BR112012024851B1

BR112012024851B1 - sistema e método de monitoração de gases dissolvidos no óleo isolante de transformadores de potência , reatores, comutadores sob carga, transformadores de corrente, transformadores de potencial, buchas condensivas e equipamentos de alta tensão congêneres imersos em óleo

Info

Publication number: BR112012024851B1
Application number: BR112012024851A
Authority: BR
Inventors: Pedrosa Santos Eduardo
Original assignee: Pedrosa Santos Eduardo
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2020-01-14
Also published as: US8442775B2; WO2011120113A1; US20110246088A1; EP2553416B1; EP2553416A1; BR112012024851A2; EP2553416A4; ES2613887T3

Abstract

sistema e método de monitoração de gases dissolvidos no óleo isolante de transformadores de potência ,reatores, comutadores sob carga, transformadores de corrente,transformadores de potencial, buchas condensivas e equipamentos de alta tensão congêneres imersos em óleo. consistindo notadamente de um sistema que se acopla a uma abertura para acesso ao óleo isolante, garantindo ao sistema de monitoração o acesso a uma amostragem de óleo com a boa representatividade do que se passa no interior do equipamento de alta tensão, além de possibilitar instalação simples e segura, possuindo ainda diversos recursos e interfaces para o usuário.

Description

“SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAÇÃO DE GASES DISSOLVIDOS NO ÓLEO ISOLANTE DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES, COMUTADORES SOB CARGA, TRANSFORMADORES DE CORRENTE, TRANSFORMADORES DE POTENCIAL, BUCHAS CONDENSIVAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES IMERSOS EM ÓLEO” BREVE APRESENTAÇÃO

Consiste de um sistema para monitorar de forma contínua e em tempo real a concentração de gases dissolvidos no óleo isolante de equipamentos de alta tensão, tais como transformadores de potência, reatores, buchas condensivas, transformadores de corrente e de potencial e outros, de forma a detectar rapidamente e em fase incipiente a ocorrência de defeitos, evitando com isso falhas catastróficas, freqüentemente seguidas de explosão e incêndio, causando riscos ao pessoal de operação e manutenção e podendo levar à perda total do equipamento de alta tensão.

INTRODUÇÃO

Os transformadores de potência, reatores, buchas condensivas e outros equipamentos de alta tensão são largamente utilizados em sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica, onde desempenham diversas funções essenciais, de tal forma que a continuidade do fornecimento de energia depende, em grande parte, da confiabilidade desses equipamentos.

Os equipamentos de alta tensão mencionados utilizam freqüentemente, como meio isolante e de remoção de calor, algum tipo de óleo ou líquido isolante, que pode ser óleo mineral (derivado do petróleo), óleo vegetal (obtido da soja, girassol ou outro) ou silicone, dentre outros, daqui por diante

2/21 referidos simplesmente como “óleo isolante” ou “óleo”. Toda a parte ativa dos equipamentos - núcleo, enrolamentos, isolações, etc. - é imersa no óleo isolante, de forma a impregnar o papel e garantir a isolação elétrica do conjunto, além de proporcionar o resfriamento da parte ativa por meio da circulação do óleo em radiadores de calor.

Com isso, eventuais defeitos internos ocorridos nos equipamentos, tais como pontos de sobreaquecimento, maus-contatos, descargas parciais, arcos e outros, provocam a quebra de moléculas do óleo e/ou do papel, gerando gases que se dissolvem no óleo. Os tipos e quantidades dos gases gerados dependem do tipo do defeito, de sua severidade, da quantidade de energia que o mesmo libera e dos materiais nele envolvidos (óleo, papel, cobre, etc.).

Dessa forma, a medição dos gases dissolvidos no óleo do equipamento pode ser usada como ferramenta de diagnóstico de seu estado, permitindo estimar a existência ou não de defeitos, seu tipo e intensidade. De posse dessas medições, diversas técnicas podem ser empregadas para a análise desses dados e obtenção de um diagnóstico de estado do equipamento - transformador, reator, etc. A título de exemplo podem ser citadas as metodologias da norma internacional IEC 60599 - Mineral oil-impregnated electrical equipment in service Guide to the interpretation of dissolved and free gases analysis e a técnica de Duval, dentre várias outras.

Tal medição é efetuada tradicionalmente, pelo menos desde a década de 1960, por meio da análise em laboratório de uma amostra de óleo retirada do equipamento, da qual os gases dissolvidos são extraídos e analisados por meio de gás-cromatografia. Mais recentemente, a partir da década de 1980, surgiram os primeiros monitores de gases on-line, que são instalados de forma

3/21 permanente no equipamento de alta tensão e efetuam a medição de gases dissolvidos continuamente, em tempo real.

Dada a importância dos equipamentos de alta tensão para a confiabilidade da geração, transmissão e distribuição de energia elétrica, a monitoração on-line de gases dissolvidos para o diagnóstico e prognóstico em tempo real do estado dos equipamentos vem tornando-se uma prática cada vez mais comum, uma vez que permitem detectar e diagnosticar eventuais defeitos com mais eficiência e rapidez que a análise de amostras em laboratório, evitando assim as interrupções no fornecimento de energia, ou “black-outs”.

ESTADO DA TÉCNICA

Os dispositivos e sistemas empregados no estado da técnica para medição on-line de gases dissolvidos no óleo isolante de equipamentos de alta tensão, como transformadores de potência, podem ser divididos em duas categorias principais: a) dispositivos baseados na extração e retorno de amostras de óleo de e para o tanque do transformador através de tubulações externas e b) dispositivos que efetuam o contato com o óleo isolante através de uma única válvula de grande diâmetro no tanque do transformador, descritos a seguir.

Um dos dispositivos empregados no estado da técnica para medição on-line de gases dissolvidos no óleo isolante de equipamentos de alta tensão, como transformadores de potência, e que se enquadra na primeira categoria citada, pode ser visto na patente US 6,391,096, empregada comercialmente no produto “On-line Transformer Monitor TM Series”, da empresa Serveron Corporation. Como é ilustrado na documentação do referido produto, referência [1] em anexo, sua operação baseia-se na circulação em seu interior de uma amostragem do óleo do transformador, o que é feito por meio de uma tubulação de entrada, que se conecta

4/21 a uma válvula na parede do tanque do transformador e leva o óleo para o interior do equipamento, onde o gás é extraído do óleo e enviado para seu sistema de medição de concentração de gases, retornando então o óleo para o transformador por uma tubulação de saída, que se conecta a uma segunda válvula na parede do tanque do transformador.

