O papel dos ensaios em transformadores: desempenho, eficiência e segurança
Os transformadores desempenham um papel fundamental na transmissão, distribuição e utilização eficiente da energia elétrica. Eles permitem a adaptação da tensão, o isolamento entre circuitos e o acoplamento de redes elétricas, garantindo o funcionamento adequado de diversos equipamentos e sistemas elétricos.
Os ensaios em transformadores são testes realizados em transformadores elétricos para avaliar seu desempenho, eficiência, segurança e condição geral. Esses ensaios são conduzidos durante diferentes fases, desde a fabricação até a instalação e manutenção dos transformadores. Os ensaios podem ser classificados em ensaios de tipo, ensaios de rotina e ensaios especiais.
Tipos de ensaios realizados para testes de eficiência em transformadores:
1.Ensaios de Tipo
Também conhecidos como ensaios de aceitação ou ensaios de laboratório, esses ensaios são realizados em um protótipo representativo do transformador para verificar se ele atende às especificações e padrões estabelecidos.
Os ensaios de tipo incluem ensaios de curto-circuito, ensaios de circuito aberto, ensaios de elevação de temperatura, ensaios de impulso atmosférico, ensaios de resistência de enrolamento, ensaios de relação de transformação, ensaios de perdas no ferro, ensaios de rigidez dielétrica, teor de água no óleo isolante, fator de perdas dielétricas, tensão interfacial entre outros.
1.1.Ensaios elétricos
Os ensaios elétricos realizados durante os ensaios de tipo envolvem a avaliação da elevação de temperatura e a resistência do transformador a impulsos atmosféricos, especialmente em equipamentos com tensão nominal inferior a 300 kV. Esses testes verificam a capacidade do transformador de operar dentro de limites seguros de temperatura e resistir a sobrecargas elétricas repentinas.
1.2.Ensaios mecânicos
Por outro lado, os ensaios mecânicos não são realizados especificamente durante os ensaios de tipo em transformadores. No entanto, durante a fabricação e montagem do equipamento, são aplicados procedimentos de controle de qualidade para garantir a integridade estrutural, montagem correta e funcionalidade adequada do transformador.
1.3.Ensaios químicos
Já os ensaios químicos no óleo isolante são importantes em equipamentos com tensão nominal inferior a 72,5 kV. Esses ensaios incluem a medição da rigidez dielétrica, que avalia a capacidade do óleo isolante em resistir a altas tensões sem ocorrer falhas dielétricas. Além disso, o teor de água no óleo isolante é verificado para garantir que a umidade não comprometa a eficiência do transformador. O fator de perdas dielétricas é medido para avaliar as perdas de energia no isolamento do transformador, enquanto a tensão interfacial é medida para avaliar a qualidade do óleo isolante e sua capacidade de isolar e proteger os componentes internos do transformador.
Os ensaios de tipo, sejam elétricos, mecânicos ou químicos, são cruciais para garantir que os transformadores atendam aos requisitos de qualidade e desempenho estabelecidos pelas normas e regulamentos. Ao submeter os transformadores a esses ensaios, é possível identificar possíveis falhas, garantir a conformidade com as especificações técnicas e assegurar a confiabilidade e segurança dos equipamentos em sua operação.
2. Ensaios de Rotina
O ensaios de rotina são realizados em cada transformador individualmente fabricado para verificar sua qualidade e conformidade. Os ensaios de rotina incluem ensaios de resistência de isolamento, ensaios de relação de transformação, ensaios de perdas no cobre, ensaios de tensão aplicada, ensaios de sobrecarga, entre outros.
No aspecto elétrico, são realizados ensaios para medir a resistência elétrica dos enrolamentos, a relação de transformação, a polaridade e o deslocamento angular, a resistência de isolamento (utilizando um megger), as perdas em carga e a tensão de impedância (também conhecido como ensaio em curto-circuito e queda de tensão nos enrolamentos), as perdas em vazio e a corrente de excitação (conhecido como ensaio de circuito aberto), a tensão aplicada nos enrolamentos à frequência industrial e a tensão induzida a uma frequência mínima de 120 Hz.
