Prof. Msc Fábio Cruz
Os transformadores são os equipamentos
mais importantes de uma subestação.
http://www.sinpower.com.br/imagens-y/informacoes/subestacao-entrada-energia-02.jpg Fonte: https://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjo8- O92ojUAhXDg5AKHd7hDCMQjRwIBw&url=http%3A%2F%2Fwww.weg.net%2Fbr%2FMedia-Center%2FNoticias%2FProdutos-e- Solucoes%2FSubestacao-movel-impede-interrupcao-no-fornecimento-de-energia&psig=AFQjCNGkQ5lbYBawQskKVHfMcDqbTqoOHw&ust=1495721320022656
ABNT NBR 5356: Transformadores de potência.
Norma dividida em 8 partes, são elas:
◦Parte 1: Generalidades;◦Parte 2: Aquecimento;
◦Parte 3: Níveis de isolamento, ensaios dielétricos e espaçamentos externos em ar;
◦Parte 4: Guia para ensaios de impulso atmosférico e de manobra para transformadores e reatores;
◦Parte 5: Capacidade de resistir a curtos-circuitos; ◦Parte 6: Reatores;
◦Parte 7: Carregamento de transformadores; ◦Parte 8: Guia de aplicação.
NBR 5356 - Página
20
NBR 5356 - Página
31 Item 7.1.3
Localização dos
terminais H
MARCAÇÃO DOS ENROLAMENTOS E
TERMINAIS
NBR 7036 – Recebimento, instalação e
manutenção de transformadores de
distribuição imersos em líquidos isolantes.
NBR 7037 - Recebimento, instalação e
manutenção de transformadores de potência
em óleo isolante mineral.
NBR 5416 – Aplicação de cargas em
transformador de potência.
ABNT NBR 5440:2011:Transformadores para
redes aéreas de distribuição - Requisitos
ESCOPO
◦Esta Norma estabelece os requisitos das características elétricas e mecânicas dos transformadores aplicáveis a redes aéreas de distribuição, nas tensões primárias até 36,2 kV e nas tensões secundárias usuais dos transformadores monofásicos e trifásicos, com enrolamento de cobre ou alumínio, imersos em óleos isolantes com resfriamento natural.
◦Os transformadores abrangidos por esta Norma devem satisfazer a série ABNT NBR 5356, prevalecendo os requisitos aqui estabelecidos.
a) tipo de transformador (por exemplo, transformador, autotransformador, transformador de reforço etc.);
b) número da Norma;
c) nome do fabricante;
d) ano de fabricação; e) número de fases;
f) potência nominal (em kVA ou em MVA) g) freqüência nominal;
i) tensões nominais (em V ou kV) e faixa de derivações;
j) correntes nominais (em A ou kA); k) diagrama e símbolo de ligação;
m) sistema de resfriamento (se o transformador
tiver vários estágios de resfriamentos, as potências correspondentes podem ser expressas em percentagem da potência nominal, por exemplo ONAN/ONAF 70/100 %);
n) massa total; o) massa de óleo isolante;
p) limite de elevação de temperatura; q) tipo de óleo isolante;
O transformador deve ser provido de uma placa de identificação resistente às intempéries, fixada em posição visível e mostrando as informações indicadas abaixo. As inscrições devem ser marcadas de forma indelével.
1. Tanque 2. Radiadores 4. Enrolamentos 5. Ligação para Conservador 15. Refrigerante
Vídeo construção de transformador
Parte ativa
RELÉ DE PRESSÃO SÚBITA
◦Atua quando ocorrer uma súbita pressão interna, independentemente da pressão de trabalho do transformador.
◦Não opera por mudanças lentas de pressão, decorrentes de raios, sobre tensões de manobra e curtos circuitos, desde que não ocasionem falhas no transformador.
◦Quando um aumento de pressão perigoso tiver sido detectado, o relé de elevação de pressão súbita mudará seu estado. Isso pode ser usado como um sinal de alarme ou de desarme para minimizar o potencial de dano ao tanque do transformador. Esse alarme pode ser usado para desarmar o transformador off-line, evitando mais danos ou simplesmente como um indicador de um evento.
RELÉ DE PRESSÃO SÚBITA
RELÉS DE PRESSÃO SÚBITA
DISPOSITIVO DE ALÍVIO DE PRESSÃO
• Transformadores imersos em líquido isolante com a finalidade de protegê-los contra possível deformação ou ruptura do tanque, em casos de defeito interno com aparecimento de pressão elevada. • A válvula de alívio de pressão, de fechamento automático, é uma válvula com mola provida de um sistema de amplificação instantânea da força de atuação.
DISPOSITIVO DE ALÍVIO DE PRESSÃO
Gaxeta dupla para rapidez da atuação.
