Sumário
- O que é um comutador?
- Funcionamento e aplicação de um comutador
- Componente de um comutador
- Tipos de comutador
- Referência
O que é um comutador?
Segundo a norma NR 5356-1 (2007), o comutador é um dispositivo para mudança das derivações de um enrolamento, adequado para operação com o transformador energizado com ou sem carga.
Fonte: Maschinenfabrik Reinhausen
Funcionamento e aplicação de um comutador
As tensões das redes podem variar em diversos pontos ao longo da transmissão de energia, isso geralmente ocorre por conta de picos de consumo ou até mesmo instabilidades na rede, mas a origem da causa pode variar. No entanto, o transformador deve ter condições de alterar sua tensão de entrada. O comutador tem a função de regular a tensão para compensar as oscilações de energia, ele varia a relação de transformação adaptando as espiras de um dos enrolamentos (ou de ambos) para aumentar ou diminuir a tensão. Os pontos para comutação de espiras são denominados de “tap” ou “derivação” e a troca de taps pode ser executada em carga ou desenergizado.
Para um maior entendimento sobre transformadores, consultar o artigo Transformador de potência.Exemplo de funcionamento
Fonte: BECHARA (2010, p. 15)
1° Etapa: O transformador está em funcionamento na posição 2 do enrolamento de regulação.
2° Etapa: Na mudança da posição 2 para a 3, a chave seletora é acionada e faz a mudança de posição. Nesse instante a chave de carga não é operada.
3° Etapa: A chave de carga é acionada, fazendo a transição de contatos através de resistores de pré-inserção.
4° Etapa: Concluída a ocupação da chave e de carga, os dois contatos da chave seletora ainda permanecem fechados.
5° Etapa: O contato da chave seletora da posição inicial é aberto.
Sistema de comutação de derivação em carga em um transformador:
É enviado um comando para o acionamento motorizado (item 2) que movimenta o eixo vertical (item 3) e horizontal (item 5), esse movimento é recebido pelo conjunto de engrenagens localizado no topo do comutador (item 6) e passado para o comutador (item 7) onde é realizado a mudança de tap em seus terminais que estão conectado a parte ativa (item 10), adaptando a relação de transformação do transformador conforme as exigências operacionais.
Fonte: Maschinenfabrik Reinhausen
1 - Tanque do transformador: recipiente que faz o confinamento dos componentes imersos no óleo isolante, para controlar o aumento de temperatura disseminado pelo transformador;
2 - Acionamento motorizado: montado externamente ao transformador é responsável pelas operações de trocas de posição do comutador;
3 - Eixo de transmissão vertical: eixo conectado entre a caixa de reenvio e o acionamento motorizado;
4 - Caixa de reenvio: peça que faz a conexão dos eixos de transmissão vertical e horizontal;
5 - Eixo de transmissão horizontal: eixo conectado entre a caixa de reenvio e a caixa de engrenagem;
6 - Caixa de engrenagem superior: abriga a roda dentada, o eixo de acionamento e o conjunto de molas que formam um mecanismo independente, usado para atuar pelo comando do motor que movimenta os contatos através do eixo motorizado;
7 - Comutador de derivação em carga: responsável por regular a tensão ajustando a relação de transformação do transformador;
8 - Relé de proteção: conhecido também como relé Buchholz, tem a função de proteger o transformadores equipados com tanque de expansão. Fica inserido ao circuito de disparo do disjuntor de potência. O relé de proteção atua quando a velocidade do fluxo pré-ajustada entre o cabeçote do comutador de derivação em carga e o conservador de óleo é ultrapassada devido a uma falha. Além de atuar por fluxo, o relé tem a função de atuar quando o nível de óleo no conservador esta abaixo do valor adequado e quando há o acumulo de volume de gás no equipamento.
9 - Tanque de expansão: esse tanque permite a expansão do volume de óleo isolante, quando passa a ter variação de temperatura no transformador;
10 - Parte ativa do transformador: enrolamentos constituídos de cobre eletrolítico enrolados em forma de bobinas dispostas coaxialmente nas colunas do núcleo.
Componentes de um comutador
Fonte: Mesh Engenharia
Conjunto de contatos: par, ou combinação de pares, de contatos individuais, fixos e móveis, cuja operação é substancialmente simultânea;
Válvula de liberação para tanque do transformador (Arco de tubulação): esse acesso serve para conectar o comutador ao tanque de expansão, isso serve para gerar a compensação de pressão entre o tanque do transformador e o compartilhamento de óleo do comutador de derivação, que é necessário na secagem, abastecimento com o fluido isolante e transporte do transformador;
Conexão para o conservador de óleo: usado para retirar umidade e impurezas, em comutadores de derivações em carga;
Relé de pressão (proteção): conhecido também como relé Buchholz, tem a função de proteger os transformadores equipados com tanque de expansão. Fica inserido ao circuito de disparo do disjuntor de potência. O relé de proteção atua quando a velocidade do fluxo pré-ajustada entre o cabeçote do comutador de derivação em carga e o conservador de óleo é ultrapassada devido a uma falha.
Resistor de transição: resistor ou reator que compreende um ou mais elementos que ligam a derivação em uso à derivação adjacente, a fim de transferir a carga daquela para esta sem interrupção ou modificação sensível da corrente de carga, limitando ao mesmo tempo a corrente de circulação durante o tempo em que ambas as derivações são utilizadas;
Chave seletora: dispositivo capaz de estabelecer, conduzir e interromper corrente, combinando as funções de um seletor de derivações e de uma chave comutadora.
