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Visualizações: 0 Autor: Editor do site Horário de publicação: 31/07/2025 Origem: Site
O isolamento do transformador constitui a espinha dorsal da distribuição de energia segura e eficiente. Sejam enterrados em câmaras subterrâneas ou elevados em postes de serviços públicos, os transformadores dependem de meios isolantes cuidadosamente escolhidos para evitar falhas elétricas, gerenciar o calor e suportar forças mecânicas. Este artigo investiga a seleção e o desempenho de materiais isolantes, examina as tensões que eles enfrentam, descreve caminhos típicos de degradação e oferece orientação sobre como prolongar a vida útil do isolamento - tudo adaptado tanto para sistemas montados em almofadas quanto para sistemas isolantes. de transformadores montados em poste . aplicações
O isolamento cria um véu protetor entre os componentes condutores. Em transformadores montados em almofada , onde as tensões geralmente excedem 15 kV, barreiras dielétricas robustas protegem contra curtos-circuitos fase-fase e enrolamento-núcleo. Em unidades montadas em poste, os enrolamentos compactos dependem de combinações de papel fluido para manter a folga mesmo sob condições climáticas extremas ou sobretensões transitórias.
Enrolamentos de cobre e núcleos de ferro geram calor sob carga. Fluidos isolantes – como óleos minerais ou ésteres ecológicos – absorvem esse calor e o transmitem aos radiadores ou ao ambiente circundante. Materiais sólidos como papel de celulose e filmes de polímero complementam o resfriamento de fluidos, fornecendo caminhos térmicos longe de pontos quentes, garantindo que as classificações de temperatura (Classe F, H) não sejam excedidas.
Eventos de curto-circuito produzem forças eletrodinâmicas intensas. Espaçadores de cartão prensado, folhas Nomex® e barreiras de epóxi ajudam a preservar a geometria da bobina e evitam o movimento do enrolamento. Em instalações suspensas, o isolamento também deve resistir à vibração do vento ou à oscilação dos postes, sem rachar ou delaminar.
Tensão Contínua: A exposição prolongada à tensão operacional nominal enfraquece a rigidez dielétrica ao longo dos anos.
Sobretensões de impulso: Quedas de raios e operações de comutação introduzem pulsos frontais acentuados (1,2/50 μs), desafiando os limites de resistência ao impulso.
Aquecimento relacionado à carga: perdas I⊃2;R e histerese do núcleo elevam as temperaturas. Sem fluxo adequado de óleo ou condutividade do papel, os pontos quentes localizados aceleram o envelhecimento.
Ambientes extremos: Os transformadores externos montados em suporte e em poste enfrentam grandes oscilações de temperatura (–40 °C a +65 °C), exigindo materiais que permaneçam estáveis em toda essa faixa.
Forças de condição de falha: O impulso eletrodinâmico durante as falhas comprime e corta as camadas de isolamento.
Fadiga Vibracional: A vibração prolongada em linhas aéreas ou durante o transporte pode desgastar o isolamento sólido, levando à exposição dos condutores.
A exposição prolongada ao calor altera a estrutura molecular das moléculas de celulose e ésteres, produzindo ácidos e lamas. Com o tempo, o papel perde flexibilidade e a viscosidade do óleo aumenta, prejudicando a eficiência do resfriamento.
Vazios microscópicos dentro do isolamento sólido ou nas interfaces óleo-papel podem desencadear descargas parciais. O microarco repetitivo corrói o material até que ocorra a ruptura dielétrica.
As moléculas de água, atraídas pelo papel higroscópico, diminuem a rigidez dielétrica geral. Em instalações montadas em postes, falhas de vedação ou respiros podem permitir a entrada de umidade, agravando tensões térmicas e elétricas.
Cargas mecânicas de alta magnitude durante falhas ou vibração contínua podem fraturar painéis prensados, rachar filmes de polímero ou delaminar peças fundidas de epóxi, criando caminhos para falhas elétricas.
Escolha de fluido:
Os Óleos Minerais se destacam em custo e disponibilidade, com boas propriedades dielétricas e de resfriamento.
Os ésteres naturais/sintéticos oferecem pontos de fulgor mais elevados e biodegradabilidade, adequados para locais ambientalmente sensíveis.
Isoladores Sólidos:
Os papéis de celulose continuam sendo o padrão da indústria, equilibrando resistência e flexibilidade.
Filmes de polímero (por exemplo, Nomex®, poliimida) fornecem classificações térmicas superiores para aplicações de alta temperatura.
Projetos compostos:
A combinação de fluidos com espaçadores sólidos e barreiras de resina fundida otimiza o desempenho: o fluido circula o calor, enquanto os sólidos mantêm folgas precisas e rigidez mecânica.
Monitoramento de condição:
A Análise de Gás Dissolvido (DGA) detecta falhas elétricas incipientes.
O teste de umidade (por exemplo, titulação Karl Fischer) avalia o conteúdo de água em óleo e papel.
A imagem térmica detecta aquecimento irregular ou radiadores bloqueados.
Manutenção Regular: Filtração programada de óleo, desgaseificação e substituição de papéis degradados evitam o envelhecimento acelerado.
Controles Ambientais: A vedação adequada e o uso de respiros de sílica gel minimizam a entrada de umidade.
Gerenciamento de carga: Evitar sobrecargas contínuas reduz o estresse térmico e prolonga a vida dielétrica.
A confiabilidade e a vida útil de um transformador estão intimamente ligadas ao seu sistema de isolamento. Ao compreender a interação de tensões elétricas, térmicas e mecânicas, selecionando combinações apropriadas de fluido-sólido e implementando monitoramento proativo, os operadores podem reduzir significativamente o risco de falha em transformadores montados em suporte e em postes. Para uma oferta simplificada de tubos e folhas de isolamento premium, produtos de papel e filmes de polímero avançados, A Fenhar Insulation Materials oferece soluções personalizadas que atendem a rigorosos padrões ambientais e de desempenho.
