O que é um transformador de central eléctrica

Compreender os transformadores de centrais eléctricas: Tipos, funções e aplicações

Um transformador de central eléctrica é um componente crítico em qualquer instalação de produção de energia, responsável por aumentar ou diminuir a tensão para corresponder aos níveis necessários para uma transmissão de energia segura e eficiente. Quer a central eléctrica seja alimentada a carvão, nuclear ou utilize fontes de energia renováveis como a eólica ou a solar, os transformadores asseguram que a energia eléctrica pode ser transmitida sem perdas significativas a longas distâncias.

Neste artigo, vamos explorar vários tipos de transformadores para centrais eléctricas, os seus parâmetros, funções e aplicações, e destacar como a Evernew Transformer, um fabricante líder de transformadores na China, desempenha um papel fundamental na produção de transformadores fiáveis e eficientes para centrais eléctricas em todo o mundo.

Transformadores de centrais eléctricas: Papel e funções

O transformador de uma central eléctrica desempenha um papel fundamental na conversão da tensão gerada pelas centrais eléctricas em níveis adequados para a transmissão e distribuição. Normalmente, o gerador da central eléctrica produz eletricidade a baixas tensões (por exemplo, 10-25 kV), que deve ser aumentada (ou diminuída) para a tensão adequada (entre 110 kV e 765 kV) para transmissão a longa distância. Esta transformação em degrau reduz a corrente e minimiza as perdas na rede.

Os níveis de tensão gerados pelas centrais eléctricas são demasiado elevados para uma utilização segura pelos consumidores, sendo necessário um transformador da central eléctrica para reduzir os níveis de tensão, dependendo da aplicação - seja para distribuição a áreas locais ou para consumo interno de energia dentro da central.

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Parâmetros-chave do transformador

Conhecer os parâmetros técnicos dos transformadores para centrais eléctricas é essencial para selecionar o modelo adequado a cada tipo de central. Eis os principais parâmetros a considerar:

• Potência nominal (kVA ou MVA): A capacidade do transformador para suportar cargas eléctricas, normalmente especificada em quilovolt-amperes (kVA) ou megavolt-amperes (MVA). As centrais eléctricas de maior dimensão podem necessitar de transformadores de 100 MVA a mais de 1000 MVA.
• Tensão primária: Refere-se ao nível de tensão da eletricidade fornecida ao transformador (por exemplo, 10 kV a 25 kV do gerador).
• Tensão secundária: É o nível de tensão de saída do transformador, que pode variar entre 110 kV e 765 kV, consoante a aplicação (por exemplo, para transmissão à rede).
• Impedância: A impedância afecta a regulação da tensão e as capacidades de corrente de curto-circuito do transformador. Os transformadores para centrais eléctricas têm normalmente valores de impedância baixos para manter uma eficiência elevada.
• Método de arrefecimento: Os métodos comuns de arrefecimento para transformadores de centrais eléctricas incluem o arrefecimento a óleo (ONAN, ONAF, OFAF) e o arrefecimento a ar natural (AN), que ajudam a gerir o calor gerado durante a conversão de energia.
• Eficiência: Um transformador de alta eficiência minimiza a perda de energia durante o processo de conversão, o que é crucial em centrais eléctricas de grande escala.
• Mudança de torneira: Alguns transformadores estão equipados com comutadores de derivação para ajustar a tensão de saída dinamicamente com base nas flutuações de carga.

Estes parâmetros variam em função do tipo de central eléctrica e do papel específico que o transformador irá desempenhar, quer se trate de um transformador elevador para aumentar a tensão ou de um transformador abaixador para reduzir a tensão.

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Tipos de transformadores para centrais eléctricas

Dependendo do tipo de central eléctrica e dos requisitos específicos, são utilizados vários tipos de transformadores. Cada um tem parâmetros e aplicações únicos.

