Guia de Isoladores para Transformadores: Funções Estrutura Tipos e Manutenção

1. Funções dos Isoladores de Transformador

A função principal dos isoladores de transformador é levar as extremidades das bobinas para o ambiente externo. Eles atuam tanto como componentes isolantes entre as extremidades e o tanque de óleo, quanto como dispositivos de fixação para as extremidades.

Durante a operação do transformador, os isoladores carregam continuamente correntes de carga e, em caso de curto-circuito externo, suportam correntes de curto-circuito. Portanto, os isoladores de transformador devem atender aos seguintes requisitos:

• Possuir resistência elétrica especificada e resistência mecânica suficiente;

• Ter boa estabilidade térmica para suportar o superaquecimento instantâneo durante curtos-circuitos;

• Apresentar uma estrutura compacta e leve, excelente desempenho de vedação, forte versatilidade e facilidade de manutenção.

2. Estrutura Externa dos Isoladores

Os componentes externos de um isolador incluem: placas terminais, conectores de condutores, capas contra chuva, medidores de nível de óleo, tampas de óleo, reservatórios de óleo, mangas cerâmicas superiores, escudos inferiores, argolas de içamento, válvulas de óleo, placas de identificação, tampas de ventilação, conectores de isoladores, mangas cerâmicas inferiores e esferas de equalização.

3. Estrutura Interna dos Isoladores

• Estrutura de Isolamento Principal: Composta por um capacitor cilíndrico multicamadas, feito de papel impregnado com óleo e eletrodos de equalização de alumínio; o isolamento externo é fornecido pelas mangas cerâmicas, que também atuam como recipientes para o óleo do transformador.

• Desempenho de Vedação: Adota uma estrutura totalmente selada, com o óleo interno do transformador formando um sistema independente que não é afetado pelas condições atmosféricas externas.

• Método de Conexão: A conexão geral utiliza fixação mecânica com molas fortes, garantindo tanto o desempenho de vedação quanto a compensação da expansão/contracção causada pelas mudanças de temperatura.

O reservatório de óleo no topo do isolador é usado para ajustar a flutuação do volume de óleo causada pelas mudanças de temperatura, evitando variações significativas de pressão interna; o medidor de nível de óleo no reservatório pode monitorar o nível de óleo em tempo real durante a operação. A esfera de equalização na parte traseira melhora a distribuição do campo elétrico, encurtando a distância de isolamento entre a parte traseira do isolador e os componentes ou bobinas aterrados.

O pequeno isolador na tela final dos isoladores de capacitância de óleo-papel pode ser usado para testes de capacitância, fator de perda dielétrica e descargas parciais de transformadores. Durante a operação normal, este pequeno isolador deve estar confiavelmente aterrado. Ao desmontar o pequeno isolador da tela final, é necessário ter cuidado para evitar a rotação ou a retirada do pino do pequeno isolador, para prevenir a desconexão dos condutores ou danos à folha de cobre no eletrodo.

4. Disposição dos Isoladores de Transformador Trifásico

Quando observado do lado do isolador de alta tensão do transformador, a disposição da esquerda para a direita é rotulada da seguinte forma:

• Lado de alta tensão: O, A, B, C

• Lado de média tensão: Om, Am, Bm, Cm

• Lado de baixa tensão: O, a, b, c

5. Classificação dos Isoladores por Material de Isolamento e Estrutura

Os isoladores podem ser classificados em três categorias:

• Isoladores de Único Isolamento: Incluindo isoladores de porcelana pura e isoladores de resina;

• Isoladores de Isolamento Compósito: Divididos ainda em isoladores a óleo, a gel e a gás;

• Isoladores Capacitivos: Incluindo isoladores capacitivos de óleo-papel e isoladores capacitivos de resina-papel.

6. Isoladores Capacitivos de Óleo-Papel

De acordo com a estrutura de condução de corrente, os isoladores capacitivos de óleo-papel podem ser divididos em tipo passagem de cabo e tipo de condução por conduto. Entre eles, o tipo de condução por conduto é ainda classificado em tipo de conexão direta e tipo de passagem por haste, com base no método de conexão entre o terminal do lado do óleo e o isolador. Os isoladores de passagem de cabo e de condução por conduto de conexão direta são amplamente utilizados nos sistemas de energia, enquanto os isoladores capacitivos de óleo-papel de passagem por haste são menos comuns.

O processo de fabricação do núcleo do capacitor para isoladores capacitivos é o seguinte: começando com um tubo condutor de cobre oco como base, uma camada de papel de cabo com espessura de 0,08-0,12mm é primeiramente enrolada firmemente como a camada de isolamento, seguida por uma camada de folha de alumínio com espessura de 0,01mm ou 0,007mm como o escudo do capacitor; esta alternância de enrolamento de papel de cabo e folha de alumínio é repetida até que o número de camadas e a espessura necessárias sejam alcançadas.

Isso forma um circuito de capacitor série multicamadas, onde o tubo condutor está no potencial mais alto, e a folha de alumínio mais externa está aterrada (escudo de terra). De acordo com o princípio de divisão de tensão do capacitor série, a tensão entre o tubo condutor e o solo é igual à soma das tensões entre cada camada do escudo do capacitor, e a tensão entre as camadas do escudo é inversamente proporcional à sua capacitância. Isso garante que a tensão total seja distribuída uniformemente em toda a camada de isolamento do núcleo do capacitor, alcançando um design compacto e leve para o isolador.