Uma bomba interna ao equipamento de monitoração força a circulação do óleo extraído de uma das válvulas no tanque do transformador, passando-o pelo sistema de medição de gases dissolvidos até sua devolução na segunda válvula no tanque, de forma a se obter uma amostragem de óleo cujo conteúdo de gases dissolvidos é bem representativo dos fenômenos que se passam no interior do transformador. No entanto, isso é obtido ao custo de se elevarem os riscos de vazamentos de óleo ao longo do circuito fechado em que este circula, haja vista o grande número de elementos e conexões estanques necessárias, incluindo duas válvulas na parede do tanque do transformador, as conexões das tubulações a essas duas válvulas e as conexões das mesmas duas tubulações ao equipamento de medição, além das conexões internas ao equipamento de medição. Além da maior quantidade de conexões e elementos de vedação necessários, tal arranjo contribui para um maior risco de vazamentos também pela distância de vários metros percorrida pelas referidas tubulações, que ficam assim expostas a um maior risco de danos acidentais durante trabalhos de manutenção efetuados no transformador, quando é comum que o pessoal de manutenção suba e desça por suas paredes laterais e caminhe sobre sua tampa superior, efetuando tarefas diversas nesses locais, inclusive com o uso de ferramentas pesadas.

Outra característica do sistema do estado da técnica citado é a necessidade de utilização de dois cilindros de gás junto ao equipamento de medição

5/21 de gases dissolvidos no óleo, com as funções gás de arraste para o processo de medição por gás-cromatografia e gás de verificação para calibração desse mesmo processo. A existência desses dois cilindros traz a necessidade de troca periódica dos mesmos, uma vez que seus conteúdos são consumidos gradualmente durante a operação do sistema de medição. Com isso, verifica-se que o sistema de monitoração de gases dissolvidos, que tem como um de seus objetivos alterar a filosofia de manutenção do transformador de preventiva (baseada no tempo de operação) para preditiva (baseada no estado do equipamento) acaba por incorporar ao mesmo um novo item que necessita de manutenção preventiva - substituição periódica dos cilindros de gás vazios por cilindros cheios. Ao levar-se em consideração que uma única concessionária de energia elétrica pode possuir centenas ou milhares de transformadores em seu parque, além de outros equipamentos de alta tensão imersos em óleo, verifica-se que a tarefa de troca periódica de cilindros pode assumir grandes proporções, com a necessidade de criação de equipes específicas para cuidar do equipamento de monitoração de gases em tempo real, com o conseqüente aumento dos custos de manutenção e desvio de foco da engenharia de manutenção, que deveria ser voltado para o transformador.

Na segunda categoria de equipamentos para monitoração em tempo real de gases dissolvidos no óleo estão os dispositivos que efetuam o contato com o óleo isolante através de uma única válvula de grande diâmetro no tanque do transformador, tal como os produtos “Hydran 201R Model i” e “Hydran M2”, mostrados, respectivamente, nas referências [2] e [3] em anexo. Pelo fato do fluxo de óleo do tanque do transformador para o interior do equipamento de medição ser efetuado através de apenas uma válvula, tais sistemas exigem que a válvula e a

6/21 tubulação empregadas para essa conexão tenham um diâmetro relativamente grande, maior que certo diâmetro mínimo especificado, e que a distância a percorrer pelo óleo do tanque do transformador até o interior do equipamento seja a menor possível, menor que certo valor máximo especificado pelo fabricante. Com isso se busca evitar que o óleo no interior do equipamento de medição permaneça estagnado, com o seu conteúdo de gases dissolvidos não sendo mais representativo do estado interno do transformador.

Para forçar a circulação do óleo entre o interior do equipamento e o transformador é empregado também o recurso mostrado na patente US 5,773,709, em que o óleo no interior do equipamento de medição é aquecido e resfriado ciclicamente para forçar sua circulação pelo fenômeno de convecção. No entanto, a exigência de uso de válvulas com diâmetro relativamente grande faz com que, em muitas instalações em transformadores já em operação, a válvula de esvaziamento ou drenagem do tanque seja a única opção disponível, por ser a única existente com grande diâmetro. No entanto, a localização da válvula de drenagem no ponto mais baixo do tanque, em nível inferior à parte ativa, onde é gerado o calor que faz o óleo circular no interior do transformador, pode levar à estagnação do óleo nessa região, de forma que a circulação causada pelo aquecimento do equipamento de medição de gás seja apenas local, representando de maneira pobre os gases dissolvidos no restante do transformador. Além disso, algumas vezes a válvula de drenagem já é utilizada para outras funções, tais como a circulação do óleo em máquinas de regeneração de óleo por termo-vácuo ou outras, o que força a retirada e a reinstalação do equipamento de medição toda vez que o uso da válvula se faz necessário.

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Com freqüência são empregadas, nos equipamentos de monitoração de gases dissolvidos do estado da técnica, membranas semipermeáveis para a extração do gás dissolvido no óleo. Tais membranas têm porosidade tal que, embora permitam que um ou mais gases as atravessem, impedem a passagem do óleo. Dessa forma, é empregada uma construção em que de um lado da membrana encontra-se o óleo isolante e do outro um ambiente gasoso onde é feita a medição dos gases extraídos do óleo. Como o lado da membrana em ambiente gasoso está normal mente à pressão atmosférica, ou próximo desta, a membrana é submetida e deve suportar a diferença de pressão entre o óleo e a atmosfera. Na maioria das aplicações, e em condições normais de operação, a pressão do óleo será igual à pressão atmosférica somada à pressão hidrostática da coluna de óleo, de alguns metros. Nesse caso, a diferença de pressão que deve ser suportada pela membrana é apenas a pressão correspondente à altura da coluna de óleo, que é relativamente baixa. Podem surgir situações, no entanto, em que tal diferença de pressão aumenta significativamente, o que pode danificar a membrana e causar vazamento de óleo através da mesma, deixando os equipamentos de monitoração do estado da técnica fora de operação e causando risco de derramamento de óleo no meio ambiente. São exemplos de situações que podem causar tais danos à membrana a realização de vácuo no tanque do transformador, durante ensaios ou processo de tratamento do óleo, e o surgimento de pressão excessiva ou vácuo, respectivamente, durante a instalação ou a remoção na válvula do transformador do equipamento de monitoração sem que sua abertura de purga de ar seja aberta para permitir a equalização de pressão do interior da válvula com o ambiente.

DESVANTAGENS DO ESTADO DA TÉCNICA

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No caso de sistemas com circulação de óleo em tubulações, os elevados riscos de vazamentos de óleo ao longo do circuito fechado de circulação, devido ao grande número de elementos e conexões necessários e à grande distância percorrida pelas tubulações, que ficam expostas a danos acidentais;

No caso de sistemas com conexão a apenas uma válvula, a exigência de uso de válvula com diâmetro relativamente grande, encarecendo a instalação quando se tratam de transformadores novos;

Ainda devido à exigência de uso de válvula de grande diâmetro, a obrigatoriedade de conexão na válvula de drenagem do transformador em muitas instalações efetuadas em transformadores já em operação, forçando à retirada do sistema de monitoração sempre que a válvula tem que ser usada para outra aplicação;

Nos casos de instalação na válvula de drenagem, o risco da medição de gases dissolvidos ser efetuada em um óleo estagnado, pouco representativo dos fenômenos que ocorrem no transformador, levando a uma baixa qualidade do diagnóstico;

A utilização, em alguns sistemas de monitoração, de cilindros de gás que devem ser substituídos periodicamente, incorporando a cada transformador um novo item que necessita de manutenção preventiva periódica, quando o objetivo ao monitorar era eliminar a manutenção periódica. Como pode haver centenas ou milhares de transformadores em uma concessionária, são centenas ou milhares de cilindros para manter, o que contribui também para desviar o foco dos profissionais de manutenção de sua função principal;