Transformadores elevadores

Os transformadores elevadores de centrais eléctricas são cruciais para aumentar a tensão gerada pelo gerador da central para o nível necessário para a transmissão através da rede. A potência nominal dos transformadores elevadores pode variar de dezenas de MVA a várias centenas de MVA, dependendo da escala da produção de energia. A saída de alta tensão normalmente varia de 110 kV a 765 kV.

Aplicações:

• Centrais eléctricas a carvão: Os transformadores elevadores nas centrais a carvão convertem a tensão mais baixa produzida pelos geradores (normalmente cerca de 15 kV) em tensões de transmissão muito mais elevadas.
• Centrais nucleares: Nas centrais nucleares, os transformadores elevam a tensão produzida pelos reactores nucleares a níveis elevados, tornando-a adequada para a transmissão à rede.

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Transformadores redutores

Os transformadores redutores de potência são utilizados para baixar a tensão da eletricidade depois de esta ter sido transmitida através de linhas de longa distância, garantindo uma distribuição segura e eficiente aos consumidores. Estes transformadores lidam normalmente com tensões mais baixas (por exemplo, de 110 kV para 11 kV) e podem ser encontrados em subestações.

Aplicações:

• Centrais de energias renováveis: Nos parques solares e eólicos, os transformadores abaixadores reduzem a potência de alta tensão da turbina ou do painel solar para um nível utilizável para distribuição local.
• Centrais eléctricas de ciclo combinado: Estas centrais utilizam transformadores abaixadores para reduzir a tensão antes de enviar a eletricidade para os sistemas de distribuição locais.

Transformadores auxiliares

Os transformadores auxiliares de centrais eléctricas fornecem energia aos sistemas auxiliares dentro da central eléctrica. Estes transformadores lidam frequentemente com níveis de baixa tensão e são cruciais para manter as operações da central em funcionamento, incluindo iluminação, sistemas de controlo e refrigeração.

Aplicações:

• Centrais hidroeléctricas: Os transformadores auxiliares fornecem energia às bombas, sistemas de controlo e equipamento de segurança.
• Centrais geotérmicas: Estes transformadores asseguram o bom funcionamento das centrais geotérmicas, alimentando os sistemas internos da central.

Transformadores de geradores

Estes transformadores ligam-se diretamente ao gerador, transformando a sua saída eléctrica para corresponder aos níveis de tensão exigidos pela rede. Os transformadores de geradores são concebidos para lidar com as potências eléctricas mais elevadas produzidas pelo gerador, sendo que alguns têm potências superiores a 100 MVA.

Aplicações:

• Centrais eléctricas de turbina a gás: Estas centrais utilizam transformadores de geradores para ligar à rede a eletricidade de alta tensão produzida pelas turbinas.
• Centrais eólicas: Os transformadores de geradores ligam a energia produzida pelas turbinas à rede local ou nacional.

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Importância dos transformadores de centrais eléctricas em diferentes tipos de centrais eléctricas

O tipo de transformador de central eléctrica utilizado depende em grande medida da natureza do processo de produção de energia e das necessidades específicas da central. Por exemplo, as centrais a carvão, nucleares e de turbinas a gás requerem transformadores elevadores para trabalhos pesados, enquanto as centrais de energias renováveis requerem frequentemente transformadores redutores para gerir a eletricidade para utilização local.

Centrais eléctricas a carvão

Transformadores elevadores nas centrais eléctricas a carvão aumentam a tensão gerada pelos geradores da central para um nível adequado para a transmissão. Devido à produção de energia em grande escala, estes transformadores são normalmente de grandes dimensões, com capacidades de 100 MVA e superiores.

Centrais nucleares

Tal como as centrais a carvão, as centrais nucleares necessitam de transformadores elevadores para aumentar a tensão para a transmissão a longa distância. Estes transformadores são construídos com normas de segurança rigorosas devido aos elevados riscos da produção de energia nuclear.

