Os transformadores de energia são ativos críticos nos sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia. Sua confiabilidade depende não apenas da qualidade das unidades individuais, mas também da solidez do projeto do transformador subjacente.

Por esta razão, os testes de transformadores são geralmente divididos em diferentes categorias de acordo com seu propósito. Sob a série IEC 60076, os principais conceitos incluemensaios de rotina, ensaios de tipo e ensaios especiais. Além disso, os projetos do transformador incluem comumenteTestes de Aceitação de Fábrica (FAT)como parte do processo de aceitação contratual.

Compreender a diferença entre esses conceitos é importante para fabricantes de transformadores, empreiteiros EPC, serviços públicos e compradores.

1. O que é um teste de tipo de transformador?

Aensaio de tipoé realizado em um transformador representativo para verificar características importantes de um projeto de transformador específico.

Ao contrário de um ensaio de rotina, que normalmente é realizado em todos os transformadores fabricados, um ensaio de tipo visa principalmente demonstrar que o projeto pode atender a requisitos especificados em condições de operação ou ensaio definidas.

As principais normas IEC relevantes para os testes de transformadores de potência incluem:

• IEC 60076-1 — Transformadores de potência: Geral

• IEC 60076-2 — Aumento da temperatura para transformadores imersos em líquido

• IEC 60076-3 — Níveis de isolamento, ensaios dielétricos e distâncias externas

• IEC 60076-5Capacidade de suportar curto-circuito

• IEC 60076-10Determinação dos níveis sonoros

O programa de teste exato depende do tipo de transformador, tensão nominal, nível de isolamento, sistema de resfriamento, configuração de projeto, padrões aplicáveis e requisitos do comprador.

Um relatório de ensaio de tipo bem sucedido fornece evidências de que o projeto testado demonstrou o desempenho exigido.

No entanto, um relatório de ensaio de tipo não deve ser interpretado como uma isenção permanente dos ensaios futuros para todos os transformadores com a mesma classificação nominal. Sua aplicabilidade depende da semelhança do novo transformador com o projeto qualificado e dos requisitos das normas aplicáveis, do comprador e da autoridade de certificação.

2. Testes de rotina, testes de tipo e gordura: qual a diferença?

Um equívoco comum é que o teste do transformador consiste simplesmente em "Teste de Tipo" e "FAT". Na prática, esses termos descrevem diferentes aspectos do processo de teste.

Testes de rotina

Os testes de rotina são normalmente realizados emcada transformador individualverificar que a unidade fabricada está em conformidade com os requisitos de projeto e produção especificados.

Testes de tipo

Os testes de tipo são realizados em um transformador representativo para verificar características importantes dodesign.

Teste de aceitação de fábrica (FAT)

A gordura é umprocesso de aceitação de fábrica contratualem vez de uma categoria de teste IEC separada. Um FAT normalmente inclui testes e inspeções de rotina aplicáveis e também pode incluir testes adicionais solicitados pelo comprador.

Portanto, um FAT pode conter testes de rotina e, quando especificado contratualmente, tipos selecionados ou testes especiais.

Comparação das categorias de teste de transformadores

3. Tipo do transformador principal e testes de verificação do projeto

Os testes de verificação do tipo ou do projeto aplicáveis variam de acordo com o projeto e as especificações do transformador. Os seguintes testes estão entre os mais importantes para transformadores de potência.

3.1 Teste de aumento da temperatura

O teste de aumento de temperatura verifica o desempenho térmico do transformador em condições de funcionamento especificadas.

Para um transformador imerso em líquido, a unidade é operada sob as condições de ensaio especificadas até que o estado térmico necessário seja alcançado. O aumento da temperatura do líquido superior e o aumento da temperatura do enrolamento são então determinados.

O objetivo é confirmar que o sistema de resfriamento e o projeto da peça ativa podem manter as temperaturas dentro dos limites aplicáveis.

IEC 60076-2 especifica os métodos de ensaio e os requisitos de aumento da temperatura para transformadores imersos em líquido.

