Transformador de Óleo Conservador: Tipos Estrutura e Funções Explicadas

Introdução ao Conservador de Óleo do Transformador

O conservador de óleo é um dispositivo crucial para o armazenamento de óleo em transformadores. Quando a carga do transformador aumenta e a temperatura do óleo sobe, o óleo isolante dentro do tanque se expande devido ao calor, fazendo com que o óleo excedente flua para o conservador. Por outro lado, quando a temperatura diminui, o óleo no conservador retorna ao tanque. Este processo permite a regulação automática do nível de óleo, permitindo que o conservador sirva tanto para o armazenamento quanto para a reposição de óleo, garantindo que o tanque permaneça completamente cheio de óleo.

Ao mesmo tempo, o conservador reduz a área de contato entre o óleo do transformador e o ar. A umidade, poeira e lodo de óleo oxidado absorvidos do ar se depositam na armadilha de sedimentos na parte inferior do conservador, retardando significativamente a degradação do óleo do transformador.

Estrutura do Conservador de Óleo

O corpo do conservador é um recipiente cilíndrico feito de chapas de aço soldadas, com um volume aproximadamente 10% da capacidade total do tanque. Ele é montado horizontalmente no topo do tanque e conectado ao tanque principal por meio de um pipeline através de um relé de gás, permitindo que o nível de óleo suba e desça livremente com as mudanças de temperatura. Nas condições normais de operação, o nível mínimo de óleo no conservador deve ser superior ao elevador da tampa de alta tensão; para tampas com estrutura conectada, o nível mínimo de óleo deve estar acima do topo da tampa. Um indicador de nível de óleo (ou indicador de nível) de vidro é instalado no lado do conservador para monitorar em tempo real as mudanças no nível de óleo.

Tipos de Conservadores de Óleo

Atualmente, existem três tipos principais de conservadores de óleo de transformador:

• Conservador do tipo cápsula: Possui uma cápsula de borracha interna que isola o óleo do transformador da atmosfera externa, fornecendo espaço para expansão e contração térmica.

• Conservador do tipo diafragma: Utiliza um diafragma de borracha para separar o óleo do ar e fornece o volume necessário para expansão e contração térmica.

• Conservador do tipo corrugado: Emprega um dispositivo de expansão com ondulados metálicos para isolar o óleo da atmosfera e acomodar mudanças no volume de óleo. Os conservadores corrugados são divididos em tipos de óleo interno e externo, sendo que o tipo de óleo interno oferece melhor desempenho, mas tem maior tamanho.

Métodos de Selagem dos Conservadores de Óleo

• Conservador aberto (não selado): O óleo do transformador está diretamente exposto ao ar externo. Este design tem selagem ruim, tornando o óleo suscetível à umidade e oxidação, resultando em excesso de umidade e conteúdo de gás, afetando a operação segura do transformador. Este tipo foi largamente substituído e é encontrado apenas em alguns transformadores de baixa tensão e pequena capacidade.

• Conservador do tipo cápsula: Equipado com uma cápsula de borracha resistente a óleo dentro do conservador para isolar o óleo do ar. A cápsula se comunica com a atmosfera através de um tubo respirador e dessecante, expandindo e contraído com as mudanças no nível de óleo. No entanto, a cápsula é suscetível ao envelhecimento e rachaduras, permitindo que a umidade e o ar entrem no óleo, levando à degradação do óleo, redução do desempenho de isolamento e aumento das perdas dielétricas. É necessária a substituição regular de gel de sílica, e em casos graves, pode ser necessária a filtração do óleo ou manutenção com interrupção de energia. Sua aplicação está gradualmente diminuindo.

• Conservador do tipo diafragma: Usa uma estrutura de diafragma feita de duas camadas de tecido de náilon prensadas com borracha de cloropreno e revestida com borracha nitrílica por fora. No entanto, possui requisitos elevados para os processos de instalação e manutenção, com problemas como vazamento de óleo e danos aos componentes de borracha afetando a segurança, confiabilidade e limpeza operacional do fornecimento de energia. Seu uso também está gradualmente diminuindo.

• Conservador selado de ondulados metálicos (óleo interno): Usa um elemento elástico metálico como compensador, uma tecnologia madura amplamente utilizada em sistemas de energia há mais de 20 anos, estendendo a tecnologia de expansores metálicos de placa usados em transformadores de instrumentos.

• Conservador vertical de óleo interno: Usa ondulados como recipientes de óleo, com múltiplos ondulados conectados em paralelo e instalados verticalmente em uma base, com uma capa protetora externa adicionada, e a compensação do volume de óleo é alcançada pelo movimento vertical dos ondulados, com uma aparência predominantemente retangular.

• Conservador horizontal de óleo externo: Usa ondulados como bexiga de ar, colocados horizontalmente dentro do cilindro do conservador, com óleo isolante preenchido entre o lado externo dos ondulados e o cilindro, e o interior dos ondulados conectado ao ar externo. A compensação do volume de óleo é alcançada pela expansão e contração dos ondulados, alterando o volume interno do conservador, com uma aparência cilíndrica colocada horizontalmente.

Características do Conservador de Óleo de Ondulados Metálicos

• A cavidade central está equipada com um amortecedor como dispositivo de proteção de pressão, que pode atenuar o impacto de aumentos súbitos na pressão interna do óleo sobre o corpo do conservador. Quando a pressão atinge o limite, o núcleo se rompe para liberar a pressão, protegendo o corpo do transformador e aumentando a confiabilidade operacional—uma característica única não encontrada em outros conservadores.

• O núcleo consiste em uma ou mais unidades de ondulados, com uma capa protetora externa. O exterior do núcleo está exposto à atmosfera, facilitando uma boa dissipação de calor e ventilação, promovendo a circulação do óleo, reduzindo a temperatura interna do óleo e melhorando a confiabilidade operacional.

• O indicador de nível de óleo se move sincronizadamente com a expansão e contração do núcleo, oferecendo alta sensibilidade. As mudanças no nível de óleo podem ser observadas diretamente através de uma janela de visualização na capa protetora, fornecendo leituras intuitivas e confiáveis. Um interruptor de limite para alarme de nível de óleo é instalado na capa protetora, atendendo aos requisitos de operação sem supervisão.

• Sem fenômeno de nível falso de óleo: Os conservadores tradicionais têm dificuldade em expelir completamente o ar, potencialmente causando níveis falsos de óleo. Este design, com seu movimento sensível do núcleo e uma placa de aço de equilíbrio criando uma pressão positiva ligeira, expulsa efetivamente o ar interno até que o nível de óleo desejado seja atingido, eliminando níveis falsos de óleo.

• Os expansores de ondulados metálicos não são adequados para tanques de óleo de reguladores de tensão sob carga: O regulador de tensão sob carga, um componente-chave do transformador, ajusta frequentemente a tensão com base nas condições de carga durante a operação. Os arcos gerados durante o ajuste levam à decomposição do óleo e à produção de gás. O volume limitado dos expansores de ondulados metálicos totalmente selados impede a liberação de gás, exigindo ventilação frequente no local. Portanto, fabricantes e usuários não recomendam o uso de expansores de ondulados metálicos totalmente selados para pequenos conservadores de reguladores de tensão sob carga.