Como selecionar um transformador seco?

1. Sistema de Controle de Temperatura

Uma das principais causas de falha em transformadores é o dano na isolamento, e a maior ameaça ao isolamento vem do ultrapassar do limite de temperatura permitido dos enrolamentos. Portanto, monitorar a temperatura e implementar sistemas de alarme para transformadores em operação são essenciais. A seguir, introduz-se o sistema de controle de temperatura usando o TTC-300 como exemplo.

1.1 Ventiladores de Resfriamento Automático

Um termistor é pré-instalado no ponto mais quente do enrolamento de baixa tensão para obter sinais de temperatura. Com base nesses sinais, a operação do ventilador é ajustada automaticamente. Quando a carga do transformador aumenta, a temperatura sobe proporcionalmente. O termistor reage a essa mudança: quando a temperatura atinge 110°C, o ventilador inicia automaticamente para fornecer resfriamento; quando a temperatura cai abaixo de 90°C, o ventilador recebe o sinal de temperatura e para de funcionar.

1.2 Funções de Desligamento e Alarme

Termistores PTC são pré-instalados no enrolamento de baixa tensão para monitorar e medir a temperatura dos enrolamentos e do núcleo. Se a temperatura do enrolamento exceder 155°C, o sistema aciona um sinal de alarme de superaquecimento. Se a temperatura subir acima de 170°C, o transformador não pode mais operar com segurança, então um sinal de desligamento é enviado ao circuito de proteção secundário, fazendo com que o transformador responda rapidamente com uma ação de desligamento.

1.3 Exibição de Temperatura

Termistores são instalados nos enrolamentos de baixa tensão. A temperatura é medida através da resistência e transmitida como um sinal analógico de corrente de 4–20 mA para exibição. Para conexão com computadores, pode-se adicionar uma interface de comunicação para permitir transmissão remota de até 1.200 metros. Além disso, um transmissor pode monitorar simultaneamente até 31 transformadores. Os sinais dos termistores também acionam alarmes de superaquecimento e ações de desligamento, melhorando ainda mais o desempenho do sistema de proteção térmica.

2. Métodos de Proteção

A seleção da carcaça também é importante para a proteção do transformador e deve ser baseada nos requisitos de proteção e no ambiente de uso, resultando em diversos tipos de carcaças. Geralmente, carcaças IP20 são escolhidas para transformadores — uma escolha padrão principalmente destinada a prevenir a entrada de animais como gatos, ratos, cobras e pássaros, bem como objetos estranhos com diâmetro superior a 12 mm, que possam causar curto-circuito ou outros acidentes graves, protegendo as partes vivas. Para transformadores externos, é necessário uma carcaça classificada IP23. Além das funções acima, ela também fornece proteção contra gotas de água caindo em ângulos de até 60 graus a partir da vertical. No entanto, isso pode afetar a capacidade de dissipação de calor do transformador, portanto, é necessário prestar atenção à capacidade de operação.

3. Métodos de Resfriamento

Transformadores a seco incluem principalmente dois tipos: resfriamento por ar natural e resfriamento forçado. O resfriamento por ar natural é primariamente usado para transformadores operando continuamente dentro de sua capacidade nominal. O resfriamento forçado pode aumentar a capacidade de saída do transformador em 50%. Este método é aplicado principalmente para cargas intermitentes ou condições de sobrecarga de emergência. No entanto, durante tais cargas, tanto a tensão de impedância quanto as perdas de carga aumentam de forma anormal, o que não é econômico. Portanto, não é recomendável manter o transformador neste estado de sobrecarga por períodos prolongados.

4. Capacidade de Sobrecarga

A capacidade de sobrecarga de um transformador é influenciada por múltiplos fatores, portanto, sua capacidade de sobrecarga deve ser planejada e utilizada de forma racional. Os seguintes aspectos devem ser considerados:

• Reduzir apropriadamente a capacidade do transformador. Pode-se considerar sobrecargas de impacto de curto prazo que ocorrem durante a operação de equipamentos como laminações de aço e máquinas de solda. Utilizando a capacidade de sobrecarga do transformador, a capacidade pode ser reduzida — é uma maneira eficaz de utilizar a capacidade de sobrecarga. Além disso, para áreas com carga desigual, como iluminação pública residencial, instalações de entretenimento e culturais, sistemas de ar condicionado e shoppings, a capacidade de sobrecarga do transformador pode ser aproveitada para reduzir apropriadamente a capacidade, permitindo que o transformador opere próximo à carga total ou intermitentemente em condição de sobrecarga durante os horários de pico.

