Transformador montado em poste

Transformador montado em posteé um transformador de distribuição projetado para instalação em postes. A maioria das unidades usa umnúcleo imerso em líquido e conjunto de enrolamentoalojado em um tanque de aço selado. Os transformadores monofásicos normalmente possuem um tanque cilíndrico preso ao poste com suportes de montagem, enquanto as instalações trifásicas podem usar um transformador trifásico ou um banco de três unidades monofásicas.

Os transformadores montados em poste reduzem a eletricidade de média tensão para as tensões mais baixas exigidas por cargas residenciais, agrícolas, comerciais e industriais leves. Eles são comumente instalados ao longo de redes de distribuição aéreas para fornecer eletricidade a edifícios individuais ou a vários locais conectados a um alimentador de distribuição.

Cobertura de configurações comuns5–167 kVA para transformadores monofásicose30–315 kVA para transformadores trifásicos, com classificações de tensão primária selecionadas para corresponder à rede de distribuição. Estão disponíveis fluidos isolantes à base de óleo mineral e ésteres, juntamente com diferentes arranjos de buchas, dispositivos de proteção e estruturas de montagem.

Os transformadores de distribuição montados em poste são fabricados em diferentes configurações elétricas e mecânicas para atenderRedes de distribuição ANSI/IEEE e IEC. Capacidade, relação de tensão, nível de isolamento e disposição de montagem são selecionados em conjunto porque o transformador deve atender tanto aos requisitos elétricos do alimentador quanto às limitações físicas da estrutura de suporte.

Os valores listados representam configurações comuns de produtos. O realtensão do enrolamento primário, conexão secundária, nível de isolamento, dimensões e peso operacionaldepende do projeto do transformador selecionado.

Os preços dos transformadores montados em poste geralmente variam de aproximadamente US$ 800 a 5.000 por unidadepara configurações de exportação convencionais. Uma unidade monofásica pequena geralmente é mais barata que um transformador trifásico maior, com classificações de tensão mais altas e equipamento de proteção adicional. Enrolamentos de cobre, fluidos isolantes de éster, requisitos especiais de eficiência e acessórios específicos para serviços públicos também podem aumentar o preço. Modelos maiores ou especialmente projetados são cotados individualmente.

Os transformadores montados em poste são projetados de acordo com as especificações aplicáveisPadrões IEEE ou IEC, dependendo do mercado de destino, frequência de operação, classe de tensão e requisitos da concessionária. Esses padrões abrangem desempenho elétrico, isolamento, construção mecânica e testes.

IEEE C57.12.20-2023cobre transformadores de distribuição do tipo aéreo de 60 Hz com capacidade nominal de até500 kVA, com classificações de alta tensão não excedendo34.5 kV. Este é o escopo da norma e não uma classificação de capacidade universal para cada instalação montada em poste. O tamanho prático máximo do transformador também depende da estrutura do pólo, do equipamento de montagem e dos requisitos de instalação da concessionária.

Para projetos baseados em IEC, o relevanteSérie IEC 60076rege projetos e testes elétricos.CEI 60076-2aborda o aumento de temperatura em transformadores imersos em líquido, enquantoCEI 60076-3cobre níveis de isolamento e testes dielétricos.

Ambas as configurações são usadas em sistemas de distribuição aéreos, mas suas conexões de enrolamento, características de carga e arranjos de montagem são diferentes.

Transformadores monofásicos montados em poste

A transformador monofásico montado em postenormalmente fornece energia elétrica monofásica para edifícios residenciais, fazendas, propriedades rurais e cargas comerciais de menor porte. As classificações comuns incluem10, 15, 25, 37,5, 50, 75, 100 e 167 kVA, embora unidades menores também estejam disponíveis.

Em uma rede de distribuição estrela aterrada na América do Norte, um transformador pode ser conectado entre um condutor de fase e o neutro do sistema. Por exemplo, um alimentador operando em12,470Y/7,200 Vtem aproximadamente7.200 V entre fase e neutro. Um transformador conectado neste arranjo utiliza um enrolamento primário classificado para a tensão fase-neutro apropriada, embora o alimentador seja comumente identificado como um sistema de 12,47 kV.

A Secundário de fase dividida de 120/240 Vfornece conexões de 120 V para iluminação e tomadas gerais, juntamente com 240 V para equipamentos domésticos de alta tensão. Diferentes arranjos secundários estão disponíveis para requisitos de distribuição industrial ou regional.

A disposição da bucha primária depende da conexão de rede.Projetos de bucha únicasão usados ​​com sistemas aterrados adequados, enquantoprojetos de duas buchasfornecem dois terminais primários isolados para aplicações que exigem que ambas as extremidades do enrolamento sejam conectadas externamente.

