Por Que os Transformadores com Imersão em Óleo Precisam de um Respirador | Dingxin

Transformadores imersos em óleo equipados com um reservatório devem acomodar as variações no volume do óleo isolante à medida que a carga e a temperatura do transformador mudam. Quando o óleo aquece, ele se expande; ao esfriar, contrai-se.

Esse ciclo térmico faz com que o espaço de ar dentro do reservatório troque ar com a atmosfera. Sem um controle adequado de umidade, ar úmido, poeira e outros contaminantes poderiam penetrar no reservatório e afetar a condição do óleo isolante.

Um respirador para transformador — também chamado de respirador desidratante ou respirador de gel de sílica — seca e filtra o ar que entra no reservatório. Ele atua como uma "máscara respiratória seca" para o transformador, ajudando a proteger o sistema isolante e a garantir uma operação confiável.

O que é um Transformador Respirador?

Um respirador para transformador é um acessório normalmente conectado ao espaço de ar do tanque do reservatório em um transformador imerso em óleo. Um respirador separado também pode ser instalado no reservatório de um comutador sob carga.

O respirador fornece um caminho controlado para o ar que entra e sai do reservatório.

Respiradores desidratantes convencionais normalmente contêm uma câmara transparente preenchida com gel de sílica e podem incluir um copo com vedação a óleo na parte inferior. A documentação de fabricantes industriais de respiradores confirma que o ar entrante, gerado pela contração térmica, passa pelo gel de sílica, enquanto uma válvula hidráulica pode controlar o fluxo de ar em ambas as direções.

Por que o óleo do transformador "respira"?

O volume do óleo do transformador varia conforme sua temperatura muda.

Quando a temperatura do óleo aumenta

À medida que a carga do transformador ou a temperatura ambiente aumenta, o óleo isolante aquece e se expande. O aumento no volume do óleo reduz o espaço de ar no reservatório, fazendo com que o ar seja expelido através do respirador.

Quando a temperatura do óleo diminui

Quando o transformador esfria, o óleo contrai-se. O espaço de ar no reservatório aumenta, puxando o ar exterior para dentro através do respirador.

Esse processo é frequentemente descrito como a "respiração" do transformador. O respirador não impede o fluxo de ar; em vez disso, controla e condiciona o ar trocado com a atmosfera.

Por que a umidade é prejudicial ao transformador?

O sistema de isolamento de um transformador imerso em óleo normalmente inclui tanto o líquido isolante quanto o isolamento sólido de celulose. A entrada de umidade nesse sistema pode afetar negativamente o desempenho dielétrico e contribuir para o envelhecimento do isolamento.

As orientações da IEC tratam o desempenho dielétrico, o envelhecimento, a estabilidade e a interação líquido-sólido como considerações funcionais importantes para os líquidos isolantes de transformadores.

Um respirador adequadamente mantido ajuda a reduzir a quantidade de umidade atmosférica que entra pelo reservatório. Isso apoia:

• Desempenho dielétrico do óleo isolante
• Proteção do isolamento sólido do transformador
• Condição de isolamento mais estável
• Contaminação reduzida proveniente do ar úmido
• Vida útil mais longa do óleo e do sistema de isolamento
• Operação do transformador mais confiável

Um respirador é apenas uma parte da gestão da umidade no transformador. Juntas, vedadores, diafragmas ou bolsas do reservatório, tratamento do óleo, qualidade da instalação e práticas de manutenção também devem ser considerados.

Componentes Principais de um Respirador Convencional Transformador Respiro

Embora a construção varie conforme o fabricante e o modelo, um respirador convencional pode incluir os seguintes componentes.

1. Câmara transparente de agente dessecante

A câmara de vidro ou polímero transparente permite que a equipe de manutenção observe o estado do gel de sílica sem desmontar o respirador.

A câmara deve permanecer limpa, íntegra e devidamente vedada. Rachaduras, conexões soltas ou vazamentos de ar podem permitir que o ar não tratado contorne o agente dessecante.

2. Indicando o gel de sílica

O gel de sílica absorve a umidade do ar entrante. Um agente indicador muda de cor à medida que o dessecante se satura.

As cores original e saturada dependem da formulação do gel de sílica. Por exemplo, alguns produtos mudam de laranja para verde, enquanto outros tipos podem usar combinações de cores diferentes. O pessoal de manutenção deve seguir o quadro de cores e as instruções fornecidos com o respirador específico, em vez de confiar numa regra universal de cores.

