NBR 5416 - 1997 - Aplicacao de Cargas Em Transformadores de Potencia - Procedimento

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ABNT-Associa@o Brasileira de NormasThcnicas

1 JUL 1~97 1 NBR 5416

Aplica@o de cargas em transformadores de pothcia - Procedimento

Origem: Projeto NBR 5416:1996 CB-03 - Comith Brasileiro de Eletdcidade CE-03:014.10 - Comissso de Estudo de Aplica@o de Cargas em Transformadores de Pot&ncia NBR 5416 - Load application on power transformer - Procedure Descriptors: Loading. Transformer. Power transformer Esta Norma substitui a NBR 5416:1981 Vdlida a partir de 29.08.1997

Palavras-chave: Carregamento. Transformador. Transformador de pot4ncia 73 piginas

Sum&lo OS Projetos de Norma Bresiieira, eiaborados no dmbito

Prefkio dos CB e ONS. circuiam para VotaGBo Nacionai entre OS

1 Objetivo associados da ABNT e demais interessados.

2 Refer6ncias normatins 3 Defini$Bes 4 Eases deeta Norma 6 Procedimento 1 - Usu&ios que nHo dispkm de controie

das condii6es operacionais 6 Procedimento 2 - Usudrios que dispkm de controie

das condii6es operacionais 7 Transformadores eievadores de usina ANEXOS A Tabeies de oaracterfsticas dos transformadores 0 Tabeias de carregamento e exempios de utiiiza$Ho C Exemplo de cSicuio da temperatura pare transfor-

Esta revis% da NBR 5416:1981 foi elaborada peia CE - 03:014.10 Comissho de Estudo de Aplicafio de Cargas em Transformadores de Po@ncia, do CB - 03 - Cornit Bresiieiro de Eietricidade. incorpora o Procedi- mento 2, descdto na se@o 6, que n?io tern limita+ de potCncia na sue apiica@o, enquanto que a ediifio anterior desta Norma abrangia somente transformadores corn pot&v% at8 100 MVA. 0 Procedimento 1 corresponde baeicamente eo estabelecido na edi+ anterior (1981) desta Norma, corn altera$bes nos iimites de temperatura e de cargas mkdmas.

madores de dois enroiamentos (se@o 5) D Exemplo de cUcuio da temperatura para transfor-

madorss (se@ 6) OS anexos A, B, C, De E (normatiios) s60 parte integrante desta Norma. 0 anexo F C informative.

E Fomw@o de boihas nos transformadores em opera$Ho F Bibiiografia 1 Objetivo

Prefkio

A ABNT _ Associa$Bo Brasiieira de Normas TBcnicas - B 0 F&urn Nacionai de Normaiiza@o. As Normas Brasileiras. cujo contetido B de responsabilidade dos Comit6s Brasi- ieiros (CB) e dos Organismos de Normaiiza@o Setoriai (ONS), SPO eiaboradas por Comissks de E&do (CE), formadas por representantes dos setores envoividos, deies fazendo pate: produtores, consumidores e neutros (universidades, iaborat6rios e outros).

1.1 Esta Norma fornece OS procedimentos para a apiic@o de cays em transformadores e autotransformadores de pot&vzia, fabricados e en&ados de acordo corn a NBR 5356, e imersos em iiquido isoiante, corn dois ou mais enroiamentos, trifksicos ou banas corn unidades monofkicas. OS procedimentos a serem seguidos dependem do controie. diiponfvei ao usutio, das condi- @es aperacionais e se baseiam no enveihecimento da isok@ dos enrolamentos. Para isto, a Norma estabeiece dois procedimentos. Case nHo sejam disponiveis dados

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de manuten@io e operatives, dew+se utilizer o Proce- dimento 1, descrito na se@o 5 desta Norma, que con- templatransfonadores corn pot&ncia at6 100 MVA. Case estes dados sejam disponiveis. dew-se utilizar o Proydimento 2, de&to na se@io 6. que nHo tern limita@o de potCncia.

1.2 Esta Norma se aplica a transformadores e autotransformadores de:

a) classe 55%: SFIO aqueles cuja eleva@o da temperatura media dos enrolamentos, acima da ambiente, n?io excede 554; e cuja elevago de temperatura do ponto mais quente do enrolamento, acima da ambiente. nSo excede 65°C;

b) classe 65% s?io aqueles cuja eleva~~o da temperatura media dos enrolementos, acima da ambiente. ngo excede 654: e cuja eleva@o de temperatura do ponto mais quente do enrolamento, acima da ambiente. nao excede 80%.

