Qual é a finalidade de um transformador de óleo?

O que é um transformador-imerso em óleo?

Um transformador-imerso em óleo é um tipo de transformador de potência em que o núcleo magnético e os enrolamentos estão totalmente submersos em óleo isolante. Este óleo tem dupla função: isola eletricamente os componentes energizados e dissipa o calor gerado durante a operação, circulando pelos radiadores. Esses transformadores são amplamente utilizados em redes de transmissão de alta-tensão, subestações, instalações industriais e projetos de energia renovável devido à sua confiabilidade e eficiência térmica.

 

Os transformadores{0}}imersos em óleo são projetados para suportartensões de 6,6 kV a 765 kVecapacidades de 50 kVA a 1000+ MVA, o que os torna ideais para aplicativos-no nível da grade.

 

Nos sistemas de energia elétrica modernos, a tensão deve ser transformada de forma eficiente e segura em vários estágios-da geração ao consumo. Para aplicações de média a ultra{2}}alta tensão,transformadores-imersos em óleosão o padrão do setor porque oferecem isolamento confiável, resfriamento superior e durabilidade comprovada-de longo prazo. A característica definidora desses transformadores é suauso de óleo isolante, que submerge os componentes internos e atua tanto como umisolador dielétrico e meio de transferência de calor.

 

Qual é a finalidade de um transformador de óleo?

Um transformador-abastecido com óleo é um transformador de tensão que resfria o óleo interno para diminuir a temperatura. Seu corpo é normalmente montado em um grande tanque de aço soldado cheio de óleo isolante.

 

O transformador-baseado em óleo usa isoladores para peças elétricas-de alta tensão, como interruptores, condensadores, conversores e disjuntores. Uma vez ligado o dispositivo, o calor da bobina e do núcleo de ferro é convertido em óleo isolante, transformando-o em agente de resfriamento.

 

Linhas de transmissão e subestações elétricas utilizam frequentemente transformadores que operam a óleo. Seu núcleo e bobinas são resfriados e isolados submergindo-os em óleo. Em um sistema-acionado por convecção, o óleo circula através de dutos na bobina e depois envolve o núcleo.

 

O que há dentro de um transformador de óleo?

 

Quando a capacidade do tanque é baixa, o fluxo de ar de fora do recipiente resfria o óleo.

Em classificações maiores, um radiador-resfriado a ar serve como fonte de resfriamento do óleo.

 

Geralmente, os óleos de transformador são feitos para funcionar bem em temperaturas extremamente altas, isolando, resfriando e evitando descargas corona e superaquecimento.

Principais componentes e funções de um transformador{0}imerso em óleo

Componente	Função
Núcleo Magnético	Direciona o fluxo magnético para permitir a transformação de tensão
Enrolamentos (AT/BT)	Transportar corrente elétrica; isolado e submerso em óleo
Óleo Isolante	Evita falhas elétricas e remove o calor
Tanque Principal	Mantém o óleo e os componentes ativos em um invólucro de aço selado
Radiadores / Resfriadores	Dissipar o calor do óleo circulante para o ar ambiente
Tanque Conservador	Acomoda a expansão e contração do óleo térmico à medida que as temperaturas mudam
Respirador (Sílica Gel)	Filtra a umidade durante a troca de ar no sistema conservador
Relé Buchholz	Detecta falhas internas por acúmulo de gás no óleo
Válvula de alívio de pressão	Libera sobrepressão interna em condições de emergência

 

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Principais tipos de transformadores{0}imersos em óleo

Critério de Classificação	Tipos
Método de resfriamento	ONAN, ONAF, OFAF, OFWF (combinações Óleo/Ar/Natural/Forçada)
Preservação de Petróleo	Tipo-conservador (com respiro) vs Hermeticamente selado (hermeticamente fechado)
Projeto Central	Tipo-core (padrão) versus tipo-Shell (compacto, alta-resistência)
Configuração de fase	Monofásico-(modular) vs Tri-fásico (comum em aplicações de rede)

 

Centro de Ferro

O núcleo de ferro do transformador é o principal elo magnético e é o componente capaz de condutância magnética. Transforma a energia magnética em energia elétrica para o circuito secundário e a energia elétrica do circuito principal em energia magnética.

Normalmente, as chapas de aço silício são dispostas para formar o núcleo de ferro de um transformador e são isoladas umas das outras. A chapa de aço silício influencia principalmente a perda sem{1}}carga do transformador.

Loop do Transformador

O enrolamento primário e o enrolamento secundário são dois enrolamentos diferentes que constituem qualquer tipo de transformador. O enrolamento primário está conectado à fonte de energia e o enrolamento secundário está conectado à carga.

Dentro da mesma coluna de núcleo de ferro, o primeiro e o segundo enrolamentos de cada fase de um transformador-trifásico são enrolados em formas cilíndricas. O enrolamento de baixa-tensão pode facilmente isolar o núcleo nesta posição.

É deixado um espaço entre os enrolamentos alto e baixo para servir de rota de óleo, o que permite a circulação do óleo do transformador e auxilia na transferência térmica.

Conservador de óleo

O conservador de óleo do transformador também é conhecido como almofada de óleo, pois se assemelha a uma almofada cilíndrica. Ele é montado horizontalmente acima do reservatório de óleo e bombeado para o tanque de óleo do transformador.

Normalmente, a capacidade do conservador de óleo é de 10% ou menos do volume dos tanques de armazenamento.

Depois que o óleo do transformador é aquecido e se expande, ele passa do tanque de óleo para o conservador de óleo; o óleo do transformador se contrai quando esfria e é reabastecido do conservador de óleo para o reservatório de óleo.

