Turbogeradores

A NISHI é especialista na manutenção de geradores de corrente alternada com rotor de polos lisos e salientes de todos os tamanhos utilizados para aplicação na indústria e geração elétrica. Com acionamento por turbina a vapor, turbina a gás ou motores a combustão.

A operação e manutenção do gerador deve ser de acordo com as instruções do fabricante e dentro dos limites mecânicos, térmicos e elétricos prescritos. O monitoramento de condições e estratégias de manutenção preditiva podem ser utilizadas para definição de intervalos de desmontagens e inspeções.

A maioria dos turbogeradores passa por dois tipos de desmontagem: Uma desmontagem maior (longa, completa) e uma desmontagem menor (curta, parcial). Uma desmontagem maior (completa) geralmente envolve a remoção do rotor do gerador. Durante uma desmontagem menor (parcial) apenas as tampas de acesso são removidas.

Inspeção Visual:
A inspeção visual por um especialista em gerador é um método altamente eficaz para detectar problemas com o gerador. Realize inspeções visuais em cada desmontagem e em todas as outras oportunidades. A operação e manutenção de acordo com as instruções dos fabricantes previnem perdas, porém devem ser observadas recomendações complementares com base nos seguintes fatores:
• Histórico operacional;
• Disponibilidade da máquina;
• Resultados de testes elétricos;
• Resultados de monitoramento de condição;
• Histórico de falhas;
• Alertas de equipamento;
• Histórico de manutenção;
• Relatório de desmontagem anterior;
• Exposição a condições operacionais severas ou anormais;

Os modos de falhas mais comuns nos geradores de corrente alternada estão relacionados ao estator, núcleo e rotor.

ESTATOR
As falhas do enrolamento do estator ocorrem quando a parede isolante ou o isolamento entre espira falha e permite ocorrer um curto-circuito.

As falhas por deterioração térmica ocorrem quando o gerador é operado em temperaturas superiores à classificação térmica do isolamento do enrolamento do estator. Problemas no isolamento causam delaminação das camadas de fita de mica do isolamento. Haverá fricção entre os condutores soltos que danificam o isolamento, resultando em curtos-circuitos elétricos. A delaminação das camadas de fita de mica também cria lacunas no isolamento, onde a atividade de descarga parcial pode ocorrer, e eventualmente corroer uma cavidade no isolamento causando um curto-circuito elétrico.

As causas da deterioração térmica incluem:

1.Sobrecarga do gerador;
2.Projeto ou fabricação deficiente;
3.Troca térmica deficiente causada por alta temperatura ambiente, filtros de ar bloqueados, tubos trocadores de calor obstruídos e bloqueio das passagens de resfriamento do gerador e orifícios de ventilação;
4.Operação sobreexcitada e subexcitada do gerador de forma contínua;
5.Correntes de sequência negativa causadas pelo desequilíbrio de fase das correntes do estator;
6.Altas harmônicas no sistema elétrico contribuindo para maior aquecimento no estator e núcleo.

• Descarga parcial
A atividade das descargas parciais na isolação tende a contribuir para a evolução dos vazios presentes no isolamento. Com o tempo, podem criar stress suficiente para fragilizar o bobinado até que ocorra um possível curto-circuito

• Corona
O efeito corona é um tipo de descarga parcial que ocorre na superfície do bobinado, saída de ranhura e na cabeça das bobinas, especialmente entre as bobinas de fase.

• Ciclo de carga
O ciclo de carga causa falha de isolamento como resultado da diferença na expansão térmica entre o condutor de cobre do estator e a parede isolante. O cobre se expande mais rápido do que a parede isolante e resultará em uma tensão de cisalhamento axial entre o isolamento da parede isolante e o condutor de cobre. Com ciclos de carga repetitivos, o cobre eventualmente se separará do isolamento da parede de aterramento. A lacuna criada permitirá que a descarga parcial ocorra. A lacuna também permite que os condutores de cobre na barra se soltem e vibrem, levando a danos do isolamento.

• Barras do estator soltas
Barras do estator soltas vibrarão radialmente na ranhura. Isso faz com que o isolamento seja desgastado pela superfície da ranhura. O movimento da barra do estator na ranhura também gera descargas na ranhura que, ao longo do tempo, torna-se descarga parcial quando a camada semicondutora sobre a barra do estator é desgastada. A descarga parcial irá acelerar a deterioração do isolamento.

• Revestimento semicondutor defeituoso
Barras do estator em máquinas classificadas em 6 kV e superiores são geralmente revestidas com tinta ou fita que usam matéria prima de carbono para dar ao revestimento uma propriedade semicondutora. No entanto, a oxidação da matéria prima de carbono pode ocorrer devido à atividade de descarga parcial ou áreas localizadas de alta resistência no revestimento. Isto irá reduzir a eficácia do revestimento semicondutor e permitirá que mais atividade de descarga parcial ocorra, eventualmente levando a falha de isolamento.

• Sobretensões
As sobretensões devido a raios, falhas elétricas e comutação farão com que o isolamento falhe se for estressado além de sua capacidade de suportar.

• Contaminação
Geradores de corrente alternada refrigerados a ar abertos, geralmente operam em ambientes onde estão expostos a contaminantes como poeira, maresia, umidade e produtos químicos. Esses geradores abertos estão suscetíveis a arco elétrico, erosão e ataque químico como resultado desses contaminantes.

• Núcleo
O núcleo do estator é feito de laminações de aço. Essas laminações são isoladas umas das outras para reduzir a quantidade de correntes parasitas que são induzidas no núcleo. As correntes parasitas geram calor e perdas no gerador. A deterioração do isolamento interlaminar resultará em superaquecimento e danos ao núcleo. Os danos podem ser graves e podem resultar em danos nos enrolamentos.

ROTOR
O isolamento do rotor consiste em dois componentes: (1) isolamento entre o enrolamento do polo e o corpo do polo, e (2) isolamento entre espiras, que fornece isolamento individual entre as espiras do enrolamento do rotor para cada polo.

O isolamento do polo para geradores pequenos e grandes é geralmente o mesmo. Em máquinas modernas, isso consiste em laminado de vidro isolante entre o enrolamento e a sapata polar que garantam a rigidez dielétrica e mecânica necessária.

O isolamento da espira em geradores menores consiste na isolação de esmalte e fibra de vidro do condutor. Em geradores maiores, o isolamento de espiras consiste em um separador de material isolante colocado entre cada tira plana de cobre ou fita de material isolante enrolada em torno das tiras de cobre.

• Falha de conexões entre polos
Cada polo em um rotor de polo saliente é conectado em série por conexões interpolares aparafusadas ou abrasadas. Durante a operação, os polos do rotor se moverão em relação ao outro, fazendo com que as conexões interpolares se friccionem. Com o tempo a fadiga mecânica pode fazer com que as conexões interpolares se rompam, resultando em um enrolamento de campo aberto. Pode ocorrer mesmo com conexões interpolares laminadas flexíveis.

• Falha de isolamento do rotor
As falhas do enrolamento do rotor também podem ocorrer quando o isolamento do polo ou da espira falha e permite ocorrer um curto-circuito. É possível que o gerador continue operando com espiras em curto do rotor. Espiras em curto também resultam em aumento da vibração devido ao campo magnético assimétrico.

Cases de Turbogeradores

Sistema Supressor de Corona

24/06/2021|0 Comentários

Quando falamos em envelhecimento de uma máquina de alta tensão, estamos falando no ciclo de deterioração do material isolante. Basicamente 2 fatores são os principais agentes que levam a esta deterioração. A temperatura e as
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