1.3 Esta Norma nHo se apliia a transformadores de dis- trfbui@o nem a transfonadores subterrsneos.

1.4 Para transfonadores e autotransformadores fabd- cados antes da vig&wia d&a Norma, corn at6 100 MVA de pokkcia trikkica. devem-se estabelecer limites espy- c~Xicos de cargas mtimas admksiveis, compatlveis corn o Procedimento 1 desta Norma.

2 Refergncias notmativas

As normas relacionadas a seguir contbm disposi@es que, a0 serem citadas neste texto, constituem prescri@ss para esta Norma. As edi@es indicadas estavam em vigor no momenta de& publica@o. Como toda norma est& sujeita a revGo, recomenda-se iqueles que realizam acordos corn base nesta que verifiquem a conven@ncia de se usarem as edi@es mais recentes das normas citadas a seguir. A ABNT possui a informa@o das Normas em vigor em urn dada momenta.

NBR 5356:1993 - Transformadores de pot%Ga - Especific@o

NBR 5456:1967 - Eletricidade geral - Terminologia

NBR 5456:19&Z - Transformadores - Terminologia

NBR 5460:1992 - Sistemas el&icos de pot6ncia _ Terminologia

ASTM D 9741995 - Standard test method for acid and base number by color-indicator titration

ASTM D 3277:1985 - Standard test method content of oil impregnate cellulosic insulation

3 Defini@es

para OS efeitos desta Norma, aplicam-se as definip6es de 3.1 a 3.4, complementadas pelas contidas nas NBR 5356, NBR 6456, NBR 5456 e NBR 5460.

3.1 cays: Correnta fomecida pelo transfonador atraw% do enrolamento considerado.

3.2 carga nominal: Corrente nominal do enrolamento considerado.

2 NBR5416:1997

3.3 carregamento admlsslvel: Capacidade de corrente admissivel do transfonador, em amp&es, podendo ser, inclusive, superior * corrente nominal, desde que respeitados OS limites estabelecidos nesta Norma.

3.4 Sobrecarga: Carregamento no qUaI sao excedidos OS limites estabelecidos nesta Norma.

4 Bases de&a Norma

4.1 Expectativa de vida

4.1.1 0 sistema papel isolante C submetido a urn process0 continua de degrada@o par a@o da kgua, oxigenio e dcidos presentes no 6leo isolante. Mantendo-se sob controle a a@o desses contaminantes, 0 envelhecimento da celulose B predominantemente tbnico e cumulative. Para os objetivce d&a Norma, o envelhecimento esti baseado na vida esperada do transformador, sob efeito da temperatura de opera@o da isolaflo ao longo do tempo.

4.1.2 A deteriora@o da isola@o em fungo do tempo e da temperatura B fundamentada na teoria de Arrhenius, que estabelece que o logaritmo da vida da isola@o B uma fun@o do inverse da temperatura absolute (ver fi- gum 1):

log vida (how) = A + $ . ..(l)

onde:

T B a temperatura absoluta em Kelvin (6, + 273%);

B, B a temperatura do ponto mais quente dos enrolamentos em graus Celsius;

A e B Go as constantes da cwva de expectativa de vida.

4.1.3 NBo ha urn cdt&io tinico para a avalia@io do fim da vida do transformado,. Entretanto, B possfvel fazer-se uma avalia@o da velccidade do envelhecimento adicional a que esti send0 submetido o equipamento. comparando a perda de vida corn uma taxa de perda de vida media de refer6ncia.

Cakula-se a perda de vida, ao long0 de urn perlodo de tempo At (horas), em que a temperatura do ponto mais quente do enrolamento (9e) pefmanece constante. pela equa@o:

onde:

A B igual a -14.133 (transformador de 55%);

A B igual a -13,391 (transformador de 65%);

B B igual a 6 972.15.

0 valor obtido representa a taxa de envelhecimento glo- bal a que B submetida a isola$so sblida, no interval0 de tempo At.


