Transformador de distribuição

Um transformador de distribuição, comumente referido como "trans de distribuição", é um dispositivo elétrico estático no sistema de distribuição que converte tensão e corrente de corrente alternada (CA) com base no princípio da indução eletromagnética para transmitir energia elétrica CA. Normalmente, opera na rede de distribuição com um nível de tensão de 10{4}}35kV (principalmente 10kV ou menos) e uma capacidade de 6300kVA ou menos, fornecendo energia diretamente aos usuários finais.

1. Introdução Básica aos Transformadores de Distribuição

1.1 Definição

Um transformador de distribuição, ou simplesmente "trans de distribuição", é um dispositivo elétrico estático no sistema de distribuição que converte tensão e corrente CA de acordo com o princípio da indução eletromagnética para transmitir energia elétrica CA. Em algumas regiões, os transformadores de potência com nível de tensão abaixo de 35kV (principalmente 10kV ou abaixo) são chamados de "transformadores de distribuição", abreviados como "transformadores de distribuição". O local onde está instalado um “transporte de distribuição” é uma subestação. Os transformadores de distribuição são preferencialmente instalados em postes ou ao ar livre no solo.

1.2 Estrutura

Esta seção se concentra na estrutura de transformadores de distribuição-imersos em óleo. Os transformadores de distribuição{2}}imersos em óleo podem ser estruturalmente divididos em corpo principal, conservador de óleo, buchas isolantes, comutadores e dispositivos de proteção, etc. (Veja a figura abaixo: Decomposição da Estrutura do Transformador de Distribuição)

1.2.1 Corpo Principal

O corpo principal consiste em três partes: o núcleo de ferro, enrolamentos e óleo isolante. Os enrolamentos formam o circuito elétrico do transformador, enquanto o núcleo de ferro constitui o seu circuito magnético. Juntos, eles formam o componente eletromagnético central do transformador.

1.2.1.1 Núcleo de Ferro

O núcleo de ferro é a principal parte do circuito magnético do transformador. Geralmente é feito empilhando chapas de aço silício laminadas-a quente ou a frio-com alto teor de silício (0,35 mm ou 0,5 mm de espessura) e isoladas com um revestimento de superfície. O núcleo de ferro é dividido em duas partes: colunas centrais e jugos. As colunas centrais são revestidas com enrolamentos e as culatras são usadas para fechar o circuito magnético. As formas estruturais básicas do núcleo de ferro incluem o tipo-de núcleo e o tipo-de casca. (Veja: Estrutura do Núcleo de Ferro)

1.2.1.2 Enrolamentos

Os enrolamentos são a parte do circuito elétrico do transformador, geralmente enrolados em um molde de enrolamento usando fios de cobre planos isolados ou fios de cobre redondos. Os enrolamentos são montados nas colunas centrais do transformador. Os enrolamentos de baixa-tensão são colocados na camada interna, e os enrolamentos de alta-tensão são revestidos na camada externa dos enrolamentos de baixa-tensão. Mangas isolantes feitas de materiais isolantes separam os enrolamentos de baixa-tensão do núcleo de ferro e os enrolamentos de alta-tensão dos enrolamentos de baixa-tensão para garantir o isolamento. (Veja: Estrutura do Enrolamento)

1.2.1.3 Óleo Isolante

O óleo de transformador tem uma composição complexa, composta principalmente por naftenos, alcanos e hidrocarbonetos aromáticos. Nos transformadores de distribuição, o óleo do transformador tem duas finalidades: primeiro, fornece isolamento entre os enrolamentos do transformador, entre os enrolamentos e o núcleo de ferro e entre os enrolamentos e o tanque de óleo; segundo, ele circula convectivamente quando aquecido, dissipando o calor do núcleo e dos enrolamentos do transformador. As especificações comuns do óleo de transformador são Não. 10, Não. 25 e Não. 45. O número indica a temperatura na qual o óleo começa a solidificar em temperaturas abaixo de-zero. Por exemplo, óleo "Sem. 25" significa que ele começa a solidificar a -25 graus. A especificação apropriada do óleo deve ser selecionada com base nas condições climáticas locais.

1.2.2 Conservador de Óleo

O conservador de óleo é montado na tampa superior do tanque de óleo. Seu volume é de aproximadamente 10% do volume do tanque de óleo. Um tubo conecta o conservador de óleo e o tanque de óleo. Quando o volume de óleo do transformador se expande ou contrai com as mudanças de temperatura, o conservador de óleo armazena ou complementa o óleo para garantir que o núcleo e os enrolamentos fiquem imersos no óleo. Além disso, o conservador de óleo reduz a área de contato entre o óleo e o ar, retardando a taxa de deterioração do óleo.

