Ei! Como fornecedor de transformadores de distribuição de energia, tenho visto meu quinhão desses equipamentos cruciais ao longo dos anos. Uma pergunta que surge frequentemente é: "Qual é o mecanismo de envelhecimento de um transformador de distribuição de energia?" Bem, vamos mergulhar de cabeça e analisar tudo.
Envelhecimento Térmico
Em primeiro lugar, o envelhecimento térmico é um fator importante na deterioração dos transformadores de distribuição de energia. Veja, quando um transformador está em operação, ele gera calor. Este calor é produzido principalmente pelas perdas no núcleo e nos enrolamentos. As perdas no núcleo são devidas à histerese e correntes parasitas, enquanto as perdas no enrolamento são causadas pela resistência dos condutores que transportam a corrente.
A temperatura dentro de um transformador pode ficar bastante alta, especialmente durante períodos de pico de carga. E as altas temperaturas não são boas para os materiais de isolamento usados nos transformadores. A maioria dos transformadores usa isolamento de papel impregnado com óleo. Quando a temperatura aumenta, o papel começa a degradar-se. A celulose do papel se decompõe, liberando gases e água. Este processo é chamado de pirólise.
A água liberada durante a pirólise é um grande problema. Pode diminuir a rigidez dielétrica do óleo, tornando-o mais sujeito a falhas elétricas. Além disso, os gases liberados podem causar a formação de bolhas no óleo, o que também pode levar à falha do isolamento.
Para se ter uma ideia da gravidade do envelhecimento térmico, a taxa de envelhecimento do isolamento de papel duplica aproximadamente por cada aumento de 8 a 10°C na temperatura. É por isso que é tão importante monitorar a temperatura de um transformador e tomar medidas para mantê-la dentro de limites seguros.
Oxidação
A oxidação é outro fator significativo no envelhecimento dos transformadores de potência de distribuição. O óleo de um transformador está constantemente exposto ao oxigênio, especialmente quando o transformador está em operação. O oxigênio reage com o óleo, formando produtos de oxidação como ácidos, lamas e peróxidos.
Estes produtos de oxidação podem ter um efeito prejudicial no desempenho do transformador. Os ácidos podem corroer as peças metálicas dentro do transformador, como os enrolamentos e o núcleo. O lodo pode obstruir os canais de resfriamento, reduzindo a eficiência do sistema de resfriamento e fazendo com que a temperatura suba ainda mais. E os peróxidos podem quebrar os materiais de isolamento, levando à falha do isolamento.
Para evitar a oxidação, muitos transformadores são equipados com sistema de preservação de óleo. Este sistema pode incluir uma manta de nitrogênio ou um respiro que filtra a umidade e o oxigênio do ar que entra no transformador.
Estresse Elétrico
O estresse elétrico também é um dos principais contribuintes para o envelhecimento dos transformadores de distribuição de energia. Quando um transformador está operando, ele está sujeito a vários estresses elétricos, como surtos de tensão, descargas atmosféricas e transientes de comutação.
Essas tensões elétricas podem causar descargas parciais dentro do isolamento. Descargas parciais são pequenos arcos elétricos que ocorrem nos vazios ou defeitos do isolamento. Com o tempo, estas descargas parciais podem corroer os materiais de isolamento, enfraquecendo o isolamento e eventualmente levando à quebra do isolamento.
Para proteger os transformadores contra tensões elétricas, geralmente são instalados pára-raios. Os pára-raios podem desviar os surtos de alta tensão para o solo, reduzindo o estresse elétrico no isolamento do transformador.
Estresse Mecânico
O estresse mecânico não pode ser negligenciado quando se trata do envelhecimento dos transformadores de potência de distribuição. Durante a operação normal, os enrolamentos de um transformador estão sujeitos a forças eletromagnéticas. Essas forças podem fazer com que os enrolamentos vibrem e se movam, o que pode causar danos mecânicos ao longo do tempo.
Além disso, o transformador pode estar sujeito a forças mecânicas externas, como vibrações de máquinas próximas ou choques durante o transporte. Estas forças externas também podem causar danos aos componentes internos do transformador.
Para suportar tensões mecânicas, os transformadores são projetados com estruturas mecânicas robustas. Os enrolamentos são firmemente enrolados e presos para evitar movimento, e o tanque do transformador é projetado para ser forte o suficiente para suportar forças externas.
Impacto no desempenho do transformador
Os mecanismos de envelhecimento mencionados acima podem ter um impacto significativo no desempenho de um transformador de distribuição de energia. À medida que o isolamento se degrada, a rigidez dielétrica do transformador diminui. Isso significa que é mais provável que o transformador sofra falhas elétricas, o que pode causar cortes de energia e danos a outros equipamentos elétricos.
A eficiência do transformador também pode ser afetada. A formação de lodo e o entupimento dos canais de resfriamento podem reduzir a eficiência do resfriamento, fazendo com que o transformador opere em temperatura mais elevada. Isto, por sua vez, aumenta as perdas e reduz a eficiência global do transformador.
Nossas ofertas de produtos
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Também temos o50 - 2500kVA/20(10)kV Transformador imerso em óleo de baixa perda (transformador cheio de óleo hermeticamente selado). O design hermeticamente selado ajuda a evitar a oxidação e a entrada de umidade, prolongando a vida útil do transformador.
E para quem trabalha na indústria fotovoltaica, oferecemos oTransformador de caixa fotovoltaica BS. Esses transformadores são projetados especificamente para atender aos requisitos exclusivos dos sistemas de geração de energia fotovoltaica.
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Referências
- Guia IEEE para carregamento de transformadores imersos em óleo mineral, IEEE Std C57.91 - 2011
- IEC 60076 - 7: Transformadores de potência - Parte 7: Guia de carregamento para transformadores de potência imersos em óleo
- Emsley, AM e Stevens, GW (2000). Isolamento de celulose em transformadores de potência. Procedimentos IEE - Geração, Transmissão e Distribuição, 147(2), 143 - 150.