HYDROCAL 1003 — Sistema de Monitoramento Online de Transformadores | MTE
Descrição
Monitoramento Contínuo de Gases Dissolvidos e Umidade no Óleo Isolante
O HYDROCAL 1003 é um sistema de monitoramento online permanentemente instalado no transformador, projetado para medir continuamente a umidade no óleo (H₂O) e os gases de falha mais críticos: hidrogênio (H₂) e monóxido de carbono (CO). Desenvolvido pela MTE Meter Test Equipment AG, o equipamento permite a detecção precoce de falhas incipientes em transformadores de potência, eliminando a necessidade de coletas manuais de amostras e análise laboratorial.
A análise de gases dissolvidos no óleo isolante é reconhecida internacionalmente como a ferramenta mais eficaz para diagnóstico preventivo de transformadores. A presença de água no óleo, por sua vez, acelera a degradação da celulose do papel isolante, reduz a rigidez dielétrica e aumenta o risco de corrosão e superaquecimento — especialmente quando o teor de umidade atinge o ponto de saturação do óleo e forma-se água livre. O HYDROCAL 1003 atua diretamente sobre esses dois vetores de falha.
Características Técnicas
Princípio de Operação
O equipamento opera pelo princípio de difusão através de membrana permeável a gases (TEFLON), combinando três tecnologias de sensoriamento em um único invólucro:
- Sensor de H₂: micro-sensor eletrônico de gás por difusão em membrana
- Sensor de CO: célula de medição eletroquímica
- Sensor de H₂O: sensor capacitivo de filme fino para medição de umidade relativa (%) e absoluta (ppm)
- Sensores de temperatura: óleo, gás e placa traseira
Especificações Técnicas
| Parâmetro | Valor |
|---|---|
| Tensão de alimentação | 120/230 V AC (-20% +15%) 50/60 Hz ou 120/230 V DC (-20% +15%) |
| Consumo máximo | 250 VA |
| Dimensões (L x A x P) | 224 x 224 x 307,5 mm |
| Peso | ~7,5 kg |
| Grau de proteção | IP-55 |
| Temperatura de operação (ambiente) | -50°C a +55°C (display bloqueado abaixo de -10°C) |
| Temperatura do óleo (interno ao transformador) | -20°C a +90°C |
| Temperatura de armazenamento | -20°C a +65°C |
| Pressão do óleo | Até 800 kPa (pressão negativa não permitida) |
| Conexão à válvula | G 1½” DIN ISO 228-1 ou 1½” NPT ANSI B 1.20.1 |
| Certificação de segurança | CE / IEC 61010-1:2002 |
Entradas Analógicas
| Tipo | Faixa | Precisão |
|---|---|---|
| 4 x corrente DC | 0/4…20 mA DC +20% | ≤ 1,0% |
| 4 x tensão DC | 0…10 V +20% | ≤ 1,0% |
| 4 x corrente DC adicionais | 0/4…20 mA | ≤ 0,5% |
Saídas Analógicas
| Tipo | Faixa | Atribuição padrão |
|---|---|---|
| 4 x corrente DC | 0/4…20 mA DC | H₂, H₂O, CO (configurável) |
Saídas Digitais
| Tipo | Quantidade | Capacidade |
|---|---|---|
| Relés | 4 | 220 V DC/VAC / 2 A / 60 W |
| Optoacopladores | 8 | UCE: 24 V / ICE: 40 mA |
Comunicação
- RS 232 (padrão): interface serial para configuração local com notebook via protocolo proprietário
- RS 485 (padrão): operação em barramento ou ponto a ponto, protocolos MODBUS RTU/ASCII ou proprietário, comprimento de barramento até 1000 m, comunicação com até 31 unidades HYDROCAL
- ETHERNET 10/100 Mbps (opcional): cobre RJ45 ou fibra óptica SC duplex, protocolo IEC 61850 ou proprietário
- Modem 2G/3G (opcional): com antena adesiva externa
- Modem DNP3 serial (opcional): para conexão SCADA
- Modem IEC 61850 (opcional): para conexão SCADA
Funções de Monitoramento do Transformador
Além da análise de gases e umidade, o HYDROCAL 1003 pode ser configurado como um sistema completo de monitoramento da condição do transformador:
- Tensões e correntes (via TC/TP)
- Temperaturas (fundo e topo do óleo, ambiente — sensores adicionais)
- Posição do tap changer e estágio de resfriamento
- Configuração livre para sensores adicionais via entradas analógicas
- Cálculos avançados: Hot-Spot, Perda de Vida Útil (Loss-of-Life), Taxa de Envelhecimento
Benefícios
Detecção Precoce de Falhas. O monitoramento contínuo de H₂ e CO permite identificar falhas incipientes semanas ou meses antes que se tornem críticas, reduzindo drasticamente o risco de falhas catastróficas e paradas não programadas.
Eliminação de Coletas Manuais. Substitui a necessidade de coleta periódica de amostras de óleo para análise laboratorial, eliminando custos logísticos e riscos de contaminação das amostras.
Redução de Custos Operacionais. O sistema é livre de manutenção (maintenance-free), sem partes móveis ou consumíveis que exijam substituição periódica. O investimento inicial se paga ao evitar uma única falha de transformador de grande porte.
Aumento da Segurança. Transformadores de potência operam com óleo isolante a altas temperaturas e pressões. A detecção precoce de falhas internas reduz o risco de explosões, incêndios e liberação de gases tóxicos, protegendo tanto a equipe de manutenção quanto o ativo.