O risco de danos à membrana semipermeável do equipamento de monitoração em caso de sobrepressão ou vácuo que podem ocorrer durante a

9/21 instalação e remoção do sistema ou durante manutenções e ensaios efetuados no transformador;

Os riscos de contaminação do meio ambiente na eventualidade de vazamento do óleo isolante, devido aos fatores citados acima;

Dados os altos custos associados aos sistemas de monitoração de gases do estado da técnica, a inviabilidade econômica de emprego dos mesmos em transformadores e outros equipamentos de pequeno porte, utilizados aos milhares em sistemas de distribuição de energia elétrica, deixando tais equipamentos desprovidos de monitoração on-line e sujeitos a falhas catastróficas.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

Objetiva monitorar de forma contínua e em tempo real a concentração de gases dissolvidos no óleo isolante de equipamentos de alta tensão, como, por exemplo, transformadores de potência, reatores, buchas condensivas, transformadores de corrente e de potencial entre outros, efetivada por meio de uma abertura de reduzido diâmetro, não havendo necessidade de utilização de tubulações ao longo do transformador, que garante o acesso a uma amostra de óleo que melhor representa o que se passa no interior do equipamento de alta tensão. VANTAGENS DA INVENÇÃO

Redução de riscos de vazamentos pela eliminação de tubulações de circulação de óleo;

Possibilidade de uso de válvulas ou aberturas de pequeno diâmetro para instalação do sistema de monitoração de gases, reduzindo custos e evitando a ocupação da válvula de drenagem, ao mesmo tempo em que possibilita a instalação em locais com boa circulação natural de óleo, tais como os radiadores de calor;

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Possibilidade de ajuste de profundidade das aberturas de captação de óleo, posicionando-as com precisão nos locais com óleo de melhor representatividade do que se passa no interior do equipamento de alta tensão;

Eliminação de cilindros de gás de calibração, pelo uso de sistema de autocalibração com ar do ambiente, garantindo a precisão das medições e evitando a necessidade de manutenção periódica de cilindros de gás;

Eliminação do risco de danos à membrana semipermeável devido a sobrepressões ou vácuo no óleo durante a instalação do sistema ou manutenção do transformador;

Redução dos riscos de contaminação do meio ambiente com óleo em caso de vazamentos, como exposto nos itens acima;

Sistema de conexão rápida por tomada e plug removível, reduzindo os tempos de instalação e manutenção;

A possibilidade de construção de versões simplificadas, de baixo custo, com sensores para medição de apenas alguns gases, tais como um, dois, três gases, e assim por diante;

A possibilidade de construção de versões de baixíssimo custo, atuando apenas como uma “chave de gás” para alarme, viabilizando a monitoração de transformadores e outros equipamentos de pequeno porte empregados aos milhares em sistemas de distribuição de energia.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Figura 1: Interface do sistema de monitoração de gases dissolvido no óleo com o equipamento de alta tensão;

Figura 2: Detalhamento do sistema de monitoração de gases dissolvido no óleo;

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Figura 3: Detalhes da membrana semipermeável;

Figura 4: Detalhes do dispositivo de fixação;

Figura 5: Instalação nas tubulações de radiadores de calor;

Figura 6: Instalação alternativa nas tubulações de radiadores de calor;

Figura 7: Diagrama de blocos dos circuitos.

DA INVENÇÃO

Trata a nova invenção aqui descrita de um “SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAÇÃO DE GASES DISSOLVIDOS NO ÓLEO ISOLANTE DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES, COMUTADORES SOB CARGA, TRANSFORMADORES DE CORRENTE, TRANSFORMADORES DE POTENCIAL, BUCHAS CONDENSIVAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES IMERSOS EM ÓLEO”, consistindo notadamente de um sistema que se acopla a uma só abertura para acesso ao óleo isolante, sendo esta de pequeno diâmetro e sem a utilização de tubulações ao longo do transformador, o que permite sua instalação, por exemplo, nas aberturas existentes nos radiadores para purga de ar, garantindo ao sistema de monitoração o acesso a uma amostragem de óleo que representa excelentemente o que se passa no interior do equipamento de alta tensão. Além de possibilitar instalação simples e segura no equipamento de alta tensão, tal sistema possui ainda o recurso de autocalibração e diversas possíveis interfaces para o usuário, tanto analógicas quanto digitais.

Mais particularmente, fazendo referência à figura 1, o sistema de monitoração de gases (1) aqui descrito é composto de uma haste (2) cilíndrica rígida, dotada de um dispositivo de fixação (3) para sua fixação em uma abertura (4) que dê acesso ao óleo (O) do equipamento de alta tensão (5), de tal forma que uma extremidade inferior (6) da haste (2) seja inserida pela abertura (4) até alcançar um

12/21 local em que já exista naturalmente a circulação do óleo (O), possuindo essa extremidade (6) da haste duas aberturas (7, 8) diametralmente opostas, uma de admissão (7) e outra de descarga (8) de óleo.

Como mostra a figura 2, onde se vê o sistema de monitoração de gases (1) em corte transversal, cada uma das aberturas (7, 8) é conectada a uma tubulação (7’, 8’) de circulação de óleo, sendo tais tubulações (7’, 8’) dispostas axialmente no interior da haste (2) e paralelos entre si. A extremidade superior da haste (2) fixa-se a um corpo principal (9), no interior do qual existem duas câmaras de óleo (10, 11), conectando-se a cada uma delas uma das tubulações (7’, 8’) de circulação de óleo. As duas câmaras de óleo (10, 11), por sua vez, são interligadas em sua parte superior por meio de uma bomba (12) de circulação de óleo. A bomba de óleo (12) é controlada pelo microprocessador (13), que a liga e desliga de acordo com programação existente em seu software (14). Quando a bomba de óleo (12) está em operação, esta força a circulação do óleo (O), que entra pela abertura de admissão (7), desloca-se pela tubulação de entrada (7’), entra na primeira câmara de óleo (10), passa pela bomba (12), entra na segunda câmara de óleo (11), passa pela tubulação de saída (8’) e é devolvido ao equipamento de alta tensão (não mostrado) após deixar a abertura de descarga (8).

Observando ainda a figura 2, a parte superior do corpo principal (9) é dotada de uma pequena válvula de purga de ar (15), que mantém contato com a parte superior da câmara de óleo (11) e com a saída de óleo da bomba (12), de forma a permitir a eliminação, ou purga, do ar presente no interior das câmaras de óleo (10, 11) e tubulações (7’, 8’) no instante da instalação, garantindo seu total preenchimento com óleo. Ao abrir a válvula de purga (15) o nível de óleo sobe no interior das câmaras (10, 11) e tubulações (7’, 8’), expulsando o ar pelo bocal (16).

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Tal arranjo pode ser empregado também para a retirada de amostras de óleo para análise em laboratório, através do acoplamento de uma seringa de amostragem (não mostrada) ao bocal (16), de forma que o óleo expulso pelo bocal (16) encha a seringa ao se abrir a válvula (15).