3. Filtros e telas de retenção

Telas ou filtros mantêm as partículas de gel de sílica dentro da câmara e ajudam a impedir que o pó do dessecante entre ou obstrua a passagem de respiração.

4. Copo de vedação com óleo ou válvula hidráulica

Muitos respiradores convencionais incluem um copo inferior com óleo. Ele cria uma vedação hidráulica, ajuda a limitar o contato contínuo entre o gel de sílica e o ar exterior e pode ajudar a impedir a entrada de poeira e contaminantes no respirador.

O nível de óleo deve ser mantido de acordo com as instruções do fabricante do respirador. Pouco óleo pode comprometer a vedação, enquanto o enchimento incorreto pode restringir o fluxo de ar normal.

5. Tubo de conexão e flange

O tubo de conexão liga o respirador ao espaço de ar do conservador. O tubo, a junta e o flange devem permanecer vedados e desobstruídos, para que o ar passe pelo respirador em vez de por um ponto de vazamento não controlado.

Como Funciona um Respirador de Transformador?

Durante a inalação do transformador, o ar externo entra pela seção inferior do respirador. Conforme o projeto, ele passa pela vedação de óleo ou pela válvula hidráulica e, em seguida, pelo gel de sílica.

O gel de sílica absorve o vapor de água do ar entrante. O ar seco, então, viaja pelo tubo de conexão até o conservador.

Durante a expiração, o ar flui na direção oposta e retorna à atmosfera através do conjunto do respirador. O percurso exato do fluxo de ar e o funcionamento da válvula dependem do projeto do respirador.

O princípio de funcionamento pode ser resumido da seguinte forma:

1. O óleo do transformador muda de volume com a temperatura.
2. O reservatório troca ar com a atmosfera.
3. O ar que entra é direcionado através do respirador.
4. O gel de sílica remove a umidade do ar.
5. A vedação com óleo ou a válvula ajuda a controlar o fluxo de ar e a contaminação.
6. O ar seco entra no reservatório.

O que acontece se o respirador não for mantido?

Um respirador saturado, com vazamento, vazio ou obstruído não consegue desempenhar sua função pretendida de forma eficaz.

Gel de sílica saturado

Quando o agente dessecante atinge sua capacidade de absorção de umidade, ele não consegue mais secar eficazmente o ar entrante. A operação contínua nessas condições aumenta o risco de entrada de ar úmido no reservatório.

Copo de óleo vazio ou contaminado

Se o copo de vedação com óleo estiver vazio, apresentar vazamento, sujo ou emulsionado, pode deixar de exercer adequadamente sua função de vedação e filtração.

Fluxo de ar bloqueado

Gel de sílica em pó, sujeira, telas danificadas ou tubo de conexão obstruído podem restringir a respiração. Um caminho bloqueado pode interferir na equalização normal da pressão do reservatório e deve ser investigado imediatamente.

Vazamento de Ar

Conexões soltas, juntas defeituosas ou câmaras transparentes trincadas podem permitir que o ar contorne o gel de sílica, possibilitando a entrada de ar atmosférico não tratado no reservatório.

Instalação Incorreta

Instalar o respirador em ângulo inadequado, usar quantidade incorreta de óleo, deixar os selos de transporte instalados ou conectá-lo a um tubo obstruído pode impedir seu funcionamento correto.

Lista de Verificação para Inspeção de Respiradores de Transformador

A inspeção do respirador deve fazer parte do programa rotineiro de monitoramento de condição do transformador.

Condição externa

Verifique que:

• O respirador está montado com segurança e na vertical.
• A câmara transparente não apresenta rachaduras nem danos.
• Não há vazamento visível de óleo ou ar.
• A janela de inspeção está limpa o suficiente para observar o gel de sílica.
• Flanges, conexões e fixadores permanecem seguros.

Condição do gel de sílica

Confirme que:

• A cor do gel de sílica corresponde à condição de "seco" especificada pelo fabricante.
• A mudança de cor ainda não atingiu o limite de substituição ou regeneração definido pelo fabricante.
• O agente dessecante não se tornou pulverulento, compactado ou contaminado.
• As passagens de ar e as telas de retenção não estão obstruídas.

Uma alteração de cor em aproximadamente metade a dois terços da camada de agente dessecante é por vezes utilizada como indicador de manutenção para unidades convencionais. Contudo, isto não deve substituir as instruções específicas do respirador instalado. As formulações de gel de sílica e as cores indicadoras variam.