Transformadores trifásicos montados em poste

A transformador trifásico montado em postefornece cargas trifásicas como bombas agrícolas, máquinas de oficina, sistemas de ventilação e instalações elétricas comerciais.

Uma opção étransformador trifásico únicocontendo o conjunto completo de núcleo trifásico e enrolamento em um tanque. Outro é umbanco de três transformadores, formado pela conexão de três unidades monofásicas em um arranjo trifásico apropriado.

Um único tanque trifásico fornece uma montagem integrada e pode reduzir o número de tanques separados e componentes de montagem. Um banco de transformadores monofásicos oferece possibilidades de substituição de unidades individuais e permite que as concessionárias utilizem equipamentos monofásicos padronizados.

A escolha afeta mais do que o número de tanques.Conexões de enrolamento, equilíbrio de fases, coordenação de proteção, peso total instalado e requisitos de tensão secundáriadeve ser compatível com o sistema de distribuição. Em algumas redes, um arranjo delta aberto pode ser usado com dois transformadores monofásicos, mas sua capacidade e características de carga diferem daquelas de um banco completo de três transformadores.

Um típico transformador montado em poste consiste em umnúcleo magnético, enrolamentos isolados, tanque de aço, líquido isolante, buchas e acessórios para montagem em poste. O conjunto núcleo e enrolamento é imerso em fluido isolante, que fornece isolamento dielétrico e transfere calor das partes ativas para o tanque.

Aço elétrico de grão orientadoé comumente usado para núcleos de transformadores porque suas características magnéticas ajudam a controlar as perdas sem carga. Núcleos de metal amorfo estão disponíveis em designs selecionados onde são necessárias perdas de núcleo mais baixas. Para os enrolamentos são utilizados condutores de cobre ou alumínio, com isolamento disposto para suportar a tensão normal de operação e os testes dielétricos especificados.

O tanque de aço suporta o conjunto ativo e o protege da umidade e da contaminação externa. Juntas soldadas, vedações de tampas e juntas de buchas fazem parte do sistema de contenção de líquidos. O projeto também acomoda mudanças no volume do líquido isolante à medida que a temperatura operacional aumenta e diminui.

Buchas e conexões externas

As buchas de alta tensão fornecem conexões isoladas entre o alimentador aéreo e os enrolamentos do transformador. As buchas de baixa tensão transportam energia para os condutores de serviço de saída.

Buchas de porcelana e polímerosão usados ​​de acordo com a classe de tensão, projeto do equipamento e requisitos da concessionária. As dimensões dos terminais e os materiais dos conectores devem acomodar os condutores selecionados, incluindo conexões de cobre ou alumínio, quando especificado.

O tanque normalmente incorpora provisões de aterramento, pontos de elevação e suportes de montagem. Dependendo do modelo, acessórios adicionais podem incluir umdispositivo de alívio de pressão, indicação de nível de óleo, conexão de drenagem ou fornecimento de amostragem.

Proteção Convencional e CSP

Transformadores convencionais montados em postegeralmente dependem de equipamentos de proteção instalados separadamente. Um disjuntor primário pode isolar o transformador durante condições de falha especificadas, enquanto um pára-raios limita sobretensões transitórias associadas a eventos de relâmpagos e manobras.

A Transformador Completamente Autoprotegido (CSP)incorpora funções de proteção selecionadas no conjunto do transformador. Dependendo do design, estes podem incluir umfusível primário interno, disjuntor de baixa tensão e pára-raios. Algumas configurações fornecem alças operacionais externas ou indicação de sobrecarga.

Os arranjos de proteção CSP diferem de acordo com o fabricante, capacidade e classe de tensão. Eles não eliminam a necessidade de avaliar os níveis de falta a montante ou de coordenar a proteção com o alimentador de distribuição.

O desempenho elétrico de um transformador montado em poste é determinado pela suacapacidade nominal, relação de tensão, perdas, impedância de curto-circuito e características térmicas.

Perda sem cargaocorre sempre que o transformador é energizado, mesmo quando nenhuma eletricidade está sendo fornecida aos equipamentos conectados. Está principalmente associado a perdas magnéticas no núcleo.Perda de cargaé produzido pela corrente que flui através dos enrolamentos e mecanismos de perda parasita associados, aumentando à medida que a carga elétrica aumenta.

Uma redução de40 W em perda sem cargarepresenta aproximadamente350 kWh de eletricidade por anopara um transformador energizado continuamente por 8.760 horas. Numa rede de distribuição que contém centenas de unidades continuamente energizadas, as diferenças nas perdas do núcleo podem ter um efeito mensurável no consumo anual de energia.