Também são realizados ensaios nos circuitos auxiliares, nos TCs (transformadores de corrente) das buchas, no comutador quando aplicável, surto de manobra para equipamentos com tensão igual ou superior a 230 kV e impulso atmosférico para equipamentos com tensão igual ou superior a 300 kV.
Em relação aos ensaios mecânicos, são realizadas verificações de estanqueidade e resistência a pressão, além de avaliar os esquemas de pintura para equipamentos com tensão igual ou superior a 230 kV. Também são realizados ensaios visuais e dimensionais para garantir a conformidade do equipamento.
Os ensaios químicos são realizados no óleo isolante do transformador, especialmente em equipamentos com tensão igual ou superior a 72,5 kV, ou potência igual ou superior a 5,0 MVA. Esses ensaios incluem a medição da rigidez dielétrica, o teor de água, o fator de perdas dielétricas e a tensão interfacial. Essas análises químicas fornecem informações sobre a qualidade e a capacidade isolante do óleo utilizado no transformador.
Esses ensaios de rotina são essenciais para garantir a qualidade, segurança e desempenho contínuo dos transformadores elétricos, assegurando que eles estejam conforme as normas e especificações estabelecidas. Ao realizar esses testes regularmente, é possível identificar possíveis problemas e tomar medidas corretivas ou preventivas, garantindo a operação confiável e eficiente dos transformadores ao longo do tempo.
2.1.Ensaios elétricos
No aspecto elétrico, são realizados ensaios para medir a resistência elétrica dos enrolamentos, a relação de transformação, a polaridade e o deslocamento angular, a resistência de isolamento (utilizando um megger), as perdas em carga e a tensão de impedância (também conhecido como ensaio em curto-circuito e queda de tensão nos enrolamentos), as perdas em vazio e a corrente de excitação (conhecido como ensaio de circuito aberto), a tensão aplicada nos enrolamentos à frequência industrial e a tensão induzida a uma frequência mínima de 120 Hz. Também são realizados ensaios nos circuitos auxiliares, nos TCs (transformadores de corrente) das buchas, no comutador quando aplicável, surto de manobra para equipamentos com tensão igual ou superior a 230 kV e impulso atmosférico para equipamentos com tensão igual ou superior a 300 kV.
2.2.Ensaios mecânicos
Em relação aos ensaios mecânicos, são realizadas verificações de estanqueidade e resistência a pressão, além de avaliar os esquemas de pintura para equipamentos com tensão igual ou superior a 230 kV. Também são realizados ensaios visuais e dimensionais para garantir a conformidade do equipamento.
2.3.Ensaios químicos
Os ensaios químicos são realizados no óleo isolante do transformador, especialmente em equipamentos com tensão igual ou superior a 72,5 kV, ou potência igual, ou superior a 5,0 MVA. Esses ensaios incluem a medição da rigidez dielétrica, o teor de água, o fator de perdas dielétricas e a tensão interfacial. Essas análises químicas fornecem informações sobre a qualidade e a capacidade isolante do óleo utilizado no transformador.
Esses ensaios de rotina são essenciais para garantir a qualidade, segurança e desempenho contínuo dos transformadores elétricos, assegurando que eles estejam conforme as normas e especificações estabelecidas. Ao realizar esses testes regularmente, é possível identificar possíveis problemas e tomar medidas corretivas ou preventivas, garantindo a operação confiável e eficiente dos transformadores ao longo do tempo.
3. Ensaios Especiais
Além dos ensaios de tipo e de rotina, podem ser realizados ensaios especiais para avaliar aspectos específicos do transformador ou para solucionar problemas identificados. Esses ensaios podem incluir ensaios de descarga parcial, ensaios de resposta em frequência, ensaios de impulso, ensaios de rigidez dielétrica, ensaios de medição de capacitâncias, tensões transitórias transferidas, impedância de sequência zero, suportabilidade a curto-circuito, nível de ruído, nível de harmônicos, rádio interferência, levantamento da curva de saturação, entre outros.