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Centrais de energias renováveis

As centrais de energia renovável utilizam frequentemente transformadores de subida e descida em combinação para gerir a conversão de energia de turbinas, painéis solares ou geradores hidroeléctricos. A Evernew Transformer, um fabricante líder, oferece transformadores feitos à medida, especificamente concebidos para se integrarem perfeitamente em centrais solares, eólicas e hidroeléctricas.

Centrais eléctricas a gás e de ciclo combinado

As centrais de turbinas a gás e de ciclo combinado utilizam transformadores de geradores para ligar a energia gerada pelas turbinas à rede eléctrica. A tensão de saída destes geradores pode ser elevada, necessitando de soluções de transformadores robustas e eficientes.

Centrais hidroeléctricas

Nas centrais hidroeléctricas, os transformadores abaixadores asseguram que a energia produzida é reduzida a níveis seguros para distribuição local. Além disso, os transformadores auxiliares são essenciais para alimentar os sistemas operacionais da central, como os controlos das turbinas e os sistemas de monitorização.

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Os transformadores de potência são o coração das centrais eléctricas, assegurando a transmissão eficiente de eletricidade aos níveis de tensão necessários. A seleção do transformador certo é crucial para otimizar o desempenho, aumentar a fiabilidade do sistema e minimizar os custos. Neste artigo, discutiremos os principais factores a ter em conta na escolha de transformadores de potência para centrais eléctricas, com informações da Evernew Transformer, um fabricante líder de transformador de potência.

Determinação do número de fases

O primeiro passo na seleção de um transformador de potência é decidir entre transformadores monofásicos e trifásicos. Embora ambos os tipos estejam disponíveis, os transformadores trifásicos são geralmente preferidos para centrais eléctricas devido à sua relação custo-eficácia, tamanho compacto e menores perdas.

• Transformadores trifásicos: São normalmente utilizados em sistemas abaixo de 330kV porque oferecem custos reduzidos e maior eficiência em comparação com os transformadores monofásicos.
• Transformadores monofásicos: Embora menos comuns em grandes centrais eléctricas, os transformadores monofásicos são por vezes utilizados quando as restrições de fabrico ou de transporte limitam a utilização de transformadores trifásicos. No entanto, trata-se de uma exceção e não da regra.

Para a maioria das centrais eléctricas, a escolha de um transformador trifásico é a opção mais económica e prática.

Escolher os enrolamentos corretos para o transformador

O número de enrolamentos num transformador desempenha um papel significativo na determinação da sua regulação de tensão e flexibilidade operacional. Os transformadores podem ser fornecidos com várias opções de enrolamento, incluindo modelos de três enrolamentos, enrolamento duplo, autotransformadores e enrolamento dividido.

• Transformadores de três enrolamentos: Normalmente utilizados quando uma central eléctrica tem uma capacidade máxima unitária igual ou inferior a 125MW, estes transformadores permitem uma integração mais eficiente do gerador e da rede eléctrica.
• Transformadores de duplo enrolamento: Para as instalações onde apenas é necessário aumentar um único nível de tensão, os transformadores de bobinagem dupla são a escolha mais comum, especialmente quando a capacidade da instalação excede os 200MW.
• Autotransformadores: Estes são economicamente vantajosos, particularmente em sistemas onde o rácio de tensão é relativamente baixo. No entanto, a conceção deve ser cuidadosamente considerada, uma vez que os autotransformadores envolvem ligações eléctricas entre diferentes níveis de tensão, o que pode levar a potenciais problemas de sobretensão. Para instalações com níveis de tensão superiores a 220kV, os autotransformadores são normalmente selecionados.

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Seleção do comutador de derivação (regulação da tensão)

Os transformadores estão equipados com comutadores de derivação que permitem ajustar os níveis de tensão. Existem dois tipos principais de comutadores de derivação: os comutadores de derivação em carga (OLTC) e os comutadores de derivação em vazio (OLTC).

