Transformador de distribuição a óleo ou a seco: como escolher para um projeto

A comparação entre transformadores de distribuição a óleo e a seco considera como os projetos com líquido isolante e os projetos a seco usam a isolação e transferem calor. Nas unidades com líquido, um fluido dielétrico é usado para a isolação e para a transferência de calor; nas unidades a seco, são usados a isolação sólida e o ar. A melhor escolha não é determinada pelo rótulo, mas pelas condições de instalação, pelo requisito de operação da carga, pelos controles de incêndio e do fluido, pela facilidade de acesso à unidade para limpeza e manutenção e por especificações verificáveis.

O rótulo “a seco” não aprova automaticamente o uso ao ar livre, e a indicação “isolado a óleo” pode exigir controles específicos de instalação. Nos Estados Unidos, por exemplo, a norma trabalhista 29 CFR 1910.305(j)(5) exige que transformadores internos isolados a óleo sejam instalados em uma câmara; outras jurisdições e classes de transformadores podem estar sujeitas a condições diferentes.

O que realmente muda entre os dois projetos

Em equipamentos imersos em óleo, a parte ativa fica em um tanque com líquido dielétrico; assim, o líquido, o tanque, as superfícies de resfriamento, as buchas, as vedações e os acessórios formam um sistema operacional integrado. Em equipamentos a seco, a parte ativa fica fora do líquido e pode ter enrolamentos ventilados, resina moldada ou outra construção com isolação sólida, conforme o fabricante.

Não trate “preenchido com óleo”, “preenchido com líquido” e “imerso em óleo” como indicações de um único sistema de fluido. Da mesma forma, “a seco” não revela se o enrolamento é ventilado, encapsulado ou de resina moldada, a menos que a documentação do produto informe isso. Para o escopo dos Estados Unidos, consulte o recurso sobre a abrangência do DOE.

Cadeia de evidências sobre meio isolante e calor

A localização da instalação vem antes da placa de identificação

Antes de avaliar a família do produto, compare a sala, a base, a rota de acesso, o invólucro, a ventilação, a umidade, o carregamento, a resposta a emergências, a integridade estrutural, os requisitos de içamento e as exigências das normas e dos regulamentos aplicáveis. A instalação interna ou externa pode exigir controles diferentes de ventilação, distância de isolamento no ar e resposta a emergências.

Um transformador a seco pode ser instalado ao ar livre? Um transformador a seco só pode ser instalado ao ar livre se determinadas condições forem atendidas. Isso inclui o invólucro, a ventilação, os limites ambientais e os requisitos locais. O fabricante deve fornecer os limites por escrito e um desenho de instalação. O engenheiro responsável também deve confirmar o projeto do local.

Exemplo de regulamentação trabalhista dos Estados Unidos
29 CFR 1910.305(j)(5)(iv) determina que transformadores internos isolados a óleo sejam instalados em uma câmara. A subseção (iii) estabelece uma condição separada de instalação em câmara para transformadores a seco, isolados por líquido com alto ponto de fulgor e isolados com askarel, instalados em ambientes internos e com potência nominal acima de 35 kV. Aplique a regra exata somente dentro do seu escopo. Consulte as disposições de 29 CFR 1910.305 para transformadores neste exemplo dos Estados Unidos.

Compare as perdas e o requisito térmico com base em uma mesma referência declarada

Todo transformador energizado que mantém seu campo magnético apresenta perdas em vazio. As perdas em carga dependem da corrente e da temperatura de operação. Uma comparação justa exige a mesma categoria de transformador, kVA, tensões, frequência, perfil de carga, ponto de avaliação, temperatura de referência, impedância, invólucro e método de ensaio.

Como os procedimentos de ensaio dos Estados Unidos usam condições de avaliação específicas para cada categoria, dois valores de eficiência em destaque podem ter bases de operação diferentes. A referência federal é 10 CFR Part 431 Appendix A. Portanto, o perfil de carga do projeto deve ser informado separadamente na solicitação de cotação (RFQ) e não pode ser incorporado à potência nominal da placa de identificação.

O resfriamento por líquido não comprova que todo modelo imerso em óleo tenha perdas totais menores em qualquer requisito de operação. A seleção dos condutores, o projeto dos enrolamentos, a temperatura, o fluxo de ar, os acessórios e o perfil de carga podem afetar as perdas. Por isso, compare as tabelas de ensaio em vez de estabelecer uma classificação geral.

Exemplo de abrangência e base de ensaio dos Estados Unidos

Esses valores federais — 34.500 V, 600 V, 60 Hz, 35%, 50%, 20°C, 55°C e 75°C — ilustram por que o escopo e a base de ensaio devem acompanhar qualquer valor de eficiência. Eles não são potências nominais universais de transformadores, limites de normas locais nem recomendações para um projeto específico. O limite superior de entrada de 34.500 V, o limite superior de saída de 600 V e a frequência abrangida de 60 Hz pelo DOE pertencem à verificação de abrangência citada; já a condição separada da OSHA sobre câmaras aplica-se às classes de transformadores internos listadas com potência nominal acima de 35 kV. Nenhum desses valores deve ser tratado como uma potência nominal de produto intercambiável.