As classificações elétricas também determinam a corrente transportada pelos terminais secundários. Por exemplo, umTransformador monofásico de 50 kVA alimentando 240 Vtem uma corrente secundária nominal de aproximadamente208 A. A Transformador trifásico de 100 kVA fornecendo 415 V linha a linhatransporta aproximadamente139 A por linhacom carga nominal balanceada. Estas correntes influenciam a seleção do terminal secundário, o dimensionamento do condutor e os arranjos de conexão.

Impedância de curto-circuitoafeta a queda de tensão sob carga e a corrente de falta disponível no secundário do transformador. Uma impedância mais baixa geralmente permite uma corrente de falta prospectiva mais alta, sujeita à impedância do sistema a montante. O valor de impedância medido por si só não estabelece a capacidade completa de resistência a curto-circuito do transformador; o projeto mecânico do enrolamento e os requisitos de resistência aplicáveis ​​também devem ser atendidos.

Transformadores montados em poste geralmente usamResfriamento ONAN, em que o calor dos enrolamentos passa para o líquido isolante e é liberado através da superfície do tanque para o ar circundante sem bombas ou ventiladores.

A capacidade de carregamento contínuo depende da temperatura ambiente, do aumento da temperatura do enrolamento e da área da superfície de resfriamento. Em locais com altas temperaturas ambientes ou altitudes elevadas, um transformador pode exigir um projeto térmico ou classificação operacional diferente para manter os limites de temperatura especificados.

A fabricação de transformadores começa com amontagem de núcleo e enrolamento. As laminações do núcleo são empilhadas e fixadas para manter as características magnéticas exigidas, enquanto os enrolamentos são formados com posicionamento controlado do condutor, espessura do isolamento e folgas elétricas.

Os enrolamentos montados e o isolamento são secos antes do enchimento com óleo. A umidade remanescente no isolamento sólido pode reduzir a rigidez dielétrica e contribuir para a deterioração do isolamento durante a operação. Os processos de secagem e enchimento de líquido estão, portanto, intimamente relacionados com o desempenho de isolamento do transformador a longo prazo.

Otanque de açoé fabricado e soldado antes da instalação do conjunto ativo e dos acessórios especificados. Juntas soldadas, buchas, juntas e conexões de tampa são verificadas quanto à integridade mecânica e vazamentos. O tanque é então finalizado com o sistema de revestimento adequado ao ambiente de instalação.

Após a montagem,testes elétricos de fábricamedidasresistência do enrolamento, relação de tensão, polaridade ou relação de fase, perda sem carga, perda de carga e impedância de curto-circuito. Os testes dielétricos verificam o sistema de isolamento em relação aos requisitos elétricos especificados.

Teste sob os métodos aplicáveis ​​deIEEE C57.12.90ouCEI 60076podem ser complementados por verificações adicionais exigidas para o projeto. Os testes de resistência a aumento de temperatura, impulso de raio e curto-circuito são abordados através dos requisitos de projeto ou teste de tipo aplicáveis ​​e não são repetidos automaticamente em todas as unidades fabricadas.

A inspeção final também examina oacabamento do tanque, buchas, suportes de montagem, conexões de aterramento, placa de identificação e acessórios instalados. Os registros de testes elétricos e detalhes de identificação estão associados ao número de série do transformador correspondente.

O peso operacional de um transformador montado em poste inclui otanque, núcleo e enrolamentos, líquido isolante e acessórios instalados. Este peso atua no poste através dos suportes de montagem ou plataforma de suporte.

Uma pequena unidade monofásica pode ser montada diretamente contra o poste usando um suporte adequado. Transformadores maiores e instalações trifásicas podem exigir cruzetas, plataformas ou estruturas de suporte bipolares. O projeto mecânico deve levar em conta o peso do equipamento, a geometria de montagem e as cargas ambientais.

A instalação externa também expõe o transformador a condições que influenciam o isolamento e a vida útil.

Folgas elétricasdependem da tensão do sistema, da disposição dos condutores próximos e dos requisitos da rede elétrica local. Buchas, chaves fusíveis e pára-raios precisam de separação suficiente dos equipamentos energizados adjacentes e das estruturas aterradas.

Vento, gelo e cargas sísmicas, quando aplicável, influenciam a estrutura de suporte e o hardware de montagem. Locais com pássaros ou outros animais selvagens podem exigir coberturas de buchas isoladas e componentes adicionais de proteção da vida selvagem para reduzir falhas relacionadas ao contato.

Para locais costeiros, o sal transportado pelo ar pode acelerar a deterioração do aço e dos acessórios expostos. Sistemas de revestimento projetados para atenderIEEE C57.12.30podem ser especificados para equipamentos adequados montados em poste, juntamente com hardware adequado resistente à corrosão.

