Quais são os Fundamentos para a Seleção e Instalação de Transformadores de Tensão AIS Externos de 66kV?
Olá a todos! Eu sou James, um profissional com mais de 10 anos de experiência em instalação de transformadores de tensão. Hoje, quero falar sobre a seleção e instalação de transformadores de tensão para equipamentos de manobra isolados no ar (AIS) em subestações ao ar livre de 66kV.
Esses dispositivos são críticos para medição e proteção em sistemas de energia. Sua seleção e instalação adequadas afetam diretamente a segurança e a estabilidade da rede elétrica inteira. Com o avanço da tecnologia de redes inteligentes, os transformadores de tensão eletrônicos AIS estão se tornando gradualmente a escolha preferida. Eles oferecem muitas funcionalidades inteligentes, mas também vêm com requisitos mais elevados para instalação e manutenção.
1. Fatores Chave na Seleção de um Transformador de Tensão AIS
Vamos começar com a função e aplicação — isso é a consideração mais importante ao selecionar um transformador de tensão.
Transformadores de tensão protetores precisam de uma ampla faixa dinâmica. Geralmente, escolhemos a classe de precisão 10P com capacidade nominal de cerca de 5VA. Isso garante a transmissão precisa do sinal mesmo em condições anormais, como curto-circuito.
Por outro lado, os transformadores de tensão de medição exigem alta precisão. Geralmente optamos por classe 0.2S ou superior, com capacidade nominal de pelo menos 10VA, para atender às demandas de medição de energia e monitoramento do sistema.
Com o desenvolvimento das redes inteligentes, os transformadores de tensão eletrônicos estão ganhando popularidade nas subestações de 66kV devido às suas capacidades de saída digital, especialmente em ambientes onde a integração com sistemas de proteção digitais é necessária.
Em seguida, vamos analisar o nível de tensão e a forma estrutural. Em 66kV, que se enquadra na categoria de média tensão (3kV–110kV), são comumente usadas estruturas monofásicas ou trifásicas.
Para sistemas de cabeamento principal simples, dois transformadores monofásicos conectados em tensão fase-a-fase ou conexão V/V funcionam bem.
Em subestações que requerem monitoramento de isolamento, é melhor usar um transformador de tensão trifásico de cinco núcleos e três enrolamentos ou três transformadores monofásicos de três enrolamentos conectados em configuração Y/Y-Δ. Essa configuração permite a medição de tensão de linha e a filtragem de tensão zero-seqüência através do enrolamento delta aberto, monitorando efetivamente a condição de isolamento do sistema.
Então há o tipo de isolamento e a seleção do dielétrico — um fator central para operação segura ao ar livre. Os transformadores de tensão tradicionais de 66kV geralmente usam isolamento a óleo ou resina moldada, mas os modelos modernos de AIS preferem designs com isolamento a gás.
De acordo com o padrão nacional mais recente GB/T 20840.11-2025, para transformadores de tensão AIS ao ar livre de 66kV e acima, recomenda-se agora o isolamento a gás SF₆/N₂ misturado em vez de gás SF₆ puro. Por quê? Porque o SF₆ puro pode liquefazer facilmente em ambientes de baixas temperaturas, especialmente abaixo de -25°C. O gás misto (geralmente 20%–30% de SF₆) resolve esse problema, reduzindo também as emissões de gases de efeito estufa.
Os transformadores de tensão com isolamento a gás devem usar tanques de gás soldados em aço inoxidável e estruturas de vedação dupla de anéis O para garantir boa estanqueidade mesmo em condições severas ao ar livre. Além disso, considere a adaptabilidade ambiental do meio isolante — coisas como resistência ao clima e à poluição — para lidar com diferentes condições climáticas em regiões diversas.
2. Requisitos Técnicos para Instalação de Transformadores de Tensão AIS
Agora, vamos passar para a instalação — outra etapa crucial que exige estrita aderência a padrões técnicos.
Ao escolher o local de instalação, aqui estão alguns pontos-chave:
O transformador de tensão deve ser instalado entre a saída do equipamento de alta tensão e o equipamento de distribuição, garantindo a medição precisa da tensão.
Ele deve ser colocado próximo à barra de barramento ou à saída do transformador, mas mantendo pelo menos 1,5 metros de distância de chaves seccionadoras, disjuntores, etc., para evitar interferência eletromagnética e vibração mecânica.
A altura de instalação deve seguir as diretrizes de projeto da subestação — geralmente mais alta que o equipamento circundante para reduzir a acumulação de contaminação e garantir boa ventilação, evitando superaquecimento que possa degradar o desempenho do isolamento.
Se vários transformadores de tensão estiverem operando em paralelo, certifique-se de que eles estejam isolados uns dos outros para evitar interferências mútuas.
A próxima questão é a configuração de aterramento, que é essencial para a instalação segura.
O sistema de aterramento para transformadores de tensão AIS ao ar livre de 66kV deve seguir o princípio de "aterramento em um único ponto":
O ponto neutro do enrolamento primário deve ser aterrado de forma confiável — especialmente em configurações estrela. Isso é fundamental para prevenir sobretensões e garantir a segurança do sistema.
O circuito secundário deve ser aterrado em apenas um ponto — geralmente no bloco terminal no controle de sala — para evitar correntes circulantes ou disparos falsos causados por aterramento em múltiplos pontos.
Um dos terminais do enrolamento terciário (enrolamento delta aberto) também deve ser aterrado em um único ponto, e nenhum dispositivo comutável deve ser inserido no condutor de aterramento.