• Comutadores de derivação em carga: Estes permitem o ajuste da tensão enquanto o transformador está em carga e são normalmente utilizados em centrais eléctricas onde a estabilidade da tensão é crítica.
• Trocadores de torneiras fora de carga: Utilizados quando o transformador não está em carga, são geralmente mais económicos e mais simples, mas oferecem menos flexibilidade para a regulação dinâmica da tensão.

Se uma central eléctrica sofrer flutuações significativas de tensão ou operar em áreas com condições de carga flutuantes, um comutador de derivação em carga é a escolha preferida.

Escolher a ligação correta do enrolamento

O método de ligação dos enrolamentos do transformador deve ser selecionado com base nas fases de tensão do sistema e na compatibilidade. As configurações comuns incluem ligações em estrela (Y) e delta (D).

• Ligação em estrela (Y): Normalmente utilizadas para enrolamentos de alta tensão, as ligações em estrela fornecem um ponto neutro para uma ligação fácil à rede eléctrica. Esta configuração ajuda a eliminar os harmónicos de terceira ordem e permite sistemas de proteção mais simples.
• Ligação Delta (D): Frequentemente utilizadas no lado de baixa tensão, as ligações em triângulo evitam correntes de sequência zero e oferecem proteção contra desequilíbrios de fase.

Para as centrais eléctricas, a escolha da ligação correta garante que o transformador pode funcionar de forma eficiente e integrar-se perfeitamente na rede eléctrica. Normalmente, para níveis de tensão de 110kV e superiores, o Y-N é normal, enquanto que para tensões inferiores a 110kV, a ligação Y-y é preferível.

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Seleção da impedância do transformador

A impedância do transformador desempenha um papel crucial na determinação do desempenho de um transformador em condições de curto-circuito e do seu impacto global no sistema elétrico. A impedância do transformador está diretamente relacionada com a sua conceção e o posicionamento dos enrolamentos em relação ao núcleo.

• Impedância mais elevada: Um transformador de impedância mais elevada ajudará a reduzir a quantidade de corrente de curto-circuito e a melhorar a estabilidade do sistema.
• Impedância inferior: Um transformador de impedância mais baixa, por outro lado, reduz as perdas do sistema, mas pode levar a correntes de curto-circuito mais elevadas, complicando potencialmente as estratégias de proteção.

Nas centrais eléctricas, a seleção da impedância adequada é fundamental para garantir um funcionamento seguro e a estabilidade em condições normais e de falha.

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Escolher o tipo certo de transformador para diferentes centrais eléctricas

O tipo de transformador utilizado pode variar consoante os requisitos específicos da central eléctrica. À medida que as fontes de energia renováveis, como a energia solar e eólica, se tornam mais proeminentes, são cada vez mais necessários transformadores especializados.

• Transformadores de tipo seco: Utilizados habitualmente em centrais de energia solar, estes transformadores não utilizam óleo para arrefecimento e são, por isso, mais seguros e amigos do ambiente. São normalmente utilizados como transformadores de isolamento e oferecem vantagens como a resistência ao fogo e uma manutenção mínima.
• Transformadores imersos em óleo: Estes transformadores utilizam óleo mineral para arrefecimento e são amplamente utilizados em grandes centrais eléctricas e subestações. Oferecem uma elevada eficiência e são capazes de lidar com maiores capacidades de potência.
• Transformadores tipo caixa: Utilizados em centrais de energia eólica e solar, estes transformadores compactos e duradouros são fáceis de instalar e ocupam menos espaço em comparação com os transformadores tradicionais.

Nos projectos de energias renováveis, os transformadores de tipo seco e os transformadores de tipo caixa são preferidos pelas suas caraterísticas de segurança e impacto ambiental reduzido.

