Seleção de transformadores de distribuição para fornecimento de energia a redes de baixa tensão
Os dados característicos dos transformadores de distribuição são ditados pelos requisitos da rede. A potência efetiva determinada deve ser multiplicada pelo fator de potência cosφ para obter a potência nominal Srt. Nas redes de distribuição, um valor de uk = 6% é comumente preferido.
Seleção de Transformadores de Distribuição para Fornecimento de Energia a Redes de Baixa Tensão
As perdas do transformador consistem em perdas a vazio e perdas de curto-circuito. As perdas a vazio resultam da inversão contínua da magnetização no núcleo de ferro e permanecem essencialmente constantes, sendo independentes da carga. As perdas de curto-circuito compreendem perdas ohmicas nos enrolamentos e perdas resultantes de campos de fuga, e são proporcionais ao quadrado do nível de carga.
As perdas do transformador são compostas por perdas a vazio e perdas de curto-circuito. As perdas a vazio surgem da inversão contínua da magnetização no núcleo de ferro. Essas perdas são essencialmente constantes e não são afetadas pela carga.
Por outro lado, as perdas de curto-circuito consistem em perdas ohmicas nos enrolamentos e perdas causadas por campos de fuga. Elas são proporcionais ao quadrado da magnitude da carga.
Neste artigo técnico, serão discutidos os principais critérios para a seleção de transformadores de distribuição na faixa de potência de 50 a 2500 kVA para alimentar redes de baixa tensão.
1. Requisitos de Segurança Operacional
Testes Rotineiros: Estes abrangem itens como perdas, tensão de curto-circuito \(u_{k}\) e testes de tensão.
Testes de Tipo: Incluem testes como testes de aquecimento e testes de sobretensão.
Testes Especiais: Envolve testes como testes de resistência a curto-circuito e testes de ruído.
2. Condições Elétricas
Tensão de Curto-Circuito: Preste atenção aos seus valores específicos e características.
Símbolo de Conexão / Grupo Vetorial: Saiba mais sobre informações relevantes relacionadas a símbolos de conexão e grupos vetoriais ( [Saiba Mais](adicionar o link correspondente aqui, se houver um no texto original) ).
Razão de Transformação: Determine os parâmetros da razão de transformação.
3. Condições de Instalação
Instalação Interna e Externa: Considere os cenários de instalação dos transformadores, sejam internos ou externos.
Condições Locais Especiais: Observe a influência das condições locais especiais.
Condições de Proteção Ambiental: Cumpra os requisitos de proteção ambiental correspondentes.
Projetos: Escolha entre transformadores imersos em óleo ou transformadores secos de resina.
4. Condições de Operação
Capacidade de Carga: Para transformadores imersos em óleo ou transformadores secos de resina, considere suas capacidades de suportar carga.
Flutuações de Carga: Preste atenção à situação de flutuações de carga.
Número de Horas em Operação: Leve em conta a duração de operação dos transformadores.
Eficiência: Foque na eficiência dos transformadores imersos em óleo ou transformadores secos de resina.
Regulação de Tensão: Dê importância às capacidades de regulação de tensão.
Operação Paralela de Transformadores: Saiba mais sobre as situações relevantes de operação paralela de transformadores ( [Saiba Mais](adicionar o link correspondente aqui, se houver um no texto original) ).