Para transformadores de tensão com isolamento a gás, atenção especial deve ser dada ao design de aterramento da membrana antidesabamento. Use materiais anti-envelhecimento e resistentes à corrosão, e garanta um aterramento sólido para prevenir danos devido à acumulação de água ou levantamento por gelo. Além disso, instale capas de chuva nos relés de densidade de gás SF₆ e certifique-se de que permitam calibração sem desmontagem, melhorando a confiabilidade operacional.
Finalmente, a seleção e instalação de fusíveis devem corresponder aos parâmetros do equipamento.
O lado primário de um transformador de tensão AIS ao ar livre de 66kV deve ser equipado com um fusível RW10-35/0.5, com corrente nominal de 0,5A e capacidade de interrupção de 1000MVA. Isso protege o transformador contra correntes de curto-circuito.
Instale o fusível verticalmente ou horizontalmente, garantindo que o tubo do fusível esteja firmemente conectado ao bocal de porcelana para evitar contato ruim devido a soltura.
Os fusíveis do lado secundário devem ser selecionados com base na impedância da carga, geralmente usando fusíveis padrão. No entanto, evite conectar quaisquer pontos de interrupção possíveis (como isoladores) no circuito secundário para prevenir retroalimentação de tensão que possa danificar o equipamento.
Para transformadores de tensão AIS eletrônicos, considerações adicionais incluem proteção de laços de fibra ótica — como medidas antivibratórias e à prova de umidade — para garantir a integridade do sinal.
3. Padrões para Instalação e Manutenção de Transformadores de Tensão AIS
A padronização da instalação e manutenção é a base da operação segura.
De acordo com o GB/T 20840.11-2025, os transformadores de tensão AIS de 66kV e acima devem atender a rigorosos requisitos de resistência mecânica, tolerância a temperatura e desempenho de vedação. Durante o transporte, sensores de vibração de 10g devem ser instalados. Para lotes de mais de 10 unidades, instale dois por veículo; para menos de 10, instale um. Ao chegar, verifique os dados de vibração. Se qualquer sensor registrar mais de 10g ou tiver caído, retorne a unidade para inspeção interna.
Para a manutenção, testes preventivos regulares são cruciais:
Realize testes de resistência de isolamento
Conduza medições de descarga parcial
Realize testes de curvas de excitação
Isso garante que o equipamento atenda aos requisitos de desempenho. Para transformadores com isolamento a gás, realize testes regulares de teor de umidade do gás SF₆ e detecção de vazamentos em vivo. Em alguns casos, encurte o ciclo de inspeção.
Durante o primeiro mês após a comissionamento, realize inspeções em serviço. Após isso, inspecione trimestralmente para garantir que a qualidade do gás atenda aos padrões.
Quando se trata de tratamento de falhas, siga procedimentos padronizados:
Se um fusível queimar, primeiro verifique o fusível do lado secundário. Se queimar novamente após a substituição, significa que há uma falha grave no circuito secundário — investigue a fundo.
Se a pressão do gás cair repentinamente, retire imediatamente a unidade para detecção de vazamentos e reparo, evitando a operação contínua que possa comprometer o isolamento.
4. Resumo
Em resumo, aqui estão os pontos-chave a lembrar ao selecionar e instalar transformadores de tensão AIS:
Defina claramente a função: tipos protetores usam classes de amplo alcance como 5TPE; tipos de medição usam classes de alta precisão como 0.2S; tipos eletrônicos devem considerar a compatibilidade de saída digital.
Escolha a estrutura apropriada com base no nível de tensão e características do sistema — configurações V/V ou trifásica de cinco pernas — e garanta que o método de aterramento neutro seja compatível com o sistema.
Selecione meios de isolamento adequados com base nas condições ambientais. Para sistemas de 66kV ao ar livre, priorize o isolamento a gás SF₆/N₂ misturado para evitar riscos de liquefação com SF₆ puro em climas frios.
Instale perto das saídas de equipamentos de alta tensão, mas mantenha pelo menos 1,5 metros de distância de chaves e disjuntores para garantir ventilação e estabilidade mecânica.
Siga a regra de "aterramento em um único ponto" para os enrolamentos primário, secundário e terciário para evitar correntes circulantes.
Correspondência de fusíveis aos parâmetros do equipamento: RW10-35/0.5 para o lado primário, fusíveis padrão para o lado secundário, e garanta a instalação segura.
À medida que a tecnologia continua a evoluir, assim também os transformadores de tensão AIS. Melhorias no isolamento a gás, maturidade das tecnologias de sensores eletrônicos e a adoção de sistemas de monitoramento inteligentes contribuem para soluções mais seguras, confiáveis e eficientes para subestações ao ar livre de 66kV.
No futuro, novos materiais e processos de fabricação aprimorarão ainda mais o desempenho desses transformadores, tornando-os mais adaptáveis ao ambiente e mais inteligentes. À medida que as regulamentações ambientais se tornam mais rigorosas, o isolamento a gás misto e os transformadores passivos de baixa potência serão mais amplamente adotados, impulsionando a indústria de energia em direção a um desenvolvimento mais verde e sustentável.
Espero que este artigo ajude você a entender melhor os aspectos essenciais da seleção e instalação de transformadores de tensão AIS. Se você tiver alguma dúvida ou quiser compartilhar suas próprias experiências, sinta-se à vontade para deixar um comentário ou enviar-me uma mensagem. Vamos aprender juntos e crescer juntos!
— James