Controles contra incêndio, de fluidos e ambientais formam um sistema

O uso de equipamentos imersos em óleo introduz um sistema de líquido que pode exigir detecção de vazamentos, contenção de derramamentos, separação, drenagem, proteção contra incêndio e planejamento de emergência. As disposições trabalhistas dos Estados Unidos para transformadores são um exemplo específico de uma jurisdição; as normas aplicáveis ao projeto real continuam prevalecendo. A remoção do meio líquido de isolação pode reduzir o risco de exposição ao líquido. Equipamentos a seco ainda precisam de invólucro adequado, fluxo de ar, controle de contaminação, monitoramento de temperatura e proteção contra superaquecimento.

“Óleo” abrange diversas classes de fluidos, e o fornecedor deve informar o fluido específico. Óleo mineral, líquido com alto ponto de fulgor e outros fluidos dielétricos declarados podem exigir métodos diferentes de contenção, manuseio e manutenção, o que pode afetar o projeto da instalação.

A manutenção é diferente, não necessariamente mais fácil

As instruções de manutenção do modelo imerso em óleo podem abranger as condições do fluido, vazamentos, vedações, buchas, instrumentos, superfícies de resfriamento e acessórios. A manutenção de um modelo a seco pode envolver a limpeza dos caminhos de circulação de ar, a inspeção de conexões, sensores e superfícies de isolação, a avaliação das condições da resina e a verificação do invólucro. Para obter um contexto mais amplo do sistema nos Estados Unidos, consulte a transcrição do webinar do Departamento de Energia sobre transformadores de distribuição; o manual do fabricante selecionado continua sendo a referência para as tarefas específicas.

Não há base para inventar um intervalo mensal ou anual de manutenção. O intervalo é determinado em conjunto pelas condições de serviço, pelo requisito de operação, pelo histórico de manutenção, pela criticidade do serviço e pelo manual do fabricante.

Tensão, kVA, dimensões e expansão devem ser especificados em conjunto

A comparação das tensões primária e secundária, fase, frequência, kVA, impedância, derivações, condições ambientais, invólucro, modo de resfriamento, critérios de ruído e requisitos futuros possíveis afeta tanto o projeto elétrico quanto a rota física de transporte, instalação, inspeção e substituição do equipamento. A definição de classes abrangidas pelo DOE é um exemplo de por que tensão, frequência, capacidade e configuração devem ser consideradas em conjunto.

Não há um limite superior geral de tensão ou kVA para nenhuma das famílias quando uma norma não é especificada e uma série completa de produtos não é definida. A faixa informada pelo fornecedor não justifica o uso do produto naquela condição de serviço.

Funil de restrições para decisão no nível do projeto

As cinco etapas abrangem o local e o acesso, o requisito de operação e o perfil de carga, os controles contra incêndio e para líquidos e o ambiente, o plano de manutenção e interrupções e o conjunto de evidências. O aviso público de aquisição da SLAC ilustra evidências específicas de um projeto; não é uma especificação reutilizável. O resultado deve ser “pré-selecionar transformador imerso em óleo”, “pré-selecionar transformador a seco” ou “solicitar propostas comparáveis e em conformidade” — nunca “um tipo é sempre melhor”.

Um tipo específico pode resolver um problema e, ao mesmo tempo, causar outro. O líquido é um exemplo. Simplificar um problema de contenção de derramamentos removendo o líquido pode criar um problema de circulação de ar ou de invólucro. Uma unidade preenchida com líquido pode atender a determinado requisito térmico, mas ainda exigir o projeto de uma câmara ou sistema de contenção que o local talvez não consiga acomodar.

O que incluir na solicitação de cotação antes de pedir preços

Não é possível comparar uma cotação com outra de forma justa até que a base técnica de comparação seja definida e documentada. Ao solicitar uma cotação, envie um resumo do transformador a óleo ou a seco e mantenha os campos específicos da concessionária de energia elétrica ou do local separados dos requisitos básicos do equipamento.

Uma especificação de aquisição real provavelmente informará vários valores nominais e de suportabilidade específicos do local; eles nunca devem ser copiados para outra solicitação de cotação. Identifique a base, especifique cada requisito do local e peça ao fornecedor que declare quaisquer desvios, em vez de presumir equivalência.

Talite Transformer Co., Ltd. na conversa com o fornecedor

De acordo com as informações fornecidas para este artigo sobre a empresa, Talite Transformer Co., Ltd. atua no setor de equipamentos de energia há mais de 3 décadas. O perfil da empresa fornecido identifica Jiangsu Fangteng Industrial Co., Ltd. como um nome anterior e localiza a Talite na Zona de Desenvolvimento Econômico e Tecnológico de Hai’an, na província de Jiangsu, em Nantong.

A Talite pode avaliar os dados técnicos do local e elaborar uma proposta documentada dentro do escopo indicado. Isso não substitui a concessionária de energia elétrica, a autoridade competente nem o engenheiro responsável. Para conhecer produtos relacionados, consulte a linha de transformadores imersos em óleo, a página de transformadores de distribuição imersos em óleo, a linha de transformadores a seco e a página de transformadores a seco de média tensão da Talite antes de finalizar uma solicitação de cotação comparativa.

Lista de verificação da seleção final

A decisão só está pronta quando o local, o requisito de operação, os controles, o plano de ciclo de vida e o conjunto de evidências são coerentes. As orientações do DOE para edificações servem como contexto; os documentos do projeto e do fabricante prevalecem. Faça seis verificações de sim ou não antes de divulgar a lista de opções pré-selecionadas.

Escolha a opção que atenda às restrições documentadas e tenha uma proposta verificável. Se ainda houver uma resposta “não”, peça esclarecimentos em vez de escolher apenas pelo tipo de transformador.

Perguntas frequentes