A alta temperatura ambiente, a exposição solar e a restrição do movimento do ar podem aumentar a temperatura operacional do transformador. A altitude do local é outra consideração porque a densidade reduzida do ar afeta a dissipação de calor e o desempenho do isolamento externo.

Estas condições de instalação influenciam a adequação do arranjo completo do transformador, mesmo quando as classificações de kVA e tensão exigidas estão corretas.

Os transformadores montados em poste são usados ​​principalmente em redes de distribuição comcondutores aéreos de média tensão, especialmente onde o espaço do equipamento ao nível do solo é limitado ou as cargas estão distribuídas por uma grande área.

Distribuição residencial ruralcomumente usa unidades monofásicas para abastecer residências individuais, grupos de residências e edifícios comunitários. O posicionamento dos transformadores ao longo do alimentador de média tensão permite que os condutores de serviço de baixa tensão cheguem aos clientes próximos sem estender um único circuito de baixa tensão por uma distância excessiva.

Instalações agrícolaspodem exigir eletricidade para bombas de irrigação, equipamentos de manuseio de grãos, ventilação, refrigeração e edifícios agrícolas. Instalações menores podem operar com fontes monofásicas, enquanto equipamentos motorizados maiores geralmente requerem energia trifásica. As características de partida do motor e o regime operacional influenciam a capacidade do transformador necessária para essas cargas.

Instalações comerciaistais como empresas à beira da estrada, lojas rurais, pequenos armazéns e edifícios de serviços podem receber energia de equipamento de distribuição montado em postes onde a rede eléctrica existente utiliza linhas aéreas.

Instalações industriais levespode utilizar transformadores trifásicos para oficinas, equipamentos de processamento e sistemas auxiliares de energia. O equipamento deve acomodar a carga operacional combinada e as alterações de tensão associadas à partida de motores ou outras cargas intermitentes de alta corrente.

Comunidades remotas e redes de serviços públicos dispersastambém use transformadores montados em poste porque unidades individuais podem ser instaladas em pontos adequados ao longo de alimentadores aéreos. As posições e classificações do transformador podem ser selecionadas para refletir a distribuição das cargas conectadas.

NoTubo Octal, as especificações do transformador montado em poste são revisadas em relação ao sistema de distribuição real e às condições de instalação. Otensão do enrolamento primário, capacidade nominal, conexão secundária, nível de isolamento, disposição das buchas e equipamentos de proteçãosão verificados juntos. Em redes estrela aterradas, a tensão linha a linha do alimentador difere da tensão aplicada através de um enrolamento fase-neutro do transformador, tornando a classificação correta da tensão primária particularmente importante. Para unidades de substituição, existentesposições de montagem e conexões de condutorestambém são considerados para minimizar modificações durante a instalação.

Os detalhes dos equipamentos são realizados na documentação do projeto.Desenhos de disposição geral, dados de placas de identificação, relatórios de testes de fábrica e informações de embalagemsão compatíveis com o transformador preparado para envio. Para pedidos repetidos ou projetos de substituição, especificações e desenhos anteriores podem ser consultados para manter o necessárioclassificações elétricas, arranjos de terminais e detalhes de montagem.

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Perguntas frequentes

 

 

01.Um transformador montado em poste de 60 Hz pode operar em uma rede elétrica de 50 Hz?

Não automaticamente. Na mesma tensão, reduzir a frequência de 60 Hz para 50 Hz aumenta a relação tensão-frequência em 20%, arriscando a saturação do núcleo e o superaquecimento. O transformador deve ser classificado para 50 Hz ou aprovado para operação em dupla frequência.

02.Por que alguns transformadores monofásicos montados em poste possuem uma bucha de alta tensão e outros possuem duas?

A disposição depende da conexão do enrolamento primário e do aterramento do sistema. As unidades de bucha única utilizam uma conexão de retorno interna em sistemas aterrados adequados, enquanto as unidades de duas buchas fornecem acesso a ambos os terminais primários.

03.Um transformador montado em poste pode alimentar equipamentos com alta corrente de partida do motor?

Sim, desde que sua regulação de tensão, impedância de curto-circuito e capacidade térmica sejam adequadas ao motor. Altas correntes de partida podem causar quedas temporárias de tensão, portanto os requisitos de partida devem ser avaliados separadamente dos kVA em operação.

04. Os transformadores montados em poste já são enviados com óleo isolante em seu interior?

Muitos transformadores selados são enviados pré-abastecidos com óleo isolante. As unidades enviadas sem a carga completa de óleo requerem enchimento adequado, controle de umidade e verificações de pré-energização antes da operação.

Certificações

 

Certificado CE

Certificado ISO 9001

Certificado API Q1

Certificado ABS

AP-5L Certificado

API-5CT Certificado

 

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