Introdução aos sistemas de comutadores em carga e fora de carga
Os transformadores usam dois tipos de sistemas de regulação de tensão: o comutador de derivação "sem carga" e o comutador de derivação "em carga".
Ambos os sistemas referem-se a formas de ajustar a tensão do transformador alterando as conexões das derivações. No entanto, a principal diferença está no seu funcionamento:
comutador sem carga
Neste sistema, a tensão é ajustada alterando a derivação lateral de alta tensão enquanto os enrolamentos primário e secundário do transformador são desconectados da fonte de energia. Este método altera o número de voltas no enrolamento para ajustar a relação de tensão.
Comutador em carga
Este sistema ajusta a tensão comutando as derivações dos enrolamentos do transformador sem desconectar a corrente de carga. Ao usar um comutador em carga, a tensão é regulada enquanto o transformador ainda está funcionando. O comutador de derivação em carga funciona com um resistor intermediário que evita a formação de arco nos contatos, permitindo transições suaves entre as posições de derivação sem interromper a corrente de carga.
A principal diferença é que os comutadores sem carga não podem comutar sob carga porque o processo de comutação envolve uma breve interrupção na corrente, o que pode causar arco voltaico e danificar o comutador. Por outro lado, os comutadores de derivação em carga são projetados para operar sob carga sem causar esse problema.
2. Por que escolher comutadores sem carga?
Pode-se perguntar, dado que os comutadores de derivação em carga podem ajustar a tensão enquanto o transformador está operando, por que alguém ainda optaria por comutadores de derivação em vazio?
O principal motivo é o custo. Normalmente, os transformadores de comutadores de derivação sem carga têm cerca dedois terços do preçode transformadores comutadores em carga. Além disso, os comutadores de derivação sem carga são mais compactos porque não possuem o mecanismo de comutação em carga, tornando-os ideais para aplicações onde a tensão não precisa de ajuste frequente ou onde as restrições orçamentárias são um fator.
3. Benefícios da comutação de taps sob carga
Então, por que alguém preferiria um comutador em carga apesar do custo mais elevado? Aqui estão os principais benefícios:
Conformidade de tensão aprimorada:As perdas de energia em sistemas elétricos são minimizadas quando operando próximo à tensão nominal. Os comutadores de derivação em carga garantem que a tensão do barramento na subestação permaneça dentro de uma faixa aceitável, o que minimiza perdas e permite que os equipamentos elétricos operem de forma eficiente na tensão nominal. Ao manter a tensão adequada, os comutadores de derivação em carga ajudam a atender às demandas da vida diária e às necessidades industriais.
Compensação aprimorada de potência reativa:Os capacitores de potência no sistema fornecem compensação de potência reativa, que é proporcional ao quadrado da tensão operacional. Se a tensão do sistema cair, o efeito de compensação enfraquece. Por outro lado, se a tensão subir muito, pode levar a uma compensação excessiva e a possíveis danos ao equipamento. Os comutadores em carga permitem o ajuste contínuo da tensão do barramento, evitando a necessidade de desligar equipamentos de compensação de potência reativa e reduzindo desperdícios e perdas.
4. Estrutura interna dos comutadores em carga
O comutador em carga consiste em dois componentes principais:
Mecanismo de comutação (incluindo o corpo da chave de comutação e a câmara de óleo)
Seletor de toque (com seletor de polaridade)
5. Como funciona a regulação da tensão em carga?
A regulação da tensão sob carga envolve o ajuste da tensão alterando a relação de tensão do transformador sem interromper a corrente de carga. O sistema ajusta o lado de alta tensão aumentando ou diminuindo o número de voltas no enrolamento.
Aumentando as voltas=Diminuindo a tensão
Diminuindo voltas=Aumentando a tensão
Essa mudança ocorre suavemente porque o comutador em carga utiliza resistores de transição para gerenciar a corrente durante a comutação, evitando arcos.
6. Quando a regulação da tensão em carga não pode ser realizada?
Existem situações em que a regulação de tensão em carga não deve ser realizada, incluindo:
Sobrecarga do transformador:Quando o transformador estiver operando sob carga excessiva, o processo de regulação de tensão poderá danificar os componentes do comutador.
Alarme de gás no comutador em carga:Se o relé de gás no comutador desarmar, isso indica um problema que requer inspeção antes de realizar a regulação de tensão.
Repartição do óleo ou níveis baixos de óleo:Se o óleo isolante no comutador de derivação ou no transformador for de baixa qualidade ou estiver baixo, a regulação de tensão não deverá ser realizada.
Frequência de comutação excessiva:Caso o comutador ultrapasse o número permitido de ajustes, poderá causar danos ao equipamento.
Condições Anormais no Comutador:Qualquer mau funcionamento ou anormalidade no comutador deverá impedir a regulação da tensão.
7. Por que evitar a regulação de tensão durante sobrecarga?
Durante a operação normal, os enrolamentos primário e secundário do transformador experimentam um diferencial de tensão, que cria correntes circulantes durante a comutação de taps. Para gerenciar isso, resistores são usados para desviar as correntes circulantes e de carga. Entretanto, se o transformador estiver sobrecarregado, a corrente poderá exceder a capacidade nominal do comutador, potencialmente queimando seus componentes.
Por esta razão, a regulação da tensão em carga é bloqueada durante condições de sobrecarga para evitar danos ao comutador de derivação. Se a regulação de tensão for forçada durante a sobrecarga, isso poderá resultar na queima do comutador, causando um alarme do relé de gás e acionando o desarme do transformador.