Copo de vedação com óleo

Verifique que:

• O óleo está no nível especificado.
• O óleo está limpo e isento de água visível ou emulsificação.
• O copo não apresenta fissuras nem vazamentos.
• A junta e os componentes de fixação estão em bom estado.

Conexões e passagem de respiração

Inspeção:

• O tubo de conexão do conservador
• Juntas de flange e conexões roscadas
• Telas e passagens internas de fluxo de ar
• Sinais de obstrução, corrosão ou dano físico

Estado funcional

Comportamentos inesperados de pressão, borbulhamento anormal, fluxo de ar unidirecional persistente ou indicações incomuns do conservador devem ser investigados conforme os manuais do transformador e do respirador.

Quando o gel de sílica deve ser substituído?

O gel de sílica deve ser substituído ou regenerado quando atingir a condição especificada pelo fabricante do respirador.

A frequência de manutenção depende de:

• Volume de óleo do transformador
• Capacidade do respirador
• Humidade ambiente
• Temperatura ambiente
• Carga do transformador
• Variação da temperatura do óleo
• Frequência dos ciclos térmicos
• Condição do reservatório e das juntas de vedação

Os dados do fabricante indicam que estas variáveis influenciam diretamente o dimensionamento do respirador e os intervalos de manutenção. Por conseguinte, a inspeção baseada na condição é, em geral, mais fiável do que utilizar um mesmo cronograma de substituição para todos os transformadores.

Alguns géis de sílica convencionais podem ser regenerados mediante aquecimento controlado, mas a temperatura permitida e o procedimento dependem do produto. O dessecante contaminado ou fortemente pulverizado não deve ser reutilizado automaticamente.

Também existem respiradores auto-regenerativos. Estes dispositivos secam automaticamente o gel de sílica e monitorizam os ciclos de respiração, reduzindo a necessidade de substituição manual do dessecante.

Requisitos Importantes de Segurança

A manutenção do respirador do transformador deve ser realizada por pessoal qualificado, em conformidade com os procedimentos de segurança aprovados no local.

Antes de remover, abrir ou efetuar manutenção num respirador:

• Siga as instruções do fabricante do transformador.
• Confirme se o transformador deve ser desenergizado ou isolado.
• Evite operação não intencional ou liberação de pressão.
• Utilize equipamento de proteção individual adequado.
• Considere os riscos associados ao óleo quente, à eletricidade e ao trabalho em altura.
• Proteja a abertura do conservador contra contaminação atmosférica.
• Não deixe o tubo respirador aberto por mais tempo do que o necessário.
• Utilize apenas dessecante, óleo, juntas e peças de reposição aprovados.

As instruções de operação para acessórios de transformadores alertam os operadores para desenergizar os equipamentos associados e impedir a reconexão antes da manutenção elétrica.

Por que a manutenção do respirador é importante

O respirador do transformador é um acessório relativamente pequeno, mas desempenha uma função protetora importante. Ao secar o ar que entra e ajudar a impedir a entrada de contaminantes no reservatório, ele contribui para manter as condições do óleo isolante e do sistema geral de isolamento do transformador.

Em termos simples, o respirador é a máscara de respiração seca do transformador:

• Permite que o reservatório realize trocas de ar.
• Remove a umidade do ar que entra.
• Ajuda a filtrar poeira e contaminantes.
• Contribui para a equalização de pressão.
• Ajuda a proteger o óleo isolante.
• Reduz riscos evitáveis de manutenção.

A inspeção regular do gel de sílica, do copo de óleo, das vedações e do percurso de fluxo de ar é, portanto, uma parte essencial da manutenção de transformadores imersos em óleo.

Soluções para Transformadores da Dingxin Electric

A Dingxin Electric fabrica transformadores de distribuição e de potência imersos em óleo personalizados para projetos de serviços públicos, industriais, de energia renovável, comerciais e de infraestrutura.

A capacidade do transformador, a relação de tensão, a frequência, o grupo vetorial, a impedância, a faixa de derivação, o método de refrigeração, os acessórios e as funções de monitoramento podem ser configurados de acordo com a especificação técnica do cliente.

Para seleção de transformadores ou informações sobre manutenção, entre em contato com a Dingxin Electric fornecendo a capacidade exigida, as tensões primária e secundária, a frequência, o ambiente de instalação e a norma aplicável.