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Aug 12, 2023

Defeitos no cabo de produção de energia da Austin Energy

Entre 2022 e 2023, o Sand Hill Energy Center encontrou dois defeitos graves no cabeamento, um dos quais resultou em uma falha de arco. Estas foram surpresas e levaram a equipe a considerar inspeções e

Entre 2022 e 2023, o Sand Hill Energy Center encontrou dois defeitos graves no cabeamento, um dos quais resultou em uma falha de arco. Estas foram surpresas e levaram a equipa a considerar inspeções e testes que não tinham sido considerados anteriormente. Felizmente, ninguém ficou ferido, mas foram dois quase acidentes a mais.

Sand Hill Energy Center é uma instalação de produção de energia da Austin Energy em Del Valle, Texas. O centro é uma usina de aproximadamente 600 MW, com metade de sua capacidade em uma unidade de ciclo combinado e a outra metade em seis turbinas a gás LM6000. Destes últimos seis, quatro faziam parte da planta original que remonta a 2000, enquanto os outros dois foram acrescentados em 2010.

Em agosto de 2022, as operações da planta receberam um conjunto inesperado de alarmes, indicando a operação dos relés de proteção. Após a inspeção, um cabo de alimentação de 4.160 V para um prédio remoto exibiu sinais de falha de arco elétrico. Havia indicações significativas dentro do gabinete de que ocorreu um evento de arco (Figura 1). O sinal mais proeminente era uma pequena abertura em um cabo com cobre parcialmente escória visível.

1. Sede da falha de arco. Cortesia: Austin Energy

Os cabos para este alimentador passam por um bueiro e através de um conduíte até o prédio remoto. O bueiro estava cheio de água, acima do nível das condutas. Não era costume bombear a água antes deste evento, mas o pessoal de operações bombeou o bueiro após o evento. É de conhecimento comum em toda a indústria elétrica que bueiros subterrâneos, bancos de dutos e conduítes frequentemente ficam cheios de água; isso normalmente não é um problema.

O relé de proteção de alimentador SEL 751 associado a este alimentador é equipado com fibra óptica para detectar luz no gabinete. Quando o relé detecta uma condição de luz e de sobrecorrente, ele é considerado um evento de arco elétrico. O relé atuará então para isolar o transformador auxiliar a montante para eliminar esta falha. A equação de disparo no relé contém termos para detecção de luz (TOL) e detecção de sobrecorrente de alta velocidade (50PAF).

O exame dos arquivos de eventos do relé mostrou que havia uma corrente RMS de 325 A com presença de luz por um período de tempo desconhecido antes do evento. Isto sugere que houve uma descarga de energia mais baixa ocorrendo por um período de tempo desconhecido antes do evento. Em algum momento, o dano acumulado desta descarga permitiu um caminho condutor para um arco muito maior (11.000 A RMS), o que foi suficiente para desarmar a proteção do alimentador. Ao atingir esse estado de desarme, o arco foi eliminado em dois ciclos de linha ou 33,3 milissegundos.

Havia folga suficiente no cabo deixado no bueiro para poder remover cerca de um metro e meio para uma nova terminação. Técnicos da oficina de instrumentação, controles e eletricidade (ICE) removeram o segmento danificado, mas não o reinstalaram. O cabo ficou nesse estado por cerca de três semanas enquanto a equipe considerava opções.

Durante todo esse tempo ocioso, o cabo continuou a escoar uma pequena quantidade de água ao redor do condutor. Além disso, uma substância branca e calcária formou-se no cabo, percorrendo a maior parte do caminho até o solo (Figura 2). Também esteve presente nos demais cabos de fase do gabinete antes mesmo deste evento. Esta substância foi identificada pelo fabricante do cabo como resultado de uma reação de hidrólise do selante de óleo aplicado na capa do cabo.

2. Telegrafe três semanas depois. Cortesia: Austin Energy

Eventualmente, a demanda pelos equipamentos alimentados por este circuito chegou a um ponto em que o alimentador precisou ser colocado novamente em serviço. Os técnicos da ICE realizaram medições de resistência de isolamento de todos os cabos trifásicos enquanto estavam isolados do equipamento e novamente enquanto estavam conectados aos disjuntores a jusante. Como não havia uma linha de base para comparação, eles também testaram o cubículo seguinte da mesma maneira, porque ele tem carga e vida útil idênticas. Com as leituras semelhantes, eles religaram o cabo e o equipamento voltou a funcionar sem incidentes. Atualmente, a Austin Energy está definindo quando e como substituir esses cabos, bem como como manter o bueiro bombeado seco.