A especificação de um transformador a seco de 20 kV exige mais do que a correspondência entre os valores nominais de tensão e potência. A coordenação do isolamento e as posições de derivação disponíveis determinam se o equipamento é adequado à sua rede.
Para os responsáveis pela avaliação técnica, a primeira decisão é verificar se a tensão máxima para o equipamento, os níveis de suportabilidade dielétrica e a faixa de ajuste correspondem às condições de operação documentadas.
Um ponto de partida comum, com base na IEC, para uma rede com tensão nominal de 20 kV é uma classe de equipamento de 24 kV, sujeita à tensão máxima de operação real da rede.
No entanto, nem essa classificação nem uma faixa de derivação padrão de ±5% comprovam a adequação. Confirme os requisitos aplicáveis, os cenários de tensão e as evidências de ensaio correspondentes antes de aprovar uma cotação.
Qual tensão deve determinar a especificação do isolamento?
Comece distinguindo a tensão nominal do sistema, a tensão nominal do enrolamento e a tensão máxima para o equipamento, designada por Um. Esses valores têm finalidades diferentes e devem ser apresentados separadamente.
A tensão nominal do sistema descreve a rede. A tensão nominal do enrolamento estabelece a relação de transformação. Um identifica a classe de tensão do equipamento utilizada na seleção dos requisitos de isolamento pertinentes.
Assim, um transformador com tensão nominal de 20/0,4 kV pode exigir uma classe de isolamento de 24 kV no enrolamento de alta tensão. A relação indicada na placa de identificação, por si só, não comprova a adequação dielétrica.
Solicite à operadora da rede a tensão máxima de operação, o esquema de aterramento, as sobretensões temporárias esperadas e os requisitos de conexão. Esses dados subsidiam a coordenação do isolamento e evitam que suposições se transformem em especificações.
Defina também a altitude de instalação, a exposição à poluição, a umidade e as condições do invólucro. As condições do local podem afetar as distâncias de isolamento externo e o resfriamento, mesmo quando os níveis de suportabilidade dos enrolamentos permanecem inalterados.
Para instalações acima da altitude de referência da norma, solicite ao fabricante a identificação das correções aplicáveis. Tanto o aumento das distâncias de isolamento quanto as considerações térmicas podem influenciar o projeto proposto.
Quais níveis de isolamento devem ser solicitados?
Para muitas especificações baseadas na IEC que utilizam Um = 24 kV, uma combinação comum é suportabilidade à tensão de frequência industrial de 50 kV e suportabilidade à tensão de impulso atmosférico de 125 kV no enrolamento de alta tensão.
Considere esses valores como ponto de partida para a especificação. Confirme os níveis selecionados com base na edição aplicável da IEC, nos requisitos da concessionária local e no estudo de coordenação de isolamento do projeto.
Indique a suportabilidade à tensão de frequência industrial em quilovolts RMS e a suportabilidade à tensão de impulso atmosférico em quilovolts de pico. Omitir essa distinção dificulta a comparação confiável de valores aparentemente semelhantes apresentados por fornecedores.
O ensaio de frequência industrial avalia o isolamento sob uma tensão de ensaio CA e uma duração prescritas. Ele não autoriza a operação contínua nessa tensão de ensaio.
O ensaio de impulso atmosférico avalia a resposta a uma forma de onda de impulso padronizada, comumente expressa como 1,2/50 microssegundos. Ele avalia solicitações elétricas diferentes das verificadas nos ensaios de frequência industrial.
Especifique os requisitos de isolamento para ambos os enrolamentos e os terminais pertinentes. Um valor de impulso apenas para alta tensão deixa o isolamento de baixa tensão e a configuração dos terminais insuficientemente definidos para aprovação.
Solicite ao fornecedor que identifique separadamente os requisitos dos ensaios de tensão aplicada, tensão induzida e impulso. Esses procedimentos submetem diferentes trajetos de isolamento a esforços e não devem ser considerados intercambiáveis.
Utilize a IEC 60076-11 para os requisitos de transformadores a seco, juntamente com as disposições dielétricas aplicáveis da IEC 60076-3. Aplique os princípios da IEC 60071 quando o projeto exigir coordenação de isolamento.
Se a aquisição seguir requisitos IEEE, especifique explicitamente os documentos pertinentes. Evite combinar a terminologia de isolamento da IEC com os requisitos de nível básico de impulso da IEEE sem verificar a equivalência técnica entre eles.