DISPOSITIVO DE ALÍVIO DE PRESSÃO
RELÉ DE BUCHHOLZ
- É uma combinação do relé de Pressão e do de detecção de Gás; - É utilizado nos
transformadores a óleo; - Tem como função proteger o transformador contra defeitos internos;
Importância
◦Sobrecargas e sobrecorrentes são fenômenos controláveis por meio de relés de máxima intensidade de corrente.
◦Detecção de descargas internas, isolação defeituosa dos enrolamentos, do ferro ou mesmo contra a terra.
RELÉ DE BUCHHOLZ ◦Funcionamento/Constituição
Duas boias montadas no interior da câmara coletora de gás:
Boia superior: atua quando há produção lenta de Gás (ex: falhas de isolamento).
- Ativa um alarme;
- Verificação do estado do gás; Inflamável – defeito interno; Não inflamável – ar ou humidade; Boia inferior: atua quando há grandes bolhas de Gás (ex: curto-circuito entre espiras ou ruptura de espira formando arco elétrico).
- Faz disparar uma proteção (disjuntor);
RELÉ DE BUCHHOLZ
Comutadores sob carga (OLTC)
COMUTADORES
◦Compensação de modo fácil e seguro de eventuais variações na tensão dos sistemas de transmissão e distribuição de energia. Comutação realizada sem interrupção do fornecimento de energia e a tensão para o consumidor deve ser mantida o mais estável possível.
Comutadores sem carga (NLTC)
Comutador rotativo Comutador linear
Aplicação: transformadores de distribuição e tipo pedestal.
Valor nominal: até 36kV, 100A, 2.5% por tap. Configuração: 3 a 5 posições. Aplicação: transformadores de distribuição e
média potência.
Valor nominal: até hasta245kV, 600A, 2.5% por tap.
INDICADOR DE NÍVEL DE ÓLEO
• Os indicadores magnéticos de nível têm por finalidade indicar o nível do líquido isolante
• Quando providos de contatos para alarme ou desligamento servirem como aparelhos de proteção do transformador, etc. • Quando em nível mínimo comanda o desligamento do transformador.
DIVERSAS OPÇÕES DE MONTAGEM
SECADOR DE AR
• Função: A fim de que sejam mantidos elevados índices dielétricos do óleo dos transformadores.
• O secador de ar é composto de um recipiente metálico, no qual está contido o agente secador, e uma câmara para óleo, colocada diante do recipiente (que contém o agente) isolando-o na atmosfera.
Durante o funcionamento normal do transformador, o óleo aquece e dilata, expulsando o ar do conservador através do secador. Havendo diminuição da carga do transformador ou da temperatura ambiente, também haverá abaixamento da temperatura do óleo, acompanhada da respectiva redução do volume.
Forma-se, então, uma depressão de ar no conservador e o ar ambiente é aspirado através da câmara e do agente secador, o qual absorve a umidade contida no ar, que entrará em contato com o óleo.
Agente secador: sílica-gel
SECADOR DE AR
AGENTE SECADOR: SÍLICA-GEL
A sílica-gel saturada (coloração rosa) pode ser recuperada aquecendo-a em estufa de 80ºC a 100ºC, utilizando-se recipiente aberto até que sua coloração volte a azul-cobalto. Sílica-gel contaminada com óleo deve ser substituída.
Coloração clara
Procedimento de manutenção
Conservador CONSERVADOR DE LÍQUIDO ISOLANTE
OU TANQUE DE EXPANSÃO Nos transformadores com tanque de expansão o líquido isolante deve preencher completamente o tanque do transformador, assim o “colchão de ar” é transferido para o tanque do conservador.
Por este motivo o tanque de expansão ou conservador fica acima do tanque do transformador, em unidades superiores a 750kVA.
Indicador de nível Relé Buccholz
Dispositivo utilizado para
fazer a passagem de um
condutor eletricamente
energizado em AT através de
alguma barreira aterrada ou
em potencial elétrico muito
diferente do potencial
elétrico do condutor.
Isolamento elétrico para a
tensão nominal e eventuais
sobretensões do sistema.
Suporte mecânico para os
condutores e conexões
externas.
Tipos
1. Não capacitivas
Condutor revestido por material isolante tais como porcelana, vidro, resina, etc.
2. Capacitiva
Para tensões nominais acima de 50kV, buchas capacitivas são mais utilizadas . O material isolante mais utilizado para este tipo de bucha é papel com resina ou óleo.
O papel é disposto em camadas em volta do condutor central da bucha, formando capacitores concêntricos entre o tubo e o flange de montagem.
Tem a função de isolar e resfriar a parte ativa do transformador ◦ Resfriar: dissipar o calor proveniente da operação do equipamento, requer baixa
viscosidade do óleo, a fim de circular rapidamente.