De acordo com a figura 2, cada uma das câmaras de óleo (10, 11) tem uma ou mais paredes constituída por membranas (17, 18) de material semipermeável, que permite a permeação do gás dissolvido no óleo (O) para as câmaras de gás (10’, 11’), as quais são interligadas pelo canal (19). Na câmara de gás (10’) são instalados um ou mais sensores (20) para medição de concentração io dos gases de interesse que deseja monitorar, como, por exemplo, hidrogênio, monóxido de carbono, dióxido de carbono, metano, etano, etileno e acetileno, dentre outros. Como as câmaras de gás (10’, 11’) são fechadas hermeticamente, a concentração dos gases no seu interior é diretamente proporcional à concentração dos gases dissolvidos no óleo (O), de forma que as medições de concentrações 15 efetuadas pelos sensores (20) podem ser utilizadas pelo microprocessador (13) para cálculo da concentração dos mesmos gases no óleo (O).

Uma vez que a circulação forçada do óleo (O) em contato com as membranas (17, 18), por meio da bomba de óleo (12), aumenta em muito a eficiência da permeação dos gases através das membranas, não é necessário que a 20 bomba de óleo (12) opere continuamente para que se obtenha nas câmaras de gás (10 , 1T) uma quantidade suficiente dos gases dissolvidos no óleo (O) para permitir as leituras de suas concentrações pelos sensores (20). Com isso, é possível aumentar o tempo de vida útil da bomba de óleo (12) ao operá-la de forma intermitente e cíclica, ligando-a por um dado período de tempo e desligando-a por 25 um segundo período de tempo. Isso é feito pelo software (14) executado pelo

14/21 microprocessador (13), no qual tais períodos de tempo são pré-programados de forma a garantir que permeie pelas membranas (17, 18) uma quantidade suficiente dos gases dissolvidos no óleo (O) para permitir suas medições.

Atendo-se ainda à figura 2, no caminho de circulação do óleo (O) é instalado um sensor de umidade (21), que mede a saturação relativa de água dissolvida no óleo (O), informando essa medição ao microprocessador (13). No mesmo local é instalado também um sensor de temperatura (22), que fornece ao microprocessador (13) a informação da temperatura do óleo (O). De posse das medições de saturação relativa de água e temperatura do óleo, o microprocessador io (13) efetua em seu software (14) o cálculo da concentração de água no óleo (O), em partes por milhão. Tais medições permitem ainda que o microprocessador (13) efetue cálculos em seu software (14) para compensação e correção de eventuais influências que as variações de saturação de água e temperatura do óleo (O) possam acarretar nas medições dos sensores de gases (20), permitindo a medição 15 de gases com precisão em quais condições de temperatura e umidade.

Fazendo referência à figura 2, nos casos em que os sensores de gases (20) exigirem a existência de oxigênio para sua correta operação, a presença deste elemento nas câmaras de gás (10’, 11’) é garantida pela bomba de ar (12’), que obtém o oxigênio do ar atmosférico (A). A bomba de ar (12’) é controlada pelo 20 microprocessador (13), que a liga e desliga de acordo com programação existente em seu software (14). Quando da operação da bomba de ar (12’), o vácuo gerado na sua entrada força a abertura da válvula de retenção de admissão (23), criando um fluxo de ar (A) que passa pela abertura de admissão de ar (24), pelo filtro (25) para retenção de partículas e umidade, pela válvula de retenção de admissão (23) e pela 25 bomba de ar (12’), adentrando a câmara de gás (10’). Tal fluxo de ar (A) entrando na

15/21 câmara de gás (10’) cria uma pressão positiva no interior da mesma, o que leva à abertura da válvula de retenção de escape (26), permitindo a saída do ar (A) através do filtro de ar (25’) e da abertura de escape de ar (24’), de forma a evitar pressão excessiva no interior da câmara de gás (10’) e permitindo a renovação do ar no seu interior, o que garante uma concentração de oxigênio constante e igual à encontrada na atmosfera. Para evitar que os gases que se pretende medir sejam completamente expulsos da câmara de gás (10’), a operação da bomba de ar (12’) é realizada de forma intermitente e cíclica, conforme programado no software (14) executado no microprocessador (13), de forma a ligar a bomba de ar por um dado período de ío tempo e desligá-la por um segundo período de tempo. Tais períodos de tempo são pré-programados no software de controle do microprocessador (13) de forma que a bomba de ar (12’) permaneça desligada na maior parte do tempo - condição em que as válvulas de retenção de admissão (23) e de escape (26) se fecham por efeito de suas molas internas (27), mantendo as câmaras de gás (10’, 11’) hermeticamente 15 fechadas e evitando assim a dispersão para a atmosfera dos gases que permearam pelas membranas (17, 18) e possibilitando que suas concentrações nas câmaras de gás (10’, 11’) se equilibrem com a concentração dos mesmos gases dissolvidos no óleo (O) - sendo ligada por curtos períodos para garantir o suprimento de oxigênio no interior das câmaras de gás (10’, 11’).

^{20 Por outro} lado, a bomba de ar (12’) permite também a realização de um processo de autocalibração do sistema de monitoração de gás (1). Para tal, a bomba de ar (12’) é ligada por um período de tempo longo o suficiente para que todo o gás no interior das câmaras de gás (10’, 11’) seja expulso e substituído por ar atmosférico (A), no qual as concentrações dos gases medidos pelos sensores (20) são conhecidas, permitindo que o software de controle (14) no microprocessador

16/21 (13) compare as medições dos sensores (20) com os valores de concentração conhecidos, calculando os erros das medições e descontando-os das mesmas, de forma que as medições são corrigidas e passam a coincidir com os valores de concentrações conhecidas dos gases na atmosfera. Dado que durante o procedimento de autocalibração descrito as medições dos gases dissolvidos no óleo (O) são interrompidas, este procedimento deve ser realizado com periodicidade relativamente grande, por exemplo, uma vez por dia ou por semana, sendo que o software (14) executado no microprocessador (13) permite a programação da periodicidade da autocalibração pelo usuário.

Como detalha a figura 3, onde é mostrado o corte da seção A-A indicada na figura 2, as membranas semipermeáveis (17, 18) possuem, no seu lado que está em contato com o óleo (O), uma série de aletas (28) de suporte que tocam a membrana (17, 18), sendo tais aletas (28) espaçadas entre si de forma a permitir a passagem de óleo (O) no intervalo entre elas. Em caso de ocorrência de vácuo no óleo (O), estas aletas (28) atuam como suportes para as membranas (17, 18), apoiando-as de forma a evitar que se estiquem e sejam submetidas a forças excessivas, que levariam a seu rompimento, causando vazamento do óleo (O). De forma similar, no lado oposto das membranas (17, 18), no lado das câmaras de gás (10, 11), existem placas de apoio (29) afixadas ao corpo principal (9), sendo tais placas de apoio (29) dotadas de um grande número de furos (30), que permitem que o gás permeado através das membranas (17, 18) chegue às câmaras de gás (10’, 11’). Em caso de ocorrência de uma sobrepressão no óleo (O), estas placas de apoio (29) atuam como suportes para as membranas (17, 18), apoiando-as de forma a evitar que se estiquem e sejam submetidas a forças excessivas, que causariam da mesma forma o vazamento do óleo (O).

