Transformadores hermeticamente selados x transformadores do tipo conservador: 7 diferenças que você não pode ignorar?

Há uma escolha fundamental a ser feita ao selecionar um transformador: o transformador do tipo conservador permite a entrada de ar, enquanto o transformador hermeticamente selado o mantém completamente fora. Essa única diferença determina se o seu transformador poderá durar 20 anos sem manutenção ou se custará 30% a mais ao longo de sua vida útil. Neste guia, detalhamos sete diferenças essenciais entre transformadores hermeticamente selados e do tipo conservador, desde limites de tensão até o custo total ao longo da vida útil, para que você possa escolher o modelo certo antes de sua próxima compra.

| Sobre a autora: Victoria tem mais de 15 anos de experiência na fabricação de transformadores de potência, tendo fornecido 50.000 unidades para 30 países. O guia é baseado em dados reais de campo e nas normas IEC 60076.

Uma introdução aos transformadores hermeticamente selados e do tipo conservador

Transformadores hermeticamente selados

Diagrama de um transformador hermeticamente selado

Definição e princípio de funcionamento

O transformador hermeticamente selado é um transformador de potência do tipo a óleo com um tanque totalmente vedado que impede completamente a entrada de ar. Esse transformador sela o óleo dentro de um tanque corrugado equipado com um radiador de expansão. O tanque corrugado compensa automaticamente as variações no volume do óleo à medida que a temperatura varia.

Componentes principais

· Tanque corrugado

· Óleo isolante

· Núcleo e enrolamentos

· Alívio de pressão

· Sistema de resfriamento

Como os transformadores de tanque selado lidam com a expansão do óleo? — 2 tipos principais de projeto

Em um transformador de tanque selado, não há tanque conservador para absorver a expansão do óleo. Em vez disso, o próprio tanque realiza essa função — de uma das duas maneiras:

· Projeto de tanque corrugado: As paredes do tanque são feitas com dobras semelhantes às de um acordeão. À medida que o óleo se aquece e se expande, as dobras se esticam, aumentando assim o volume do óleo no tanque. Quando o óleo esfria, as dobras voltam à posição original. Um mecanismo de autocompensação mantém a pressão interna dentro de uma faixa segura, sem permitir a entrada de ar.

· Projeto com almofada de gás: Um pequeno volume de gás nitrogênio é retido acima do óleo no tanque. O gás é comprimido à medida que o óleo se expande para ocupar o espaço. O gás se expande novamente quando o óleo esfria. O gás mantém a pressão positiva para impedir que umidade e ar entrem no prédio.

| Com base em nossa experiência: os tanques corrugados são muito duráveis em climas moderados. Porém, em climas com variações significativas de temperatura entre o dia e a noite — como nos climas desérticos, por exemplo —, o constante inchaço e contração podem, com o tempo, danificar as soldas. Normalmente, recomendamos modelos com almofada de gás nesses casos.

Benefícios

· Menor custo de manutenção: O design vedado protege as peças internas do ar, da umidade e de contaminantes, portanto, não há necessidade de realizar manutenção regular.

· Maior vida útil do óleo: O óleo nunca é exposto ao oxigênio ou à água, o que impede sua oxidação ou degradação. Isso permite que o óleo permaneça estável por 20 a 30 anos.

· Proteção ambiental: há uma vedação completa e não há vazamentos de óleo em nenhum lugar. Isso significa que o equipamento não representa nenhuma ameaça ao meio ambiente.

Limitações

· Dissipação de calor insuficiente: As aletas onduladas oferecem baixa capacidade de resfriamento. Elas são suficientes apenas para transformadores de pequena e média capacidade, enquanto radiadores externos adicionais são necessários para aqueles de grande capacidade.

· Ausência de relé de Bachholz: Não há alarme de gás leve nem desligamento por gás pesado disponíveis.

· Faixa de aplicação limitada: Só podem ser utilizados em transformadores de distribuição com classificação nominal de 35 kV e 2.500 kVA ou menos.

Transformadores do tipo conservador

Diagrama de transformador do tipo conservador

Definição e princípio de funcionamento

O transformador do tipo conservador é um transformador com um tanque de óleo adicional na parte superior, semelhante ao tanque secundário de combustível que armazena combustível quando o tanque principal está cheio e o devolve quando o tanque principal fica vazio. Ele pode acomodar a expansão e a contração do óleo isolante causadas por flutuações de temperatura.

Componentes principais

· Tanque principal

· Óleo isolante

· Conservador/almoço de óleo

· Respirador de sílica gel

· Medidor de nível de óleo

· Relé de Bachholz

Tanque do conservador: o que você precisa saber

Diagrama do tanque conservador

O que é um tanque conservador?

Um tanque conservador é um tanque auxiliar montado sobre o tanque principal de um transformador a óleo.

Princípio de funcionamento e função

O tanque conservador proporciona espaço para expansão quando o óleo do transformador está quente e o canaliza de volta quando esfria. Dessa forma, o transformador pode “respirar” com segurança por meio de um respirador de sílica gel (como um purificador de ar para o transformador), permitindo que o tanque principal permaneça cheio e o óleo seco.

