Relé de Gás (Buchholz) - Transformadores - Qual o propósito?

O relé de gás (Buchholz) transformador é um dispositivo de proteção instalado entre o tanque principal e o tanque de expansão de transformadores preenchidos com óleo. Este relé realiza duas funções. Ele detecta a lenta acumulação de gases, proporcionando um alarme depois de uma determinada quantidade de gás foi recolhido. Além disso ele responde a uma mudança repentina de pressão que acompanha uma alta taxa de produção de gás (a partir de um grande defeito interno), prontamente causando a desconexão do transformador (abertura do disjuntor primário).

Os relés Buchholz são aplicados ao longo da história na fabricação de grandes transformadores desde os anos 40. Este dispositivo foi desenvolvido por Max Buchholz (1875-1956) em 1921.

Montagem Típica em Transformador

Uma falha ou o desenvolvimento de falhas incipientes, geralmente provocam a formação lenta de gás.

Exemplos de falhas incipientes são:

• O fluxo de corrente através de falha dos suportes internos e as estruturas de isolamento;
• Terminais mal conectados ou frouxos nos terminais dos enrolamentos;
• Mal contato no comutador, gerando aquecimento
• Falhas envolvendo fugas de corrente ou descargas parciais.

  

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Uma falha grave é aquela que resulta na formação rápida de um grande volume de gases. Exemplos destas falhas são:

• Curtos entre espiras e enrolamentos;
• Circuitos abertos com geração de arco elétrico.

A falha no desligamento de um transformador que apresente uma condição de falha pode resultar em danos expressivos ao equipamento, inclusive com possibilidade de explosão.

Geração de gás devido a falhas

Falhas elétricas internas ao transformador resultarão em na produção de gases ionizados. Um volume significativo de gás é frequentemente gerada nos estágios iniciais de uma falha pela rápida quebra das moléculas do óleo isolante. Vale lembrar que a maioria destes gases são combustíveis, como hidrogênio, acetileno, etano, metano, etc.

Os gases gerados sobem através do óleo até o relé de gás, aonde são acumulados.

Uma vez que o um certo volume de gás se acumule no relé, é gerado um alarme através de contatos.

No caso de um alarme de gás, é necessário realizar a coleta e análise do gás que está sendo gerado. Esta análise, em conjunto com o conhecimento da taxa a que o gás está se acumulando, vai determinar o curso de ação apropriado. Se é detectado que uma falha está em desenvolvimento, o transformador deve ser retirado de serviço.

Ignorar este alarme pode levar o transformador a sérios danos, de acordo com o desenvolvimento da falha.

Funcionamento do Relé de Gás (Buchholz)

Um relé típico gás consiste em duas câmaras, cada uma executando uma função distinta. Uma secção transversal simplificada de um relé de gás é mostrado na Figura abaixo.

Relé de Gás

A montagem do relé consiste em uma câmara de acumulação de gás montada diretamente sobre uma câmara de pressão. A câmara de acumulação recolhe lentamente os gases produzidos. Um flutuador localizado nesta câmara se move de acordo com o acúmulo de gases. Ela opera um interruptor de alarme quando a quantidade de gases recolhidos atinge um nível especificado.

Um indicador acoplado ao flutuador também proporciona um meio para controlar a taxa a que o gás está sendo gerado.

A segunda câmara é a de pressão, e se conecta diretamente ao circuito de óleo do transformador. Ela conecta-se verticalmente com a câmara de acumulação, proporcionando um percurso para o gás ascendente.

Um "fole" cheio de ar localizado no interior da câmara de pressão atua como o detector de mudança de pressão. Uma onda de pressão repentina do óleo comprime o fole e força o ar para dentro, movendo um diafragma. O diafragma móvel aciona um interruptor, que envia um sinal de desligamento para o disjuntor do transformador.

Pressões repentinas, como surtos nas bombas de circulação de óleo, são eventos normais de operação e o relé deve ser ajustado para não atuar nestas condições. Na prática, é necessário que o relé seja configurado para operar em cerca de 7 KPa ( 1 psi ) acima da pressão máxima da bomba do óleo em circulação.

Pressões perigosamente altas provenientes de falhas graves são aliviadas por uma válvula de explosão na parte superior do tanque do transformador.

Válvula de Alívio

Um aumento significativo na pressão explode o diafragma e descargas de gases e óleo quente com possibilidade de resultar fogo.

Em um próximo post vamos detalhar um pouco mais os tipos de falhas e as gerações de gases.

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