O ensaio de aumento da temperatura não deve ser descrito simplesmente como uma simulação de operação a longo prazo em carga completa. Seu objetivo principal é estabelecer as características térmicas do transformador e verificar a conformidade com os limites de aumento de temperatura especificados.

3.2 Teste de impulso de relâmpago

O teste de impulso de relâmpago verifica a capacidade de isolamento do transformador contra sobretensões transitórias representadas por impulsos de relâmpago padronizados.

O nível de teste necessário é determinado pelo nível de isolamento especificado do transformador e pelos requisitos aplicáveis de IEC 60076-3.

Por exemplo, um transformador de classe 11 kV em particular pode ter um nível de resistência ao impulso de relâmpago especificado de 75 kV. No entanto,75 kV não deve ser apresentado como um valor universal para cada transformador 11 kVO nível de teste real deve ser determinado a partir da coordenação de isolamento especificada e dos requisitos do projeto.

O objetivo do ensaio é demonstrar que o sistema de isolamento do transformador pode suportar a tensão de impulso especificada sem falha de isolamento inaceitável.

3.3 Teste de impulso de comutação

O teste de impulso de comutação avalia a capacidade do transformador de suportar sobretensões de comutação.

É particularmente importante para aplicações de transformadores de alta tensão e ultra-alta tensão. Os níveis de tensão aplicáveis e os requisitos de ensaio são definidos por IEC 60076-3.

Portanto, não é tecnicamente correto afirmar que todos os transformadores de grande capacidade devem ser submetidos a testes de impulso de comutação. A aplicabilidade depende principalmente da classe de tensão do transformador, do nível de isolamento especificado e dos requisitos padrão aplicáveis.

3.4 Teste de resistência ao curto-circuito

O teste de resistência ao curto-circuito é um dos mais exigentes testes de verificação do projeto do transformador.

Quando um transformador experimenta um curto-circuito externo, correntes muito altas podem produzir forças eletromagnéticas substanciais dentro dos enrolamentos. Essas forças podem causar movimento de enrolamento ou deformação se o projeto mecânico for inadequado.

IEC 60076-5 aborda a capacidade do transformador de suportar os efeitos térmicos e dinâmicos de curto-circuitos externos.

Quando for necessário um ensaio de curto-circuito, o transformador é submetido a condições de curto-circuito especificadas de acordo com o procedimento de ensaio aplicável.

Após o teste, são realizados exames elétricos e mecânicos adequados. Dependendo dos requisitos aplicáveis, estes podem incluir:

• medição da resistência ao enrolamento;

• medição da relação de tensão;

• verificação da impedância de curto-circuito;

• ensaios dielétricos;

• inspeção interna;

• avaliação da deformação ou deslocamento do enrolamento.

O procedimento de ensaio não deve ser simplificado como simplesmente "aplicar um pulso de curto-circuito de 2 segundos". Os critérios de corrente, sequência, duração e aceitação necessários dependem da norma aplicável e do programa de ensaio acordado.

3.5 Teste de nível de som do transformador

O desempenho acústico do transformador é uma consideração importante em subestações, centrais elétricas, instalações urbanas e outros locais sensíveis ao ruído.

IEC 60076-10 especifica métodos para determinar os níveis sonoros do transformador, incluindo medições de pressão sonora e intensidade sonora e a determinação dos níveis de potência sonora.

O teste é realizado em condições operacionais especificadas. Para muitos transformadores imersos em líquido, as medições sonoras estão associadas à excitação sem carga, com o equipamento de refrigeração operado conforme especificado.

Por conseguinte, as condições exatas de ensaio devem ser indicadas de acordo com a norma aplicável e as especificações do comprador, em vez de simplesmente ser descritas como "ensaio de ruído de carga nominal".

4. Testes dielétricos do transformador

O teste dielétrico é outra área em que as categorias de teste de transformadores devem ser cuidadosamente distinguidas.

