Isoladores de Transformador: Função, Tipos e Guia de Instalação

Isoladores de Transformador: Isolamento Externo e Componentes Condutores de Corrente

Os isoladores de transformador são os principais dispositivos de isolamento externo montados no tanque do transformador. Os condutores provenientes das bobinas do transformador devem passar por esses isoladores, que fornecem isolamento entre os condutores, bem como entre os condutores e o tanque do transformador, enquanto também servem para fixar mecanicamente os condutores.

Dependendo do nível de tensão, os isoladores de transformador estão disponíveis em vários tipos: isoladores de porcelana, isoladores a óleo e isoladores do tipo capacitor.

• Isoladores de porcelana são comumente usados em transformadores com tensão nominal de 10 kV ou inferior. Eles consistem em um fio condutor de cobre passando através de uma caixa de porcelana, com o ar fornecendo o isolamento interno.

• Isoladores a óleo são tipicamente usados em transformadores de classe 35 kV. Esses isoladores são preenchidos com óleo isolante dentro da caixa de porcelana, através da qual passa um condutor de cobre, isolado com papel impregnado de óleo.

• Isoladores do tipo capacitor são usados em transformadores de alta tensão acima de 100 kV. Eles consistem em uma unidade principal de isolamento (núcleo do capacitor), casas superiores e inferiores de porcelana, manga de conexão, reservatório de óleo (conservador), conjunto de molas, base, anel de graduação (escudo de corona), terminal de medição, terminal de linha, juntas de borracha e óleo isolante.

Os isoladores de transformador servem para levar os condutores de bobina de alta e baixa tensão internos para fora do tanque de óleo. Eles não apenas fornecem isolamento entre os condutores e o solo, mas também desempenham um papel crucial na fixação dos condutores. Como um dos componentes condutores de corrente do transformador, os isoladores conduzem corrente de carga continuamente durante a operação normal e devem suportar corrente de curto-circuito durante falhas externas.

Portanto, as seguintes exigências se aplicam aos isoladores de transformador:

• Deve ter resistência elétrica de isolamento especificada e força mecânica suficiente.

• Deve exibir boa estabilidade térmica e ser capaz de suportar aquecimento momentâneo durante condições de curto-circuito.

• Deve ter tamanho compacto, peso leve, excelente desempenho de vedação, alta intercambiabilidade e facilidade de manutenção.

O isolador é composto principalmente por um núcleo de capacitor, reservatório de óleo, flange e casas superiores e inferiores de porcelana. O isolamento principal é o núcleo do capacitor, formado por camadas capacitivas concêntricas conectadas em série. Este conjunto está contido em uma câmara selada formada pelas casas superiores e inferiores de porcelana, reservatório de óleo, flange e base. A câmara é preenchida com óleo de transformador tratado, resultando em uma estrutura de isolamento de óleo-papel. Juntas de borracha resistentes a óleo são usadas nas superfícies de contato entre os principais componentes. Todos os componentes são comprimidos juntos por uma força de pré-carregamento central aplicada através de um conjunto de molas fortes localizadas no reservatório de óleo, garantindo que todo o isolador permaneça hermeticamente selado.

A flange está equipada com uma tampa de ventilação, dispositivo de amostragem de óleo e terminais para medir perda dielétrica (tan δ) e descarga parcial (DP). Durante a operação, a tampa protetora do terminal de medição deve ser instalada para garantir o aterramento confiável da tela (terminal de teste); condições de circuito aberto são estritamente proibidas.

Existem dois principais métodos de conexão entre o isolador e os condutores de alta tensão do transformador:

• Tipo de penetração de cabo

• Tipo de condutor de barra condutora de corrente

Inspeção Pré-instalação de Isoladores de Transformador:

Antes da instalação, as seguintes verificações devem ser realizadas:

• Verifique a superfície de porcelana para fissuras ou danos.

• Certifique-se de que as superfícies internas do pescoço da flange e do anel de graduação estejam limpos.

• Confirme que o isolador passou em todos os testes necessários.

• Para isoladores a óleo, verifique se a indicação do nível de óleo está normal e procure por vazamentos de óleo.

Os isoladores devem ser utilizados nas condições especificadas pela designação do modelo, e as seguintes precauções devem ser observadas:

• Integridade do Selo: Garantir que o isolador permaneça selado é fundamental para alcançar longa vida útil. Quaisquer pontos de vedação perturbados durante a instalação ou manutenção devem ser cuidadosamente restaurados ao seu estado original selado.

• Controle e Ajuste do Nível de Óleo: O nível de óleo dentro do isolador deve ser monitorado periodicamente durante a operação. Se o nível de óleo for muito alto ou muito baixo, ajuste será necessário.

• Se o nível de óleo for muito alto, o óleo excessivo pode ser drenado lentamente através da tampa de drenagem de óleo na flange.

• Se o nível de óleo for muito baixo, óleo de transformador de mesmo grau especificado na placa de identificação deve ser adicionado através da porta de enchimento do reservatório de óleo.

• Para isoladores com resultados de teste de óleo consistentemente normais em testes preventivos anuais, o intervalo entre os testes preventivos pode ser apropriadamente estendido para reduzir a frequência de amostragem de óleo. Qualquer problema deve ser encaminhado ao fabricante. O isolador não deve ser desmontado pelo usuário.

Procedimento Correto de Amostragem de Óleo:
Limpe a área ao redor da tampa de drenagem de óleo na flange. Abra a tampa e enrosque lentamente uma bocal de amostragem dedicado no orifício rosqueado central da tampa até que ele toque no selo interno. Aperte o bocal para comprimir a junta de vedação, permitindo que o óleo de transformador dentro do isolador flua através do bocal. Após a amostragem, reverta os passos acima para restaurar a condição original selada.

Nota: Ao remover o bocal, não afrouxe a tampa de drenagem de óleo. Se ocorrer afrouxamento, aperte imediatamente a tampa com a chave adequada.

Aterramento do Terminal de Medição:
Um terminal de medição é fornecido na flange do isolador. Ao medir a perda dielétrica ou a descarga parcial, remova a tampa do terminal e conecte o fio de teste — o pino do terminal está isolado da flange. Após o teste, a tampa do terminal deve ser substituída de forma segura para garantir o aterramento confiável. O terminal de medição nunca deve ser deixado em circuito aberto durante a operação.

Nota sobre Medição de Perda Dielétrica:
O valor de perda dielétrica medido no local a 10 kV pode diferir dos dados de teste de fábrica devido às influências do instrumento de medição, posição do isolador e condições ambientais. Recomenda-se usar uma ponte de Schering de alta tensão para a medição, e os dados obtidos sob condições de alta tensão devem ser considerados autoritativos.