Bucha do Transformador

A haste guia serve como conexão entre o fio condutor do enrolamento do transformador e o circuito externo. A bucha do transformador é um isolante entre as hastes guia e a tampa da caixa e mantém a haste guia no lugar.

Respirador do Transformador

A proteção do transformador de potência inclui o uso de equipamento de alívio de pressão. Se ocorrer um defeito interno ou curto-circuito em um transformador-imerso em óleo, o arco voltaico evaporará imediatamente o óleo, fazendo com que a temperatura no tanque do transformador suba rapidamente.

É necessário tomar medidas de precaução porque se a pressão não for liberada imediatamente, o tanque de óleo pode quebrar, resultando em explosão e incêndio.

Trocador de toque

Quando utilizado para o transformador de controle de-tensão de carga-, o conservador de óleo tem um conservador de óleo com chave colocado na parte inferior, sem cápsulas, chamado comutador de derivação.

Purificador de óleo

O purificador de óleo é uma instalação na parede lateral do transformador ou na parte inferior do resfriador de óleo forte que contém um adsorvente: sílica gel ou alumina ativada.

 

Principais vantagens dos transformadores{0}imersos em óleo

Vantagem	Explicação
Capacidade de alta tensão	Suporta até 765 kV devido ao desempenho dielétrico superior
Resfriamento Eficiente	A convecção de óleo suporta longos ciclos de trabalho e equilíbrio térmico
Longa vida útil	Muitas vezes excede 30–50 anos com manutenção regular do óleo
Design Escalável	Suporta classificações de potência e classes de tensão personalizadas
Integração de monitoramento	Compatível com sensores DGA, térmicos e de umidade

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Considerações de segurança e ambientais

Fator de risco	Medidas de Controle
Risco de incêndio (óleo mineral)	Use barreiras contra fogo, alternativas de óleo mineral (éster) ou detectores
Contaminação por umidade	Manter o respiro, a integridade da vedação e testes periódicos de óleo
Risco de vazamento de óleo	Use paredes de contenção, alarmes de vazamento, inspeção de manutenção
Sobrecarga Térmica	Instale RTDs, ventiladores de resfriamento e relés de sobrecarga

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Ambientes de aplicativos comuns

Setor	Instalações Típicas
Utilitários	Subestações de transmissão e distribuição
Plantas Industriais	Centros de carga, controle de processos, acionamentos de motores
Renováveis	Subestações solares fotovoltaicas, pontos de coleta de turbinas eólicas
Transporte	Subestações de tração ferroviária, alimentação de energia do metrô
Infraestrutura	Aeroportos, data centers e instalações críticas

 

Formato do código de resfriamento explicado

Cada código de resfriamento do transformador consiste emquatro letras, dividido em dois pares:

Segmento de código	Significado
1º e 2º	Tipo e movimento do fluido interno (óleo O =; N=natural, F=forçado)
3º e 4º	Meio externo e movimento (A=ar; W=água; N=natural, F=forçado)

Por exemplo:

ONAN= Óleo Natural Ar Natural

ONAF= Óleo Natural Ar Forçado

OFAF= Óleo Forçado Ar Forçado

OFWF= Óleo Forçado Água Forçada

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Tabela de comparação de métodos de resfriamento

Método de resfriamento	Fluxo interno de óleo	Meio de resfriamento externo	Dispositivos de resfriamento	Faixa de potência	Escopo de aplicação
ONAN	Convecção natural	Ar natural	Apenas radiadores	Até 10–25 MVA	Transformadores de distribuição, pequenas subestações
ONAF	Natural	Ar forçado (ventiladores)	Radiadores + ventiladores	25–60 MVA	Subestações industriais e urbanas
OFAF	Óleo forçado (bombas)	Ar forçado (ventiladores)	Bombas + ventiladores	60–200+ MVA	Grandes transformadores de rede, carga pesada
OFWF	Óleo forçado	Água forçada	Bombas + refrigeradores de água	200–1000+ MVA	Usinas de energia, ambientes offshore, nucleares ou confinados

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Impacto típico no desempenho

Método de resfriamento	Aumento máximo da temperatura (graus)	Eficiência relativa de resfriamento	Aumento da classificação de carga
ONAN	55–65	Linha de base	1×
ONAF	45–55	+30–40%	1.4×
OFAF	35–45	+50–60%	1.6–1.8×
OFWF	30–40	+70–90%	2,0× ou mais

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Use o guia de correspondência de casos

Cenário	Melhor método de resfriamento	Razão
Uso de utilidade rural ou padrão	ONAN	Baixa carga, baixo ruído, baixa complexidade
Uso industrial-de carga média	ONAF	Resfriamento ocasional durante picos de demanda
Transformador de rede com carga pesada constante	OFAF	Alta transferência de energia, necessidade de resfriamento contínuo
Resfriamento interno ou-de circuito fechado	OFWF	Não é permitida ventilação de ar; o calor deve ir para a água

Projetos com classificação dupla-ONAN/ONAFsão comuns para aumentar a flexibilidade de classificação.

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Equipamentos e Componentes por Método

Método	Equipamento de resfriamento usado
ONAN	Radiadores, tanque de expansão (fluxo de ar passivo)
ONAF	Radiadores, ventiladores axiais controlados termostaticamente
OFAF	Bombas de óleo, ventiladores, bancos de radiadores, válvulas direcionais
OFWF	Bombas de óleo, trocadores de calor de água-para{1}}óleo, unidades de filtração