Os transformadores constituem uma parte essencial dos sistemas elétricos modernos, garantindo uma transmissão e distribuição eficientes de eletricidade. A sua fiabilidade depende fortemente de mecanismos de proteção concebidos para mitigar os riscos de falhas internas nos transformadores. Entre estas medidas de proteção, o Relé de Surto de Óleo (OSR) é essencial, especialmente para proteger o Comutador de Taps em Carga (OLTC).

O OLTC é a parte mecanicamente mais complexa de um transformador, operando continuamente para regular a tensão. Devido à sua constante comutação e à exposição ao stress elétrico, o OLTC é altamente suscetível a falhas, tornando indispensável uma proteção dedicada.

Compreender os relés de surto de óleo em transformadores

Um Relé de Surto de Óleo é um dispositivo de proteção acionado por óleo, finamente calibrado, concebido especificamente para proteger o OLTC contra falhas internas repentinas. Em caso de anomalia interna, como um curto-circuito ou um arco elétrico no OLTC, o relé deteta um rápido surto de óleo isolante do transformador e emite um comando de disparo imediato, isolando o transformador antes que pequenas falhas se transformem em falhas catastróficas.

Os OSR são notavelmente diferentes de outros relés de proteção; ao contrário do relé Buchholz, que monitoriza a acumulação de gás ou as alterações do nível de óleo no tanque principal, o OSR é dedicado exclusivamente ao compartimento OLTC, normalmente instalado entre o tanque OLTC e o seu conservador dedicado.

O que é uma subida do petróleo?

Na operação de transformadores, uma sobrecarga de óleo refere-se a um deslocamento repentino de óleo causado pelo rápido desenvolvimento de falhas. Quando o óleo se move através do OSR, uma patilha ou palheta é desviada, fechando os contactos elétricos e ativando um circuito de alarme ou de disparo. Esta sobrecarga pode ser desencadeada por diversas anormalidades operacionais:

• Falhas internas, como arcos ou curtos-circuitos no enrolamento dentro do OLTC, provocam um pico abrupto de pressão.

• Transientes térmicos, onde mudanças rápidas de temperatura induzem movimento de fluidos.

• Falhas mecânicasno próprio sistema do permutador de derivação, o que pode perturbar o fluxo de óleo.

A maioria dos pequenos movimentos de óleo são benignos e estão relacionados com flutuações de carga ou expansão térmica. No entanto, os picos de óleo reais, provocados por avarias genuínas, requerem atenção imediata e uma resposta mecânica rápida. Os movimentos de óleo podem ser classificados como:

• Normal: Mudanças lentas devido a variações de temperatura ou de carga.

• Moderado: Picos temporários, possivelmente causados ​​por pequenas perturbações.

• Rápido: Surtos rápidos de falhas internas graves que requerem desconexão imediata.

Diferenciação entre um relé Buchholz e um relé de surto de óleo

Muitos técnicos confundem o OSR com o relé Buchholz, mais comum. Embora ambos desempenhem funções de proteção em transformadores a óleo, as suas funções diferem bastante, como se pode ver abaixo:

Assim, enquanto ambos protegem componentes valiosos, o OSR proporciona uma defesa de alta velocidade e finamente ajustada especificamente para o OLTC mecanicamente ativo e com ciclos frequentes.

Por que razão o OLTC requer proteção dedicada

O OLTC é, sem dúvida, o subsistema mecânico mais complexo de um transformador. Suporta movimentos constantes de contacto e comutação sob carga, o que é um ambiente com um elevado potencial de desgaste sustentado, arco elétrico de contacto e eventual geração de falhas.

As operações normais do OLTC podem gerar pequenas quantidades de gás — o suficiente para disparar alarmes falsos num sistema de relés padrão. O OSR contorna este problema concentrando-se exclusivamente na deteção de picos severos de fluido, e não na acumulação inócua de gás, reduzindo drasticamente as interrupções e intervenções de manutenção desnecessárias.

Os modos comuns de falha do OLTC que podem provocar um disparo do OSR incluem:

• Arco entre os contactos do comutador de derivação

• Curto-circuitos no mecanismo desviador ou selector

• Flashovers ligando-se ao solo

• Ruptura dielétrica aguda do óleo dentro do compartimento OLTC

Tais ocorrências podem provocar vaporização de óleo quase instantânea ou deslocamento forçado de fluido, gerando picos de pressão que ativam o OSR.

Práticas de Manutenção: Garantir a Fiabilidade do OSR

O Relé de Sobretensão de Óleo opera passivamente até que ocorra uma falha, o que significa que raramente é ativado em condições normais de serviço. No entanto, os testes e verificações de rotina são essenciais para confirmar a sua prontidão operacional.

• Verificações mecânicas: Opere os botões de teste ou acione manualmente a articulação (se suportado pelo projeto) para confirmar se o flutuador interior ou a pá se movem livremente e ativam os contactos do interruptor.

• Teste elétrico: Verifique a integridade do circuito de disparo através de medições de resistência de isolamento (megger) e testes de alta tensão (por exemplo, 2 kV durante 60 segundos) — certificando o isolamento interno do relé e a fiabilidade da comutação.

• Análise de óleo: Especialmente após um disparo do OSR, recolha amostras e examine o óleo do transformador. As avaliações comuns incluem a Tensão de Ruptura (BDV), os gases dissolvidos (DGA) e a contaminação por PPM. Estes testes ajudam a avaliar se ocorreu degradação do óleo e se é necessária filtragem ou substituição.

• Procedimentos preventivos: A utilização de respiradores de sílica gel e sistemas de filtragem ajuda a manter a qualidade do óleo a longo prazo, minimizando a entrada de humidade e a contaminação por partículas.

Além da manutenção mecânica, as revisões ocasionais dos mecanismos do OLTC ou dos principais componentes do transformador (e as revisões do motor elétrico dos sistemas de acionamento associados) garantem uma integridade operacional contínua. A revitalização periódica do óleo do transformador, especialmente os ciclos de filtragem e desidratação, mantém o desempenho dielétrico e prolonga a vida útil.

Conclusão

O Relé de Sobretensão de Óleo é um dispositivo de proteção altamente especializado que desempenha um papel decisivo na fiabilidade do transformador. Ao detetar picos rápidos de tensão de óleo no compartimento do OLTC e responder em milissegundos, o OSR evita que falhas localizadas se transformem em falhas de grande escala no transformador. A sua distinção em relação ao relé Buchholz garante que os operadores conseguem identificar com precisão os locais das avarias, reduzindo o tempo de paragem e os custos de manutenção.