Ensaios de Tipo, Ensaios Especiais e Ensaios Adicionais para Transformadores | Guia Completo
Ensaios de Tipo
Os ensaios de tipo são uma série de ensaios de verificação realizados em unidades representativas de transformadores para confirmar que o projeto, a construção, o processo de fabricação e as características de desempenho do transformador estão em conformidade com os requisitos especificados nas normas nacionais e internacionais aplicáveis.
Esses ensaios são realizados principalmente durante:
O desenvolvimento de novos projetos de transformadores;
Modificações importantes nas estruturas dos produtos ou em parâmetros-chave;
Processos de certificação dos produtos;
A verificação de uma série de transformadores ou de uma família de produtos.
Os principais ensaios de tipo para transformadores de potência incluem:
Ensaio de Elevação de Temperatura
O ensaio de elevação de temperatura é realizado para verificar o desempenho térmico de um transformador sob condições nominais de operação.
Durante o ensaio, o transformador opera sob carga nominal até que seja atingido o equilíbrio térmico. A elevação de temperatura dos enrolamentos, do óleo superior, do tanque e dos componentes estruturais é medida para confirmar se o calor gerado pelas perdas totais — incluindo as perdas em vazio e as perdas sob carga — pode ser eficazmente dissipado pelo sistema de refrigeração.
O objetivo do ensaio de elevação de temperatura é:
- Verificar a eficácia do sistema de refrigeração do transformador (por exemplo, ONAN, ONAF, OFAF, etc.);
- Confirmar que a elevação de temperatura dos enrolamentos permanece dentro dos limites admissíveis especificados pelas normas;
- Identificar possíveis superaquecimentos locais no tanque, nos grampos, no blindagem magnética ou em outros componentes estruturais;
- Avaliar a confiabilidade operacional a longo prazo do transformador.
Ensaios Dielétricos de Tipo
Os ensaios dielétricos de tipo são realizados para verificar a rigidez dielétrica e a confiabilidade do sistema de isolamento do transformador sob diversas condições de sobretensão.
Esses ensaios simulam esforços elétricos que podem ocorrer durante a operação real do sistema elétrico, incluindo surtos de descarga atmosférica, sobretensões de manobra e sobretensões de frequência industrial.
Os principais ensaios dielétricos incluem:
- Ensaio de suportabilidade a impulso atmosférico
- Ensaio de suportabilidade à tensão aplicada
- Ensaio de suportabilidade à tensão induzida
Esses ensaios garantem que os enrolamentos, buchas, conexões e estruturas internas de isolamento do transformador possuam rigidez dielétrica suficiente e margens de segurança operacional adequadas.
Ensaios Especiais
Os ensaios especiais são ensaios adicionais realizados conforme requisitos específicos acordados entre o fabricante do transformador e o cliente.
Diferentemente dos ensaios de rotina e dos ensaios de tipo, os ensaios especiais normalmente são solicitados para projetos específicos, ambientes operacionais especiais ou requisitos técnicos particulares.
Alguns ensaios especiais exigem equipamentos avançados de ensaio, procedimentos complexos e recursos significativos; portanto, não são realizados em todos os transformadores.
Os ensaios especiais mais comuns incluem:
Ensaios Dielétricos Especiais
Os ensaios dielétricos especiais são realizados para verificar ainda mais o desempenho do isolamento dos transformadores sob condições especiais de tensão ou requisitos mais rigorosos de isolamento.
Esses ensaios são normalmente aplicados a transformadores utilizados em ambientes especiais de rede elétrica ou em projetos com requisitos rigorosos de coordenação do isolamento.
Medição da Capacitância Entre Enrolamentos e Entre Enrolamentos e Terra
Este ensaio mede os valores de capacitância entre os enrolamentos do transformador e entre os enrolamentos e a terra.
Os dados medidos são utilizados para:
- Análise de coordenação do isolamento;
- Estudos de sobretensão;
- Projeto de proteção do sistema elétrico.
Medição da Característica de Transferência de Tensão Transitória
Este ensaio avalia as características de transferência de tensão transitória entre os enrolamentos de alta e baixa tensão quando ocorrem sobretensões transitórias.
Os dados obtidos no ensaio auxiliam os engenheiros a:
- Analisar a distribuição interna de tensão;
- Otimizar o projeto do isolamento;
- Desenvolver estratégias adequadas de proteção contra sobretensões.
Medição da Impedância de Sequência Zero de Transformadores Trifásicos
A impedância de sequência zero refere-se à impedância apresentada por um transformador trifásico quando as correntes estão em condição de sequência zero.
Este parâmetro é importante para:
- Cálculos de curto-circuito;
- Análise de faltas à terra;
- Ajuste de relés de proteção.