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A figura 4 mostra um corte transversal do dispositivo de fixação (3), com a haste (2) em seu interior. Nesta figura se observa que, para garantir que as aberturas de admissão (7) e de descarga (8) de óleo (O) na extremidade (6) da haste (2) sejam corretamente posicionadas em uma região onde exista circulação do 5 óleo do equipamento de alta tensão, o dispositivo de fixação (3) possui um furo cilíndrico em seu centro que permite que a haste (2) mova-se livremente no seu sentido axial, ao longo de todo o seu comprimento, variando dessa forma a profundidade (31) em que se localizam as aberturas de admissão (7) e de descarga (8) em relação à abertura (4) do tanque do equipamento (5), onde é rosqueado o ίο dispositivo de fixação (3). Após ajustada a profundidade (31), a haste (2) é travada apertando-se a porca (32), que empurra para baixo o anel (33), em formato de cunha e de material metálico ou elástico, de forma que este pressiona radialmente tanto a haste (2) quanto o dispositivo de fixação (3), impedindo a movimentação da haste (2) no interior do dispositivo de fixação (3) e evitando assim que a profundidade (31) se 15 altere acidentalmente. Para maior segurança, a extremidade inferior (6) da haste (2) possui diâmetro maior que o restante da haste (2) e maior que o diâmetro do furo central no dispositivo de fixação (3), de forma a impedir que a haste (2) se separe do dispositivo de fixação (3), evitando assim o vazamento do óleo (O), por exemplo, em caso de sobrepressão no óleo (O). Para evitar o vazamento do óleo (O) através do 20 pequeno espaço existente entre a haste (2) e o furo central do dispositivo de fixação (3), este possui um rebaixo (34) em sua parte inferior onde é instalado um anel de retenção (35), que mantém uma pressão radial sobre a haste (2), evitando a passagem do óleo (O), ao passo que permite o movimento axial da haste (2).

Como se pôde observar nas figuras 1, 2 e 4, a forma de amostragem 25 do óleo empregada pelo sistema de monitoração de gás (1) aqui descrito permite o

18/21 uso de apenas uma abertura (4) para a conexão do mesmo ao equipamento de alta tensão (5) - podendo a abertura (4) ser dotada de uma válvula do tipo de abertura plena, geralmente de esfera ou de gaveta - permitindo ainda que essa possua diâmetro tão reduzido quanto se queira, sendo 1/2 polegada o diâmetro típico 5 empregado.

Como mostra a figura 5, o pequeno diâmetro necessário para a abertura (4) permite que o sistema de monitoração de gases (1) seja instalado nas tubulações superior (36) ou inferior (37) dos radiadores de calor (38) de um transformador de potência ou reator (39), em aberturas (4) de pequeno diâmetro ίο existentes na tubulação superior (36) para a retirada do ar no interior dos radiadores (38) durante o enchimento do transformador com óleo (O) e na tubulação inferior (37) para o esvaziamento dos mesmos radiadores (38) para manutenção. Com isso, o sistema de monitoração de gases (1) efetua sua amostragem em um fluxo de óleo (O) excelentemente representativo do estado interno do transformador (39), uma vez 15 que tal fluxo de óleo provém diretamente da parte ativa (40) do equipamento (39), sendo o fluxo provocado pelo aquecimento da própria parte ativa (40) - núcleo e enrolamentos - por efeito de convecção, que faz o óleo (O) quente entrar pela tubulação superior (36), passar pelos radiadores (38) e retornar mais frio para o transformador (39) pela tubulação inferior (37), podendo ser empregadas ainda, em 20 algumas aplicações, bombas (não mostradas) para a circulação forçada do óleo pelos radiadores (38), criando um fluxo ainda maior. Embora a figura 5 ilustre a instalação do monitor de gases (1) na abertura (4) da tubulação superior (36), também é possível a instalação do monitor de gases (1) na abertura (4) da tubulação inferior (37).

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Dessa forma, fazendo referência às figuras 2 e 5, as tubulações de circulação de óleo (7’, 8’) possuem comprimento bastante reduzido, dado que o corpo principal (9) do sistema de monitoração de gases (1) está fixado diretamente à extremidade da haste (2), evitando que essas tubulações (7’, 8’) se estendam ao longo das paredes e/ou da tampa do transformador (39), onde poderiam ser danificadas durante trabalhos de manutenção no mesmo, além de estarem protegidas no interior da haste (2).

Entretanto, tal fato não impede o uso do sistema de monitoração de gases (1) com outras configurações, uma delas mostrada na figura 6, onde verificamos que a entrada do óleo (O) se dá pela abertura de admissão (7) existente na extremidade inferior da haste (2) e a saída do óleo se dá pela abertura de descarga (8), que se conecta por meio da tubulação externa (41) e do dispositivo de fixação (3’) à abertura (4) existente na tubulação inferior (37) dos radiadores (38). Outros arranjos de instalação do sistema de monitoração de gases (1) são também possíveis, podendo citar-se, sem pretender esgotar todas as possibilidades, a instalação do monitor de gases (1) na abertura (4) da tubulação inferior (37) e a conexão da tubulação (41), por meio do dispositivo de fixação (3’), à abertura (4) da tubulação superior (36), sendo que nesse caso a extremidade da haste (2) possuirá a abertura de descarga (8) e a tubulação (41) conecta-se ao monitor de gases (1) em sua abertura de admissão (7).

Como mostra o diagrama de blocos da figura 7, o sistema de monitoração de gases dissolvidos no óleo (1) é equipado com um display (42), conectado ao microprocessador (13), para a indicação local dos valores de concentrações dos gases dissolvidos no óleo, de temperatura do óleo, saturação relativa de água no óleo e concentração de água dissolvida no óleo, dentre outras, e

20/21 com um teclado (43) para ajustes locais pelo usuário. Para indicações remotas dessas mesmas informações, o sistema (1) é dotado de saídas analógicas (44), por exemplo do tipo 4 a 20 mA, as quais são controladas pelo microprocessador (13), que também opera relés de saída (45) para indicação de diversos alarmes, tais como concentrações de gases altas ou muito altas, saturação de água e teor de água no óleo altos ou muito altos e taxas elevadas de aumento das concentrações de gases e do teor de água no óleo. Associados ao microprocessador (13) existem ainda portas de comunicação serial (46), por exemplo, dos tipos RS232, RS485, USB ou outras, que permitem a leitura remota de todas as medições, por meio de io um computador remoto de aquisição de dados (não mostrado), além de circuitos (47) para transmissão remota das medições por ondas de rádio, nos padrões Wi-fi, Zigbee, Bluetooth ou outros, apenas para citar possíveis exemplos. Para facilidade de instalação e remoção, todas as ligações elétricas necessárias para a operação do sistema de monitoração de gases (1) são realizadas por meio de uma tomada (48) 15 permanentemente fixada ao corpo principal (9), à qual se conecta um plug removível (49), ao qual o usuário fará a ligação de toda a fiação (50) necessária, incluindo tensão de alimentação auxiliar para o sistema, sinais de saídas analógicas e relés de alarme e portas de comunicação serial, dentre outras.