◦ Isolar: não permitir a formação de arco elétrico entre dois condutores com diferenças de potencial.
Características do líquido isolante
◦ O líquido isolante a ser utilizado e sua especificação devem ser acordados entre fabricante e comprador.
Características do óleo mineral isolante, antes do contato com o equipamento
◦ A Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) classifica o óleo mineral isolante para transformadores e equipamentos de manobra em dois tipos: A e B. Seus requisitos são especificados por Regulamentos Técnicos da ANP vigentes, aplicáveis a cada tipo de óleo mineral isolante.
Óleo mineral isolante tipo A: base naftênica Óleo mineral isolante tipo B: base parafínica
Deve ser isento de umidade e de contaminantes e
para resfriar deve possuir baixa viscosidade.
PROPRIEDADES ELÉTRICAS
◦ RIGIDEZ DIELÉTRICA: é a capacidade do óleo de resistir à passagem da corrente elétrica.
◦ Quanto mais puro estiver o óleo, maior a rigidez dielétrica. Umidade, partículas sólidas e gases dissolvidos prejudicam a capacidade isolante do óleo.
◦ A rigidez dielétrica é fortemente afetada quando o óleo possui íons e partículas sólidas higroscópicas. Neste caso é preciso tratar o óleo com aquecimento e filtragem.
◦ FATOR DE POTÊNCIA: é uma indicação das perdas dielétricas no óleo. O óleo será melhor, quanto menores forem estas perdas.
◦ O fator de potência mede a contaminação do óleo por água e contaminantes sólidos ou solúveis.
◦ FOLHETO TÉCNICO ÓLEO ISOLANTE
NBR 5356-2: Transformadores de
Potência-Aquecimento.
◦
Escopo:
Classifica os transformadores em função de seus métodos de resfriamento
Define os limites de elevação de temperatura e
Apresenta em detalhes os métodos de ensaios para a medição da elevação de temperatura.
NBR 10295:Transformadores de potência secos
◦
Escopo: Esta Norma estabelece os requisitos
aplicados a transformadores de potência secos,
com tensão máxima de equipamento igual ou
inferior a 36, 2 kV.
Figura demonstrativa do sistema de arrefecimento de um transformador a óleo e o nível máximo do mesmo dentro da estrutura.
Ventilação forçada: Nestes casos existem ventiladores fixos nos radiadores.
Transformadores imersos em óleo isolante
Classificação dos métodos de resfriamento
◦Os transformadores devem ser designados de acordo com o método de resfriamento utilizado.
◦Designação é realizada por meio de um código de quatro letras:
◦Primeira letra: Natureza do meio de resfriamento interno em contato com os enrolamentos:
O = Óleo mineral ou líquido isolante sintético de ponto de combustão ≤ 300 °C;
K = Líquido isolante com ponto de combustão > 300 °C; L = Líquido isolante com ponto de combustão não
mensurável.
Transformadores imersos em óleo isolante
◦Segunda letra: Natureza da circulação do meio de resfriamento interno:
N = Circulação natural por convecção através do sistema de resfriamento e dos enrolamentos;
F = Circulação forçada através do sistema de resfriamento, circulação por convecção dentro dos enrolamentos;
D = Circulação forçada através do sistema de resfriamento e dirigida do sistema de resfriamento pelo menos até os enrolamentos principais.
◦ Terceira letra: Meio de resfriamento externo:
A = Ar; W = Água.
◦Quarta letra: Natureza da circulação do meio de resfriamento externo:
N = Convecção natural;
F = Circulação forçada (ventiladores, bombas).
Potência: 10000/12500 kVA
Norma de Fabricação: NBR 5356 Refrigeração: ONAN/ONAF - Óleo Natural,
Ar Natural com segundo estágio com Óleo Natural,
Ar Forçado imerso em óleo isolante mineral .
Classe de Tensão (kV): 145 kV
Tensão Primária: 138,0 kV ± 8 x 1,25% Tensão Secundária: 13800/7967 V
Primário: Triângulo (delta) Secundário: Estrela com neutro acessível Deslocamento Angular: 30° Freqüência nominal: 60 Hz Elevação de Temperatura: 65° C no ponto
médio dos enrolamentos
Moto-ventiladores para ventilação forçada
Transformador seco-Classificação dos
métodos de resfriamento
Natureza do meio de resfriamento Símbolo Gás Água Ar G W ANatureza da circulação Símbolo
Natural Forçada
N F
http://ecatalog.weg.net/tec_cat/tech_transf_ficha.asp
Exemplo: transformador sem invólucro protetor que possibilita a circulação de ar de resfriamento e com resfriamento natural de ar.
