Medição de Alta Tensão TP/TT: Vantagens do Núcleo Multietapas para 35 kV e Abaixo

Em transformadores de tensão de alta tensão de classe de medição (PT/VT) classificados em 35kV e abaixo, a adoção de núcleos laminados de múltiplos degraus—com uma seção transversal que se aproxima de um círculo—substituindo os núcleos retangulares ou quadrados convencionais, é uma otimização abrangente fundamentada no eletromagnetismo, geometria e características dos materiais de isolamento.

Tomando como exemplo a Unidade Combinada de Medição Externa Rockwill 11kV/33kV Série RBM, amplamente aplicada em redes de distribuição internacionais—sua excelente precisão e confiabilidade de medição são construídas precisamente sobre esta filosofia de design de núcleo.

Série Rockwill RBM Unidade Combinada de Medição Externa 11kV/33kV

Para transformadores de medição, os requisitos mais críticos são alta precisão e alta estabilidade. O núcleo laminado de múltiplos degraus oferece as seguintes vantagens significativas:

1. Precisão de Medição Significativamente Aprimorada (A Vantagem Principal)

Os transformadores de tensão de medição geralmente exigem classes de precisão muito altas. Os erros do transformador (erro de relação e deslocamento de fase) originam-se principalmente das quedas de tensão causadas pela impedância interna do enrolamento.

• Comprimento do Condutor Reduzido: Sob a mesma área de seção transversal efetiva do núcleo, o núcleo laminado de múltiplos degraus possui um perímetro menor do que um núcleo quadrado. Isso significa que, ao enrolar o mesmo número de espiras, o comprimento médio por espira (MLT) do fio de cobre é menor.

• Impedância Interna Reduzida: O consumo reduzido de cobre diminui diretamente a resistência CC e a reatância de dispersão do enrolamento. Na Unidade Combinada de Medição Externa Rockwill Série RBM, este design de circuito magnético de alta qualidade e baixa impedância garante que a tensão do lado secundário reflita com precisão a tensão do lado primário em proporção—fornecendo uma fonte de dados altamente precisa e sem atenuação para o medidor de energia totalmente integrado.

2. Distribuição de Fluxo Magnético Otimizada, Perda de Núcleo e Distorção de Forma de Onda Reduzidas

• Evitação da Saturação Local: Os cantos vivos dos núcleos quadrados tendem a concentrar o fluxo magnético, causando saturação localizada. O núcleo laminado de múltiplos degraus, aproximando-se de um círculo, garante uma distribuição de campo magnético mais uniforme.

• Transmissão de Forma de Onda Real: A distribuição uniforme de fluxo reduz a corrente de excitação não linear causada pela saturação, garantindo que a forma de onda da tensão de saída secundária permaneça sem distorção.

O transformador combinado interno da Série Rockwill RBM consiste em 2 ou 3 transformadores de tensão monofásicos e transformadores de corrente precisamente configurados. Esta característica física pura e livre de distorção harmônica é crítica para a unidade de medição eletrônica integrada, ao mesmo tempo que reduz efetivamente as perdas totais em vazio.

Diagrama Esquemático do Núcleo de Ferro Laminado de Múltiplos Degraus

3. Desempenho de Isolamento Aprimorado para Estabilidade Operacional de Longo Prazo

Seja em equipamentos a seco ou imersos em óleo, a compatibilidade estrutural entre o núcleo e os enrolamentos impacta significativamente a vida útil do isolamento.

• Eliminação da Concentração de Campo Elétrico em Bordas Vivas: Os enrolamentos são tipicamente cilíndricos. Se um núcleo quadrado for usado, os quatro cantos vivos criam uma concentração extrema de campo elétrico, desencadeando facilmente a ruptura em pontos fracos do isolamento.

• Descarga Parcial Reduzida: O núcleo laminado de múltiplos degraus, emparelhado com enrolamentos cilíndricos, garante distâncias de isolamento entre camadas e entre seções extremamente uniformes, melhorando significativamente a distribuição do campo elétrico interno.

Este design de otimização de campo elétrico funciona em sinergia com o meio de isolamento de óleo especial para transformador No. 25 usado na Unidade Combinada de Medição Externa Rockwill Série RBM. Combinado com a estrutura robusta onde os terminais primários e secundários são montados em um único painel através de buchas de porcelana de alta qualidade, isso constrói uma excelente defesa de isolamento—garantindo um desempenho de isolamento excepcional e estabilidade operacional de longo prazo, mesmo em ambientes externos adversos.

4. Fator de Espaço Aprimorado para Alta Integração e Design Leve

• Alto Fator de Preenchimento: Um enrolamento cilíndrico enrolado em torno de um núcleo escalonado atinge uma utilização de espaço significativamente maior (fator de preenchimento) do que um núcleo quadrado.

• Dimensões Mais Compactas: Os equipamentos externos montados em postes têm requisitos rigorosos para tamanho e peso de suspensão. Uma grande inovação da Série Rockwill 11kV/33kV RBM é a alta integração do transformador combinado e do medidor de energia em uma única unidade. O alto fator de espaço do núcleo laminado de múltiplos degraus reduz efetivamente as dimensões dos componentes do núcleo sem comprometer o desempenho eletromagnético—reduzindo significativamente o tamanho e o peso gerais do tanque, e diminuindo muito a dificuldade de montagem no poste e os custos de instalação civil.

Série Rockwill RBM Unidade de medição montada em poste para alta tensão ao ar livre

5. Capacidade aprimorada de suportar curto-circuito e robustez mecânica

Durante eventos de curto-circuito na rede elétrica, os enrolamentos são submetidos a enormes forças eletrodinâmicas. Um enrolamento cilíndrico experimenta uma tensão radial uniforme e, quando enrolado em um núcleo escalonado com alta conformabilidade, a estrutura mecânica é excepcionalmente robusta. Em contraste, os enrolamentos quadrados são altamente propensos à deformação sob condições de curto-circuito. Essa alta estabilidade mecânica garante que o equipamento ao ar livre mantenha sua alta precisão de medição original, mesmo após suportar perturbações severas na rede, como falhas de curto-circuito.

Conclusão

O uso de núcleos laminados de múltiplos degraus em transformadores de medição com tensão nominal de 35kV e inferior — ao reduzir o comprimento do enrolamento de cobre, otimizar a distribuição do campo elétrico e minimizar as dimensões — alinha-se perfeitamente com as tendências modernas de desenvolvimento de equipamentos de medição de alta tensão: alta precisão, alta integridade de isolamento e design compacto.

A Série de Unidade de Medição Combinada ao Ar Livre Rockwill RBM exemplifica a tradução em engenharia dessas vantagens eletromagnéticas subjacentes em competitividade do produto — entregando uma solução integrada precisa, compacta e altamente confiável para redes de distribuição de média tensão.
Editado a partir de:Garca