Capacidade de corrente do transformador de 2.000 kVA e conversão de tensão: um guia técnico completo

O que é um transformador de 2.000 kVA?

Um transformador de 2.000 kVA é um transformador de potência trifásico-com potência aparente nominal de 2.000 quilovolts-ampères, o que equivale a 2 MVA. É mais comumente aplicado para reduzir a média tensão, como 11 kV ou 33 kV, para baixa tensão, como 400 V ou 690 V, para usuários finais industriais e comerciais. A mesma máquina também pode aumentar a tensão do gerador para exportação da rede em usinas de energia renovável. Seu projeto segue os requisitos de classificação, temperatura e resfriamento definidos em IEC 60076-1 e IEC 60076-2, e é projetado para operação contínua com carga nominal dentro dos limites de aumento de temperatura especificados.

Como calcular a capacidade de carga atual

A capacidade de transporte de corrente de um transformador de 2.000 kVA define a corrente máxima de carga contínua em cada enrolamento sem exceder os limites térmicos. Por não ser um valor fixo único, deve ser calculado para a tensão operacional real de cada lado. Para um transformador trifásico, a corrente de linha é dada pela fórmula fundamental:

I (A)=S (kVA) × 1000 / (√3 × V (V))

A tabela abaixo aplica esta fórmula às configurações de tensão especificadas com mais frequência para um transformador de 2.000 kVA.

Nível de tensão	Corrente da linha de carga total	Lado Típico
33kV	35 A	Alta tensão primária
11kV	105 A	Alta tensão primária
0,69kV	1673 A	Baixa tensão secundária
0,4kV	2887 A	Baixa tensão secundária

O lado de baixa-tensão em 400 V exige barramentos, links e conexões com classificação bem acima de 3.000 A, e as seções transversais-do condutor do enrolamento são selecionadas com uma densidade de corrente que evita pontos quentes locais, normalmente de 2 a 3 A por milímetro quadrado para cobre.

Limites térmicos e desempenho de sobrecarga

A capacidade prática de transporte de corrente é determinada pela classe de isolamento e pelo método de resfriamento. Para uma unidade-imersa em óleo com resfriamento ONAN, o aumento médio da temperatura do enrolamento é limitado a 65 K e o aumento da temperatura-do ponto quente a 78 K, de acordo com a IEC 60076-2 e o guia de carga IEC 60076-7. Sobrecargas de curta duração, de cerca de 10 a 20 por cento acima da corrente nominal, podem ser toleradas por períodos limitados sem perda significativa da vida útil do isolamento, desde que as temperaturas do óleo e do enrolamento sejam monitoradas. As unidades com arrefecimento forçado, como o ONAF, suportam picos mais elevados a curto prazo, o que as torna adequadas para perfis de carga flutuantes em edifícios comerciais e centros de dados.

Princípios de conversão de tensão

A conversão de tensão em um transformador de 2.000 kVA segue o princípio da relação de espiras: a tensão induzida em cada enrolamento é proporcional ao número de espiras, enquanto a potência transferida permanece quase constante, exceto as perdas. A tensão de impedância, normalmente na faixa de 4,5 a 7 por cento para esta classificação, determina a queda de tensão sob carga e limita a corrente-de curto-circuito. Para manter a tensão de saída estável quando a tensão primária flutua, os comutadores de derivação são instalados no enrolamento de alta-tensão, geralmente com uma faixa de ±2×2,5 por cento ou ±5 por cento; os comutadores de derivação-fora do circuito são ajustados com a unidade-desenergizada, enquanto os comutadores de derivação-em carga permitem o ajuste sem interromper a alimentação.

Parâmetros técnicos de um transformador típico de 2.000 kVA

Parâmetro	Especificação
Capacidade nominal	2.000kVA
Tensão primária	11 kV ou 33 kV, personalizável
Tensão secundária	0,4 kV ou 0,69 kV, personalizável
Freqüência	50 Hz ou 60 Hz
Fases	Tri-fase
Método de resfriamento	ONAN, ONAF ou OFAF
Material de enrolamento	Cobre ou alumínio
Classe de isolamento	Classe A para unidades-imersas em óleo
Tensão de impedância	4,5 a 7 por cento
Aumento de temperatura	Enrolamento médio de 65 K, ponto quente de 78 K
Alcance de toque	±2×2,5 por cento fora do-circuito ou em-carga
Grupo de vetores	Dyn11, Yyn0 ou conforme necessário
Padrões	IEC 60076, IEEE C57.12.00

Aplicações e considerações de carga

Um transformador de 2.000 kVA é adequado para plantas industriais de médio-escala, complexos comerciais, redes de hospitais e campus, operações de mineração e subestações coletoras de energia renovável. Ao especificar a unidade, avalie a carga total conectada em kW, o fator de potência, o fator de diversidade e o crescimento de carga esperado ao longo de cinco a dez anos e reserve uma margem de capacidade de 10 a 20 por cento. A proteção deve incluir relés de sobrecorrente e falta à terra, um indicador de temperatura do óleo com contatos de alarme e desarme e um relé Buchholz para pressão repentina e acúmulo de gás em unidades cheias de-líquido. Os testes de rotina antes do comissionamento incluem relação de espiras, resistência do enrolamento, resistência de isolamento e medição de tensão de impedância de acordo com IEC 60076-1.

Perguntas frequentes

Q:Qual é a corrente de plena carga de um transformador de 2.000 kVA a 11 kV?

A:Aproximadamente 105 A, calculado como 2.000 × 1.000 dividido pelo produto de √3 e 11.000 V.

Q:Qual é a corrente de plena carga no lado de 400 V?

A:Aproximadamente 2.887 A, e é por isso que as conexões-de baixa tensão, os barramentos e os dispositivos de proteção devem ter classificação bem acima de 3.000 A.

Q:O que significa resfriamento ONAN?

A:Significa óleo natural ar natural: o óleo circula por convecção natural e dissipa o calor pelo tanque e radiadores sem bombas ou ventiladores, conforme definido na IEC 60076-2.

Q:Por que a tensão de impedância é importante?

A:A tensão de impedância, normalmente de 4,5 a 7 por cento, limita a corrente de curto-circuito e determina a queda de tensão sob carga; impedância mais baixa proporciona melhor regulação de tensão, mas aumenta o estresse mecânico durante faltas.

Q:Um transformador de 2.000 kVA pode estar sobrecarregado?

A:Sobrecargas-curtas de 10% a 20% são possíveis sem perda grave da vida útil do isolamento, mas as temperaturas do óleo e dos enrolamentos devem ser monitoradas; a sobrecarga sustentada reduz exponencialmente a vida útil do isolamento de acordo com o guia de carga IEC 60076-7.

Q:Que informações devem ser fornecidas ao especificar um transformador de 2.000 kVA?

A:Capacidade, tensões primárias e secundárias, frequência, método de resfriamento, grupo vetorial, impedância, material do enrolamento, faixa de derivação, local de instalação e os padrões aplicáveis ​​do país de destino.