Seletor de derivação: dispositivo destinado a conduzir corrente, porém não a estabelecer ou interrompê-la, usado em conjunto com uma chave comutadora(desviadora) para selecionar ligações das derivações;
Chave Comutadora (desviadora): dispositivo utilizado em conjunto com um seletor de derivações para conduzir, estabelecer e interromper corrente em circuitos já selecionados;
Janela indicadora: visor para inspeção;
Válvula inferior parafuso do dreno: válvula de escape para a drenagem do óleo isolante.
Tipos de comutador
Comutador sob carga (OLTC)
O comutador sob carga OLTC (On-load tap changer) é um componente mecânico utilizado para o ajuste automático, sob carga, da relação de transformação de um transformador, em função dos requisitos operacionais de controle de tensão no sistema elétrico de interesse, sem interromper o fluxo de corrente de carga entre os enrolamentos do transformador. O comutador funciona a partir da interação dos principais componentes: acionamento motorizado, chave seletora e chave de carga (dotada de resistores e conjuntos de contatos fixos e móveis que opera imersa em um cilindro estanque, com volume de óleo próprio, separado do transformador).
Fonte: Maschinenfabrik Reinhausen
Comutador de derivação sem carga (NLTC)
Diferente dos comutadores sob carga, os comutadores em vazio NLTC (Non load tap changer) devem realizar a derivação com o transformador desenergizado. A mudança de tap é feita manualmente pelo acionamento motorizado, de um volante ou de uma chave para comutação. Normalmente utilizado em equipamentos industriais ou em transformadores elevadores próximos ao centro de geração, onde a tensão não sofre grandes variações ao longo do ciclo de carregamento. Existem dois tipos de comutadores (NLTC), o circular e o linear.
Comutador circular:
Fonte: Maschinenfabrik Reinhausen
Comutador linear:
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Fonte: Cigre Brasil | |
Fonte: Riotrafo
Referência
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5356-1: Transformadores de potência Parte 1: Generalidades. Rio de Janeiro. 2007.
BECHARA, Ricardo. Análise de falhas de transformadores de potência. Orientador: Prof. Dr. Augusto F. Brandão Jr. 2010. 102 f. Mestrado - Engenharia Elétrica, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2010 - Disponível em: < https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-16082010-163504/publico/Dissertacao_Ricardo_Bechara.pdf > Acessado em: 16/08/2023
Instruções de serviço VACUTAP® VM®. Comutador de derivação em carga. Maschinenfabrik Reinhausen. Disponível em: < https://www.reinhausen.com/fileadmin/downloadcenter/products/oltc/vm/ba/4360571_pt.pdf > Acessado em: 16/08/23
JÚNIOR, Reinaldo. Análise de falhas e defeitos nos transformadores de potência e seus dispositivos. Orientadora: Profa. Dra. Andrea Lucia Costa. 2014. 59 f. TTC (Graduação) - Engenharia Industrial Elétrica Ênfase Eletrotécnica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná Campus de Curitiba, Curitiba, 2014 - Dísponivel em: < https://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/10002/2/CT_COELE_2014_1_16.pdf > Acessado em: 15/08/2023
Comutador sob carga tipo CV e SV Instruções de Operação. SHANGHAI HUAMING POWER EQUIPMENT. Disponível em: < http://www.hmoltc.com/Private/Files/5850d59b184842a5693a.pdf > Acessado em: 15/08/2023
Comutador de derivação desenergizado DEETAP® DU Manual de montagem e colocação em funcionamento. Maschinenfabrik Reinhausen. Disponível em: < https://www.reinhausen.com/fileadmin/downloadcenter/products/detc/deetap_du/montage/4434202_01pt.pdf > Acessado em: 16/08/2023
Complemento – palestra: transformadores de potência – fabricação e ensaios elétricos de alta tensão – Eng° Magno Soares. Disponível em: < https://www.eng-eletrica.bh.cefetmg.br/wp-content/uploads/sites/191/2019/04/Complemento-Palestra-Transformadores-de-Pot%C3%AAncia-Fabrica%C3%A7%C3%A3o-e-Ensaios-El%C3%A9tricos.pdf > Acessado em: 16/08/202
Instruções de serviço VACUTAP® VM®. Comutador de derivação em carga. Maschinenfabrik Reinhausen. Disponível em: < https://www.reinhausen.com/fileadmin/downloadcenter/products/oltc/vm/ba/4338368_pt.pdf > Acessado em: 16/08/2023
ALMEIDA, Antonio. Manutenção em transformadores. Fundação de Pesquisa e Assessoramento á Indústria (FUPAI).
PENA, Miguel. Comitê de Estudo B3 – Subestações Força Tarefa - Manutenção Centrada na Confiabilidade. Cigre Brasil. Disponível em: < https://silo.tips/download/manutenao-centrada-na-confiabilidade-de-subestaoes > Acessado em: 18/08/2023
Comutadores Lineares. Riotrafos. Disponível em: < https://riotrafo.com.br/produtos/comutadores-lineares/ > Acessado em: 17/08/2023
Comutador de derivação em carga VACUTAP VR ® i HD. Maschinenfabrik Reinhausen. Disponivel em: < https://manualzz.com/doc/5920060/comutador-de-deriva%C3%A7%C3%A3o-em-carga-vacutap-vr%C2%AE-i-hd > Acessado em: 18/08/2023
Comutador de derivação em carga. Mesh Engenahria. Disponível em: < https://pt.linkedin.com/pulse/comutador-de-deriva%C3%A7%C3%A3o-tens%C3%A3o-motorizado-mesh-engenharia > Acessado 21/08/2023
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