5. Dados Característicos do Transformador com Exemplos
Potência Nominal:SrT = 1000kVA
Tensão Nominal: UrOS=20 kV
Tensão do Lado Inferior: UrUS=0.4 kV
Tensão Nominal de Impulso Atmosférico: UrB=125 kV
Combinação de Perdas
Perdas a Vazio: P0=1700 W
Perdas de Curto-Circuito: Pk=13000 W
Potência Acústica: LWA=73 dB
Tensão de Curto-Circuito: uk=6%
Razão de Transformação: PV/SV=20 kV/0.4 kV
Símbolo de Conexão: Dyn5
Sistemas de Terminação: Por exemplo, sistemas de flange do lado de baixa tensão e do lado de alta tensão
Local de Instalação: Seja interno ou externo
a) Com menos de 1000 litros de dielétrico líquido
b) Com mais de 1000 litros de dielétrico líquido
Explicação
a. Conduíte de cabo
b. Grade de aço galvanizado
c. Abertura de exaustão com grade protetora
d. Conduíte rosqueado com bomba
e. Ramp
f. Abertura de admissão de ar com grade protetora
g. Camada de cascalho ou brita
h. Plataforma
A instalação de transformadores deve ser protegida contra água subterrânea e inundações. O sistema de refrigeração deve ser protegido da luz solar. Medidas de proteção contra incêndio e compatibilidade ambiental também devem ser garantidas. A Figura 1 mostra um transformador com enchimento de óleo inferior a 1000 litros. Nesse caso, um piso impermeável é suficiente.
Para enchimento de óleo superior a 1000 litros, são obrigatórias calhas coletoras de óleo ou poços de óleo.
O tamanho da abertura de exaustão é mostrado sem grade na Figura 2 para um aquecimento de sala de 15 K.
PV=P0+k×Pk75 [kW]
Definições de Símbolos:
A: Aberturas de exaustão e admissão de ar
P{V: Perda de potência do transformador
k = 1.06 para transformadores imersos em óleo
k = 1.2 para transformadores de resina moldada
Po: Perdas a vazio
Pk75: Perdas de curto-circuito a (75^{\circ}\) Celsius, em quilowatts
h: Diferença de altura, em metros
As perdas de calor geradas durante a operação de um transformador (Figura 4) precisam ser dissipadas. Quando a ventilação natural não pode ser usada devido às condições de instalação, é essencial instalar um ventilador. A temperatura máxima permitida global do transformador é de 40°C.
Perdas Totais em uma Sala de Transformadores
As perdas totais em uma sala de transformadores são calculadas da seguinte forma: As perdas totais na sala de transformadores são dadas por Qloss=∑Ploss, onde:
Ploss=P0+1.2×Pk75×(SAF/SAN)2
Caminhos de Dissipação de Calor para Perdas Totais
As perdas totais são dissipadas através de Qv=Qloss1+Qloss2+Qloss3
Cálculo da Dissipação de Calor para Cada Parte
Calor Dissipado por Convecção Natural do Ar: Qloss1=0.098×A1.2×sqrtHΔuL3
Calor Dissipado por Convecção Forçada de Ar (ver Figura 3): Qloss3=VL×CpL×ρ
Calor Dissipado através de Paredes e Teto (ver Figura 4):Qloss2=0.7×AW×KW×ΔuW+AD×KD×ΔuD
Explicação dos Significados dos Símbolos
Pv: Perda de potência do transformador em kW
Qv: Dissipação total de calor em kW
QW,D: Dissipação de calor através de paredes e teto em kW
AW,D: Área de paredes e teto em \(m^2\)
KW,D: Coeficiente de transferência de calor em \(kW/m^2K\)
SAF: Potência para o tipo de resfriamento AF em kVA
SAN: Potência para o tipo de resfriamento AN em kVA
VL: Taxa de fluxo de ar em \(m^3/s\) ou \(m^3/h\)
Qv1: Parte do calor dissipado por convecção natural do ar em kW
Qv2: Parte do calor dissipado através de paredes e teto em kW
Qv3: Parte do calor dissipado por convecção forçada do ar em kW
A Figura 5 apresenta os níveis de ruído de diversos transformadores conforme a Publicação IEC 551. O ruído magnético resulta das oscilações do núcleo de ferro (que dependem da indução) e depende das propriedades do material das lâminas do núcleo.
A potência acústica (Figura 6) é uma medida do nível de ruído produzido por uma fonte acústica.