O sistema de monitoração de gases (1) pode ser construído também em versões simplificadas de menor custo, com a instalação de apenas um sensor de gás (20), para medição da concentração apenas de hidrogênio, por exemplo, ou de dois sensores de gás (20), para medição de concentração de dois gases - por exemplo, hidrogênio e monóxido de carbono, sem excluir outras combinações - e assim por diante, com sensores para três gases, quatro gases, etc.

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Ademais, o sistema de monitoração de gases (1) pode ser construído em uma configuração de baixíssimo custo, em que atuará como uma “chave de gás”, isto é, um equipamento dotado de um ou mais sensores (20) que têm por objetivo unicamente detectar a ocorrência de aumentos de grandes proporções na concentração dos gases escolhidos — por exemplo, com a concentração do gás atingindo duas ou três vezes seu valor inicial, sem se preocupar em efetuar qualquer medição precisa dessas concentrações. Quando de tais aumentos abruptos nas concentrações, o sistema de monitoração de gases (1) atua um ou mais contatos de saída (45), sinalizando ao usuário a ocorrência, para que esse tome as medidas necessárias, tais como a retirada de amostras de óleo para análise em laboratório para o diagnóstico preciso do defeito no equipamento de alta tensão. Diferentemente da configuração de hardware completa mostrada na figura 7 e descrita acima, nessa versão de baixíssimo custo podem ser eliminadas partes consideradas não essenciais, tais como o display local (42), o teclado (43), as saídas analógicas (44), as portas de comunicação serial (46) e os circuitos de comunicação sem-fio (47), restando apenas os contatos de saída para alarme (45). Tal configuração de baixíssimo custo traz como benefício o fato de permitir a monitoração on-line de transformadores e outros equipamentos de alta tensão de pequeno porte e baixo custo, empregados aos milhares em sistemas de distribuição de energia elétrica, nos quais não é economicamente viável a instalação de sistemas de monitoração de gases completos, de alto custo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1) “SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAÇÃO DE GASES DISSOLVIDOS NO ÓLEO ISOLANTE DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES, COMUTADORES SOB CARGA, TRANSFORMADORES DE CORRENTE, TRANSFORMADORES DE POTENCIAL, BUCHAS CONDENSIVAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES IMERSOS EM ÓLEO” caracterizado por possuir uma haste (2) cilíndrica rígida, dotada de um dispositivo de fixação (3) para sua fixação em uma abertura (4) que dê acesso ao óleo (O) do equipamento de alta tensão (5), de tal forma que a extremidade inferior (6) da haste (2) seja inserida pela abertura (4) até alcançar um local em que já exista naturalmente a circulação do óleo (O), possuindo essa extremidade (6) da haste (2) duas aberturas (7, 8) diametralmente opostas, uma de admissão (7) e outra de descarga (8) de óleo; pelas aberturas (7, 8) serem conectadas às tubulações (7’, 8’) de circulação de óleo, que são dispostas axialmente no interior da haste (2) e paralelas entre si; pela extremidade superior da haste (2) fixar-se rigidamente ao corpo principal (9), no interior do qual existem duas câmaras de óleo (10, 11), conectando-se a cada uma delas uma das tubulações (7’, 8’), sendo as duas câmaras de óleo (10, 11) interligadas em sua parte superior por meio de uma bomba (12) de circulação de óleo, a qual é controlada pelo microprocessador (13), que a liga e desliga de acordo com programação existente em seu software (14); pela bomba de óleo (12), quando em operação, forçar a circulação do óleo (O), que entra pela abertura de admissão (7), desloca-se pela tubulação de entrada (7’), entra na primeira câmara de óleo (10), passa pela bomba (12), entra na segunda câmara de óleo (11), passa pela tubulação de saída (8’) e é devolvido ao equipamento de alta tensão (5) após deixar a abertura de descarga (8); por cada uma das câmaras de

2) “SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAÇÃO DE GASES DISSOLVIDOS NO ÓLEO ISOLANTE DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES, COMUTADORES SOB CARGA, TRANSFORMADORES DE CORRENTE, TRANSFORMADORES DE POTENCIAL, BUCHAS CONDENSIVAS E 20 EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES IMERSOS EM ÓLEO” de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por permitir que a bomba de óleo (12) opere de forma intermitente e cíclica para aumentar sua vida útil, ligando-a por um dado período de tempo e desligando-a por um segundo período de tempo, conforme programação no software (14) executado pelo microprocessador (13), de forma a 25 garantir que permeie pelas membranas (17, 18) uma quantidade suficiente dos

2/11 óleo (10, 11) ter uma ou mais de suas paredes constituídas por membranas (17, 18) de material semipermeável, que permite a permeação do gás dissolvido no óleo (O) para as câmaras de gás (10’, 1T), as quais são interligadas pelo canal (19); pela câmara de gás (10’) possuir um ou mais sensores (20) para medição de

3) “SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAÇÃO DE GASES DISSOLVIDOS NO ÓLEO ISOLANTE DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES, COMUTADORES SOB CARGA, TRANSFORMADORES DE CORRENTE, TRANSFORMADORES DE POTENCIAL, BUCHAS CONDENSIVAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES IMERSOS EM ÓLEO” de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo vácuo gerado na entrada da bomba de ar (12’) quando a mesma encontra-se em operação forçar a abertura da válvula de retenção de admissão (23), criando um fluxo de ar (A) que passa pela abertura de admissão de ar (24), pelo filtro (25) para retenção de partículas e umidade, pela válvula de retenção de admissão (23) e pela bomba de ar (12’), adentrando a câmara de gás (10’), onde se cria uma pressão positiva que leva à abertura da válvula de retenção de escape (26), permitindo a saída do ar (A) através do filtro de ar (25’) e da abertura de escape de ar (24’), de forma a evitar pressão excessiva no interior da câmara de gás (10’) e permitir a renovação do ar no seu interior, garantindo uma concentração de oxigênio constante e igual à encontrada na atmosfera; pela operação da bomba de ar (12’) ser realizada de forma intermitente e cíclica, conforme programado no software (14) executado no microprocessador (13), de forma a ligar a bomba de ar por um dado período de tempo e desligá-la por um segundo período de tempo, sendo tais períodos de tempo pré-programados no software de controle do microprocessador (13) de forma que a bomba de ar (12’) permaneça desligada na maior parte do tempo, sendo ligada por curtos períodos para garantir o suprimento de oxigênio no interior das câmaras de gás (10’, 11’); pelas válvulas de retenção de admissão (23) e de escape (26) se fecharem por

3/11 gases dissolvidos no óleo (O) para permitir as leituras de suas concentrações pelos sensores (20).

4) “SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAÇÃO DE GASES DISSOLVIDOS NO ÓLEO ISOLANTE DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES, COMUTADORES SOB CARGA, TRANSFORMADORES DE CORRENTE, TRANSFORMADORES DE POTENCIAL, BUCHAS CONDENSIVAS E

4/11 efeito de suas molas internas (27) quando a bomba de ar (12’) está desligada, mantendo as câmaras de gás (10’, 1T) hermeticamente fechadas e evitando assim a dispersão para a atmosfera dos gases que permearam pelas membranas (17, 18) e possibilitando que suas concentrações nas câmaras de gás (10’, 11’) se equilibrem 5 com a concentração dos mesmos gases dissolvidos no óleo (O).