Escolher um fabricante fiável de transformadores de potência

Os transformadores de potência desempenham um papel crítico na fiabilidade e eficiência de uma central eléctrica, tornando a seleção de um fabricante de confiança uma decisão fundamental. A Evernew Transformer, sediada em Nantong, China, é um fabricante líder conhecido por produzir uma gama de transformadores de potência eficientes e de alta qualidade. Com anos de experiência em várias aplicações, incluindo subestações de alta tensão e projectos de energias renováveis, a Evernew Transformer dedica-se a fornecer transformadores duradouros e de elevado desempenho.

Porquê escolher o transformador Evernew?

Soluções à medida: A Evernew Transformer concebe transformadores personalizados para satisfazer os requisitos específicos do projeto, assegurando que cada solução é perfeitamente adequada às suas necessidades operacionais.

Experiência global: Com transformadores construídos de acordo com as normas e certificações internacionais, a Evernew Transformer garante uma integração perfeita com as redes de energia em todo o mundo, ajudando os clientes em todo o mundo a obter uma distribuição de energia fiável.

Tecnologia avançada: Incorporamos as mais recentes inovações na conceção e fabrico de transformadores, garantindo um desempenho superior, uma vida útil mais longa e uma manutenção mínima.

A importância da experiência e das certificações internacionais

Os diferentes mercados têm normas e certificações específicas. Embora alguns fabricantes possam ter um bom desempenho nos mercados locais, um fabricante que pretenda fornecer transformadores de potência de alta qualidade a clientes internacionais deve ter uma vasta experiência no mercado global da energia. Isto inclui ter uma equipa profissional de engenheiros de conceção, proteção e ensaio para garantir a conformidade com vários requisitos internacionais.

O transformador Evernew tem servido ativamente os mercados dos Estados Unidos, Canadá, América Latina, América do Sul, Austrália, Ásia e África. Graças à nossa equipa de engenharia competente e a processos de fabrico robustos, os transformadores Evernew obtiveram uma vasta gama de certificações e aprovações. Estas incluem:

• Teste de listagem CSA
• Teste de listagem UL
• Ensaios de tipo IEC

Estas certificações e relatórios de testes ajudam a Evernew Transformer a criar confiança junto dos nossos clientes e parceiros, assegurando que os nossos produtos cumprem as normas internacionais e funcionam de forma fiável em diversos ambientes operacionais.

Inspeção e testes por terceiros

Para além dos nossos testes e controlo de qualidade internos, a Evernew Transformer trabalha em estreita colaboração com empresas de inspeção de terceiros como a BV, SGS e Asia IBS para fornecer camadas adicionais de verificação para os nossos produtos. Estes relatórios de terceiros reforçam ainda mais a fiabilidade dos nossos transformadores, especialmente em mercados como os Estados Unidos e o Canadá, onde a conformidade regulamentar é fundamental.

Com estes processos abrangentes de garantia de qualidade e certificações de terceiros, a Evernew Transformer está a tornar-se rapidamente um nome de confiança no mercado internacional de transformadores, especialmente em regiões como a América do Norte, onde a fiabilidade e a adesão a normas rigorosas são fundamentais.

Conclusão: O papel dos transformadores de centrais eléctricas na transmissão eficiente de energia

Os transformadores estão no centro de todas as centrais eléctricas, assegurando a conversão e transmissão eficientes da energia eléctrica. Desde os transformadores elevadores que permitem a transmissão de alta tensão até aos transformadores abaixadores que garantem uma distribuição local segura, cada tipo de transformador desempenha um papel crucial na manutenção da estabilidade da rede e na minimização das perdas de transmissão.

Como um fabricante de transformadores de confiança, a Evernew Transformer oferece uma vasta gama de transformadores, incluindo transformadores elevadores, redutores, geradores e auxiliares, concebidos para satisfazer as necessidades específicas das centrais eléctricas em todo o mundo. Com anos de experiência e tecnologia de ponta, a Evernew Transformer fornece transformadores de alta eficiência que maximizam a produção de energia e minimizam os custos operacionais, tornando-os um parceiro ideal para projectos de centrais eléctricas em todo o mundo.