7 Passos Chave para Garantir a Instalação Segura e Confiável de Grandes Transformadores de Energia

1. Manutenção e Restauração da Condição de Isolamento Original

Quando um transformador passa por testes de aceitação na fábrica, sua condição de isolamento está em seu estado ótimo. Posteriormente, a condição de isolamento tende a se deteriorar, e a fase de instalação pode ser um período crítico para uma degradação súbita. Em casos extremos, a resistência dielétrica pode cair a ponto de falhar, levando a queima das bobinas imediatamente após a energização. Em circunstâncias normais, a qualidade de instalação deficiente deixa para trás vários graus de defeitos latentes. Portanto, manter e restaurar a condição de isolamento ao seu estado original de fábrica deve ser o objetivo principal do processo de instalação. A diferença entre a condição de isolamento após a instalação e a condição na fábrica serve como um benchmark chave para avaliar a qualidade do trabalho de instalação.

Para manter e restaurar a integridade do isolamento, é essencial prevenir a contaminação e manter a limpeza. Os contaminantes podem ser classificados em três tipos: impurezas sólidas, impurezas líquidas e impurezas gasosas.

• Impurezas Sólidas: Todos os componentes a serem instalados devem ser limpos completamente. A limpeza deve continuar até que, quando enxugado com um pano branco sem fiapos, não haja descoloração ou partículas visíveis.

• Impurezas Líquidas e Gasosas (principalmente umidade): O método mais eficaz é o tratamento a vácuo, consistindo em dois procedimentos principais:

(1) Secagem a Vácuo e Degaseificação:

• Após a instalação de todos os acessórios, instale uma placa de vedação no flange do lado do relé de gás do tanque. Abra todas as válvulas que conectam os acessórios ao corpo principal, de modo que todos os componentes (incluindo os resfriadores), exceto o reservatório de expansão e o relé de gás, sejam evacuados juntamente com o tanque principal.

• Instale uma válvula de vácuo ou uma válvula de parada padrão na entrada de óleo no topo do tanque.

• Antes de evacuar o tanque, realize um teste de vácuo apenas nos tubos para verificar o nível de vácuo real atingível pelo sistema de vácuo. Se o vácuo exceder 10 Pa, verifique vazamentos nos tubos ou faça a manutenção da bomba de vácuo.

• Monitore o tanque continuamente para vazamentos durante a evacuação.

• Uma vez que a bomba de vácuo atinja o máximo possível de vácuo (não excedendo 133,3 Pa), mantenha a bomba funcionando para manter este nível de vácuo. A bomba de vácuo deve operar continuamente por pelo menos 24 horas.

(2) Preenchimento a Vácuo com Óleo:

• Continue operando a bomba de vácuo durante o preenchimento com óleo. Mantenha todas as válvulas abertas, como durante a evacuação, para que todos os componentes e acessórios sejam preenchidos simultaneamente com o tanque principal.

• Use um purificador de óleo a vácuo. O óleo deve ser injetado através da válvula de entrada de óleo inferior do tanque, permitindo que o óleo flua de fora para dentro das bobinas, minimizando o estresse nas barreiras.

• Quando o nível de óleo estiver aproximadamente 200–300 mm abaixo da tampa do tanque, feche a válvula de vácuo e pare a evacuação, mas continue o preenchimento com o purificador de óleo a vácuo.

• Para transformadores sem reguladores de tensão sob carga (OLTC), o preenchimento pode continuar até que o nível de óleo se aproxime da placa de vedação do relé de gás antes de parar o purificador de óleo.

• Para transformadores equipados com OLTC, pare o purificador de óleo assim que o cilindro de isolamento do seletor de posição estiver preenchido, para permitir a desconexão do seletor do tanque.

• Em todos os casos, preencha o tanque o mais completamente possível para minimizar o volume residual de ar. Ao quebrar o vácuo e completar o preenchimento com óleo, apenas uma pequena quantidade de ar entra no espaço superior. Este ar será expelido para o reservatório de expansão e não afetará adversamente o isolamento do núcleo.

Deve-se enfatizar que a chave está no preenchimento adequado com óleo a vácuo; não se deve depender muito da circulação de óleo quente posterior. Durante a circulação de óleo quente, apenas a umidade que migrou do isolamento de papel para o óleo pode ser removida pelo purificador de óleo a vácuo. No entanto, a umidade já absorvida no papel é difícil de ser liberada de volta para o óleo, e o equilíbrio entre a umidade do óleo e do papel é muito lento.

2. Problemas de Vazamento de Óleo

O vazamento de óleo é um problema comum e proeminente em transformadores. As causas são numerosas, com defeitos de design e fabricação sendo fatores significativos (por exemplo, design de vedação inadequado, má usinagem ou qualidade de soldagem insuficiente). Erros de instalação no local e trabalho descuidado também contribuem significativamente (por exemplo, limpeza inadequada das superfícies de flanges, presença de óleo, ferrugem, respingos de solda; juntas envelhecidas com perda de elasticidade; superfícies de flanges mal alinhadas não corrigidas).

