Guia de Características Instalação Operação e Comissionamento dos Transformadores Secos da Série SC

Transformadores a seco referem-se a transformadores de potência nos quais o núcleo e os enrolamentos não são imersos em óleo. Em vez disso, as bobinas e o núcleo são moldados conjuntamente (geralmente com resina epóxi) e refrigerados por convecção natural de ar ou refrigeração forçada a ar. Como um tipo relativamente novo de equipamento de distribuição de energia, os transformadores a seco têm sido amplamente utilizados em sistemas de transmissão e distribuição de energia em oficinas de fábricas, edifícios altos, centros comerciais, aeroportos, portos, metrôs e plataformas offshore de petróleo. Eles também podem ser combinados com painéis de disjuntores para formar subestações pré-fabricadas compactas e integradas.

Atualmente, a maioria dos transformadores de potência a seco produzidos na China são unidades trifásicas moldadas a seco da série SC, tais como: transformadores trifásicos com bobinagem em fio da série SCB9, transformadores trifásicos com bobinagem em folha da série SCB10 e transformadores trifásicos com bobinagem em folha da série SCB9. Suas classes de tensão geralmente variam de 6 kV a 35 kV, com capacidades máximas atingindo até 25 MVA. Este documento irá focar nos transformadores a seco IEE-Business para fornecer uma explicação detalhada sobre suas características e procedimentos de instalação/comissionamento.

1. Características dos Transformadores a Seco

Comparados com transformadores imersos em óleo, os transformadores a seco não contêm óleo, eliminando assim riscos de incêndio, explosão e poluição. Portanto, códigos e regulamentos elétricos não exigem que transformadores a seco sejam instalados em uma sala separada. Especialmente nas séries mais novas, as perdas e os níveis de ruído foram reduzidos a novos patamares mínimos, tornando viável instalar o transformador na mesma sala de distribuição dos quadros de baixa tensão.

1.1 Sistema de Controle de Temperatura de Transformadores a Seco
A operação segura e a vida útil de um transformador a seco dependem em grande parte da segurança e confiabilidade do isolamento dos enrolamentos. A falha de isolamento causada pela temperatura dos enrolamentos excedendo o limite térmico suportável do isolamento é uma das principais razões para funcionamento anormal do transformador. Portanto, monitorar a temperatura de operação do transformador e implementar funções de alarme e controle é extremamente importante.

1.2 Métodos de Proteção de Transformadores a Seco
Dependendo das condições ambientais e requisitos de proteção, transformadores a seco podem ser equipados com diferentes invólucros. Invólucros com classificação IP23 são comumente selecionados, pois impedem a entrada de objetos sólidos estranhos maiores que 12 mm e pequenos animais como ratos, cobras, gatos e pássaros, evitando falhas graves como curtos-circuitos e interrupções de energia, proporcionando assim uma barreira de segurança para partes vivas. Se o transformador precisar ser instalado ao ar livre, pode-se usar um invólucro IP23; além da proteção oferecida pelo IP20, ele também impede a queda de gotas d'água em ângulos de até 60° em relação à direção vertical. No entanto, um invólucro IP23 reduz a capacidade de refrigeração do transformador, portanto deve-se prestar atenção à redução adequada de sua capacidade operacional.

1.3 Métodos de Refrigeração de Transformadores a Seco
Os transformadores a seco utilizam dois métodos de refrigeração: refrigeração natural por ar (AN) e refrigeração forçada por ar (AF). Na refrigeração natural por ar, o transformador pode operar continuamente em sua capacidade nominal. Na refrigeração forçada por ar, a capacidade de saída do transformador pode ser aumentada em 50%. Este modo é adequado para operação com sobrecarga intermitente ou condições de sobrecarga emergencial. No entanto, durante a operação com sobrecarga, as perdas de carga e a tensão de impedância aumentam significativamente, resultando em operação antieconômica; portanto, deve-se evitar operação prolongada contínua com sobrecarga.

1.4 Capacidade de Sobrecarga de Transformadores a Seco
A capacidade de sobrecarga de um transformador a seco depende da temperatura ambiente, da condição de carga anterior à sobrecarga (carga inicial), do desempenho de dissipação de calor do isolamento e da constante de tempo térmico. Se necessário, o fabricante pode fornecer uma curva de sobrecarga para o transformador a seco. Atualmente, a capacidade anual de produção na China de transformadores a seco com isolamento de resina atingiu 10.000 MVA, tornando-a um dos maiores produtores e consumidores mundiais de transformadores a seco. 

Com a ampla adoção de transformadores de baixo ruído (para transformadores de distribuição ≤2500 kVA, o ruído é controlado abaixo de 50 dB) e economia de energia da série SC(B)9 (que reduzem as perdas a vazio em até 25%), as especificações de desempenho e a tecnologia de fabricação dos transformadores a seco na China alcançaram níveis avançados mundialmente.

2.Instalação e Comissionamento de Transformadores a Seco

2.1 Inspeção Antes da Instalação (Após Desembalagem)
Verifique se a embalagem está intacta. Após desembalar o transformador, verifique se os dados da placa identificadora correspondem aos requisitos de projeto, se toda a documentação de fábrica está completa, se o próprio transformador está sem danos e sem sinais de danos externos, se os componentes não se deslocaram nem foram danificados, se as peças de suporte elétrico ou cabos de conexão estão sem danos, e finalmente confirme se as peças sobressalentes não estão danificadas nem faltando.