Decisões Baseadas em Dados. O software HYDROSOFT registra e apresenta tendências históricas, permitindo que engenheiros e técnicos tomem decisões fundamentadas sobre intervenções — ao invés de seguir calendários fixos de manutenção.
Aplicações
O HYDROCAL 1003 é aplicável a qualquer transformador de potência onde a continuidade operacional e a integridade do ativo sejam críticas:
- Usinas hidrelétricas: monitoramento de transformadores elevadores e rebaixadores, onde uma falha pode paralisar a geração por semanas
- Subestações de transmissão: transformadores de potência em operação contínua, sujeitos a elevados ciclos de carga
- Transformadores de aterramento e auxiliares: proteção de ativos secundários que impactam a operação da planta
- Parques eólicos onshore e offshore: versão específica HYDROCAL 1003 Offshore (IP66) para aplicações em ambientes marinhos agressivos
- Indústrias de processo: refinarias, siderúrgicas e plantas químicas com transformadores críticos para a continuidade da produção
- Concessionárias de energia: gestão de frotas de transformadores em subestações distribuidas
Exemplo prático de aplicação: Em uma usina hidrelétrica com 6 transformadores elevadores de 138 kV, a instalação do HYDROCAL 1003 em cada unidade permite que a equipe de manutenção monitore remotamente todos os ativos a partir de uma única estação de trabalho. Quando um dos sensores detecta elevação gradual na concentração de hidrogênio, o sistema dispara alarme via MODBUS para o SCADA da usina. A equipe analisa a tendência, programa a intervenção na próxima janela de manutenção programada — evitando uma parada emergencial que custaria milhões em energia não gerada.
Exemplo de instalação: O sensor é montado em uma válvula em T no circuito de retorno do sistema de refrigeração do transformador, garantindo circulação forçada de óleo pela câmara de medição. A instalação é feita com o transformador em operação normal — sem desligamento, sem dreno de óleo, sem risco à continuidade operacional.
Diferenciais
Tecnologia de Sensoriamento por Difusão. A membrana permeável a gases em TEFLON permite que os sensores entrem em contato direto com os gases dissolvidos no óleo sem necessidade de bombas, válvulas adicionais ou sistemas de extração de gás. Isso elimina partes móveis e aumenta drasticamente a confiabilidade do sistema em campo.
Sistema Livre de Manutenção. Diferente de soluções concorrentes que exigem calibração periódica, reposição de consumíveis ou substituição de membranas, o HYDROCAL 1003 foi projetado para operar sem manutenção preventiva durante toda a sua vida útil. O único requisito é garantir a integridade da conexão à válvula do transformador.
Múltiplos Protocolos de Comunicação. Enquanto muitos monitores de DGA oferecem apenas uma interface de comunicação (tipicamente MODBUS), o HYDROCAL 1003 oferece simultaneamente RS 232, RS 485 e, opcionalmente, Ethernet (cobre e fibra óptica), modem 2G/3G, DNP3 e IEC 61850. Isso garante compatibilidade com qualquer infraestrutura SCADA existente, independentemente do protocolo utilizado pela concessionária.
Flexibilidade de Configuração. Com 4 entradas analógicas de corrente, 4 de tensão, 8 optoacopladores e 4 relés livremente configuráveis, o equipamento funciona como uma central de monitoramento do transformador — não apenas como um sensor de gás. É possível conectar sensores adicionais de temperatura, pressão, nível e posição de tap changer, consolidando todas as variáveis do ativo em um único ponto de coleta.
Software HYDROSOFT. O sistema inclui software PC dedicado para configuração, leitura de dados, apresentação de tendências (gráficos e tabelas), exportação para Excel/CSV e alertas automáticos por e-mail. A interface reduz a curva de aprendizado para técnicos de campo e engenheiros.
Robustez Ambiental. Com grau de proteção IP-55 e faixa de temperatura ambiente de -50°C a +55°C, o equipamento opera nas condições mais adversas encontradas em subestações ao ar livre, desde o Sul do Brasil até regiões de clima equatorial e alta altitude.
Suporte e Garantia
A Bohnen+Messtek, representante exclusiva da MTE no Brasil para o setor de hidrelétricas, oferece:
- Suporte técnico especializado para especificação, instalação e comissionamento
- Acompanhamento remoto via HYDROSOFT integrado ao nosso time de engenharia
- Estoques locais de módulos de comunicação e reposição
Acessórios opcionais disponíveis. Entre em contato.
Conheça outros modelos:
Vantagens
- Análise individual dos gases Hidrogênio (H2) e monóxido de carbono (CO).
- Análise da umidade (H2O) dissolvida no óleo (tanto umidade relativa [%] quanto umidade absoluta [ppm]).
- Fácil de montar na válvula do transformador (G 1½” DIN ISO 228-1 ou 1½” NPT ANSI B 1.20.1).
- Instalação sem a necessidade de interromper o funcionamento do transformador.
- Software avançado (no equipamento e via PC).
- Manutenção sistema livre.
- Comunicação interfaces ETHERNET (Opcional) 10/100 Mbit/s (par trançado / RJ45 ou fibra ótica / SC duplex), RS 232 e RS 485 suporte MODBUS® RTU/ ASCII, DNP3 e protocolo de comunicação próprio.
- Modem GSM- ou analógico para acesso remoto (opcional).
- Modem DNP3 serial para conexão SCADA (opcional).
Funções de monitoramento do transformador
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