Transformador subterrâneo: projeto e requisitos de instalação subterrânea

O que torna um transformador do tipo subterrâneo

Um transformador subterrâneo é um transformador de distribuição instalado abaixo do nível do solo, normalmente em uma abóbada de concreto ou em um poço pré-fabricado, com as terminações de alta-tensão e baixa-tensão, o mecanismo operacional e muitas vezes a medição levados para um gabinete no nível-do solo. O objetivo do arranjo é que a superfície da estrada, o pavimento ou a área do subsolo não sejam obstruídas por um composto de transformador, o que é a vantagem decisiva em distritos urbanos centrais, onde o custo do terreno e as restrições de planejamento excluem uma subestação acima-do solo.

O equipamento é dividido em duas partes funcionais. Tudo o que deve ser operado, lido ou mantido está acima do nível do solo e acessível a partir da superfície. Tudo o que é volumoso, magnético e quente fica abaixo do nível do solo, em um ambiente vedado, ventilado ou cheio de líquido-, projetado para que o transformador possa sobreviver a uma submersão temporária do poço sem perda de isolamento.

Construção da Unidade Subterrânea

O transformador em si é uma unidade de distribuição-imersa em líquido com o núcleo, os enrolamentos e o óleo isolante encerrados em um tanque soldado totalmente vedado, de modo que nenhum óleo possa migrar para o solo circundante e nenhuma água subterrânea possa entrar no óleo. O tanque é construído de acordo com os requisitos gerais da série IEC 60076, e o óleo isolante é especificado de acordo com a IEC 60296 na classe apropriada ao clima. A pintura do tanque e a carcaça externa são escolhidas para ambientes de solo e água, com sistemas de revestimento selecionados nas categorias de durabilidade da ISO 12944.

Elemento	Requisito normalmente especificado	Referência
Tanque transformador	Soldado, permanentemente selado, sem respiro ou conservador	CEI 60076-1
Óleo isolante	Óleo isolante mineral, classe adequada ao clima	CEI 60296
Aumento de temperatura	Limites para unidades-imersas em líquido com carga nominal	CEI 60076-2
Resistência-a curto-circuito	Capacidade de suportar curto-circuito externo	CEI 60076-5
Gabinete e terminações	Caixas seladas e estanques com entradas de cabos IP68	CEI 60529
Revestimento externo	Sistema selecionado para serviço enterrado ou imerso	ISO 12944

Acima-Gabinete de classificação e abaixo-Poço de classificação

O gabinete-de nível acima contém a chave de desligamento-de anel-principal ou T{3}}de alta tensão, a distribuição de baixa-tensão e o fusível, e as posições de operação do transformador, dispostas de modo que uma única haste de operação alcance o transformador através de uma porta selada. As caixas de cabos e as terminações são estanques e totalmente blindadas, o que permite que os cabos de entrada e saída sejam vedados contra um poço que pode encher de água durante uma tempestade.

O poço é normalmente feito de concreto armado com fossa e conexão de drenagem, e seu piso fica abaixo da base do transformador para que qualquer condensação ou vazamento dos decodificadores seja coletado do equipamento. Onde a drenagem por gravidade não é possível, é utilizado um reservatório bombeado com alarme de nível. Uma camada circundante de aterro granular e uma membrana impermeável reduzem a água que chega à abóbada, e a laje da cobertura é projetada para a carga de tráfego da superfície acima dela.

Considerações térmicas e de carga

Uma instalação subterrânea é termicamente mais severa do que uma unidade montada-equivalente porque o ar do cofre está estagnado e o solo ao redor é um dissipador de calor com condutividade térmica limitada. Duas práticas compensam isso. Primeiro, o transformador é-classificado para o ambiente do poço, que é mais alto do que o ambiente da superfície no verão, e o cálculo deve ser baseado na temperatura do cofre e não na temperatura externa projetada. Em segundo lugar, a ventilação natural através do-gabinete acima é disposta de modo que o ar quente saia pela parte superior e o ar frio entre pela parte inferior, com as aberturas posicionadas para evitar um curto-circuito entre a entrada e a saída.

Onde a carga é pesada e a ventilação é restrita, a carga permitida deve ser verificada em relação às orientações de carga cíclica e de emergência da IEC 60076-7, e não em relação à classificação da placa de identificação, porque as constantes de tempo do óleo e do enrolamento determinam por quanto tempo uma carga de pico pode ser transportada sem consumir a vida útil do isolamento.

Seleção, Instalação e Inspeção

Para uma nova instalação, os parâmetros que devem ser fixados antecipadamente são a capacidade nominal e a relação de tensão, a impedância, a classe de refrigeração, a classe do óleo para o clima, a disposição da entrada dos cabos e o grau de proteção de cada caixa. Como a abóbada é difícil de modificar após o comissionamento, a entrada do cabo, os pontos de aterramento e as disposições de elevação devem ser acordadas antes do concreto ser derramado.

Em serviço, o projeto vedado elimina a rotina usual de amostragem de óleo, mas não elimina a necessidade de inspeção. Testes de resistência de isolamento e resistência de enrolamento em intervalos planejados revelam uma tendência muito antes de uma falta. O nível de água da abóbada, o funcionamento da bomba do reservatório, o estado das vedações das portas e das faces das juntas e a limpeza das caixas de cabos de alta e baixa tensão são os itens que mais frequentemente determinam se uma instalação subterrânea atinge a sua vida útil projetada. Qualquer água encontrada no cofre deve ser investigada em relação ao projeto de drenagem, em vez de simplesmente ser bombeada para fora.

Perguntas frequentes

Q:Um transformador subterrâneo pode continuar operando se o cofre inundar?
R: O tanque do transformador e as caixas de cabos são vedados, portanto, uma submersão temporária do poço não destrói por si só o isolamento. A operação não deve continuar enquanto houver água, e o cofre deve ser bombeado, inspecionado e as terminações secas antes que a unidade seja re-energizada.

Q:Qual óleo é usado em um transformador de distribuição enterrado?
R: O óleo isolante mineral conforme IEC 60296 é a escolha padrão, com a classe selecionada para o ambiente mais baixo esperado no local. O tanque é selado para toda a vida, portanto o óleo não é amostrado rotineiramente.

Q:Por que um transformador subterrâneo é desclassificado-?
R: O ar da abóbada é mais quente que o ar externo e a circulação é restrita, portanto as mesmas perdas produzem uma temperatura de enrolamento mais alta. A classificação é reduzida pela diferença no ambiente e a curva de carga deve ser verificada em relação à IEC 60076-7.

Q:De que proteção o gabinete precisa?
R: Cada caixa de cabos e compartimento de terminação devem ser estanques e totalmente blindados, com entradas de cabos classificadas como IP68 sob IEC 60529. A estrutura metálica interna deve ser ligada ao sistema de aterramento em dois pontos.

Q:Como é feita a manutenção sem acesso ao transformador?
R: Através do gabinete-de nível acima: a chave é operada por haste, os terminais de teste são trazidos para a superfície e o transformador é levantado através da abertura do telhado quando é necessário trabalho interno. A entrada na fossa somente é feita após verificações de ventilação e gás.

Q:Onde um transformador subterrâneo é mais apropriado?
R: Centros urbanos densos com alto valor de terreno, locais onde as regras de planejamento proíbem um complexo acima{0}}do solo e locais com mobiliário urbano pesado, como sinalização, iluminação e equipamentos de trânsito que já ocupam o espaço superficial.