Por que uma classificação de impulso mais alta não basta para concluir a avaliação
O nível de suportabilidade do transformador é apenas um dos componentes do sistema de proteção. As características dos para-raios, a geometria da instalação e a exposição do circuito de entrada também influenciam as solicitações efetivas nos terminais.
Avalie os níveis de proteção dos para-raios em conjunto com os comprimentos dos cabos de conexão e os esquemas de aterramento. Cabos longos podem aumentar significativamente a tensão que chega aos terminais do transformador durante eventos de surto com frente íngreme.
As instalações alimentadas por cabos também merecem atenção, pois eventos de manobra e reflexões de onda podem gerar condições transitórias severas. Discuta aplicações com manobra por interruptores a vácuo com os fornecedores do transformador e do equipamento de manobra.
Quando as solicitações de manobra o justificarem, solicite uma avaliação transitória e recomendações de mitigação adequadas. Conforme os resultados, a proteção pode incluir para-raios ou outras medidas de supressão projetadas para essa finalidade.
Não aumente automaticamente os níveis de isolamento para compensar um projeto de proteção indefinido. Determine as solicitações esperadas e as margens de proteção e, em seguida, selecione os valores adequados de suportabilidade do equipamento.
As evidências de descargas parciais também são importantes para o isolamento em resina moldada. Solicite a sequência de ensaio prescrita, o limite de aceitação, os resultados medidos e a configuração de ensaio estabelecidos na norma contratual aplicável.
Um resultado baixo de descargas parciais contribui para a avaliação da qualidade do isolamento, mas não substitui os ensaios de impulso, as distâncias de instalação corretas nem a coordenação com o sistema de proteção da rede.
Qual faixa de derivação a rede realmente exige?
Determine os requisitos de derivação a partir da faixa esperada da tensão primária e da faixa admissível de tensão secundária. Considere a regulação de tensão do transformador e as quedas de tensão nos alimentadores a jusante em condições realistas de carga.
Por exemplo, um enrolamento de 20 kV com ajuste de ±5% em etapas de 2,5% oferece cinco tensões nominais de derivação: 19, 19,5, 20, 20,5 e 21 kV.
Quando a tensão de alimentação real for de 21 kV, selecionar a derivação nominal de 21 kV restabelece aproximadamente a tensão secundária nominal. Isso pressupõe a relação especificada e condições sem carga.
Por outro lado, selecionar uma derivação primária nominal mais baixa para a mesma tensão de alimentação eleva a tensão secundária. Solicite um diagrama de conexões, pois a numeração e a identificação das derivações podem variar.
A relação aproximada sem carga é: tensão secundária igual à tensão primária real multiplicada pela tensão secundária nominal e dividida pelo valor da tensão primária nominal da derivação selecionada.
Esses exemplos explicam o ajuste da relação de transformação, não as tensões de operação garantidas. Sob carga, a tensão secundária também depende da impedância do transformador, do fator de potência da carga e do circuito de distribuição a jusante.
Modele pelo menos os cenários de alimentação mínima com demanda máxima, alimentação máxima com carga leve e alimentação normal com demanda típica. Inclua a exportação de energia da geração, quando pertinente à operação.
Uma instalação de energia renovável pode sofrer elevação de tensão durante a exportação. Uma fábrica pode sofrer redução de tensão durante a partida de motores ou a concentração de cargas ao longo de alimentadores de distribuição extensos.
Se um único ajuste fixo não atender a todos os cenários, reavalie a estratégia de regulação. Derivações mais amplas só ajudam quando o momento do ajuste e os procedimentos operacionais são compatíveis com a variação de tensão.
É possível alterar as derivações com o transformador energizado?
Muitos transformadores a seco de distribuição utilizam ajuste de derivação desenergizado por meio de conexões ou de um seletor adequado. Essa configuração oferece flexibilidade durante o comissionamento, mas não proporciona regulação automática de tensão.
Especifique se o projeto exige ajuste desenergizado ou um comutador de derivações em carga. Nunca presuma que o transformador pode ser comutado em carga apenas por haver várias posições de derivação na ficha técnica.
Para o ajuste desenergizado, exija o isolamento de todas as fontes de alimentação possíveis, incluindo a realimentação pelo lado secundário, seguido do procedimento de segurança prescrito. Siga as instruções do fabricante para as conexões e o aperto.
Solicite a capacidade nominal e a corrente admissível em cada derivação. Não presuma, sem confirmação do fabricante, que a capacidade nominal integral se aplica igualmente a todas as posições.
Verifique também a relação máxima entre tensão de operação e frequência na posição pretendida. Uma derivação inadequada, combinada com tensão de alimentação elevada ou frequência reduzida, pode aumentar a excitação magnética do núcleo.
