Câmeras termográficas para monitoramento de subestações

As concessionárias de energia elétrica operam com uma infraestrutura envelhecida, o que aumenta o risco de apagões ou semiapagões. Os semiapagões consistem em uma queda na tensão da alimentação elétrica que faz com que a intensidade das luzes seja reduzida. As concessionárias também precisam enfrentar manutenções não planejadas dispendiosas e aumento dos custos.

Elas buscam formas de tratar essas questões a fim de melhorar a confiabilidade do fornecimento de energia elétrica ao mesmo tempo que reduzem custos. Ao utilizarem câmeras termográficas e software de automação da FLIR, as falhas iminentes de equipamentos e as violações de segurança podem ser detectadas a qualquer hora do dia ou da noite, em um local de monitoramento remoto. O efeito real é maior confiabilidade e custo reduzido.

Causa e efeito da falha

O risco de apagões e semiapagões está aumentando na rede de distribuição de energia devido à infraestrutura em processo de envelhecimento e à falta de sistemas de automação que monitorem as condições de equipamentos críticos em subestações e quaisquer outros locais na rede.

Por exemplo, vazamentos de fluido de transformadores ou ruptura de isolamentos internos podem provocar superaquecimentos que levam a falhas, mas muitas concessionárias não contam com sistemas automatizados de detecção térmica que revelem esses problemas.

Qualquer que seja a causa, uma falha em uma subestação essencial pode se propagar em uma série de falhas. O resultado pode ser uma falha generalizada de instalações bancárias, sistemas de segurança, fábricas, refrigeração de alimentos, redes de comunicação e sistemas de controle de tráfego. Obviamente, uma concessionária de energia elétrica envolvida pode perder enormes valores em receitas e incorrer em custos gigantescos para recolocar seus sistemas novamente em operação.

Instalações elétricas de alta tensão tendem a aquecer antes de falhar. Ao monitorar equipamentos de alta tensão continuamente, com câmeras termográficas, pode-se evitar avarias dispendiosas.

Câmeras termográficas ajudam a economizar dinheiro

A tecnologia de câmeras termográficas pode melhorar a confiabilidade e a segurança de subestações elétricas. Embora as concessionárias de energia elétrica usem câmeras termográficas manuais para monitorar equipamentos de subestações há muitos anos, agora estão passando para sistemas de câmeras termográficas, instalados permanentemente. Por meio do uso de câmeras termográficas automatizadas e software inovador, a FLIR e seus parceiros desenvolveram sistemas de monitoramento que fornecem alertas antecipados de falhas de equipamentos iminentes.

Esses sistemas empregam tecnologia de detecção e medição, métodos de controle e comunicações digitais avançados. Eles são capazes de antecipar, detectar e responder rapidamente a problemas, assim reduzindo os custos de manutenção, a possibilidade de falha, um apagão e produtividade perdida.

Apenas um exemplo: uma grande concessionária descobriu uma haste de bucha quente em um transformador de subestação e a reparou a um custo de apenas € 12.000. Um problema semelhante ocorrido antes de a empresa instituir seu programa de imagens termográficas resultou em uma falha catastrófica que custou mais de € 2.250.000.

Alguns componentes de subestações cujas assinaturas térmicas são precursoras de falhas incluem:

• Transformadores de energia (níveis de óleo e operação da bomba)
• Comutadores sob carga (níveis de óleo, outros problemas internos)
• Buchas isolantes (níveis de óleo e conexões ruins)
• Isoladores de suporte (umidade, contaminação, degradação)
• Para-raios (degradação de discos de óxido metálico)
• Disjuntores (vazamento de óleo ou SF6)
• Desconectores mecânicos (conexões ruins, contaminação)
• Armários de controle (desgaste de ventoinhas, bombas e outros componentes)
• Baterias

A detecção de aumentos de temperatura nesses componentes com câmeras termográficas permite operações de manutenção preventiva antes que ocorra uma interrupção não planejada, devido a uma falha total.

Visão geral esquemática do sistema de monitoramento de subestação

Princípios da termografia

O primeiro princípio da termografia é “muitos componentes aquecem antes de falhar”.

Em segundo lugar, todos os objetos emitem radiação térmica no espectro infravermelho, que não é visto pelo olho humano.

Em terceiro, câmeras termográficas convertem essa radiação em imagens nítidas nas quais é possível ler temperaturas. Estes dados de temperatura obtidos sem contato podem ser exibidos em tempo real em um monitor, também podendo ser enviados a um dispositivo digital de armazenamento para análise.

Câmeras termográficas não requerem luz para produzir imagens e podem ver pontos quentes bem antes que calor excessivo ou perda de isolamento leve a uma falha. Ela podem ser montadas em alojamentos para todas as condições climáticas e colocadas em mecanismos panorâmicos/de inclinação para analisar grandes áreas de uma subestação. Isso é possível devido à ampla seleção de lentes da FLIR com diferentes comprimentos focais. Portanto, elas oferecem suporte a monitoramento 24 horas por dia, 7 dias por semana em todos os tipos de condições climáticas e localizações.

As câmeras termográficas da FLIR reconhecem diferenças entre as assinaturas térmicas de componentes elétricos e as do seu ambiente (como o céu ou nuvens), podendo comparar entre si as temperaturas de componentes semelhantes localizados nas vizinhanças imediatas. Lógica, memória e comunicação de dados integrados permitem que elas comparem as temperaturas nas suas imagens a configurações definidas pelo usuário e que enviem os dados a uma estação central de monitoramento para análise de tendência, disparo de alarmes e geração de relatórios de exceção. As câmeras podem até mesmo notificar gerentes de instalações em escritórios remotos sobre condições anormais, por meio do envio de uma mensagem de e-mail. Isso as torna ideais para monitoramento desacompanhado de equipamentos de subestações.

Configurações típicas do sistema

Em cooperação com fornecedores de sistemas de automação, a FLIR Systems trabalha para criar sistemas de imagens termográficas e medição de temperatura sem contato para subestações elétricas.

Esses sistemas podem efetuar automaticamente rondas em locais e monitorar temperaturas de equipamentos sem supervisão humana. As imagens de vídeo e seus dados de temperatura são transportados por meio de Ethernet, rede sem fio ou cabos de fibra óptica para uma interface apropriada que os comunica ao local de monitoramento central.

O diagrama nesta página apresenta um sistema típico de monitoramento de subestação que utiliza câmeras termográficas FLIR A310. Sistemas desse tipo foram instalados em subestações ao redor do mundo. As versões mais avançadas desses sistemas fornecem modelagem térmica 3D, com autenticação de tempo, de equipamentos e áreas críticas.