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Ensaios de tipo e ensaios de rotina: diferenças e processos
Os ensaios em transformadores são conduzidos com base em normas internacionais, como as da International Electrotechnical Commission (IEC), e também podem ser regulamentados por normas nacionais.
Eles são realizados por laboratórios especializados, fabricantes de transformadores, empresas de energia elétrica e organizações de inspeção e certificação para garantir que os transformadores atendam aos requisitos de desempenho e segurança. Os resultados dos ensaios fornecem informações importantes para a seleção, instalação e operação adequada dos transformadores.
Ensaios de tipo:
Os Ensaios de Tipo são conduzidos durante a fase de desenvolvimento do produto. Eles têm como finalidade verificar se o equipamento atende aos requisitos e especificações estabelecidos.
Esses ensaios são realizados em uma única unidade do lote, que representa todo o conjunto de equipamentos. O embasamento normativo é fundamental nesse processo, pois as normas estabelecem os critérios e métodos a serem seguidos.
Os Ensaios de Tipo avaliam o desempenho e a capacidade da unidade testada, incluindo aspectos como suportabilidade dielétrica, temperatura de operação e outras características essenciais do equipamento. Além disso, a documentação detalhada dos procedimentos, resultados e conclusões é elaborada para obter aprovações e certificações antes do lançamento do produto no mercado.
Ensaios de rotina:
Por outro lado, os Ensaios de Rotina são realizados na fase de operação do produto. Eles visam monitorar o desempenho contínuo dos equipamentos.
Diferente dos Ensaios de Tipo, os Ensaios de Rotina são realizados regularmente em intervalos definidos, garantindo que os equipamentos estejam conforme os requisitos operacionais ao longo do tempo. Esses ensaios são conduzidos em todas as unidades do lote, verificando a qualidade e uniformidade do conjunto de equipamentos.
Os procedimentos dos Ensaios de Rotina são bem embasados nas normas vigentes, embora possam ser menos formais e mais orientados à monitorização. Os testes padronizados e repetitivos são utilizados para verificar o desempenho regular dos equipamentos, mantendo a confiabilidade do sistema elétrico.
A documentação gerada nesses ensaios pode ser menos detalhada do que nos Ensaios de Tipo, mas ainda assim é importante para fins de controle e monitoramento contínuo.
Assim, suas principais diferenças podem ser descritas da seguinte maneira:
Ensaios de Tipo:
– Objetivo: atender requisitos de projeto, como suportabilidade dielétrica e temperatura de operação.
– Realizados em uma única unidade do lote, representando o lote inteiro.
– Embasamento normativo.
– Avaliam o desempenho e capacidade da unidade testada.
– Fase de desenvolvimento do produto, verificando se atende aos requisitos e especificações.
– Realizado uma vez durante o processo de desenvolvimento.
– Escopo amplo, abrangendo diferentes condições e cenários.
– Podem envolver testes destrutivos e não destrutivos.
– Documentação detalhada dos procedimentos, resultados e conclusões.
– Obtenção de aprovações e certificações antes do lançamento no mercado.
Ensaios de Rotina:
– Objetivo: assegurar a qualidade e uniformidade do lote.
– Realizados em todas as unidades do lote.
– Procedimentos embasados nas normas vigentes.
– Atestam os processos de fabricação e montagem.
– Verificam o nível de conformidade entre peças do mesmo projeto.
– Fase de operação do produto, monitorando o desempenho contínuo.
– Realizados regularmente em intervalos definidos.
– Foco específico em verificar o desempenho regular.
– Testes padronizados e repetitivos.
– Documentação orientada à monitorização, podendo ser menos formal.
– Garantir conformidade com requisitos operacionais ao longo do tempo.
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