Resolver problemas de vazamento de óleo requer trabalho meticuloso:

• Antes da instalação, realize testes de vedação sob pressão em resfriadores, reservatórios de expansão, elevadores e purificadores de óleo, e repare prontamente qualquer parte que esteja vazando.

• Inspeccione cuidadosamente e prepare todas as superfícies de vedação dos flanges. Qualquer desalinhamento durante o içamento deve ser corrigido antes da instalação; casos graves devem ser abordados em conjunto com o fabricante.

• Após a instalação, realize um teste geral de vedação: aplique uma pressão de no máximo 0,03 MPa na tampa do tanque por 24 horas, sem permitir vazamento de óleo.

3. Teste de Descarga Parcial

Um teste de descarga parcial (DP) refere-se a um teste de resistência à tensão induzida com capacidade de medição de DP. De acordo com GB 50150-91:

• Testes de descarga parcial são recomendados para transformadores de 500 kV.

• Para transformadores de 220 kV e 330 kV, testes de DP são recomendados se o equipamento de teste estiver disponível.

Embora a tensão de teste para testes de DP seja menor do que a de testes de tensão induzida padrão, a duração é estendida por mais de 60 vezes. Combinado com instrumentos sensíveis monitorando o desenvolvimento de descargas internas, o potencial destrutivo é controlável. Assim, o teste de DP combina características de testes não-destrutivos e destrutivos, detectando eficazmente defeitos de isolamento. Como resultado, ganhou popularidade rápida. A maioria dos proprietários de projetos agora realiza testes de DP em transformadores recém-instalados ou revisados, alcançando benefícios significativos—deteção precoce de falhas de instalação, identificação de desempenho de DP instável na fábrica e garantia de energização inicial bem-sucedida.

4. Teste de Fechamento Impulsivo sob Tensão Nominal

O teste de fechamento impulsivo sob tensão nominal tem como objetivo principal verificar se a corrente de magnetização gerada durante a energização fará com que a proteção diferencial do transformador opere. Não é destinado a testar a resistência de isolamento do transformador.

Na verdade, durante o teste de fechamento impulsivo, além da monitoração da proteção relé, não há instrumentos para detectar possíveis sobretensões, e nenhum dado mensurável é registrado. Portanto, do ponto de vista da avaliação de isolamento, o teste carece de valor conclusivo e é essencialmente inútil.

No entanto, falhas de isolamento em transformadores ocorreram durante testes de fechamento impulsivo—geralmente devido a defeitos pré-existentes graves que se tornam aparentes imediatamente após a energização. Por outro lado, existem inúmeros casos em que transformadores passaram por cinco fechamentos impulsivos sem problemas, mas falharam (queimaram) minutos a dias após a comissionamento.

5. Avaliação da Condição de Isolamento

A avaliação da condição de isolamento inclui a medição da resistência de isolamento, razão de absorção, índice de polarização, corrente de fuga DC e tangente delta (tan δ).

Após a instalação, a condição de isolamento do transformador pode ter se deteriorado em diferentes graus em comparação com as condições de fábrica, e os métodos de medição no local e na fábrica podem diferir. Portanto, ao comparar os resultados dos testes de comissionamento com os dados de fábrica, é necessário realizar uma análise abrangente para fazer julgamentos precisos. Esses resultados também devem servir como linha de base para futuros testes preventivos.

É particularmente importante notar: quando a resistência de isolamento é muito alta, a razão de absorção pode diminuir. Nesses casos, uma razão de absorção abaixo de 1,3 não deve ser automaticamente atribuída à umidade no isolamento.

6. Entendimento e Função do Respirador

Se o balão no reservatório de expansão é análogo ao pulmão, então o respirador atua como o nariz. Quando a carga ou a temperatura ambiente aumenta, causando a expansão do óleo no tanque, o balão "expira" através do respirador para evitar pressão excessiva. Inversamente, ele "inspira" para evitar a formação de vácuo no tanque. Se o respirador ficar obstruído, as consequências menores incluem indicações falsas do nível de óleo; casos graves podem acionar o relé de gás ou o dispositivo de alívio de pressão, levando a acidentes.

A obstrução do respirador pode ocorrer não apenas se o selo de transporte for esquecido de ser removido, mas também durante a operação devido a:

• Absorção de umidade e degradação do dessecante (gel de sílica indicador de cor)

• Acúmulo de poeira na xícara de óleo

Portanto, duas tarefas de manutenção são essenciais:

• Certifique-se de que o gel de sílica no respirador tenha capacidade suficiente de absorção de umidade e evite a saturação. Substitua ou regenere o gel de sílica quando 1/5 dele tiver mudado de cor.

• Limpe regularmente a xícara de óleo, reabasteça com óleo limpo e mantenha o nível de óleo acima da barreira de ar para garantir que o ar entrante passe por um banho de óleo, filtrando partículas de poeira.