Transformador seco-Classificação dos
métodos de resfriamento
G:\samsung fotos\Elétrica\EQUIPAMENTOS DIVERSOS\TRANSFORMADORES
Transformador seco-Classificação dos
métodos de resfriamento
◦
Exemplo: Transformador com invólucro de proteção
selado, com resfriamento natural a nitrogênio
internamente e duas alternativas de resfriamento a
ar, natural e forçada, externamente ao invólucro.
GNAN/GNAF
Transformador seco-transformador cuja parte ativa
não é imersa em líquido isolante.
Transformador de distribuição- o funcionamento em
grande parte do tempo se encontra em subcarga.
Transformador de força- funciona quase que
constantemente próximo da potência nominal.
Transformador tipo pedestal
Vídeo tipos de transformadores
- Obs.: erro em
relação aos transformadores de distribuição e de
força.
Transformador de uma subestação
Transformador seco com enrolamento encapsulado: transformador seco que possui um ou mais enrolamentos encapsulados em isolação sólida. Aplicação:
Riscos de explosão e incêndio. Segurança dos operadores e público
circulante. Vantagens: 1.Menores perdas. 2. Maior rendimento.
3. Redução da área das instalações. 4. Instalação em áreas não usuais (subsolo,
mezanino, plataformas petróleo). 5. Não tem risco de vazamentos e contaminação do solo / ar.
A isolação do enrolamento de alta não garante proteção adequada contra contatos indiretos e, portanto, é necessário ainda que o transformador seja protegido através de barreiras que podem consistir em cercas metálicas ou invólucros metálicos em chapa.
Invólucro metálico Cerca metálica
TRANSFORMADOR TIPO
PEDESTAL
◦Desenvolvido para instalação em calçadas, praças, condomínios residenciais ou qualquer local que, por motivos de segurança, não seja permitido o uso de transformadores convencionais.
◦Oferece segurança quanto a contatos acidentais, pois as partes energizadas são protegidas.
presentes nos transformadores são
estabelecidos na NBR- 5356-1 (Tabela 1).
Principais critérios:
◦
Potência da instalação.
◦
Tensão.
◦
Normas da concessionária e ABNT.
◦
Local de instalação.
Site WEG◦Seleção do transformador
Obs.: Potência homologada- potência de transformador disponível para compra.
Teste do óleo isolante
Medição da relação de transformação
Medição da resistência de enrolamento
Medição da capacitância das buchas
condensivas
Objetivo
◦
O acompanhamento e a manutenção da
qualidade do óleo isolante são etapas
essenciais para assegurar uma vida útil maior
do isolamento e um desempenho confiável do
sistema.
Vídeo teste de controle de qualidade
• Um grande número de ensaios pode ser aplicado aos óleos minerais isolantes em equipamentos elétricos.
• Os ensaios relacionados na Tabela 1, classificados como Grupo 1, são considerados suficientes para determinar se as condições do óleo são adequadas para operação contínua e sugerir o tipo de ação corretiva necessária, onde aplicável.
•Os ensaios não estão relacionados em ordem de prioridade.
Amostragem de óleo do equipamento
◦A coleta das amostras deve ser feita, preferencialmente, com tempo seco, evitando, assim, possível contaminação externa.
◦Quando o equipamento estiver em operação, a temperatura do líquido na hora da amostragem deve ser anotada. ◦Este requisito é particularmente necessário, quando o
conteúdo de água ou as características dependentes deste devem ser verificadas.
Identificação das amostras Os frascos com as amostras deverão conter, no mínimo, as seguintes informações: a) Número de série do transformador; b) Potência; c) Classe de tensão; d) Tipo de óleo coletado; e) Cliente (no caso de prestação de serviço);
f) Data da coleta;
g) Temperatura ambiente e do óleo;
h) Umidade relativa do ar; i) Condição do equipamento (operando ou desligado).
Avaliação do óleo em serviço
◦O primeiro sinal da deterioração do óleo pode ser obtido pela observação direta da cor e limpidez do óleo através do visor do conservador. ◦ Esta inspeção é simples e fácil podeser também utilizada para monitorar vazamentos e derramamentos de óleo para o solo local.
A interpretação dos resultados, em relação à deterioração ao óleo, deve ter por base:
— Valores característicos para o tipo e família de óleos e equipamentos desenvolvidos por métodos estatísticos;
— Avaliação de tendência e a taxa de variação dos valores para uma determinada propriedade do óleo;
— Valores normais ou típicos para o tipo e família apropriados do equipamento.
Periodicidade das análises de óleo em serviço
Não há uma regra geral para determinar periodicidade.