• Reduzir a capacidade de reserva ou o número de unidades: Em alguns locais, os requisitos elevados de redundância para transformadores levam a uma seleção de unidades exageradas e excessivas em projetos de engenharia. Ao utilizar a capacidade de sobrecarga de transformadores a seco, a capacidade de reserva pode ser reduzida no planejamento. O número de unidades de backup também pode ser diminuído. Quando um transformador opera sob sobrecarga, sua temperatura de operação deve ser monitorada de perto. Se a temperatura subir a 155°C (um alarme será acionado), medidas de redução de carga (por exemplo, descarte de cargas não críticas) devem ser tomadas imediatamente para garantir o fornecimento seguro de energia para cargas críticas.

5. Métodos de Saída de Baixa Tensão e Coordenação de Interfaces para Transformadores a Seco

Transformadores a seco não contêm óleo, eliminando riscos de incêndio, explosão ou poluição. Como resultado, os códigos e regulamentos elétricos não exigem que sejam instalados em salas separadas. Especialmente para a nova série SC(B)9, com perdas e níveis de ruído significativamente reduzidos, tornou-se viável colocar transformadores a seco na mesma sala de painéis de baixa tensão.

5.1 Barramento Fechado de Baixa Tensão Padrão

Se o projeto utiliza barramentos fechados (também conhecidos como barramentos plug-in ou compactos), o transformador correspondente pode ser fornecido com terminais de barramento fechado padrão para facilitar a conexão com barramentos externos. Para produtos com carcaça (IP20), uma flange para o barramento fechado é fornecida na tampa superior da carcaça. Para produtos sem carcaça (IP00), apenas os terminais de conexão do barramento são fornecidos.

5.2 Saída Lateral Horizontal Padrão (Baixa Tensão)

Quando o transformador é colocado lado a lado com um painel de baixa tensão, podem ser fornecidas saídas laterais horizontais no transformador para conexão conveniente dos terminais. Esta configuração é tipicamente combinada com painéis de baixa tensão, como GGD, GCK e MNS. O fabricante do transformador e o fabricante do painel de comando devem assinar um acordo de coordenação para confirmar as dimensões detalhadas da interface e garantir a instalação suave no local.

5.3 Saída Lateral Vertical Padrão (Baixa Tensão)

Esta saída lateral usa barramentos verticais e é similar em princípio à saída lateral horizontal. Quando o transformador é usado com painéis de comando verticalmente arranjados no estilo Domino, o transformador pode fornecer saídas laterais de baixa tensão.

A China alcançou um volume de produção muito alto de transformadores a seco baseados em materiais isolantes de resina e agora ocupa uma posição significativa globalmente, com produção e vendas em primeiro lugar no mundo. A tecnologia de fabricação líder também é impressionante. A aplicação e promoção técnica desses transformadores têm um futuro muito promissor, devido ao potencial de desenvolvimento a longo prazo na fabricação. As principais vantagens são resumidas a seguir:

• Baixo consumo de energia e baixo ruído: Menores perdas de lâminas de silício, vantagens estruturais de enrolamentos de fita, juntas mais apertadas em núcleos escalonados em comparação com designs tradicionais — tudo contribui para um design integrado mais ecológico dos transformadores a seco. Com a promoção mais profunda dessas tecnologias, combinada com níveis baixos de ruído e a incorporação de novas tecnologias e processos, os transformadores futuros serão ainda mais silenciosos, ecológicos e eficientes em energia.

• Alta confiabilidade: A confiabilidade e a qualidade do produto tornaram-se preocupações-chave dos consumidores. Através da pesquisa de cada processo de fabricação, a confiabilidade do transformador foi verificada e aprimorada, contribuindo para a extensão da vida útil e confiabilidade aprimorada. Isso é particularmente evidente na pesquisa fundamental de engenharia.

• Certificação ambiental: O padrão ambiental básico é HD464. Pesquisa e certificação são realizadas sobre classes de resistência climática C0/C1/C2, classes de resistência ambiental E0/E1/E2 e classes de resistência ao fogo F0/F1/F2.

• Capacidade aumentada: Transformadores a seco são primariamente usados como transformadores de distribuição, com capacidades que variam de 50 kVA a 2.500 kVA. Sua aplicação está se expandindo para o domínio de transformadores de potência, com capacidades chegando a 10.000 kVA a 20.000 kVA. Esta expansão é impulsionada pela crescente demanda de energia urbana e pelo crescimento de redes de distribuição, levando a mais centros de carga urbanos e à adoção mais ampla de transformadores de potência de grande capacidade.

• Funcionalidade abrangente: Transformadores modernos são estruturalmente equipados com carcaças protetoras, resfriamento forçado, interfaces de monitoramento de temperatura, transformadores instrumentais, medição de energia e outras funcionalidades. O desenvolvimento de transformadores está se movendo em direção a designs totalmente integrados e funcionais.

• Expansão de campos de aplicação: O domínio dominado por transformadores de distribuição está se expandindo para aplicações multiplataforma e de grande escala.