NBR 5416:1997 R

Temperotura do panto mais qusnte em prous Celsius

Figura 1 - Curva de expectativa de vida


4 NBR 5416:1997

4.2 Temperatura smblente

A temperature ambiente B urn fator importante pare a determina$% da cepacidade de carga do transformador. uma vez que a eleva@ de temperatura pare qualquer cage deve eer acrescida B ambiente pare se obter a temperature de opera@.

Preferencialmente, utiliza-se e medi@io da temperatura ambiente real pare se determinar a temperatura do ponto mais quente do enrolamento e a capacidade de carga do transformador.

Entretanto, quando a temperatura real Go estiver disponivel, utiliza-se o hist6dco da temperatura ambiente, pare deteninado m&s, obtido dos relat6rios do sen@o de meteorologia do Ministkfo da Agdcultura, os quais fomecem a temperaturn media mensal e a media das mkdmas temperatures di&ias pare as vkias regiks do pals:

a) temperature m8dia: use-se a media, pare 0 m&s em questso, das temperaturas media mensais obtidas no deconer de v&rios enoe;

b) media das temperaturas mkdmas di&ias: use-se a mbdia, pare o m6s em quest%. des mbdias menseis das temperaturas m&ximas dikias obtidas no deccrrer de v&tos ~"0s.

Esses resultados devem ser usados coma segue:

- pare anelise de carregamento em condi@o normal de opera@, qualquer que seja o harizonte de an& lise, dew-se utilizar a alinea (a) coma temperatura ambiente pare o m&s em quest&o:

- pare an#ise de carregamento em outras condic6es de opera@, deve-se utilizar a alinea (b) como temperatura ambiente pare o mbs em quest%.

Para a determina&% da temperatura prov~vel (futura). onde as temperatune m&Iii e/w maxima possam ser supedoree Bs definides em (a) e (b), eeees temperatures devem ser acrescidas de 5% uma vez que o envelhecimento em temperaturae mais altes que a media nom sempre B compensedo pelo menor envelhecimento em tempereturae meis bakes que a mbdia. Corn eeea margem, a temperatura obtida poder;i ser excedida apenas em uns poucos dies por m&s e, quando for excsdida, a perda de vida adicional n8o ser& significativa.

4.3 Curto-circuito

0 fator determinante no envelhecimento tkmico do trensformador B a corrente de cage. nHo se kvando em considere@o ee correntee de curto-circuito, &s quaie o transformador pode ser submetido.

4ATensiio

Pare OS efeitoe d&e Norma. a tenseo nos terminais do transformador n50 afeta OS cSlculos de eleva@o de temperature nem oe de expectativa de vida do equipemento, desde que respeitados os limites estabelecidos pela NBR 5356.

4.5 Ciclo de carga

OS transformadores. usualmente, operam em urn c&lo de carga qua se rep&e a cada 24 h. Este ticlo de cage pode ser co&ante ou pode ter urn ou mais picas durante o perfodo de 24 h. 0 ciclo de carga real pode ser oonver- tido pare urn ciclo de carga equivalente, de form& retangular. pelo m&do dada em 5.6, pare usukios do Procedimento 1, ou manter-se inalterado, pare usukios do Procedimento 2.

4.6 Elevag6es de temper&was do topo do 6leo e do ponto mais quente do enmlamento

Quando aplicado urn ciclo de carga ao trensfonador. es temperaturae do topo do 6leo e do ponto mais quente do enrolamento oreecem e decrescem exponencialmente, confone mostrado na figura 2.

4.7 Llmlta@es a0 carregamento

Nesta Norma sZo admitidas cargas limites pare es quais Go devem &stir quaisquer outree limita$+zs, al&m das cepacidades t&micas dos enrolementos e do sistema de resfriamento.

5 Procedimento 1 - Usukios que Go dispkm de controle das condi@es operacionais

5.1 Objetivo

Este procedimento fomece es wndi@es pare aplica~fio de cargas em transformadores corn dois ou mais enrolamentos e corn potkzias nominais trifkcas de at6 100 MVA, pare OS usukios que poesuem es minimas informa~~es operacionais sobre o transformador.

Para OS casoe de transformadores corn meis de dois enrolamentos, o usukio deve utilizar a mesma formula@ dos transformadores de dois enrolamentos. Entretento, dew ser considerada, coma pot&u% nominal, aquela do enrolamento que estivef submetido eo maim percentual de carga, considerendo-se OS demais a vezio.

