Considerações Chave de Design para Aumentar a Confiabilidade dos Transformadores de Energia

Transformadores de energia são componentes críticos dentro da rede elétrica. Uma vez que ocorram problemas de qualidade, eles podem não apenas resultar em perdas econômicas e de propriedade significativas, mas também colocar vidas em risco e causar impactos sociais negativos imensuráveis.

Geralmente, a confiabilidade de um transformador de energia é principalmente influenciada por seu design, tecnologia, materiais e padrões de fabricação. Entre esses, o design, sendo a base da qualidade do produto, desempenha um papel crucial na determinação da confiabilidade geral dos transformadores de energia.

Estatísticas indicam que "defeitos de design" são a principal causa de incidentes de qualidade históricos experimentados pela indústria, representando mais de 80% desses eventos. Portanto, a confiabilidade do design do transformador é tanto uma pré-condição quanto uma garantia fundamental para alcançar a confiabilidade global do produto. Este artigo discute vários aspectos-chave do design de confiabilidade do transformador.

Princípio de Design de Capacidade de Resistência a Curto-Circuito

A capacidade de resistência a curto-circuito é um indicador chave da confiabilidade do transformador de energia. Danos devido à insuficiência de resistência a curto-circuito não são incomuns nos sistemas de energia, e falhas durante testes aleatórios de curto-circuito também são frequentemente relatadas.

Como um teste especial, apenas uma proporção muito pequena de transformadores de energia, menos de 1% da produção total, passa por testes reais de curto-circuito. Portanto, a validação do design permanece a abordagem mais prática para garantir uma capacidade adequada de resistência a curto-circuito.

O princípio fundamental do design de curto-circuito deve se concentrar em minimizar o estresse real de curto-circuito o máximo possível, em vez de aumentar cegamente os limites de estresse permitidos. A última abordagem depende excessivamente das propriedades dos materiais e dos processos de fabricação e representa uma estratégia de design incontrolável.

Considerações de Design para Aumento de Temperatura em Pontos Quentes

O aumento de temperatura em pontos quentes em várias partes do transformador de energia está intimamente ligado à sua vida útil e afeta diretamente a confiabilidade operacional a longo prazo. Como um teste de tipo, o teste de aumento de temperatura não é realizado em cada unidade. Assim, a análise e verificação do design permanecem essenciais para garantir que o aumento de temperatura em pontos quentes em todos os componentes permaneça dentro de limites seguros.

O design do aumento de temperatura em pontos quentes do transformador deve se concentrar em três áreas críticas: pontos quentes nas bobinas, pontos quentes no núcleo e pontos quentes em partes estruturais metálicas. O cálculo preciso da distribuição do campo magnético de fuga e da densidade de perdas, com base na estrutura e parâmetros do produto, fornece uma base vital para a seleção racional de materiais dos componentes, a implementação eficaz de medidas de controle de fluxo disperso e o design otimizado do circuito de óleo de resfriamento, garantindo que o aumento de temperatura em pontos quentes de todos os componentes permaneça dentro de valores seguros.