5 custo que têm por objetivo detectar unicamente a ocorrência de aumentos de grandes proporções nas concentrações dos gases escolhidos, sem se preocupar em efetuar qualquer medição precisa dessas concentrações, atuando um ou mais contatos de saída (45) quando de tais aumentos abruptos nas concentrações para sinalizar ao usuário a ocorrência.

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COMUTADORES SOB CARGA, TRANSFORMADORES DE CORRENTE, TRANSFORMADORES DE POTENCIAL, BUCHAS CONDENSIVAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES IMERSOS EM ÓLEO” de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pela parte superior do corpo principal (9) 5 possuir uma válvula de purga de ar (15), que mantém contato com a parte superior da câmara de óleo (11) e com a saída de óleo da bomba (12), de forma a permitir a eliminação, ou purga, do ar presente no interior das câmaras de óleo (10, 11) e tubulações (7’, 8’) ao abrir-se a válvula de purga (15), sendo o ar expulso pelo bocal (16); por permitir a retirada de amostras de óleo para análise em laboratório, através io do acoplamento de uma seringa de amostragem ao bocal (16), de forma que o óleo expulso pelo bocal (16) encha a seringa ao se abrir a válvula (15).

5) “SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAÇÃO DE GASES DISSOLVIDOS NO

25 ÓLEO ISOLANTE DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES,

5 concentração dos gases de interesse que deseja monitorar, sendo as câmaras de gás (10’, 11’) fechadas hermeticamente, tornando a concentração dos gases no seu interior diretamente proporcional à concentração dos gases dissolvidos no óleo (O), de forma que as medições de concentrações efetuadas pelos sensores (20) podem ser utilizadas pelo microprocessador (13) para cálculo em seu software (14) da io concentração dos mesmos gases no óleo (O); por possuir uma bomba de ar (12’), que por meio das válvulas de retenção de admissão (23) e de escape (26) obtém oxigênio do ar atmosférico (A) para garantir a presença de oxigênio nas câmaras de gás (10’, 11’), sendo a bomba de ar (12’) controlada pelo microprocessador (13), que a liga e desliga de forma intermitente e cíclica, conforme programado no software 15 (14) executado no microprocessador (13).

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6) “SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAÇÃO DE GASES DISSOLVIDOS NO ÓLEO ISOLANTE DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES, COMUTADORES SOB CARGA, TRANSFORMADORES DE CORRENTE, 15 TRANSFORMADORES DE POTENCIAL, BUCHAS CONDENSIVAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES IMERSOS EM ÓLEO” de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por serem instalados, no caminho de circulação do óleo (O), um sensor de umidade (21), para medição da saturação relativa de água dissolvida no óleo (O), e um sensor de temperatura do óleo (22),

20 tais sensores fornecendo ao microprocessador (13) as informações de suas medições, com as quais o microprocessador (13) efetua em seu software (14) o cálculo da concentração de água no óleo (O), em partes por milhão, e os cálculos para compensação e correção de eventuais influências que as variações de saturação de água e temperatura do óleo (O) possam acarretar nas medições dos 25 sensores de gases (20).

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TRANSFORMADORES DE POTENCIAL, BUCHAS CONDENSIVAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES IMERSOS EM ÓLEO” de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo dispositivo de fixação (3) possuir um furo cilíndrico em seu centro que permite que a haste (2) mova-se livremente no seu sentido axial, ao longo de todo o seu comprimento, variando dessa forma a profundidade (31) em que se localizam as aberturas de admissão (7) e de descarga (8) em relação à abertura (4) do tanque do equipamento (5), onde é rosqueado o dispositivo de fixação (3), de forma a garantir que as aberturas de admissão (7) e de descarga (8) de óleo (O) na extremidade (6) da haste (2) sejam corretamente posicionadas em uma região onde exista circulação do óleo do equipamento de alta tensão; pela haste (2) ser travada apertando-se a porca (32), que empurra para baixo o anel (33), em formato de cunha e de material metálico ou elástico, de forma que este pressiona radialmente tanto a haste (2) quanto o dispositivo de fixação (3), impedindo a movimentação da haste (2) no interior do dispositivo de fixação (3) e evitando assim que a profundidade (31) se altere acidental mente; pela extremidade inferior (6) da haste (2) possuir diâmetro maior que o restante da haste (2) e maior que o diâmetro do furo central no dispositivo de fixação (3), de forma a impedir que a haste (2) se separe do dispositivo de fixação (3), evitando assim o vazamento do óleo (O); pelo furo central do dispositivo de fixação (3) possuir um rebaixo (34) em sua parte inferior onde é instalado um anel de retenção (35), que mantém uma pressão radial sobre a haste (2), evitando o vazamento do óleo (O) através do pequeno espaço existente entre a haste (2) e o furo central do dispositivo de fixação (3), ao passo que permite o movimento axial da haste (2).

7) “SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAÇÃO DE GASES DISSOLVIDOS NO ÓLEO ISOLANTE DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES, COMUTADORES SOB CARGA, TRANSFORMADORES DE CORRENTE, TRANSFORMADORES DE POTENCIAL, BUCHAS CONDENSIVAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES IMERSOS EM ÓLEO” de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por possuir uma série de aletas (28) de suporte no lado das membranas semipermeáveis (17, 18) que está em contato com o óleo (O), tais aletas (28) tocando as membranas (17, 18) para evitar danos às membranas semipermeáveis (17, 18) em caso de vácuo no óleo (O) e sendo as aletas (28) espaçadas entre si de forma a permitir a passagem de óleo (O) no intervalo entre elas.

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COMUTADORES SOB CARGA, TRANSFORMADORES DE CORRENTE, TRANSFORMADORES DE POTENCIAL, BUCHAS CONDENSIVAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES IMERSOS EM ÓLEO” de acordo com as reivindicações 1 e 9 caracterizado por permitir o uso de apenas uma abertura (4) para a conexão do sistema de monitoração de gás (1) ao equipamento de alta tensão (5), permitindo ainda que a abertura (4) possua diâmetro tão reduzido quanto se queira, possibilitando que o sistema de monitoração de gases (1) seja instalado nas tubulações superior (36) ou inferior (37) dos radiadores de calor (38) de um transformador de potência ou reator (39), em aberturas (4) de pequeno diâmetro existentes na tubulação superior (36), para a retirada do ar no interior dos radiadores (38) durante o enchimento do transformador com óleo (O), e na tubulação inferior (37) para o esvaziamento dos mesmos radiadores (38) para manutenção.

