Por que os transformadores-imersos em óleo resistem à poluição: projeto e manutenção

O que torna a poluição uma ameaça aos transformadores

Os transformadores instalados em áreas costeiras, zonas industriais, locais de mineração e regiões rurais empoeiradas estão expostos a névoa salina, gases químicos, poeira e alta umidade. A poluição degrada o isolamento de duas maneiras: a contaminação condutiva nas buchas e nas superfícies externas pode desencadear rastreamento e flashover, enquanto a umidade que entra na unidade ataca o sistema de isolamento de papel e óleo por dentro. Um transformador-imerso em óleo resiste a ambos os caminhos por meio de uma combinação de óleo isolante, um projeto de tanque selado e uma construção-resistente à corrosão, razão pela qual continua sendo a escolha dominante para distribuição externa em ambientes severos.

Óleo isolante: a primeira linha de defesa

O óleo isolante em um transformador-imerso em óleo desempenha duas funções relevantes para a resistência à poluição. Por ser dielétrico, possui alta rigidez elétrica que evita quebras na isolação interna, mesmo quando o ambiente externo está contaminado. Como refrigerante, ele transporta calor dos enrolamentos para o tanque e as superfícies do radiador. O óleo também é o meio que mantém a umidade e o oxigênio longe do isolamento do papel: um óleo seco e saudável mantém a margem dielétrica de toda a unidade.

A qualidade do óleo é definida por normas como a IEC 60296 para novos óleos minerais isolantes. As principais propriedades monitoradas em serviço são tensão de ruptura, teor de água, índice de acidez e fator de perda dielétrica. Num ambiente poluído estes parâmetros degradam-se mais rapidamente, pelo que a amostragem de óleo em intervalos de um a dois anos é a recomendação padrão, com intervalos mais curtos para unidades em atmosferas agressivas.

A construção do tanque selado mantém os contaminantes afastados

A segunda camada de defesa é o próprio tanque. Duas filosofias de selamento são de uso comum. No projeto de conservador, um tanque de expansão e respiro mantêm o óleo em contato com o ar, com sílica gel no respiro absorvendo a umidade. Em um projeto totalmente vedado, a parede corrugada do tanque flexiona com a expansão do óleo e a unidade não possui conservador ou respiro, portanto o óleo nunca entra em contato com a atmosfera externa. A construção totalmente vedada é particularmente eficaz em locais poluídos e úmidos porque elimina os dois pontos de entrada mais fracos: o respiro e a superfície do óleo exposta ao ar.

As juntas, retentores e flanges das buchas devem ser especificados para o nível de poluição do local. A distância de fuga de buchas e isoladores deve ser selecionada de acordo com a classe de poluição do local de instalação, seguindo as orientações da IEC 60076 e da norma de coordenação de isolamento aplicável, para que sal ou depósitos industriais não possam formar uma ponte condutora através da superfície da porcelana.

Materiais-resistentes à corrosão para a estrutura externa

A estrutura externa deve sobreviver ao mesmo ambiente agressivo que ataca o isolamento. Tanques de aço galvanizado, superfícies-revestidas a pó ou pintadas com um sistema de revestimento adequado, fixadores e placas de identificação de aço inoxidável e entradas de cabos seladas evitam a ferrugem que, de outra forma, corroeria a parede do tanque ao longo de anos de serviço. Para instalações costeiras, um sistema de revestimento correspondente à categoria de corrosividade do local (por exemplo, as classes C3-C5 definidas na ISO 12944) deve ser especificado na fase de encomenda, em vez de ser adaptado posteriormente.

Manutenção que preserva a resistência à poluição

Os recursos de design só proporcionam benefícios se a manutenção os mantiver intactos:

Limpe regularmente as buchas e as superfícies dos isoladores; sal acumulado ou pó de cimento é o gatilho mais comum de flashover externo.

Verifique a cor da sílica gel do respirador e substitua-a quando estiver saturada, em unidades do tipo-conservador.

Inspecione as soldas do tanque, as juntas e as vedações das válvulas quanto a vazamentos de óleo, o que indica que a integridade da vedação foi perdida.

Monitore as leituras do nível de óleo e do medidor de temperatura em cada visita.

Amostra e teste o óleo no intervalo recomendado e aja de acordo com os resultados: filtre para alta umidade, regenere ou substitua para baixa tensão de ruptura ou alta acidez.

Perguntas frequentes

Q1. Um transformador-imerso em óleo é adequado para instalações costeiras?Sim, desde que as buchas sejam selecionadas para o nível de poluição do local e o revestimento do tanque corresponda à categoria de corrosividade do local. Um projeto de tanque corrugado-totalmente vedado reduz ainda mais a entrada de umidade no ar-com sal.

Q2. Como o óleo isolante evita o flashover em condições poluídas?O óleo possui alta rigidez dielétrica e mantém o isolamento interno seco e bem impregnado, de forma que o isolamento interno não dependa de caminhos de fuga expostos à contaminação. A descarga externa é controlada separadamente pela distância de fuga e pela limpeza das buchas.

Q3. Qual é a diferença entre um tanque conservador e um tanque totalmente selado?Um tanque conservador possui um vaso de expansão e respiro, de modo que o óleo respira ar conforme a temperatura muda. Um tanque totalmente selado utiliza uma parede corrugada que se flexiona para absorver a expansão do óleo, isolando-o da atmosfera. Unidades totalmente seladas são preferidas em ambientes úmidos e poluídos.

Q4. Com que frequência o óleo do transformador deve ser testado em um ambiente poluído?A amostragem anual de óleo é recomendada em ambientes agressivos, em comparação com a cada um ou dois anos em condições limpas. O conjunto de teste deve incluir tensão de ruptura, teor de água, índice de acidez e fator de perda dielétrica, de acordo com os métodos de teste IEC relevantes.

Q5. A poluição externa pode causar uma falha interna?Indiretamente, sim. A contaminação intensa nas buchas pode causar descargas elétricas que sobrecarregam o isolamento do enrolamento, e a entrada de umidade através de vedações defeituosas degrada o isolamento de óleo e papel por dentro. Ambos os caminhos são evitados pela integridade da vedação e limpeza regular.

Q6. O que deve ser especificado no momento do pedido para um local gravemente poluído?Especifique a classe de poluição do local, a distância de fuga necessária das buchas, um sistema de revestimento compatível com a categoria de corrosividade ISO 12944, um projeto totalmente vedado ou conservador de acordo com a preferência e acessórios de aço inoxidável para áreas costeiras.