pág 18
Figura 4.1 Ciclo de Vida Típico Pág 27
Figura 4.2 Risco Percebido Pág 33
Figura 4.3 Densidade de Probabilidade Pág 35
Figura 4.4 Curva de Banheira Pág 39
Figura 4.5 Teste Unilateral Direito Pág 41
Figura 4.6 Distribuição t de Student como aproximação da Curva Normal Pág 44
Figura 4.7 Utilizando a Estatística de Teste t Pág 45
Figura 4.8 Compromisso entre a Confiabilidade e Mantenabilidade Pág 48
Figura 4.9 Tempo entre Falhas, Tempo até a Falha, Tempo para Reparo. Pág 50
Figura 5.1 Durabilidade e Período de Comercialização Pág 53
Figura 5.2 Vida Operacional Pág 54
Figura 5.3 Ciclos de Manutenção e Períodos de Serviço Pág 55
Figura 5.4 Análise do Tempo de Operação Pág 64
Figura 5.5 Processo de Gerenciamento do Risco Pág 70
Figura 5.6 Matriz de Risco Pág 72
Figura 5.7 Nível de Risco Pág 75
Figura 5.8 Composição de Custos de Exploração Pág 78
Figura 5.9 Duração da Vida Econômica Pág 79
Figura 6.1 Seleção dos Disjuntores Obsoletos – fluxograma básico Pág 82
Figura 7.1 Evolução do Preço de Disjuntores de 242 kV – 40 kA Pág 92

IX
LISTA DE TABELAS
Tabela 5.1 Monitorando Componentes Pág 60
Tabela 5.2 MOCBF & MTBF do Mecanismo de Operação de Disjuntores Pág 60
Tabela 5.3 Risco Associado a perdas Econômicas Pág 72
Tabela 5.4 Conseqüências da falha Pág 74
Tabela 6.1.a Estudo da Estrutura de Manutenção Pág 83
Tabela 6.1.b Estudo do Tempo de Vida Pág 84
Tabela 6.1.b Estudo do Grau de Risco Pág 85
Tabela 6.2 Definição de Prioridades para Substituição Preventiva Pág 86

X