Capacidade e dimensionamento

· Referência: 10% do volume total de óleo

· Volume útil de trabalho: ≥ 7,5% do volume total de óleo

· Nível normal de óleo em operação: ~30% do volume do conservador

Por que isso é importante?

Se o transformador é o coração do seu sistema elétrico, o conservador é seus pulmões. Isso permite que seu sistema respire com segurança e o protege contra contaminantes. Pulmões fracos = coração fraco.

Benefícios

· Manutenção no local: a tampa do tanque principal pode ser removida para permitir a inspeção, o reparo e a manutenção do núcleo e dos enrolamentos no local, sem a necessidade de enviar a unidade de volta à fábrica.

· Fácil reabastecimento de óleo: há equipamentos padrão disponíveis para encher o óleo pelo bujão de enchimento do conservador.

· Monitoramento visual do nível de óleo: O medidor de nível de óleo com marcações MÁX./MÍN. oferece aos operadores visibilidade sobre o estado do óleo e detecção precoce de vazamentos.

· Custo inicial mais baixo: A construção do tanque plano possui procedimentos de fabricação muito mais simples do que a do tanque corrugado, portanto, não é necessária soldagem hermética de alta precisão.

Limitações

· Manutenção regular necessária: É necessária manutenção periódica, como substituição do gel de sílica, amostragem de óleo, verificações do nível de óleo, filtragem ou troca do óleo.

· Oxidação do óleo e absorção de umidade: O óleo fica exposto diretamente ao ar no conservador. Embora seja fornecido um respirador de sílica gel, o oxigênio e a umidade penetram lentamente, causando a deterioração do óleo e reduzindo a vida útil do isolamento.

· Risco de manutenção do respirador: O gel de sílica deve ser monitorado e substituído se estiver saturado. Caso contrário, a umidade pode ser absorvida pelo conservador, o que causará a deterioração do óleo.

· Custo total de propriedade mais alto: O custo total de propriedade é mais alto devido à manutenção, aos testes do óleo, à filtragem e à substituição das vedações.

Diferenças entre um transformador selado e um transformador do tipo não selado

Tabela de comparação de especificações

7 diferenças fundamentais: análise aprofundada

1. Sistema de gerenciamento da expansão do óleo

Hermeticamente selado: Não possui tanque externo. A expansão é absorvida pela parede, de forma semelhante a um acordeão (paredes onduladas), ou por uma almofada de nitrogênio. O óleo nunca entra em contato com o ar. Sem respiração, sem respirador.

Tipo não selado: Possui um conservador externo na parte superior do tanque principal. O óleo se expande quando aquecido e retorna ao normal quando resfriado, e a ventilação ocorre por meio de um respirador. O óleo entra em contato com o ar. A expansão ocorre externamente.

2. Exposição ao ar e à umidade

Transformador corrugado: O óleo fica completamente isolado da atmosfera e da umidade. A ausência de ventilação e de contato leva a uma degradação significativamente mais lenta do óleo no transformador e do envelhecimento do isolamento, resultando, assim, em uma vida útil muito mais longa.

Tipo com conservador: O óleo respira por meio de um respirador de sílica gel conforme a temperatura varia. O respirador retém parte da umidade, mas não toda; assim, eventualmente, o oxigênio e a umidade começarão a invadir o óleo, causando sua degradação.

3. Sistema de resfriamento

Hermeticamente selado: O resfriamento é quase sempre projetado como ONAN (convecção natural) contra as paredes do tanque corrugado, que também se expandem e dissipam calor. Essas paredes funcionam bem para potências moderadas, mas apresentam limitação na capacidade de expansão.

Não selado hermeticamente: O resfriamento também pode ser do tipo ONAN, mas também pode ser ONAF (ar forçado) ou OFAF (óleo forçado), já que radiadores externos, ventiladores e bombas de óleo podem ser usados para acomodar cargas ainda maiores. Esse projeto pode lidar com qualquer tamanho, desde pequenas unidades até usinas de energia em grande escala.

4. Proteção e detecção de falhas

Hermeticamente selado: Não há tubos conectados aos relés Bucholz; portanto, eles não podem ser utilizados em relés totalmente selados. A proteção se baseia em um Dispositivo de Alívio de Pressão (PRD) e em vários sensores passivos. Funciona bem especialmente em condições de sobrepressão, mas não se o sistema tiver sofrido um superaquecimento interno gradual ou se houver alguma falha de descarga parcial.

Tipo conservador: O relé de Bucholz é seu equipamento padrão. Ele é acoplado ao tubo do conservador e é usado para acionar o alarme em caso de qualquer acúmulo gradual no gás e para desarmar em caso de qualquer acúmulo repentino no óleo. Os relés continuam a funcionar para ambas as falhas.

5. Requisitos de manutenção

Hermeticamente selado: Não é necessária manutenção regular. Você não precisa trocar o gel de sílica, coletar amostras de óleo ou verificar os respiradores, economizando tempo e custos contínuos.