8) “SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAÇÃO DE GASES DISSOLVIDOS NO ÓLEO ISOLANTE DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES, COMUTADORES SOB CARGA, TRANSFORMADORES DE CORRENTE, TRANSFORMADORES DE POTENCIAL, BUCHAS CONDENSIVAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES IMERSOS EM ÓLEO” de acordo com as reivindicações 1 e 7 caracterizado por possuir placas de apoio (29) afixadas ao corpo principal (9), em contato com as membranas (17, 18) no lado das câmaras de gás (10’, 11’) para evitar danos às membranas (17, 18) em caso de sobrepressão no óleo (O), sendo tais placas de apoio (29) dotadas de um grande número de furos (30), que permitem que o gás permeado através das membranas (17, 18) chegue às câmaras de gás (10’, 11 ’).

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9) “SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAÇÃO DE GASES DISSOLVIDOS NO ÓLEO ISOLANTE DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES, COMUTADORES SOB CARGA, TRANSFORMADORES DE CORRENTE,

10 16) “SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAÇÃO DE GASES DISSOLVIDOS NO

ÓLEO ISOLANTE DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES, COMUTADORES SOB CARGA, TRANSFORMADORES DE CORRENTE, TRANSFORMADORES DE POTENCIAL, BUCHAS CONDENSIVAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES IMERSOS EM ÓLEO” de

10/11 óleo e concentração de água dissolvida no óleo, dentre outras, e com um teclado (43) para ajustes locais pelo usuário; pelo sistema de monitoração de gases (1) ser dotado de saídas analógicas (44), controladas pelo microprocessador (13), que também opera relés de saída (45) para indicação de diversos alarmes; por possuir 5 portas de comunicação serial (46), associadas ao microprocessador (13), que permitem a leitura remota de todas as medições, por meio de um computador remoto de aquisição de dados, além de circuitos (47) para transmissão remota das medições por ondas de rádio; por todas as ligações elétricas necessárias para a operação do sistema de monitoração de gases (1) serem realizadas por meio de io uma tomada (48) permanentemente fixada ao corpo principal (9), à qual se conecta um plug removível (49), ao qual o usuário faz a ligação de toda a fiação (50) necessária.

10) “SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAÇÃO DE GASES DISSOLVIDOS NO ÓLEO ISOLANTE DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES,

10 EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES IMERSOS EM ÓLEO” de acordo com as reivindicações 1 e 3 caracterizado pela bomba de ar (12’) permitir a realização de um processo de autocalibração do sistema de monitoração de gás (1), que consiste em ligar a bomba de ar (12’) por um período de tempo longo o suficiente para que todo o gás no interior das câmaras de gás (10’, 1T) seja expulso

15 e substituído por ar atmosférico (A), no qual as concentrações dos gases medidos pelos sensores (20) é conhecida, permitindo que o software de controle (14) no microprocessador (13) compare as medições dos sensores (20) com os valores de concentração conhecidos, calcule os erros das medições e desconte-os das mesmas, de forma que as medições são corrigidas e passam a coincidir com os

20 valores de concentrações conhecidas desses gases na atmosfera, sendo a periodicidade de execução do procedimento de autocalibração controlada pelo software (14), executado no microprocessador (13), conforme programação efetuada pelo usuário.

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EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES IMERSOS EM ÓLEO” de acordo com as reivindicações 1, 13 e 14 caracterizado pelo sistema de monitoração de gases (1) poder ser construído em uma configuração de baixíssimo custo, em que atuará como uma chave de gás, dotado de um ou mais sensores (20) de baixo

11) “SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAÇÃO DE GASES DISSOLVIDOS NO ÓLEO ISOLANTE DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES, COMUTADORES SOB CARGA, TRANSFORMADORES DE CORRENTE, TRANSFORMADORES DE POTENCIAL, BUCHAS CONDENSIVAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES IMERSOS EM ÓLEO” de acordo com as reivindicações 1, 9 e 10 caracterizado pelas tubulações de circulação de óleo (7’, 8’) possuírem comprimento bastante reduzido, dado que o corpo principal (9) do sistema de monitoração de gases (1) está fixado diretamente à extremidade da haste (2), evitando que essas tubulações (7’, 8’) se estendam ao longo das paredes e/ou da tampa do transformador (39), onde poderíam ser danificadas durante trabalhos de manutenção no mesmo, além de estarem protegidas no interior da haste (2).

12) “SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAÇÃO DE GASES DISSOLVIDOS NO ÓLEO ISOLANTE DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES, COMUTADORES SOB CARGA, TRANSFORMADORES DE CORRENTE, TRANSFORMADORES DE POTENCIAL, BUCHAS CONDENSIVAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES IMERSOS EM ÓLEO” de acordo com as reivindicações 1, 9 e 10 caracterizado por permitir, num arranjo alternativo, que a entrada do óleo (O) ocorra pela abertura de admissão (7) na extremidade inferior (6) da haste (2), instalada na abertura (4) da tubulação superior (36), e a saída do óleo o ocorra pela abertura de descarga (8), que se conecta por meio da tubulação externa (41) e do dispositivo de fixação (3’) à abertura (4) existente na tubulação inferior (37) dos radiadores (38), permitindo ainda a instalação do monitor de gases (1) na abertura (4) da tubulação inferior (37) e a conexão da tubulação (41), por meio do dispositivo de fixação (3’), à abertura (4) da tubulação superior (36), sendo que nesse caso a extremidade da haste (2) possuirá a abertura de descarga (8) e a tubulação (41) conecta-se ao monitor de gases (1) em sua abertura de admissão (7).

13) “SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAÇÃO DE GASES DISSOLVIDOS NO ÓLEO ISOLANTE DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES, COMUTADORES SOB CARGA, TRANSFORMADORES DE CORRENTE, TRANSFORMADORES DE POTENCIAL, BUCHAS CONDENSIVAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES IMERSOS EM ÓLEO” de acordo com as reivindicações 1 caracterizado pelo sistema de monitoração de gases dissolvidos no óleo (1) ser equipado com um display (42), conectado ao microprocessador (13), para a indicação local dos valores de concentrações dos gases dissolvidos no óleo, de temperatura do óleo, saturação relativa de água no

14) “SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAÇÃO DE GASES DISSOLVIDOS NO ÓLEO ISOLANTE DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES,

15 COMUTADORES SOB CARGA, TRANSFORMADORES DE CORRENTE, TRANSFORMADORES DE POTENCIAL, BUCHAS CONDENSIVAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES IMERSOS EM ÓLEO” de acordo com as reivindicações 1 e 13 caracterizado pelo sistema de monitoração de gases (1) poder ser construído em versões simplificadas de menor custo, para 20 medição de apenas alguns gases, com a instalação de apenas alguns sensores de gás (20) - um, dois, três sensores e assim por diante.

15) “SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAÇÃO DE GASES DISSOLVIDOS NO ÓLEO ISOLANTE DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES, COMUTADORES SOB CARGA, TRANSFORMADORES DE CORRENTE,

25 TRANSFORMADORES DE POTENCIAL, BUCHAS CONDENSIVAS E

15 acordo com as reivindicações 1, 13, 14 e 15 caracterizado pelo pela versão de baixíssimo custo do sistema de monitoração de gases (1) permitir a eliminação de partes não essenciais, tais como o display local (42), o teclado (43), as saídas analógicas (44), as portas de comunicação serial (46) e os circuitos de comunicação sem-fio (47), restando apenas os contatos de saída para alarme (45).