Depende do tipo, função, categoria (classe de tensão) e condições de serviço do equipamento e do óleo, devendo levar em consideração ainda a importância relativa do equipamento para o processo produtivo do usuário.
◦ Sugere-se a seguinte periodicidade de análises, para as diversas categorias de transformadores e reatores:
a) antes da energização;
b) de 24 h a 72 h após a energização; c) um mês após energização; d) um mês antes do término da garantia;
e) posteriormente, a cada dois anos para análise completa e anualmente para os ensaios de rigidez dielétrica e teor de água.
Periodicidade das análises de óleo em serviço
◦
Outros critérios devem ser seguidos em
condições especiais como, por exemplo:
a)
transformadores em sobrecarga
requerem análises mais frequentes;
b) equipamentos, onde algumas
propriedades significativas do óleo se
aproximam do limite recomendado para a
continuação em serviço, requerem
análises mais frequentes.
Em geral, dois tipos de contaminação e
deterioração do óleo podem ser
considerados: física e química.
Valores-limites para óleo em transformadores
Análise cromatográfica
◦
Os gases formados pela decomposição dos
materiais isolantes são total ou parcialmente
dissolvidos no óleo.
◦
Por meio da análise cromatográfica é verificado o
volume de cada tipo de gás existente na amostra
coletada.
◦
NBR 7070 determina os critérios para a realização
deste ensaio.
◦
Gases analisados: monóxido de carbono,
hidrogênio, metano, etano, etileno, acetileno,
oxigênio, nitrogênio e dióxido de carbono.
Existem dois tipos de tratamento aplicáveis:
◦
RECONDICIONAMENTO: Processos físicos são
aplicados a óleos que estejam contaminados por
umidade, partículas em suspensão ou agentes
externos dissolvidos.
◦
REGENERAÇÃO: Processos químicos aplicados a
óleos que sofreram deterioração, contendo ácidos
orgânicos, sedimentos ou borra solúvel e insolúvel.
◦
RECONDICIONAMENTO
1. Filtragem por filtro-prensa:
Remoção de partículas em suspensão, borra e pouca quantidade de água.
O elemento fundamental (absorvente) é o papel-filtro.
https://www.youtube.com/watch?v=oAyfcVkuMHY
◦
RECONDICIONAMENTO
2. Centrifugação:
Remoção de partículas em suspensão, borra e água em emulsão.
Processo mais rápido que a filtração.
Não remove certos contaminantes livres tão eficientemente como o filtro-prensa.
3. Secagem por termovácuo:
Eficaz na remoção de umidade, gases e substâncias voláteis presentes no óleo isolante.
◦
PROCESSOS DE REGENERAÇÃO
Percolação em leito de bauxita ativada
Absorção por contato com bauxita ativada
Regeneração com ácido sulfúrico
Regeneração com metassilicato de sódio
Relação de transformação
Resistência ôhmica
Resistência de isolação
INTRODUÇÃO
Durante a operação do transformador ocorrem diversos gradientes de potenciais.
Para que as correntes de fuga ou a abertura de arcos voltaicos sejam evitadas é necessário o isolamento adequado.
Objetivo:
Detectar, diagnosticar e prevenir falhas de sua isolação. Verificar se não há irregularidades nos enrolamentos,
contatos, soldas, etc.
Resistência de Isolamento
Quando um material isolante separa dois condutores sob influência de uma diferença de potencial, aparecem correntes de fuga. A ‘resistência de isolamento’ corresponde à resistência que o isolante oferece à passagem dessa corrente de fuga.
Correntes de Fuga: Correntes que se estabelecem pelos isolantes, ocasionando perdas de potência, estabelecimento de arcos voltaicos e progressiva deterioração do isolante.
•
Ensaio
A medição é feita aplicando-se à isolação uma tensão contínua através de 1 minuto e verificar qual o valor da resistência de isolamento.
•
Ensaio
Todos os cabos e barramentos de alta e baixa tensão, que estão conectados aos terminais das buchas do transformador sob ensaio, devem ser desconectados e afastados.
Todos os terminais do enrolamento primário (H1, H2 e H3) e do enrolamento secundário (X0, X1, X2 e X3) devem ser curto-circuitados.
Megôhmetro ou megger
◦ Mede resistências elétricas da ordem de mega ohms (milhões de ohms).
◦ Quando se mede resistência de isolamento, não é conveniente usar um multímetro (multiteste), pois a sua tensão interna é muito baixa e não produz resultados satisfatórios na medida podendo mesmo conduzir a erros muito grosseiros. Megôhmetro Analógico a manivela
Equipamento digital
http://www.megabras.com/pt-br/produtos/megohmetro/megohmetro-MD5050S.php#Especificações Megôhmetro eletrônico MD 5050S
O terminal “Guard” ou proteção é usado para
em alguns tipos de medida, conectar as
partes do circuito ou componente que não
participam da medida procurada, para não
produzir interferências na medição.