IEC 60076-3 estabelece os requisitos de isolamento e os testes dielétricos aplicáveis para transformadores de potência. Dependendo da categoria do transformador e do nível de isolamento especificado, o programa de teste pode incluir:

• teste de resistência AC aplicado;

• teste de resistência AC induzido;

• ensaio de tensão induzida com medição de descarga parcial, se aplicável;

• teste de impulso de relâmpago;

• ensaio de impulso de comutação, se aplicável.

Nem todos esses testes pertencem automaticamente a uma única categoria chamada "Teste de Tipo".

Alguns testes dielétricos são testes de rotina, enquanto outros podem ser testes de tipo ou especiais dependendo do projeto do transformador, classe de tensão e requisitos aplicáveis.

Por esta razão, um artigo de transformador internacional deve evitar descrever cada teste de resistência ou impulso como um teste de tipo sem qualificação.

5. O que são os testes de rotina do transformador?

Testes de rotina são realizados em transformadores individuais para verificar se a unidade fabricada cumpre os requisitos especificados.

Os testes típicos de rotina podem incluir:

• medição da resistência ao enrolamento;

• medição da relação de tensão e do deslocamento de fase;

• perda sem carga e medição de corrente sem carga;

• medição da impedância de curto-circuito e da perda de carga;

• ensaios de rotina dielétricos aplicáveis;

• outras medições e verificações especificadas por IEC 60076 e a especificação de compra.

O programa de teste de rotina exato depende do tipo de transformador e das normas aplicáveis.

Os testes de rotina são particularmente importantes porque um teste de tipo bem sucedido demonstra a capacidade de um projeto, enquanto que os testes de rotina verificam a qualidade e a conformidade do projeto.transformador real sendo entregue.

6. O que é um teste de aceitação de fábrica?

ATeste de aceitação de fábrica (FAT)é normalmente conduzido na fábrica do fabricante antes do envio.

O objetivo é demonstrar ao comprador que o transformador fabricado para um projeto específico cumpre as especificações técnicas acordadas, as normas aplicáveis e os requisitos contratuais.

Um FAT geralmente inclui:

• revisão dos registros de fabricação e inspeção;

• inspeção visual e dimensional;

• ensaios elétricos de rotina;

• verificação da placa e dos acessórios;

• revisão dos certificados de calibração;

• inspeções ou testes específicos do comprador;

• Revisão da documentação.

Dependendo do contrato de compra, o comprador ou uma agência de inspeção independente pode testemunhar testes selecionados.

Por conseguinte:

O teste de rotina descreve o que está sendo testado e por que, enquanto o FAT descreve o processo de aceitação de fábrica acordado entre o fabricante e o comprador.

Esta distinção é especialmente importante em projetos internacionais de transformadores.

7. Exemplo: 2,000 kVA, 11 kV / 0.4 kV Transformador imerso em óleo

Considere um transformador com os seguintes parâmetros básicos:

• Potência nominal:2,000 kVA

• Tensão HV:11 kV

• Tensão LV:0.4 kV

• Grupo de vetores:Dyn11

• Refrigeração:ONAN

• Isolamento: Sistema de isolamento óleo-papel

Para tal transformador, o programa de teste aplicável seria estabelecido de acordo com as normas IEC relevantes e a especificação do comprador.

Teste de aumento da temperatura

O transformador é operado sob condições de ensaio térmico especificadas até que o estado térmico necessário seja alcançado.

Os aumentos de temperatura do líquido superior e do enrolamento são determinados e comparados com os limites aplicáveis especificados por IEC 60076-2.

Teste impulso relâmpago

O enrolamento de alta tensão pode ser submetido ao nível de teste de impulso de relâmpago especificado de acordo com o seu nível de isolamento.

Um valor como 75 kV pode aplicar-se a um determinado projeto de transformador 11 kV, mas o nível de teste real deve ser confirmado a partir dos requisitos de isolamento especificados do transformador.

Verificação de resistência ao curto-circuito

Quando for necessário um ensaio de curto-circuito, o transformador é submetido às condições de ensaio especificadas de acordo com IEC 60076-5.