2.2 Instalação do Transformador
Primeiro, inspecione a fundação do transformador e verifique se as placas de aço embutidas estão niveladas. Não deve haver vazios sob as placas de aço para garantir uma boa resistência sísmica e desempenho de absorção de som da fundação; caso contrário, o nível de ruído do transformador instalado aumentará. Em seguida, use rolos para mover o transformador até sua posição de instalação, remova os rolos e ajuste com precisão o transformador para sua localização projetada, garantindo que o erro de nivelamento atenda aos requisitos de projeto. Finalmente, solda quatro seções curtas de perfil de aço perto dos quatro cantos da base do transformador nas placas de aço embutidas para evitar deslocamentos durante a operação.

2.3 Conexão Elétrica do Transformador
Durante a conexão, mantenha o espaçamento mínimo necessário entre as partes vivas e entre as partes vivas e o solo, especialmente a distância entre os cabos e a bobina de alta tensão. As barras coletoras de baixa tensão de alta corrente devem ser suportadas independentemente e não devem ser conectadas diretamente aos terminais do transformador, pois isso criaria tensão mecânica e torque excessivos. Quando a corrente excede 1000 A (por exemplo, a barra coletora de baixa tensão de 2000 A usada neste projeto), deve ser instalada uma conexão flexível entre a barra coletora e o terminal do transformador para compensar a expansão e contração térmica do condutor e isolar a vibração entre a barra coletora e o transformador. Todas as conexões elétricas devem manter pressão de contato adequada e devem usar elementos elásticos (como molas em disco ou porcas mola). Ao apertar os parafusos de conexão, deve-se usar uma chave de torque, seguindo os valores de torque recomendados pelo fabricante conforme mostrado na Tabela 1:

2.4 Aterramento do Transformador
O ponto de aterramento do transformador está localizado na base do lado de baixa tensão, com um parafuso de aterramento dedicado fornecido e marcado com um símbolo de aterramento. O transformador deve ser conectado de forma confiável ao sistema de aterramento protetor através deste ponto. Quando o transformador é equipado com uma carcaça, a carcaça deve ser conectada de forma confiável ao sistema de aterramento. No caso de um sistema trifásico tetrapolar no lado de baixa tensão, o condutor neutro também deve ser conectado de forma confiável ao sistema de aterramento.

2.5 Inspeção Pré-Operacional
Verifique se todos os fixadores estão seguros e não soltos, se todas as conexões elétricas estão corretas e confiáveis, e se as distâncias de isolamento entre partes vivas e entre partes vivas e terra estão de acordo com as especificações. Não deve haver objetos estranhos próximos ao transformador, e as superfícies das bobinas devem estar limpas.

2.6 Testes Pré-Comissionamento

• Verifique a relação de tensão e a designação do grupo de ligação do transformador. Meça a resistência DC de ambos os enrolamentos de alta e baixa tensão e compare os resultados com os dados de teste de fábrica do fabricante.

• Verifique a resistência de isolamento entre os enrolamentos e entre os enrolamentos e a terra. Se a resistência de isolamento medida for significativamente menor que os valores de fábrica, isso indica que o transformador absorveu umidade. Se a resistência de isolamento cair abaixo de 1000 Ω/V (da tensão de operação), o transformador deve passar por tratamento de secagem.

• A tensão de teste para o teste de resistência dielétrica deve estar de acordo com as especificações relevantes. Ao realizar um teste de resistência dielétrica de baixa tensão, o sensor de temperatura TP100 deve ser removido e reinstalado imediatamente após o teste.

• Se o transformador estiver equipado com ventiladores de resfriamento, ligue-os para verificar o funcionamento normal.

2.7 Operação de Teste
Após uma inspeção minuciosa pré-energização, o transformador pode ser energizado para operação de teste. Durante este período, deve-se prestar atenção especial ao seguinte:

• Qualquer som, ruído ou vibração anormal;

• Qualquer odor incomum, como cheiro de queimado;

• Qualquer descoloração causada por superaquecimento localizado;

• Adequação da ventilação e circulação de ar.

Além disso, os seguintes pontos devem ser observados:

Primeiro, embora os transformadores a seco tenham boa resistência à umidade, sua estrutura geralmente aberta ainda os torna suscetíveis à entrada de umidade—especialmente os transformadores a seco fabricados na China, que frequentemente usam níveis de isolamento mais baixos. Portanto, para maior confiabilidade, os transformadores a seco devem operar em ambientes com umidade relativa inferior a 70%. Também deve-se evitar o armazenamento ocioso a longo prazo para prevenir a absorção excessiva de umidade. Se a resistência de isolamento cair abaixo de 1000 Ω/V (da tensão de operação), isso indica a entrada séria de umidade, e a operação de teste deve ser interrompida.

Segundo, os transformadores a seco utilizados para aplicações de elevação de tensão em estações de energia diferem dos transformadores a óleo: eles não devem ser operados com o lado de baixa tensão em circuito aberto. Um enrolamento de baixa tensão em circuito aberto pode permitir que sobretensões transferidas—causadas por surtos de chaveamento ou descargas atmosféricas no lado da rede—quebrem o isolamento do transformador. Para proteger contra tais sobretensões transferidas, um conjunto de parasitas (por exemplo, parasitas de óxido de zinco Y5CS) deve ser instalado no lado do barramento do transformador.

3.Conclusão
Como um equipamento-chave nos sistemas de transmissão e distribuição de energia, os transformadores a seco são cada vez mais favorecidos pelos usuários devido à sua alta resistência de isolamento, forte capacidade de suportar curto-circuitos e vantagens como serem ecologicamente corretos, à prova de fogo, à prova de explosão e sem manutenção. Portanto, o pessoal de instalação deve aplicar métodos profissionais e científicos para completar integralmente todo o trabalho preparatório e abordar e resumir prontamente quaisquer problemas encontrados durante a instalação para garantir a operação segura do equipamento.