Como alimentador primário transformador de distribuição fusíveis e serviço operam em redes radiais

Prevenção de interrupções no serviço

Como é sabido, os transformadores de distribuição reduzem a tensão de distribuição ou do alimentador primário para a tensão de utilização. Eles estão ligados ao alimentador primário, sub-alimentadores e laterais através de fusíveis primários ou corta-correntes fusíveis. Quando ocorre uma falha no transformador ou uma falha de circuito secundário de baixa impedância, o fusível primário desconecta o transformador de distribuição associado do alimentador primário. Os religadores não são abordados neste artigo.

O estouro do fusível primário previne uma interrupção do serviço para outras cargas fornecidas pelo alimentador, mas interrompe o serviço a todos os consumidores abastecidos por seu transformador.

Os corta-correntes fusíveis (como mostrado na Figura 1, que normalmente estão fechados) fornecem um meio conveniente para desconectar pequenos transformadores de distribuição para inspeção e manutenção.

Devido à diferença na forma da curva corrente-tempo do fusível primário e da curva corrente-tempo segura do transformador de distribuição, a proteção satisfatória contra sobrecarga para o transformador de distribuição não pode ser alcançada com um fusível primário. As formas dessas duas curvas são tais que, se for usado um fusível de tamanho suficientemente pequeno para fornecer proteção completa contra sobrecarga para o transformador, grande parte da valiosa capacidade de sobrecarga do transformador será perdida, pois o fusível irá estourar e impedir que o transformador utilize sua capacidade de sobrecarga. Além disso, tal fusível de pequeno porte frequentemente estoura desnecessariamente devido a correntes de surto.

Transformadores de distribuição conectados a alimentadores aéreos de fios expostos são frequentemente sujeitos a perturbações severas de raios. Para minimizar a quebra de isolamento e falhas de transformadores causadas por raios, geralmente são instalados para esses transformadores para-raios.

As ligações secundárias de um transformador de distribuição são tipicamente conectadas solidamente a circuitos secundários radiais. Como ilustrado na Figura 1, os serviços aos consumidores são derivados desses circuitos. Essa configuração de conexão implica que o transformador carece de proteção contra sobrecargas e falhas de alta impedância em seus circuitos secundários. Na verdade, relativamente poucos transformadores de distribuição são danificados por sobrecargas.

Esta situação se deve principalmente à aplicação dos transformadores de distribuição, onde sua capacidade de sobrecarga raramente é totalmente utilizada.

Em relação à proteção, os fusíveis nas ligações secundárias dos transformadores de distribuição são pouco mais eficazes que os fusíveis primários na prevenção de queimas de transformadores, e por razões semelhantes. A abordagem apropriada para proteger efetivamente um transformador de distribuição contra sobrecargas e falhas de alta impedância é instalar um disjuntor nas ligações secundárias do transformador. É crucial que a curva de disparo deste disjuntor seja precisamente coordenada com a curva corrente-tempo segura do transformador.

Falhas na conexão de serviço do consumidor, que vai do circuito secundário ao interruptor de serviço, são extremamente raras. Portanto, instalar um fusível secundário no ponto onde a conexão de serviço se ramifica no circuito secundário não é economicamente viável, exceto em circunstâncias especiais, como serviços em larga escala de circuitos secundários subterrâneos.

Como mencionado anteriormente, a queda de tensão permitida, medida do ponto onde o primeiro transformador de distribuição se conecta ao alimentador primário até o interruptor de serviço do último consumidor no alimentador, deve ser alocada economicamente entre o alimentador primário, o transformador de distribuição, o circuito secundário e a conexão de serviço do consumidor.

Embora esses valores sejam típicos para sistemas aéreos que abastecem cargas residenciais, podem-se esperar diferenças significativas em sistemas subterrâneos. Sistemas subterrâneos frequentemente utilizam circuitos de cabo e transformadores de distribuição em larga escala, ou são projetados para abastecer cargas industriais e comerciais.

Uma vez determinada a queda de tensão total permitida para o transformador de distribuição e o circuito secundário, é relativamente fácil descobrir a combinação mais econômica de seus tamanhos para qualquer densidade de carga uniforme e tipo de construção, dadas as preços específicos do mercado.

Se o transformador for muito grande, o custo do circuito secundário e o custo total serão exorbitantes. Por outro lado, se o transformador for muito pequeno, o custo do próprio transformador e o custo total serão muito altos.

Assim como outros componentes dentro do sistema de distribuição, as flutuações de carga e o crescimento devem ser levados em conta no projeto e dimensionamento de transformadores de distribuição e circuitos secundários. Esses elementos não são apenas instalados para acomodar as cargas existentes no momento da instalação, mas também precisam levar em consideração as demandas futuras de carga.

No entanto, não é economicamente viável antecipar excessivamente o crescimento.

Quando um transformador de distribuição está perigosamente sobrecarregado, essa ação também alivia a carga no circuito secundário do transformador sobrecarregado e melhora o controle de tensão geral. Em áreas com cargas relativamente uniformes, pode ser necessário instalar transformadores adicionais em ambos os lados do transformador sobrecarregado em um curto período. Isso é necessário para manter níveis de tensão aceitáveis e evitar que qualquer parte do circuito secundário seja sobrecarregada.

No entanto, uma abordagem alternativa para alcançar o mesmo resultado é instalar um novo transformador e realocar o transformador sobrecarregado para que ele forneça energia à seção intermediária de seu circuito secundário encurtado.

Se o transformador for muito grande, o custo do circuito secundário e o custo total serão exorbitantes. Por outro lado, se o transformador for muito pequeno, o custo do próprio transformador e o custo total serão muito altos.