Após o ensaio, são realizadas medições elétricas e exames mecânicos adequados para verificar se o transformador não sofreu deformação ou deterioração inaceitáveis.

Medição do nível sonoro

O nível de som do transformador é medido nas condições de funcionamento especificadas pela norma aplicável e pelo comprador.

O desempenho acústico medido é comparado com o requisito contratual de nível de som.

Testes dielétricos

Os testes de resistência AC aplicados e induzidos, as medições de descarga parcial e os testes de impulso são realizados conforme aplicável ao sistema de isolamento do transformador e à categoria de teste especificada.

Medições pré e pós-ensaio

Para grandes ensaios de verificação de projeto, podem ser realizadas medições apropriadas antes e depois do ensaio.

Estes podem incluir:

• relação de tensão;

• resistência ao enrolamento;

• impedância de curto-circuito;

• outras medidas diagnósticas.

O objetivo é identificar qualquer mudança significativa resultante do teste de verificação do projeto.

8. Passar um teste de tipo qualifica todos os transformadores futuros?

Não automaticamente.

Um relatório de ensaio de tipo bem sucedido demonstra que o projeto testado cumpriu os requisitos aplicáveis. O fabricante pode usar o relatório para demonstrar a conformidade para transformadores que se enquadram noâmbito de projeto qualificadosujeito às limitações do relatório e aos requisitos das normas aplicáveis e do comprador.

Quando forem introduzidas alterações significativas na concepção, o fabricante deve avaliar se as evidências de ensaio de tipo existentes permanecem aplicáveis.

Alterações potencialmente significativas podem incluir:

• disposição de enrolamento ou projeto de condutor;

• sistema de isolamento;

• design do núcleo;

• disposição de refrigeração;

• estrutura mecânica de tanque ou parte ativa;

• tensão nominal ou nível de isolamento;

• concepção mecânica de curto-circuito;

• grandes mudanças nos materiais ou na tecnologia de fabricação.

No entanto,Nem todas as mudanças de engenharia exigem automaticamente um teste de tipo completamente novo.

A decisão deve basear-se na avaliação de engenharia, nos requisitos IEC aplicáveis, na extensão da mudança de projeto e nos requisitos do comprador ou da autoridade de certificação.

9. Por que os testes de tipo e os testes de rotina são ambos necessários

Os ensaios de tipo e os ensaios de rotina servem a fins diferentes, mas complementares.

Um teste de tipo responde à pergunta:

Este projeto de transformador pode atender ao desempenho necessário e suportar as tensões especificadas?

Um teste de rotina responde a outra pergunta:

Este transformador em particular foi fabricado corretamente e está de acordo com o projeto especificado?

FAT adiciona um terceiro nível:

O transformador fornecido para este projeto em particular atende aos requisitos de aceitação contratual?

Um sistema confiável de garantia de qualidade do transformador requer, portanto, que todos os três níveis trabalhem juntos.

10. Conclusão

O teste do transformador não deve ser visto simplesmente como uma escolha entre "Teste de Tipo" e "FAT".

Sob a estrutura IEC 60076, o teste de transformadores inclui diferentes categorias para diferentes fins:

Testes de rotinaverificar o transformador individual fabricado.

Testes de verificação de tipo e projetodemonstrar características importantes de um projeto de transformador.

Testes Especiaissão executados quando exigidos pelo padrão aplicável ou pelo comprador.

Testes de Aceitação de Fábrica (FAT)fornecer um quadro contratual para verificar se o transformador fornecido para um projeto específico cumpre os requisitos técnicos acordados.

Para os fabricantes e compradores de transformadores, entender essas distinções ajuda a evitar equívocos sobre o escopo do teste, relatórios de teste de tipo e procedimentos de aceitação de fábrica.

Em última análise, um transformador de alta qualidade não é demonstrado por um único relatório de teste. Sua confiabilidade é apoiada por uma combinação deprojeto qualificado, fabricação controlada, testes de rotina, verificação de projeto apropriada e aceitação de fábrica específica do projeto.