Estudo de fluído biodegradável em transformadores de potência: éster versus óleo mineral

• Autor(a) principal: Lapa, Nuno Frederico Moreira
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/20447
• topic: Transformadores de potência tipo Core; Óleo mineral; Óleo éster; Metodologia de cálculo; PEI; Perdas de Joule; Massas; Custo global de fabrico; Campo elétrico; Core-type power transformers; Mineral oil; Ester oil; Calculation methodology; Joule loss; Weight; Overall cost of manufacture; Electric field

Os transformadores de potência são um dos elementos mais importantes no sistema elétrico. Estas máquinas elétricas são estáticas e apresentam um elevado rendimento e fiabilidade, consequência de uma adequada conceção da máquina e da sua constituição com materiais de alta fiabilidade. Este trabalho de dissertação está enquadrado na área de transformadores de potência do tipo Core, e o foco é colocado no fluido dielétrico, que tem função de isolante e de permitir a refrigeração do transformador. Atualmente, grande parte dos transformadores utilizam óleo mineral como fluido dielétrico e de arrefecimento. Com a crescente preocupação ambiental as comunidades científicas têm vindo a procurar uma alternativa ao fluido óleo mineral, sendo o óleo éster um potencial candidato uma vez que apresenta uma elevada biodegradabilidade, alta resistência ao fogo, e não apresenta danos ao meio ambiente. Neste trabalho foi desenvolvido um estudo intensivo de análise e comparação do comportamento de transformadores de potência de tipo Core, imersos a óleo mineral e a éster. Este estudo foi implementado em 3 classes distintas de transformadores, nomeadamente, com potências de 20 MVA, 50 MVA e 125/40 MVA. Foi aplicada uma metodologia de cálculo dos transformadores que consistiu numa sequência de processos, desde o dimensionamento da parte ativa e estruturas isolantes do transformador, até ao cálculo das solicitações dielétricas e análise do campo elétrico. Os resultados obtidos foram apoiados em softwares específicos, com correção automática de erros e desvios que garantem o cumprimento da legislação relativa a este equipamento. Para todos os casos de estudo analisados, os cálculos foram efetuados respeitando o mesmo Índice de Eficiência de Pico (PEI), de acordo com o regulamento (EU) 2019/1783 da Comissão europeia. Os resultados demonstraram que, no caso da utilização do éster, as perdas de joule e as dimensões do transformador aumentam assim como as massas e o custo global de fabrico. No entanto, os transformadores imersos em éster apresentam valores mais favoráveis de campo elétrico, mais precisamente os campos de aresta e no óleo, face aos transformadores imersos em óleo mineral.