Ao concluir os ensaios o megôhmetros
descarregam os potenciais automaticamente
(deve aguardar indicação no equipamento).
Medição da resistência de isolação do
enrolamento de baixa tensão contra a carcaça.
Fonte: Benjamim Barros e Ricardo Gedra
Medição da resistência de isolação do
enrolamento de alta tensão contra a carcaça.
Medição da resistência de isolação do
enrolamento de alta tensão contra o enrolamento
de baixa tensão.
Resumindo:
Recomendações NBR 5356
◦Medir a resistência de isolamento com um megaohmímetro de 1000 Vcc no mínimo, para enrolamentos de tensão máxima do equipamento igual ou inferior a 72,5 kV, e de 2 000 V no mínimo, para enrolamentos de tensão máxima do equipamento superior àquela.
◦Ligar o megaohmímetro, mantendo-se a tensão constante durante no mínimo 1 min e fazer a leitura. ◦Anotar nessa leitura a tensão do megaohmímetro
utilizado e a temperatura do enrolamento sob ensaio.
Recomendações – Benjamim Barros e Ricardo
Gedra
◦
Para transformadores de 2 enrolamentos, com
classe de tensão igual ou superior a 15 kV,
utiliza-se uma tensão de ensaio de 5kVcc ou 10 kVcc,
(depende do megôhmetro usado).
◦
Quando o ensaio for realizado na baixa tensão do
transformador, deve-se aplicar a tensão de 500V.
A resistência determinada está sujeita a
grandes variações devido à temperatura, à
umidade e à qualidade do óleo empregado.
Estas medições são empregadas também
para o acompanhamento do processo de
secagem do transformador.
Avaliação - Correção do valor medido
◦
Os valores observados para as resistências medidas
deverão ser iguais ou maiores aos dados pelas
expressões a seguir, para que os transformadores
possam ser empregados:
• R(75°C) é a resistência mínima do isolamento a 75 °C, para cada fase (em Mohms). • Vi é classe de tensão de isolamento nominal (em kV) do enrolamento considerado. Sn é a potência nominal do enrolamento considerado em kVA.
Para transformador trifásico, a potência de cada enrolamento será 1/3 daquela dada na placa. • f: frequência nominal em Hz.
Avaliação - Correção do valor medido
◦ Observação: os valores mínimos recomendados se referem a uma temperatura de 75 °C (pode ser diferente da temperatura de medição).
◦ Necessário fazer correção do valor lido.
◦ Método de correção da resistência mínima (Ri) a 75 °C para a temperatura ambiente – Recomendação ABNT
Basta multiplicar Ri por um fator de correção de acordo com uma tabela.
O valor encontrado corresponderá ao valor mínimo da resistência de isolamento permitida, para um determinado transformador à temperatura ambiente.
Avaliação - Correção do valor medido
◦
Exemplo: Qual a menor resistência de isolamento
admissível a 25°C para um transformador
monofásico da classe de 15 kV, com potência de 15
kVA e frequência de 60Hz, imerso em óleo mineral ?
Avaliação - Correção do valor medido
◦
Exemplo: Qual a menor resistência de isolamento
admissível a 25°C para um transformador
monofásico da classe de 15 kV, com potência de 15
kVA e frequência de 60Hz, imerso em óleo mineral ?
Fator de correção = 32
R (25°C)= 32x 79,5 Mohms R (25°C)= 2544 Mohms 79,5Mohms
Avaliação
◦As fórmulas fornecidas para as resistências mínimas admissíveis são para resistências de isolamento por fase.
◦Ao se curto-circuitar as três buchas de cada enrolamento estamos lendo o valor da associação em paralelo de três resistências de isolamento.
Para permitir a comparação deve ser feito:
• Multiplicar o valor lido por 3, comparando o resultado com o valor calculado; • Dividir por 3 o valor de Ri calculado e compará-lo com Ri (lido).
Considerações
◦
Constata-se que o ensaio é útil para verificação de
falhas de isolamento mais grosseiras.
◦
A identificação de defeitos menos pronunciados fica a
cargo dos ensaios de tensão aplicada e tensão
induzida.
◦
O ensaio com o megôhmetro é muitas vezes
empregado para verificar o comportamento do isolante
ao longo do tempo.
Nota-se que nos primeiros minutos de realização
do ensaio com o megôhmetro, o valor da resistência
pode se alterar.
Devem ser anotados os valores após completar 30
Avaliação
IP muito elevado pode ser indício de isolamento muito ressecado, necessitando de tratamento para restabelecimento do isolamento.