Tipo com conservador imerso em óleo: A manutenção regular é contínua. O gel de sílica deve ser substituído a cada 3 a 6 meses, amostras de óleo devem ser coletadas uma vez por ano ou a cada dois anos, e as vedações devem ser verificadas.

6. Altura e área ocupada do equipamento

Selado hermeticamente: Seu design compacto e de perfil baixo, sem tanque conservador externo na parte superior, é ideal para subestações internas, câmaras subterrâneas e locais com pé-direito limitado.

Tipo com conservador: Design mais alto — o tanque adicional na parte superior aumenta significativamente a altura. Isso significa que você precisará de tetos mais altos, mais espaço ao ar livre e, muitas vezes, um guindaste para a instalação.

7. Resiliência ambiental

Hermeticamente selado: Esse tipo de transformador é ideal para ambientes adversos. Seu sistema totalmente soldado e selado, sem respirador, impede completamente a entrada de umidade, sal, poeira e outros contaminantes, ao contrário de outros transformadores que são propensos a apresentar mau funcionamento nessas condições.

Tipo conservador: Um sistema de ventilação facilita a circulação e a troca de ar com a atmosfera externa, tornando-o vulnerável a ambientes adversos.

| Exemplo prático: Um cliente nas Filipinas instalou um transformador de tanque selado em uma subestação costeira. Verificou-se que a qualidade do óleo estava muito próxima da de um transformador “novo” após 8 anos de operação. Sua unidade conservadora anterior, instalada no mesmo ambiente, no entanto, precisava de substituição do gel de sílica a cada 4 meses, pois ocorria infiltração de umidade e sal na unidade.

Guia de seleção: Qual transformador é adequado para o seu local?

Quando escolher transformadores hermeticamente selados:

· Instalação em ambientes internos ou urbanos

· Instalação em ambientes adversos ou úmidos (por exemplo, litorâneos, subterrâneos etc.)

· Instalação em locais de difícil acesso para manutenção

· O custo de manutenção ao longo do ciclo de vida é uma grande preocupação

· As subestações têm restrições de altura

Quando escolher transformadores do tipo conservador:

· Instalações em grande escala ao ar livre

· Aplicações de alta tensão (>36 kV)

· A manutenção é mais acessível

· O custo inicial é uma preocupação maior

Resumo

É simples! Se você deseja uma solução que dure 20 anos com pouca ou nenhuma manutenção, o transformador a óleo hermeticamente selado é sua melhor opção, especialmente se você estiver trabalhando com uma aplicação em ambiente interno ou de alta umidade. O transformador a óleo hermeticamente selado economizará milhares de dólares em custos de manutenção.

Se sua aplicação envolver altas tensões > 36 kV e você tiver a infraestrutura necessária para realizar a manutenção anual, o tipo conservador é sua melhor opção. Lembre-se de que o transformador não selado é significativamente mais barato, mas custará mais ao longo de sua vida útil. Estima-se que até 30% dos custos totais do tipo conservador ao longo de um período de 20 anos sejam decorrentes da substituição frequente do gel de sílica, da amostragem anual do óleo e da substituição das vedações.

Ainda não tem certeza de qual se adapta melhor ao projeto? Entre em contato com a OMEK para obter soluções personalizadas de acordo com as condições do local, as necessidades de tensão e as suas possibilidades financeiras.
Os transformadores hermeticamente selados e do tipo conservador da OMEK são fabricados para tensões de até 220 kV e potências nominais de até 100 MVA. As normas IEC 60076, IEEE C57 e ANSI são incorporadas em todos os processos de fabricação para garantir a conformidade. A OMEK estabeleceu relações comerciais duradouras com empresas de energia, instalações industriais e empreiteiras EPC nos últimos 15 anos, com 50.000 unidades em mais de 30 países, no Sudeste Asiático, Oriente Médio, África e América do Sul.

Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Posso coletar amostras de óleo de um transformador selado?

R: Não rotineiramente. Normalmente, não se deve coletar amostras de óleo. Este transformador foi projetado para não requerer manutenção, e abrir a válvula de amostragem desnecessariamente pode romper a vedação ou permitir a entrada de ar.

P: Qual é o procedimento de enchimento de óleo para um transformador corrugado?

R: Enchimento a vácuo. Aplique vácuo no tanque para secar o isolamento (mantenha o vácuo por pelo menos 4 horas).

P: Tipo não selado: por quais vias a umidade entra em um transformador e o que degrada o isolamento do transformador?

R: A umidade representa uma ameaça constante à integridade do isolamento de um transformador. Ela penetra pelo respirador, por vedações envelhecidas ou por válvulas deixadas abertas.Uma vez introduzida, a umidade é prejudicial, pois diminui a rigidez dielétrica e acelera o envelhecimento do papel. Os projetos selados eliminam completamente essas vias de entrada, e o transformador permanece em boas condições por 20 anos com óleo seco.

P: O que significa o nível “mínimo” de óleo em um tanque conservador?

R: O nível mínimo de óleo é o nível mais baixo de segurança que o conservador deve atingir nas condições operacionais mais frias. Ele corresponde a uma temperatura do óleo de -5 °C.

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