Portanto, o ajuste aprovado deve atender simultaneamente aos limites de tensão secundária, corrente e excitação. Um cálculo da relação de transformação, por si só, não demonstra desempenho térmico e magnético aceitável em serviço.
Como comparar os dados dos produtos dos fornecedores?
Separe os valores garantidos do transformador ofertado das informações gerais do catálogo. A descrição de uma família de produtos pode incluir diferentes classes de tensão, capacidades, configurações de resfriamento e acessórios opcionais.
Para contextualizar o portfólio, as informações fornecidas sobre os produtos da Jinshida incluem o Transformador de distribuição a seco em resina moldada de 33 kV, descrito como tendo construção em resina moldada, enrolamentos de cobre, proteção de temperatura e parâmetros elétricos configuráveis.
Essa oferta de tensão mais alta ajuda a identificar questões para discussão com o fornecedor. Sua capacidade declarada de suportar impulso de 175 kV não estabelece os requisitos de isolamento de uma oferta de 20 kV.
Os dados fornecidos também incluem descrições de tensão e faixas de capacidade diferentes. Solicite uma ficha técnica específica para o projeto que esclareça essas diferenças antes de usar as informações para a aceitação técnica.
Substitua a notação ambígua das derivações por uma tabela explícita que indique cada tensão nominal de derivação, etapa de ajuste, posição de conexão e capacidade disponível. Isso permite comparar diretamente as propostas concorrentes.
Da mesma forma, trate como condicional a capacidade declarada de 120% de carga com ventilação forçada. Confirme a temperatura ambiente, o funcionamento dos ventiladores, a duração admissível, os limites de elevação de temperatura e a potência nominal garantida antes de aplicá-la.
Apenas os nomes das certificações constituem evidência limitada para aceitação. Solicite documentos que demonstrem o escopo, o organismo emissor, as normas aplicáveis e a relação com o projeto real do transformador ofertado.
Uma classificação F1 de comportamento ao fogo também requer evidências comprobatórias pertinentes. Ela não elimina os requisitos de ventilação nem comprova que todas as condições de instalação sejam automaticamente aceitáveis para operação.
Quais evidências devem ser exigidas antes da aprovação técnica?
O pacote de aprovação deve permitir que o avaliador associe cada requisito contratual a um valor garantido, desenho, cálculo ou registro de ensaio do transformador ofertado.
- Ficha técnica garantida com tensões nominais, Um, frequência, capacidade, método de resfriamento, grupo vetorial, impedância, perdas e níveis de suportabilidade dielétrica.
- Tabela de derivações indicando as posições de tensão, o método de operação, as restrições de capacidade e o ajuste proposto para o comissionamento.
- Relatórios aplicáveis de ensaios dielétricos e de descargas parciais, com classificações de ensaio, critérios de aceitação e rastreabilidade ao projeto ofertado.
- Evidências pertinentes de elevação de temperatura, suportabilidade a curto-circuito e classificação ambiental ou de comportamento ao fogo, quando exigidas contratualmente.
- Desenhos que indiquem as distâncias de isolamento dos terminais, a configuração do invólucro, os requisitos de ventilação, os pontos de aterramento e o acesso para manutenção.
- Relação de desvios que identifique todas as exceções à especificação de compra.
Diferencie os ensaios de rotina realizados nas unidades entregues dos ensaios de tipo e especiais que comprovam a qualificação do projeto. Especifique eventuais requisitos de acompanhamento e ensaios adicionais antes de emitir o pedido de compra.
Verifique se os relatórios comprobatórios abrangem a construção e a potência nominal ofertadas. Se o fornecedor propuser evidências de projeto representativas, solicite a justificativa técnica para estender sua aplicabilidade.
Para a Jinshida Electric Power Technology Co., Ltd. ou qualquer fabricante pré-selecionado, aplique os mesmos critérios de aceitação. Requisitos documentais uniformes permitem uma comparação mais justa e defensável.
Faça a seleção final com base em condições de operação verificadas
Um transformador a seco de 20 kV adequado combina uma classe de tensão de equipamento apropriada, níveis coordenados de suportabilidade dielétrica e ajustes de derivação que atendam aos cenários de tensão de operação do projeto.
Aprove o transformador quando esses requisitos estiverem documentados e respaldados pelas evidências aplicáveis. Esclareça as classificações de tensão, a notação das derivações e as alegações de capacidade de carga que não estiverem claras antes da aquisição e do comissionamento.
