É de senso comum que o ramo de recuperação de equipamentos elétricos, em especial o de transformadores, precisa se atualizar para manter espaço no mercado. Com modernização constante nesse mercado, desde a forma construtiva, redução de custos e aumento de confiabilidade dos processos empregados através de resultados obtidos com laboratórios e softwares precisos, as empresas que não se atualizarem terão uma “morte anunciada” que só pode ser prevenida por investimentos pontuais.

Começando por projetos que otimizam custos, processos que poupam tempo na reforma de equipamentos, colaboradores treinados e capacitados para além de suas funções; chegamos ao assunto que queremos abordar, sobre os requisitos mínimos para montar um laboratório de ensaios de transformadores, neste texto tratando dos imersos em óleo isolante.

Se hoje algumas reformadoras ainda se utilizam de projetos manuais (tanto na contagem de espiras, medidas das bobinas, dimensões do núcleo, etc), imagine que uma parcela considerável delas não conta com um laboratório para ensaiar seus equipamentos após recuperados!

Sendo assim, o teste será no poste ou na subestação do cliente. Muitas vezes as bobinas ou o núcleo sofreram alguma deformidade e estão saturados, ou até mesmo o projeto original poderia estar errado – ou defasado do ponto de vista de tecnologia, levando assim ao erro na fase de reprojeto. A importância de um bom programa de execução de projetos e aliado a um laboratório de alta confiabilidade tem como objetivo credenciar protótipos e reduzir custos com materiais, construindo equipamentos mais eficientes e de excelente qualidade.

Requisitos mínimos

Quando falamos nos requisitos mínimos para se montar um laboratório de ensaios, estamos nos referindo aos ensaios obrigatórios que a mesa de ensaios deve realizar, que na norma são chamados de ensaios de rotina.

Quando nos referimos aos transformadores monofásicos, bifásicos ou trifásicos à óleo isolante, para os mais familiarizados vem a mente a tensão aplicada, tensão induzida e os ensaios de perdas em vazio e em carga, conforme iremos explanar a seguir.

Mas também é importante termos em mente que as relações de tensões/ medição de polaridade, a determinação da corrente de excitação, o deslocamento angular e a sequência de fases, a resistência de isolamento e a resistência elétrica dos enrolamentos não são menos importantes para uma avaliação técnica.

Tensão suportável à frequência industrial (tensão aplicada):

Este ensaio visa verificar a isolação e as distâncias elétricas de alta e baixa tensão contra a massa – tanque, vigas, tirantes – e são aplicadas tensões conforme a tabela 2 da NBR 5356, em frequência nominal (normalmente 50 ou 60 Hz, dependendo do projeto do transformador e região/país a ser instalado).

Deve-se tomar as seguintes precauções antes de iniciar o ensaio, executado após os testes de resistência de isolamento:

• A parte ativa do transformador deve estar totalmente impregnada de óleo e estar em equilíbrio térmico com a temperatura ambiente;
• Sangrar eventuais válvulas de alívio, relés de gás (Buchholz), tampas com ressaltos para eliminar bolhas e possíveis locais sem óleo isolante;

A aplicação de tensão conforme a tabela deve ser de 100% para transformadores novos e 75% para recuperados. O ensaio pode ser considerado satisfatório se não houver nenhuma descarga disruptiva e nenhuma evidência de falha.

ABNT NBR 5356 – tabela 2 (níveis de isolamento para transformadores até 242kV):

Tensão induzida de curta duração (tensão induzida):

A tensão induzida completa o ensaio de tensão aplicada e verifica o isolamento entre espiras das bobinas. Os ensaios de resistência de isolamento e tensão aplicada tem por finalidade encontrar eventuais falhas no isolamento entre enrolamentos de alta e baixa tensão, entre ambos e a massa. O ensaio de tensão induzida preenche a lacuna de verificar os possíveis defeitos de isolamento entre as próprias espiras de um mesmo enrolamento.

Os transformadores devem suportar o ensaio de tensão induzida sem que produzam descargas disruptivas e sem que tenhamos evidência de falha. A duração do ensaio deve ser de 7200 ciclos, com frequência de ensaio não inferior à 120Hz e não superior à 480Hz. O transformador sob ensaio deve estar em vazio e com circuitos abertos, sendo que o nível de tensão de saída na alta tensão não deve ultrapassar o nível máximo de tensão aplicada conforme norma NBR 5356.

Para transformadores com isolamento uniforme (mais comum), é aplicada uma tensão igual ao dobro da nominal para equipamentos novos e 1,75 vezes para recuperados. Geralmente este ensaio é realizado pela baixa tensão.

Ensaio de perdas em vazio:

Neste ensaio são medidas as perdas em vazio (Po) e a corrente em vazio com frequência e tensões nominais. Consideramos somente as perdas no ferro – que consistem nas perdas por correntes de Foucault e perdas por histerese magnética – sendo as perdas por efeito Joule e as perdas dielétricas ignoradas neste ensaio.

Normalmente as leituras de corrente e potência das várias fases são diferentes. A ocorrência de potência negativa em uma das fases é devido à construção assimétrica dos transformadores trifásicos, pois as indutâncias mútuas entre fases não são iguais. Este ensaio verifica a qualidade da chapa utilizada e a montagem do núcleo.

A potência total é a soma algébrica das três potências em cada fase. A tensão e a corrente é a média da leitura entre as três fases.

Ensaio de perdas em carga (perdas em curto):

O objetivo deste ensaio é medir as perdas em carga e a tensão de curto-circuito à corrente e frequência nominais. Normalmente se aplica a corrente nominal na alta tensão com os enrolamentos de baixa tensão curto-circuitados (daí a nomenclatura que também é chamado o ensaio, como “perdas em curto”).

O transformador em teste deve preferencialmente estar em equilíbrio térmico com o ambiente. A barra de curto-circuito deverá ter seção igual ou maior que a do transformador. A potencia máxima do ensaio – ou seja, até quantos kVA pode-se testar em certas classes de tensão – deve considerar a limitação da potencia do variador de tensão.

Pra finalizar

Esperamos que este resumo possa nortear os iniciantes na área de ensaios de transformadores, assim como familiarizar os mais experientes. Nas próximas postagens iremos trazer mais informações sobre laboratórios e também estudos de caso, onde a solução de cálculo de software aliada a um laboratório atualizado e aferido obteve redução de custos, aumento da confiabilidade dos seus clientes internos e externos com a redução das falhas na instalação final.

O objetivo principal é manter o produto rastreado da sua linha de montagem até seu destino final. Deixando com isto empresa fabricante/recuperadora e clientes satisfeitos, com baixo índice de erro e qualidade de excelência.