segunda-feira, 30 de maio de 2011

Para que serve o óleo usado nos transformadores das subestações?

Transformador gigante
Crédito da imagem:http://www.weg.net

Cerca de 6% da energia - ou 6 gigawatts - produzidos pelo parque brasileiro poderiam ser economizados se houvesse preocupação com a eficiência na refrigeração dos transformadores nas subestações que alimentam as cidades. ?Esse valor é cerca da metade do que a usina de Itaipu produz?, compara o professor do Instituto de Física (IF) Paulo César de Morais, que coordena uma pesquisa para o desenvolvimento de fluidos magnéticos à base de óleo refrigerante com o propósito de resfriar esses aparelhos. O estudo é uma parceria entre a Universidade de Brasília (UnB) e a Universidade Federal de Goiás (UFG).

Normalmente, o produto usado em transformadores para refrigeração é um óleo industrial não-magnético, porém tem o inconveniente da baixa eficiência da troca de calor. Com o material desenvolvido nos laboratórios da UnB e UFG em pequena escala, a partir do óxidos de ferro (ferritas), os transformadores serão refrigerados com mais eficiência e não perderão tanta energia.

Antes de concluir o estudo, entretanto, é necessário ainda testar o óleo magnético e compará-lo com o óleo comercial não-magnético. ?Precisamos investigar como esse novo produto se degrada e qual a performance dela com o aparelho operando acima de 100oC?, afirma Morais, coordenador do grupo de Nanoestruturas Semicondutoras e Magnéticas da UnB.


A diferença entre o óleo magnético desenvolvido na UnB e na UFG e os outros é que, em geral, após determinado tempo de uso o óleo magnético começa a ferver. A equipe de pesquisadores das duas universidades conseguiu um produto evita esse efeito indesejável. Assim que forem concluídos mais alguns testes o produto final deverá ter sua patente registrada no Instituto de Propriedade Intelectual (Inpi).

O começo do projeto se deu quando a empresa ABB, líder mundial na implantação de grandes instalações e fabricação de transformadores procurou Morais para desenvolver um fluido que não fervesse. Mas em 2002, uma reestruturação na empresa impediu o avanço do projeto. Em 2004, o professor buscou o apoio do fundo CTEnergia, do Ministério da Ciência e Tecnologia para retomar o projeto. No edital, ele conseguiu R$ 400 mil para avançar com as pesquisas.

Parte do trabalho foi apresentado em novembro de 2004, nos Estados Unidos, em uma Conferência sobre Magnetismo e Materiais Magnéticos (49MMM).

PROCESSO DE RESFRIAMENTO ? 

O óleo comum resfria o transformador pelo processo chamado Convecção de Arquimedes. A convecção é o aquecimento que envolve o movimento da massa aquecida. Por exemplo, a água aquecida em uma vasilha sobe e água fria que está em cima desce. Já no óleo magnético esse processo ocorre por dois mecanismos: a convecção de Arquimedes e a convecção forçada, provocada pela presença de diferenças de campo magnético no interior do transformador.