A medição precisa da impedância de sequência zero permite que os usuários configurem adequadamente os sistemas de proteção e melhorem a segurança e a confiabilidade da rede elétrica.
Ensaio de Suportabilidade a Curto-Circuito
O ensaio de suportabilidade a curto-circuito verifica a capacidade do transformador de suportar condições severas de curto-circuito que ocorrem nos sistemas elétricos.
Durante o ensaio, o transformador é submetido a altas correntes de curto-circuito para avaliar as tensões mecânicas e térmicas geradas pelas condições de falha.
O ensaio verifica:
- A resistência mecânica dos enrolamentos do transformador;
- A confiabilidade das estruturas de fixação do núcleo;
- A estabilidade dos condutores e dos sistemas de conexão;
- A capacidade de suportabilidade dos isoladores e dos comutadores de derivação.
Este ensaio é uma das avaliações mais importantes da confiabilidade do transformador, especialmente para transformadores de grande potência.
Medição do Nível de Ruído
A medição do nível de ruído é realizada para determinar o ruído gerado por um transformador durante sua operação.
Os resultados medidos são utilizados para verificar a conformidade com:
- Os requisitos ambientais de ruído;
- As especificações técnicas do cliente;
- Os requisitos de instalação em áreas urbanas, industriais ou residenciais.
Medição de Harmônicos da Corrente em Vazio
Este ensaio analisa os componentes harmônicos da corrente de excitação do transformador em condições de vazio.
É utilizado principalmente para avaliar:
- O projeto da densidade de fluxo magnético no núcleo;
- As características de saturação do núcleo;
- A racionalidade do projeto do transformador.
Os resultados ajudam a otimizar as perdas do transformador, o desempenho de excitação e a eficiência operacional.
Medição do Consumo de Energia dos Equipamentos de Refrigeração
Para transformadores equipados com sistemas de refrigeração forçada, este ensaio mede o consumo real de energia dos equipamentos de refrigeração, tais como: ventiladores de refrigeração; bombas de óleo.
Os dados medidos são utilizados para:
- Cálculo do consumo de energia auxiliar;
- Avaliação da economia operacional;
- Planejamento da capacidade do sistema elétrico.
Ensaios Adicionais
Além dos ensaios rotineiros, ensaios de tipo e ensaios especiais, os clientes ou proprietários do projeto podem exigir ensaios adicionais conforme necessidades técnicas específicas.
Esses ensaios são normalmente utilizados para avaliação complementar do estado operacional do transformador, da integridade estrutural e de características especiais de desempenho.
Ensaios adicionais comuns incluem:
Análise da Resposta em Frequência (FRA) – Ensaio de Deformação de Enrolamentos
A análise da resposta em frequência é utilizada para detectar alterações mecânicas nos enrolamentos do transformador.
É comumente aplicada para determinar se:
- Os enrolamentos sofreram deslocamento durante o transporte;
- Os enrolamentos foram danificados mecanicamente após eventos de curto-circuito;
- Ocorreram alterações estruturais durante a operação prolongada.
Ensaio de Vazio Prolongado
Este ensaio avalia o desempenho do transformador durante operação prolongada em vazio.
É utilizado para monitorar:
- A elevação de temperatura do núcleo;
- A estabilidade das perdas em vazio;
- As alterações no desempenho do isolamento.
Ensaio de Sobrecorrente
O ensaio de sobrecorrente verifica a capacidade do transformador de suportar condições temporárias de sobrecorrente causadas por operação anormal ou sobrecargas de curta duração.
Ensaio de Tensão de Interferência de Rádio
Este ensaio mede a interferência de rádio gerada por um transformador durante sua operação.
É aplicado principalmente a transformadores de alta tensão, onde os requisitos de compatibilidade eletromagnética são rigorosos.
Medição da Curva de Excitação em Vazio
Este ensaio mede a relação entre a tensão de excitação e a corrente de excitação em condições de vazio.
É utilizado para analisar:
- Características de magnetização do núcleo;
- Comportamento de saturação;
- Margens de segurança de projeto.
Ensaio de Vazio em Baixa Tensão
Este ensaio avalia as características de excitação do transformador e o desempenho do núcleo em condições de tensão reduzida.
Ensaio de Carga em Baixa Tensão
Este ensaio mede as características de carga do transformador em condições de baixa tensão, incluindo: Perdas a carga; Características de impedância; Desempenho térmico.
Ensaio de Forma de Onda Transitória de Comutação
Este ensaio analisa as variações transitórias de tensão geradas durante a operação de: Comutadores sob carga (OLTC); Comutadores fora de carga.
É utilizado para verificar a estabilidade da comutação e avaliar o comportamento transitório da tensão durante as operações de mudança de tap.