Revista O setor elétrico
Capítulo VII Ensaios de
resistência de
isolamento e de rigidez
dielétrica
Teste básico em programas de manutenção preventiva em transformadores reparados ou submetidos à reformas ou, ainda, no comissionamento das unidades.
Este ensaio tem por objetivos principais verificar:
◦Existência de espiras em curto-circuito;◦Espiras abertas nas bobinas
◦Falhas em comutadores de derivação em carga e ligações erradas de derivações.
◦Adaptabilidade do transformador ao sistema que se insere (por exemplo, na operação em paralelo).
◦Alguns aparelhos medem a corrente de energização (inrush)
Realização do ensaio
◦O transformador deve estar totalmente desenergizado e o cabo do X0 estar desconectado da terra.
◦Importante buscar as seguintes informações sobre o transformador:
Tensão primária e secundária;
Tipo de ligação da bobina primária e secundária;
Potência
O resultado apresentado pelo equipamento é um valor de relação de transformação que deve ser comparado com o valor teórico calculado.
O valor teórico é calculado a partir de uma fórmula que depende do tipo de fechamento das bobinas do enrolamento primário e secundário.
Exemplo: Seja um transformador com
enrolamento de alta tensão em triângulo (13,8
kV) e o de baixa tensão em estrela (220 V).
Qual deve ser a faixa de valores que podem
ser medidos pelo aparelho para que o
equipamento seja aprovado (considerar
tolerância de 0,5 % em relação ao calculado) ?
1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 15 16 17 18
Equipamentos
Equipamentos
DTR 8500 DTR 8500 Equipamentos
Realização do teste
◦
Consideremos o fechamento conforme a figura a seguir
Fonte: Benjamim Barros e Ricardo Gedra
Realização do teste
◦
Consideremos o fechamento conforme a figura a seguir
Fonte: Benjamim Barros e Ricardo Gedra
O valor da tensão a ser utilizado no cálculo não é o nominal; deve ser verificada a posição do TAP
Objetivo:
◦Medir a resistência ôhmica dos enrolamentos do transformador.
◦Devem ser comparados com os valores dos ensaios de fábrica e podem dar indicações sobre a existência de espiras em curto-circuito, conexões e contatos em más condições.
Neste ensaio devem ser registrados:
◦Resistência elétrica de cada enrolamento; ◦ Os terminais entre as quais é medida a resistência
elétrica;
Observação - TEMPERATURA Transformadores imersos em óleo
◦Deixa-se o transformador com óleo desenergizado durante pelo menos 3 h, depois determina-se a temperatura média do óleo e considera-se que a temperatura do enrolamento é igual à temperatura média do óleo. ◦A temperatura média do óleo é adotada como a média das temperaturas
do óleo nas partes superior e inferior do tanque (topo e fundo do tanque). • Transformadores secos:
Temperatura registrada deve ser a média das leituras de pelo menos três sensores localizados em posições representativas, de preferência dentro dos enrolamentos, por exemplo, em um poço ou canal entre os enrolamentos de alta tensão e baixa tensão.
Antes de cada medição o transformador deve permanecer pelo menos 3 h em repouso à temperatura ambiente. A resistência e a temperatura do enrolamento devem ser medidas simultaneamente.
Observações:
◦
A medição deve ser efetuada com corrente contínua
por um método de ponte ou pelo método de queda
de tensão.
◦
Quando a corrente nominal do enrolamento for
inferior a 1 A, deve ser utilizado um método de
ponte.
◦
Para o ensaio, a corrente utilizada não deve ser a
superior a 15% da corrente nominal do enrolamento
considerado.
Temperatura de referência = 75 ºC
Equipamentos
◦
Devem ser feitas medições
para as diferentes posições
do TAP.
Vídeo CPC 100
As buchas de alta tensão são componentes críticos dos transformadores de potência e particularmente buchas capacitivas de alta tensão necessitam de maior atenção e testes regulares para se evitar falhas inesperadas.
• Estas buchas têm um tape de medição em sua base e tanto a capacitância entre o topo da bucha e a parte mais baixa do tape (normalmente denominada C1) como a capacitância entre o tape e a terra (normalmente denominada C2) são medidas. • Um crescimento de C1 indica
degradação parcial nas camadas internas.
Critério para aprovação
◦
Aumento de mais de 10%
na capacitância é
considerado perigoso.
Resistência elétrica dos enrolamentos.
Relação de transformação.
Resistência de isolamento
Verificação de funcionamento dos acessórios.
Termografia
APLICAÇÃO• Localizar pontos quentes, determinar a severidade do problema e ajudar a estabelecer o período de tempo do qual o reparo pode ser realizado. • Muito útil quando se inspecionam componentes em interiores tais como: centro de controle de motores, painéis, elétricos em geral, conectores, disjuntores, seccionadoras, interruptores etc.