Um medidor de nível de óleo está instalado na lateral do conservador de óleo. Ao lado do tubo de vidro do medidor, existem linhas de nível de óleo padrão correspondentes às temperaturas do óleo de -30 graus, +20 graus e +40 graus. Estas linhas indicam o nível de óleo necessário para transformadores que não estão em operação e refletem principalmente se o volume de óleo é suficiente quando o transformador opera em diferentes temperaturas.

Um respiro é instalado no conservador de óleo, conectando o espaço superior do conservador à atmosfera. Quando o óleo do transformador se expande ou contrai devido a mudanças de temperatura, o ar na parte superior do conservador pode entrar ou sair pelo respiro, permitindo que o nível do óleo suba ou desça e evitando deformações ou até mesmo danos ao tanque de óleo.

1.2.3 Buchas Isolantes

As buchas isolantes são os principais dispositivos de isolamento externo do transformador. A maioria das buchas isolantes de transformadores são buchas isolantes de porcelana. Eles conduzem os cabos dos enrolamentos de alta-tensão e baixa{3}}tensão do transformador de dentro para fora do tanque de óleo, isolando os enrolamentos do transformador do solo (invólucro do tanque e núcleo de ferro) e também servem como componentes principais para fixar os cabos e conectar a circuitos externos. As buchas de porcelana de alta-tensão são relativamente altas, enquanto as buchas de porcelana-de baixa tensão são mais curtas.

1.2.4 Toque em Toque

Tap taps são dispositivos para troca de taps dos enrolamentos de alta-tensão do transformador. O ajuste da posição do tap aumenta ou diminui o número de voltas em parte do enrolamento primário, alterando a relação de tensão para ajustar a tensão de saída. Os transformadores que ajustam a tensão de saída alterando manualmente a posição do comutador após serem desligados e desconectados da rede elétrica são chamados de transformadores de regulação de tensão sem carga.

1.2.5 Dispositivos de Proteção

1.2.5.1 Relé de Gás

O relé de gás é instalado no meio do tubo de ligação entre o tanque de óleo do transformador e o conservador de óleo. Ele se conecta ao circuito de controle para formar um dispositivo de proteção contra gás. O contato superior do relé de gás forma um circuito separado com o sinal de gás leve. O contato inferior do relé de gás se conecta ao circuito externo para formar uma proteção pesada contra gás. Quando o gás pesado é ativado, ele desarma o disjuntor de alta-tensão e envia um sinal de ativação do gás pesado.

1.2.5.2 Respiradouro de Explosão

O respiradouro de explosão é um dispositivo de proteção de segurança do transformador, instalado na tampa superior do transformador. Ele se conecta à atmosfera. Em caso de falha, o calor vaporiza o óleo do transformador, acionando o relé de gás para enviar um sinal de alarme ou cortar a alimentação para evitar que o tanque de óleo estoure.

2. Classificação

2.1 Classificação por Local de Instalação

Os transformadores de distribuição são classificados em tipos internos e externos com base no local de instalação. As instalações externas incluem tipo-de plataforma, tipo de poste-e tipo de aterramento-(incluindo tipo pré-instalado).

2.1.1 Pólo-Tipo

A instalação do tipo poste-envolve a montagem do transformador em uma estrutura fixada a um poste, que é dividido em tipos de poste-simples e-de poste duplo.

Quando a capacidade do transformador de distribuição é 30kVA ou menos (incluindo 30kVA), geralmente é usada uma plataforma de transformador de distribuição de pólo único. O transformador de distribuição, o fusível de queda de-alta tensão-e o pára-raios de alta-tensão são instalados em um único poste de cimento. O corpo do pólo deve ser inclinado de 13 a 15 graus na direção oposta de onde o transformador de distribuição é montado.

Quando a capacidade do transformador de distribuição varia de 50kVA a 315kVA, normalmente é adotada uma plataforma de transformador de distribuição de pólo duplo. A plataforma é composta por um poste principal de cimento e um poste auxiliar. O pólo principal está equipado com um fusível de-queda de tensão-alta e fios condutores de alta-tensão, enquanto o pólo auxiliar possui condutores de retorno secundários. A plataforma do transformador de distribuição de-pólo duplo é mais robusta do que o tipo-de pólo único.

Vantagens da instalação-do tipo poste: espaço reduzido, sem necessidade de paredes ou compartimentos adjacentes e as partes energizadas ficam bem acima do solo, reduzindo o risco de acidentes. Desvantagens: grande consumo de aço para a plataforma e custo relativamente alto.

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