Principais Causas de Falha do Transformador Distribuidor H59

1. Sobrecarga

Primeiro, com o aumento do padrão de vida das pessoas, o consumo de eletricidade aumentou rapidamente. Os transformadores de distribuição H59 originais têm capacidade pequena—“um cavalo pequeno puxando um carro grande”—e não conseguem atender à demanda dos usuários, fazendo com que os transformadores operem sob condições de sobrecarga. Segundo, as variações sazonais e as condições climáticas extremas levam ao pico de demanda de eletricidade, causando ainda mais sobrecarga nos transformadores de distribuição H59.

Devido à operação de longo prazo em sobrecarga, os componentes internos, enrolamentos e isolamento de óleo envelhecem prematuramente. A carga dos transformadores é muito sazonal e dependente do horário—especialmente em áreas rurais durante as épocas de trabalho agrícola intenso, quando os transformadores operam em capacidade total ou sobrecarregados, enquanto à noite funcionam com carga leve. Isso resulta em uma grande variação na curva de carga, com temperaturas de operação atingindo acima de 80 °C no pico e caindo para tão baixas quanto 10 °C no mínimo.

Além disso, inspeções em transformadores rurais mostraram que cada transformador acumula, em média, mais de 100 gramas de umidade no fundo. Essa umidade entra através da ação respiratória do óleo do transformador durante a expansão e contração térmica e, em seguida, se precipita fora do óleo. Além disso, níveis insuficientes de óleo reduzem a superfície do óleo, aumentando a área de contato entre o óleo isolante e o ar, o que acelera a absorção de umidade da atmosfera. Isso reduz a força do isolamento interno, e uma vez que o isolamento se degrade abaixo de um limite crítico, ocorrem falhas de quebra e curto-circuito internos.

2. Reabastecimento Não Autorizado de Óleo em Transformadores de Distribuição H59

Um eletricista adicionou óleo a um transformador de distribuição H59 enquanto estava energizado. Uma hora depois, o fusível de queda de alta tensão explodiu em duas fases, acompanhado por uma leve projeção de óleo. A inspeção no local confirmou a necessidade de reparo maior. As principais causas da queima do transformador foram:

• O óleo de transformador adicionado era incompatível com o óleo existente dentro do tanque. Os óleos de transformador têm formulações base diferentes, e a mistura de tipos diferentes geralmente é proibida.

• O óleo foi adicionado sem desenergizar o transformador. A mistura de óleo quente e frio acelerou a circulação interna, agitando a umidade do fundo e distribuindo-a nos enrolamentos de alta e baixa tensão, reduzindo o isolamento e causando quebras.

• Óleo de transformador subpadrão foi utilizado.

3. Compensação de Potência Reativa Imprópria Causando Sobretensão Resonante

Para reduzir as perdas de linha e melhorar a utilização do equipamento, as regulamentações recomendam a instalação de dispositivos de compensação de potência reativa em transformadores de distribuição H59 com potência nominal superior a 100 kVA. No entanto, se a compensação for configurada de forma inadequada—de tal forma que a reatância capacitiva total seja igual à reatância indutiva total no circuito—pode ocorrer ferroressonância na linha e nos equipamentos conectados, levando a sobretensão e sobrecorrente que podem queimar o transformador H59 e outros dispositivos elétricos.

4. Sobretensão Resonante do Sistema

Em redes de distribuição rurais de 10 kV, as linhas variam em comprimento, distância do solo e tamanho do condutor. Combinadas com a troca frequente de transformadores H59, máquinas de solda, capacitores e cargas grandes, os parâmetros do sistema mudam significativamente. Além disso, aterramento monofásico intermitente em um sistema de neutro não aterrado de 10 kV pode desencadear sobretensão resonante. Quando isso ocorre, casos menores resultam em fusíveis de alta tensão estourados; casos graves causam a queima do transformador, e em casos raros, flashover ou explosão de embocaduras.

5. Sobretensão por Raios

Os transformadores de distribuição H59 devem, de acordo com as regulamentações, ser equipados com pára-raios qualificados nas laterais de alta e baixa tensão para mitigar danos aos enrolamentos e embocaduras devido a raios e sobretensões resonantes. As causas comuns de danos relacionados à sobretensão incluem:

• Instalação ou teste inadequados de pára-raios. Geralmente, três pára-raios compartilham um único ponto de aterramento. Com o tempo, a corrosão devido à exposição às condições climáticas ou manutenção inadequada pode romper ou degradar essa conexão de aterramento. Durante eventos de raios ou sobretensão resonante, o aterramento inadequado impede a descarga efetiva para o solo, levando à queima do transformador.