UnB E NANOTECNOLOGIA 

No período de 1998 a 2004, a Universidade de Brasília aparece em 2º lugar no ranking mundial das instituições que mais produzem pesquisas na área de fluidos magnéticos (ferrofluidos). Ela ainda fica atrás da Paris VI, com a diferença de um único trabalho. Naquele período a UnB produziu cerca de 5,6% das pesquisas nessa área, enquanto a Paris VI produziu 5,7%
Estrutura Funcional
   Transformadores de Potência Imersos em Óleo
          Sistema Ativo
             +   Aterrar o núcleo magnético
             +   Conduzir o fluxo magnético entre os enrolamentos
             +   Conectar o transformador ao sistema de alta tensão externo
             +   Conectar os enrolamentos do transformador à malha de terra
             +   Induzir as variações de tensão nos enrolamentos
             +   Isolar a parte ativa do transformador
             +   Isolar as espiras dos enrolamentos
             +   Isolar o núcleo da carcaça
             +   Isolar o núcleo do transformador da parte ativa
             +   Isolar os cabos de conexão dos enrolamentos
             +   Suportar mecanicamente as espiras dos enrolamentos
             +   Suportar mecanicamente os enrolamentos do transformador
             +   Transformar entre níveis de alta tensão
             +   Transformar entre níveis de corrente de alta tensão
             +   Transportar o fluxo magnético entre fases do transformador
          Sistema de Comutação
             +   Acionar o mecanismo de comutação
             +   Bloquear de forma elétrica e mecânica ao final de cada série de comutações
             +   Comandar a comutação de tapes manualmente
             +   Comandar a comutação de taps automáticamente
             +   Comutar os tapes dos enrolamentos
             +   Conectar o comutador aos enrolamentos do transformador
             +   Conservar o óleo do comutador
             +   Controlar fluxo de potência
             +   Desumidificar o ar do comutador
             +   Drenar o óleo do comutador
             +   Eliminar umidade do comutador
             +   Estinguir o arco de comutação
             +   Filtrar o óleo do comutador
             +   Filtrar os harmonicos de comutação
             +   Fornecer energia elétrica para comutação
             +   Iluminar o interior do comutador
             +   Impedir o acionamento simultâneo do motor nos dois sentidos de operação
             +   Interromper o funcionamento do motor após o final de cada comutação automática
             +   Isolar a passagem dos cabos do comutador aos enrolamentos
             +   Isolar os contatos do comutador
             +   Limitar a corrente no comutador
             +   Limitar o movimento do comutador
             +   Lubrificar as partes móveis do comutador
             +   Lubrificar o mecanismo de comutação
             +   Permitir a expansão e contração do óleo do comutador
             +   Permitir a interrupção intencional do funcionamento em caso de emergência
             +   Permitir a operação do motor nos dois sentidos (horário e anti-horário de rotação
             +   Permitir a operação passo a passo do comutador
             +   Permitir o acionamento a motor ou manual com bloqueio elétrico e mecânico do motor
             +   Refrigerar o comutador
             +   Regular tensão de barramento
             +   Selecionar e pré-selecionar os tapes de comutação
             +   Suspender e remover o comutador
             +   Transmitir o movimento do mecanismo de comutação
             +   Vedar o interior do comutador
          Sistema de Conexão (Buchas)
             +   Fixar a bucha ao transformador
             +   Isolar a carcaça da terra
             +   Isolar a carcaça do transformador da base de fundação
             +   Isolar a passagem do condutor do meio externo para o interno
             +   Isolar o condutor de terra da carcaça
             +   Isolar o enrolamento do núcleo e carcaça
             +   Isolar o núcleo ativo da carcaça
             +   Isolar o núcleo da carcaça
             +   Isolar os cabos dos enrolamentos para as buchas
             +   Proteger contra surtos de tensão
          Sistema de Preservação do Óleo
             +   Armazenar o óleo do transformador
             +   Completar o óleo do transformador
             +   Desumidificar o ar do tanque em contato com o óleo
             +   Drenar o óleo do tanque
             +   Filtrar o óleo do transformador
             +   Fornecer energia elétrica para o Sistema de Óleo
             +   Impedir o contato do óleo com o ar
             +   Isolar os enrolamentos da carcaça do transformador
             +   Manter a pressão do gás inerte
             +   Permitir a expansão e contração do óleo
             +   Retirar o calor do núcleo do transformador
             +   Transportar o calor gerado no transformador para os radiadores
          Sistema de Proteção
             +   Fornecer energia elétrica para a proteção
             +   Proteger o comutador contra sobrefluxo de óleo
             +   Proteger o motor do comutador contra sobrecorrentes
             +   Proteger o transformador contra comutador fora de passo
             +   Proteger o transformador contra curtocircuito entre espiras
             +   Proteger o transformador contra curtocircuito externo
             +   Proteger o transformador contra curtocircuito interno
             +   Proteger o transformador contra descargas parciais
             +   Proteger o transformador contra discordância de taps
             +   Proteger o transformador contra presença de gas
             +   Proteger o transformador contra sobrecargas
             +   Proteger o transformador contra sobrefluxo de óleo no comutador
             +   Proteger o transformador contra sobrepressão no comutador
             +   Proteger o transformador contra sobrepressões no tanque
             +   Proteger o transformador contra sobretemperatura no enrolamento
             +   Proteger o transformador contra sobretemperatura no óleo
             +   Proteger o transformador contra sobretensões externas
             +   Proteger o transformador contra surtos transitórios de tensão
          Sistema de Resfriamento
             +   Circular a água nos radiadores
             +   Comandar as bombas de resfriamento
             +   Dissipar o calor retirado do transformador
             +   Fornecer energia elétrica para o resfriamento
             +   Resfriar  o óleo do transformador
             +   Resfriar a parte ativa do transformador
             +   Transportar o calor gerado pelo transformador
             +   Vedar a água de resfriamento
          Sistema de Supervisão e Monitoramento
             +   Fornecer energia elétrica para monitoramento
             +   Monitorar a corrente do comutador
             +   Monitorar a operação dos ventiladores
             +   Monitorar a posição do comutador
             +   Monitorar a pressão do gás
             +   Monitorar a pressão do gás do tanque
             +   Monitorar a temperatura ambiente
             +   Monitorar a temperatura do óleo
             +   Monitorar a temperatura dos enrolamentos
             +   Monitorar a umidade do ar do comutador
             +   Monitorar a umidade do ar do tanque
             +   Monitorar as operações de comutação do transformador
             +   Monitorar as vibrações no transformador
             +   Monitorar o carregamento do transformador
             +   Monitorar o fluxo de óleo
             +   Monitorar o nível do óleo das buchas
             +   Monitorar o nível do óleo do comutador
             +   Monitorar o nível do óleo do tanque
             +   Registrar o número de operações do comutador
             +   Sinalizar a posição do comutador
       –   Sistema Estrutural
             +   Conter e proteger as buchas secundárias
             +   Conter e suportar a água utilizada para resfriamento do transformador
             +   Conter e suportar o óleo utilizado no transformdor
             +   Identificar as especificações do transformador
             +   Manter a estética do transformador na instalação
             +   Permitir a inspeção interna do comutador
             +   Permitir a inspeção interna do transformador
             +   Permitir a suspensão do transformador
             +   Permitir o deslocamento do transformador
             +   Proteger o transformador contra corrosão
             +   Suportar a parte ativa do transformador
             +   Suportar o núcleo do transformador
             +   Suportar o peso do transformador


BAIXE AQUI A APOSTILA COMPLETA SOBRE INSTALAÇÃO E MANUTENÇÃO PARA TRANSFORMADORES A ÓLEO

Fonte

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