DIFERENÇAS ENTRE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUIÇÃO E FORÇA – PARTE 1: TRANSFORMADORES DE DISTRIBUIÇÃO

Transformadores de distribuição e força devem, necessariamente, atender às especificações da norma ABNT NBR 5356 em suas partes 1, 2, 3, 4 e 5. Obviamente, existem diversos métodos construtivos, tipos de núcleo e aplicações em geral que diferem para diferentes níveis de tensão e potencias. Para todos os efeitos, tomando como base somente as características elétricas descritas nas normas NBR 5440 e NBR 5456, consideramos como transformador de distribuição todo equipamento imerso em  óleo isolante construído para redes aéreas ou subterrâneas (este último cuja norma específica foi cancelada em 30/10/2014) que variam de 5 kVA (monofásicos) até 300 kVA (trifásicos).

Nesta primeira parte, trataremos somente dos transformadores de distribuição; em um segundo momento, os transformadores de força; e para finalizar algumas considerações sobre as principais diferenças entre as duas classificações de equipamentos.

Obs.: Há empresas que classificam os equipamentos como distribuição, média força e força; denominações de acordo com a potencia e os níveis de tensão; ou até mesmo outras nomenclaturas dependendo da organização ou classificação interna do fabricante.

Segundo a norma NBR 5440, que trata dos transformadores de média tensão (1,2 à 36,2 kV) para redes aéreas de distribuição, as potencias nominais são padronizadas e seguem conforme abaixo:

  • Monofásicos: 5 kVA; 10 kVA; 15 kVA; 25 kVA; 37,5 kVA; 50 kVA; 75 kVA e 100 kVA.
  • Trifásicos: 15 kVA; 30 kVA; 45 kVA; 75 kVA; 112,5 kVA; 150 kVA; 225 kVA e 300 kVA.

As tensões dos transformadores com derivações (mais comuns) e sem derivações também são definidas em duas tabelas, a saber:


Tabela 1 – Tensões de transformadores sem derivações. Fonte: NBR 5440, tabela 2.


Tabela 2 – Tensões de transformadores com derivações. Fonte: NBR 5440, tabela 3.

Elevação de temperatura

Uma questão curiosa é sobre o limite de elevação de temperatura. A norma permite três alternativas para as temperaturas máximas nos enrolamentos, sendo as duas primeiras para transformadores em óleo mineral isolante e a terceira para equipamentos imersos em óleo vegetal.

Como exemplo, transformadores à óleo isolante, com papel termoestabilizado compatível com este mesmo óleo, podem trabalhar com limites no topo do óleo de 50°C ou 60°C, com temperatura média nos enrolamentos de 55°C e 65°C.

Devido às propriedades dos óleos vegetais, a norma prescreve 70°C no topo do óleo, além de 75°C como média e até 90°C no hotspot (ponto mais quente) dos enrolamentos.

Tratando dos ensaios de laboratório, o transformador de distribuição que sai da fábrica hoje é classificado por sua eficiência (níveis de perdas de transformação), com base na Portaria  Interministerial nº 104, de 22 de março de 2013, onde se determinou que todos os transformadores desta categoria fabricados a partir de 1º janeiro de 2014 deveriam possuir o selo do INMETRO comprovando que atendem aos requisitos de “eficiência energética” com classificação  de A a E, onde menos perdas (consumo do transformador) significam melhor classificação.

Certificação

Para obter esta certificação, os transformadores das fábricas que possuem essa certificação são submetidos a avaliações periódicas através de ensaios para comprovar sua eficiência, além de passar por processos de inspeção no INMETRO.

Para ensaios especiais como a tensão de radiointerferência, importante em redes aéreas, se tem os valores máximos de 250 µV para transformadores de classe 15 kV e 650 µV para 24,2 kV e 36,2 kV.

Os níveis de ruído ficam entre 48 e 55 dB, dependendo da potencia nominal do equipamento. Os suportes de poste estão classificados como ensaios de tipo e deve verificar a resistência mecânica do suporte, conforme o anexo B da NBR 5440.

Este ensaio visa aplicar uma força “F” durante um intervalo de 5 minutos, com o transformador simuladamente “montado” no suporte. Após a retirada da carga, o ponto “A” não pode ter um deslocamento maior que 2mm no sentido de aplicação de carga e não podem ocorrer trincas ou rupturas no suporte de fixação do transformador.


Figura 1 – Aplicação de força em ensaio no suporte de poste do transformador. Fonte: NBR 5440, anexo B.

Acessórios

Transformadores de distribuição devem ser providos de alças de suspensão e suporte para poste (quando construídos para rede aérea, sendo o mais comum o tipo 2), com juntas de vedação em borracha nitrílica resistente ao tempo. Estes equipamentos também devem ter um indicador de nível de líquido isolante (indicado por um traço a 25°C do mesmo lado do suporte de poste) e dispositivos para aterramento próximos ao terminal “X0” – neutro em trifásicos –; próximos ao “X1” – monofásicos de polaridade subtrativa – e próximos ao “X3” – monofásicos em polaridade aditiva. Outros tipos construtivos podem demandar dispositivos de aterramento próximos ao terminal “X2” quando solicitado pelo cliente, para monofásicos fase-neutro.

Também há uma recomendação normativa para que o transformador não ultrapasse os 1500 kg, mas normalmente as normas de cada concessionária é que irão definir a massa máxima do transformador. Como exemplo, podemos colocar a tabela 04 da norma da CELESC (concessionária de energia elétrica de Santa Catarina) que informa o dimensionamento do poste para cada transformador e seu peso máximo, quando aplicável:


Tabela 3 – Dimensionamento do poste para transformador de distribuição. Fonte: Norma N3210002 – Celesc Distribuição, 2015.

O comutador de derivações agora está previsto somente externo para transformadores novos. Pode ser do tipo linear ou rotativo, mas previsto somente com acionamento rotativo. Instalado de forma a garantir a estanqueidade, não pode ser operado sob tensão e esta informação deve estar visível no tanque do transformador.

Um dispositivo de alívio de pressão deve ser instalado na parede do tanque ou tampa com adaptador, não podendo em hipótese alguma dar vazão ao óleo expandido em condições severas de operação e sempre dando vazão para o lado de baixa tensão. As especificações deste dispositivo podem ser encontradas no item 6.3 da norma NBR 5440.

Um último ponto a salientar em transformadores de distribuição em rede aérea seriam os suportes de para-raios. O anexo C da norma pertinente traz um informativo com exemplos de tipos de suporte, especificando somente que os mesmos sejam projetados de forma a permitir o içamento do equipamento com os para-raios já montados, fixados por meio de solda ou parafuso.

Na segunda parte do texto, serão explanadas as premissas básicas para transformadores de força (com potencias normatizadas de 500 kVA ou superiores) e suas particularidades, para estabelecermos um comparativo em um terceiro texto.

Referencias:

  • ABNT NBR 5440:2014 versão corrigida 2014 – Transformadores para redes aéreas de distribuição – requisitos.

Autor:

  • Diego Hostin
    • Engenheiro responsável da Hostin Engenharia de Manutenção Elétrica, em colaboração com a ILTECH.

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