• Dependência excessiva da cobertura de seguro. Muitos usuários assumem que, como o transformador está segurado, a instalação e o teste de pára-raios são desnecessários—acreditando que os seguradores cobrirão as falhas. Essa mentalidade contribuiu significativamente para o dano generalizado de transformadores ao longo dos anos.

• Ênfase apenas nos pára-raios da lateral de alta tensão, negligenciando a lateral de baixa tensão. Sem pára-raios de baixa tensão, um raio na lateral de baixa tensão pode induzir surtos de tensão inversa que estressam o enrolamento de alta tensão e potencialmente danificam o enrolamento de baixa tensão também.

6. Curto-Circuito Secundário

Quando ocorre um curto-circuito secundário, correntes de curto-circuito várias a dezenas de vezes a corrente nominal fluem no lado secundário. Uma corrente correspondentemente grande também flui no lado primário para contrabalançar o efeito desmagnetizador da corrente de falha secundária. Tais correntes maciças:

• Geram um estresse mecânico enorme dentro dos enrolamentos, comprimindo bobinas, soltando o isolamento principal e intermediário, e causando deformação;

• Causa um aumento rápido da temperatura em ambos os enrolamentos. Se os fusíveis estiverem mal dimensionados ou substituídos por arame de cobre/alumínio, os enrolamentos podem queimar rapidamente.

7.Contato Ruim no Interruptor de Derivação

• Interruptores de derivação de baixa qualidade com design inadequado, pressão de mola insuficiente ou contato incompleto entre contatos móveis e fixos podem reduzir a distância de isolamento entre contatos desalinhados, levando a arcos, curtos-circuitos e queima rápida dos enrolamentos de derivação ou das bobinas inteiras.

• Erro humano: Alguns eletricistas mal compreendem os princípios de mudança de derivação sem carga. Após o ajuste, os contatos podem engatar apenas parcialmente. Alternativamente, a operação a longo prazo causa contaminação nos contatos fixos, resultando em mau contato, arcos e falha eventual do transformador.

8. Porta de Respiração Bloqueada
Transformadores com potência superior a 50 kVA geralmente têm uma "respiração" instalada no tanque de conservação. O alojamento da respiração é geralmente um cilindro de vidro transparente preenchido com dessecante. É frágil durante o transporte, então os fabricantes frequentemente enviam as unidades com uma pequena placa quadrada de metal parafusada sobre a porta de respiração em vez de instalar a respiração real, para evitar a entrada de umidade.

Ao colocar em operação, essa placa de metal deve ser removida prontamente e substituída pela respiração funcional. Caso contrário, o calor gerado durante a operação causa expansão do óleo e aumento da pressão interna. Sem uma respiração funcional, o óleo não pode circular adequadamente, o calor não pode se dissipar e as temperaturas do núcleo e dos enrolamentos continuam subindo. O isolamento se degrada continuamente até que o transformador queime finalmente.

9. Outros Problemas
Problemas comuns na operação e manutenção diária de transformadores de distribuição H59 incluem:

• Durante a manutenção ou instalação, o aperto ou afrouxamento da porca da haste condutora pode causar a rotação da haste, levando ao contato entre os cabos de cobre macio secundários—causando curtos-circuitos fase-a-fase ou quebra de cabos de alimentação primária.

• A queda acidental de ferramentas ou objetos durante o trabalho no transformador pode danificar as bocais, causando flashover leve para o solo ou curtos-circuitos graves.

• Após a manutenção, testes ou substituição de cabos em transformadores paralelos, a falta de verificação de sequência de fases e reconexão aleatória pode resultar em fases incorretas. Quando energizado, grandes correntes circulantes fluem, queimando o transformador.

• Caixas de medição antifurto instaladas no lado de baixa tensão frequentemente sofrem de restrições de espaço e má execução—algumas conexões são simplesmente envoltas com arame. Isso cria alta resistência de contato nos terminais de baixa tensão, levando a superaquecimento e arcos sob carga pesada, eventualmente queimando as hastes condutoras.