Adicionalmente componentes em exteriores como subestações, mecanismos de desconexão em geral, transformadores, conexões de cabos, rolamentos de motores,etc.
Termografia
Equipamento
Os transformadores possuem temperatura máxima de operação em serviço.
Para os transformadores imersos em óleo, a temperatura máxima de operação é de 65℃ no ponto mais quente dos enrolamentos.
As partes metálicas não devem atingir temperaturas superiores à máxima especificada para o ponto mais quente do isolamento.
Os defeitos internos em transformadores imersos em óleo podem ser detectados pelo sobreaquecimento superficial.
Em condições normais de funcionamento, um
transformador secos, deve funcionar a uma
temperatura ambiente não superior a 40℃ e
com temperatura média, em qualquer
período de 24 horas, não superior a 30℃.
Identificar sobreaquecimentos no transformador:
◦Terminais de alta tensão, média tensão e baixa tensão. ◦Pontos de conexão.
◦Painéis de comutação
◦Tubos de refrigeração, nos ventiladores e bombas de refrigeração.
Origens do sobreaquecimento:
Ligações soltas ou deterioradas Sobrecargas
Circulação de ar de refrigeração insuficiente
Temperatura do ar de refrigeração acima da temperatura
Semestralmente
◦Inspeções e verificações abaixo (desde que não se exija desligamento do transformador): 1. Buchas 2. Tanques e radiadores 3. Conservador 4. Termômetros 5. Sistema de ventilação 6. Sistema de circulação de óleo 7. Secador de ar
8. Dispositivo de alívio de pressão 9. Relé de gás
10. Relé de pressão súbita 11. Comutadores de derivação
12. Ligações externas e caixas de terminais da fiação de controle e proteção.
Semestralmente
◦Inspeções e verificações abaixo (desde que não se exija desligamento do transformador): 1. Buchas 2. Tanques e radiadores 3. Conservador 4. Termômetros 5. Sistema de ventilação 6. Sistema de circulação de óleo 7. Secador de ar
8. Dispositivo de alívio de pressão 9. Relé de gás
10. Relé de pressão súbita 11. Comutadores de derivação
12. Ligações externas e caixas de terminais da fiação de controle e proteção.
Anualmente
◦Fazer análise físico-química e cromatográfica do óleo isolante.
◦Obs.: prazo pode ser alterado em função do tipo de construção e local de instalação do transformador.
A cada três anos
◦Fator de potência do transformador e fator de potência e capacitância das buchas, se providas de derivações capacitivas.
◦Isolamento com corrente contínua. ◦Relação de transformação. ◦Resistência dos enrolamentos.
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•
Transformadores
TLM™ – Transformer Lifecycle Management™ (Gestão do Ciclo de Vida do Transformador)
Monitoramento Centralizado (TMDS): recomendado para
monitoramento de múltiplos transformadores, com processamento e acesso remoto.
Monitoramento Distribuído (Smart Monitor): recomendado para monitoramento de transformadores individualmente, com acesso local e remoto via web.
Sensores: acompanhamento de geração de gases e condição das buchas.
SOFTWARES APLICADOS À MANUTENÇÃO ELÉTRICA
INDUSTRIAL
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•
Transformadores
TLM™ – Transformer Lifecycle Management™ (Gestão do Ciclo de Vida do Transformador)
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INDUSTRIAL
Principais grandezas monitoradas pelo TMDS: •Gases dissolvidos no óleo
•Umidade no óleo •Temperaturas do óleo •Temperaturas do enrolamento •Temperatura ambiente •Nível de óleo do conservador •Corrente de carga
•Condição das buchas condensivas
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•
Transformadores
TLM™ – Transformer Lifecycle Management™ (Gestão do Ciclo de Vida do Transformador)
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INDUSTRIAL
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•
Transformadores
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INDUSTRIAL
GAS-Guard fornece informações contínuas sobre os gases indicativos de falha, ajudando o usuário a manter seus transformadores nas melhores condições de funcionamento.
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Transformadores
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INDUSTRIAL
•
Transformadores
TLM™ – Transformer LifecycleManagement™ (Gestão do Ciclo de Vida do Transformador) TLMC (Serviço de monitoramento
remoto):
•Transmitidos de dados sobre o transformador são enviados via GPRS para Central de Monitoramento. • Emitidos relatórios periódicos que
detalham a condição dos transformadores.
INDUSTRIAL
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Messias, José Roberto. Guia prático de
ensaios físico-químicos na manutenção de
transformadores em óleo. Cone Editora, São
Paulo, 1993.
Oliveira, José Carlos. Transformadores –
teoria e ensaios.
