Outras equipes trabalham para fabricar transformadores elétricos menores.
[Imagem: Yandex]

Carga máxima de um transformador

Engenheiros da Rússia e da França descobriram que o método tradicional de avaliação dos transformadores da rede elétrica não dá resultados tão precisos quanto se acreditava.

Na verdade, eles descobriram que os transformadores atuais podem suportar cargas muito maiores do que o estipulado por suas especificações, o que pode ter um impacto direto no custo da energia elétrica.

O custo de um transformador de energia pode ir das dezenas e centenas de milhares de reais até a faixa dos milhões, dependendo das dimensões, o que o torna o elemento mais caro de uma rede elétrica.

Por conta disso, os engenheiros querem a usar a capacidade de carga dos transformadores por completo. O problema é que, se eles exagerarem, o transformador pode queimar e até explodir, e nem sempre se encontra esses pesos-pesados a pronta entrega, o que pode trazer prejuízos enormes para a concessionária e para a sociedade.

O trabalho e Ildar Daminov e seus colegas das universidades Politécnica Tomsk (Rússia) e Grenoble (França), permite justamente operar os transformadores de potência mais próximos de seu limite térmico sem correr riscos exagerados. E a chave para tudo está justamente na temperatura.

"A classificação nominal da maioria dos transformadores de potência é projetada para uma temperatura do ar ambiente de 20 º C. No entanto, a temperatura do ar ambiente é inconstante e muda durante o dia, o mês e o ano. Devido às mudanças de temperatura, o carregamento real admissível de um transformador pode ser maior ou menor do que sua classificação nominal," explicou Daminov.

A temperatura ambiente é crucial para elevar o nível de carga dos transformadores sem correr riscos.
[Imagem: Ildar Daminov et al. - 10.1016/j.ijepes.2021.106886]

Avaliação de transformadores

A carga máxima admissível de um transformador deve atender a quatro limitações: a corrente efetiva circulando no equipamento, a temperatura máxima que seu enrolamento suporta, a temperatura do óleo usado e o desgaste térmico do isolamento. "Os métodos existentes de avaliação de carga admissível não levam em consideração todas essas limitações simultaneamente," acrescentou o pesquisador.

A equipe então monitorou transformadores operacionais na França e na gelada Sibéria para construir uma curva de aferição mais realista e segura.

Segundo os dados e cálculos, utilizando a corrente total, as temperaturas do enrolamento e do óleo, é possível calcular toda a faixa admissível de carga. Além das características técnicas do transformador, basta conhecer a temperatura do ar para calcular a região de carga, definindo as cargas admissíveis de longo prazo e as sobrecargas admissíveis de curto prazo dos transformadores.

Segundo a equipe, dependendo da temperatura do ar, o limite de carga do transformador pode superar sua classificação nominal em média de 15% a 45% na Sibéria, e de 5% a 41% na França. Além disso, a capacidade de carga do transformador na Sibéria pode ultrapassar a classificação nominal em 88,5% do tempo, mesmo sem levar em consideração a sobrecarga de curto prazo admissível, já que o clima frio permite efetivamente retirar o calor dos transformadores de potência - este indicador é de 79% na França.

A expectativa dos pesquisadores é que essa nova técnica de avaliação permita que os operadores ajustem os sistemas de energia para a maior taxa de transferência possível e retardem investimentos para trocar os transformadores, com potencial redução do preço da energia para os usuários finais.

Agora é esperar que engenheiros brasileiros apliquem a técnica às condições climáticas das diversas regiões do Brasil e que as agências nacionais regulamentem o uso do novo mecanismo de aferição.