Cuba

A cuba do transformador assegura o suporte e protecção mecânica dos diversos componentes do transformador. É também a cuba que assegura a ligação à terra do circuito magnético e das várias partes metálicas do transformador.

As cubas de transformadores de potência são normalmente fabricadas em chapa de aço, de construção soldada, obedecendo a um cuidado projecto que prevê a distribuição interior de massas e os reforços necessários em cada ponto crítico.

Algumas características a assegurar no fabrico da cuba e seus componentes são a estanquicidade, resistência à corrosão, resistência estrutural e resistência ao vácuo. Estas características são fundamentais para garantir um bom desempenho na sua vida útil e minimizar as necessidades de manutenção.

A falta de estanquicidade e consequente fuga de óleo isolante representa um problema técnico e ambiental. A sua resolução no local de instalação pode ser difícil de executar com total sucesso, obrigando por vezes ao manuseamento de grandes quantidades de óleo isolante. É assim imprescindível um eficaz controlo de qualidade nos materiais aplicados no fabrico do transformador, e a realização de ensaios finais de estanquicidade que garantam um desempenho adequado em serviço. Para além das fugas de óleo, a falta de estanquicidade pode originar o ingresso de humidade da atmosfera para o interior do transformador.

A colocação do transformador sob vácuo é necessária após realização de operações de montagem ou manutenção que envolvam o esvaziamento total ou parcial do óleo isolante, expondo os enrolamentos ao ar, de modo a minimizar a possibilidade de penetração de humidade no interior do transformador.

Na figura Fig. 2.12 podem observar-se alguns elementos associados à cuba e a sua posição no transformador.

Fig. 2.12 Elementos da cuba do transformador

Na perspectiva de análise funcional do componente “cuba” podem englobar-se outros elementos que lhe estão associados, tais como:

• Radiadores – para além dos aspectos de consistência mecânica, deve garantir-se que a circulação do óleo no seu interior será realizada sem entraves, mantendo a capacidade de refrigeração projectada.

• Conservador – depósito de expansão do óleo, com funções específicas descritas em 2.3.1.

• Válvulas - desempenham um papel fundamental para as acções de manutenção, sendo os pontos de acesso não intrusivo ao transformador. Permitem o interface com sistemas de enchimento/esvaziamento, circulação, tratamento e amostragem de óleo isolante, e aplicação de sistemas de vácuo no transformador. Têm também a função de isolamento de certos componentes tais como os radiadores, bombas de circulação, conservador e relés, o que permite realizar operações de manutenção minimizando o manuseamento do óleo do transformador.

• Juntas – elementos essenciais para a preservação da estanquicidade do transformador. Devem ser utilizadas juntas de materiais e aditivos compatíveis com o regime de temperaturas previsto e o fluido a vedar (óleo mineral isolante), devendo estar isentos de compostos de enxofre solúveis no óleo. É utilizado normalmente o elastómero “NBR” (borracha nitrílica), que permite uma utilização na gama de 30ºC até 120ºC. As juntas podem ser planas ou toroidais (de molde, “o-rings” ou feitas com cordão, fechado por vulcanização ou colagem). A sua montagem deve ser realizada com uma compressão de 25 a 30% para juntas planas e até 33% para juntas toroidais [8]. Na Fig. 2.14 ilustram-se alguns exemplos de montagem de juntas.

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Fig. 2.13 Exemplos de montagem de juntas (adaptada de [8])

2.3.1

Conservador

O conservador é o depósito de óleo superior, com ligação à cuba do transformador, que permite compensar as dilatações ou contracções do volume do óleo em função das variações de temperatura.

Considerando que, sob a acção da temperatura, o volume de óleo varia 0,075% por grau Celsius e tendo em conta as variações extremas de temperatura, deve dar-se ao conservador um volume aproximado de 10% do volume total de óleo [4]. É assim possível manter o nível de óleo acima da tampa em qualquer circunstância. Para evitar qualquer acidente grave, os conservadores são ainda dotados de indicador de nível de óleo, que pode ser equipado com contactos que accionarão alarmes no caso de o nível do óleo descer ou subir exageradamente. A variação do volume de óleo no conservador com a temperatura é compensada com a entrada e saída de ar do conservador, por tubo ligado ao exterior através de um depósito de sílica gel para absorção da humidade presente nessa massa de ar (“secador de ar”). Esse ar poderá ficar ou não em contacto com a superfície de óleo isolante no conservador, dependendo do tipo de conservador aplicado:

• Conservador normal – o óleo fica em contacto com o ar;

• Conservador equipado com balão – o ar não entra em contacto com o óleo isolante, sendo o volume de compensação preenchido por membrana estanque tipo “balão” (conforme esquema da Fig. 2.14).

Os conservadores do tipo balão equipam todos os transformadores instalados na RNT desde meados da década de 90, sendo incluída a sua montagem em transformadores mais antigos sempre que se procede a operações de recondicionamento do transformador.

A utilização do balão permite retardar o envelhecimento do óleo. Uma vez que o óleo não entra em contacto com o ar, eliminam-se ou reduzem-se os efeitos da oxidação nos isolantes do transformador. Com a aplicação deste tipo de conservador é também impedida a absorção da humidade presente no ar exterior. Essa redução da contaminação do óleo por humidade permite preservar as suas características dieléctricas e minimizar os efeitos da humidade no transformador. Por precaução contra uma eventual ruptura da membrana do balão, o interior deste comunica com o ar exterior através de um secador de ar (sílica gel).

Fig. 2.14 Esquema do conservador tipo balão utilizado em transformadores da RNT [4] Habitualmente o conservador dos transformadores divide-se em dois sectores, um dos quais de menor volume, destinado a compensar o volume de óleo do compartimento do ruptor (comutador do regulador em carga). Esta parte do conservador não é dotada de balão, possuindo válvulas e secador e ar independentes.