5.2 Caracterfsticas dos transformadores

Corn es carecteristicas constantes no anexo A, determina- se a cerga admissivel para es condi@es do usu&io, levando-se em conta a temperatura ambiente, a cage initial e a dure@o da ponta de cage. Estas caracteristicas foram utilizadas no c&ulo dos caregamentos indicados nee tab&s do anexo B, resultando em carregementos admissiveis conservadores.

Se as caracteristicas especifices de urn transformador s60 conhecidas e se for desejavel maior precisk nos resultados, o usu&do pode utilizar es equ@es de 5.7, confomw exemplo no anexo C.

6.3 Temper&was-limlte

As tempereturas-limite Go es dades na tabela 1.


9 (a) L

SI

(bl

L

4ea

(C

(d

I

t I

I I

I ‘I,

I I I 1 t

M SP

$1

c TW

c Tempo

NBR 5416:1997 5

A&r

Tempo *

A%f _/----

__---------__

I’ /---

Tempo -

Figura 2 - Clclo genkico corn dols nh!eis de carga e temperaturas resultantes

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NBR 5416:1997

Tebela 1 -Temperatures-limite

Transformedor

M&dma temperatura do tcpo do 6leo

M&xima temperatura do ponto mais quente

55°C 65°C

95°C 105°C

105°C 120°C

NOTA. Cumpre noter que eplice@es de carga superiores &s de cpera@c amtfnue do ponto mais quente a 95%. no cesa de tmnsfcmedar de 55°C e 10%. IX) case de transformedor Se 65Y?, causem envelhecimentc aceleredo da celulose.

;.4 Cargas-llmlte

& cargas mfnimes Go as dadas na tabela 2.

Tabela 2 - Cargaklimite

Carregamentc ncs transformadores 55°C 65°C

Em condi$ces normais de opera@ 150% 150%

Em amerg&cia 150% 150%

NOTA - Coma neste Norma n&c sB0 consideredas varla~6es nas tensbes. OS velores percenluais des cerges ~80 igueis eos valores percenlueis das correntee nos enrclamentos considerados.

i.5 Condi#es especiais

i.5.1 Opera@& corn parte ou todo sistema de reafriamento

ore de eervi$o

im transformadores prcvidos de equipamentos auxiliares IO sistema de resfriamento, tais ccmc bombas, ventila- iores cu ambos, pode eer neces&io oper&los per algum empc corn esses equipamentos fora de serviFo. 0 xccedimentc pare aplica@c de carga nesses casts 6 iadc nes subse+?s a seguir, utilizando-se a simbologia lc.s tipos de resfriamento da NBR 5356.

i.5.1.1 Traneformadores corn sistema de resfrlamento 3NANlONAF

Uestes cescs, quando cs ventiladores estiverem inope- antes, tcmam-se cs dados indicados na place de iden- :ifica@o pare c sistema de resfriamento ONAN e eplicam- ;e cargas ccmc se c transformador tivesse somente este ;istema de resftfamentc.

5.5.1.2 Transformadores corn sistema de resfriamento ONANIONAFIOFAF

Dependendc de sewn es bombas, cu cs ventiladcres, DU ambcs, que esdverem fora de serviGo, tcmam-se, na place de identifica@c. cs dados correspondentes ec sistema de resfdamento que permanece em funcionamento e eplicam-se carges ccmc se c trensformador tivesse scmente este sisteme de resfdamentc.

5.5.1.3 Transformadores corn oistema de resfriamento corn trocador de calor OFAF ou ONVF

Considerando-se que. nestes cescs, a opera@ do trensfonador ccm todas es bombas cc todos cs ventiladores, cu ambcs, fora de servipo, raramente accntece, se esse opera@io for necess&ia, es seguintes condipBes devem ser obselvadas, a fim de se evitarem dancs ac transformador:

a) a carga nominal pode ser mantida durente aprcximadamente 30 min ap6s opera@c continua corn carga nominal, sob uma temperature ambiente de 3ooC, e corn tcdcs OS equipementos do sistema de resfriamento em sewiqo:

b) a cage nominal pode ser aplicada durante aprcximadamente 90 min, se e opera@c for iniciada corn cs enrclamentos e c 6leo sob a temperatura de 30%;

c) a tens50 nominal pode ser mantida durante 6 h, em vazic, apds qmra@o ccntlnua corn cage nc- minal, sob uma temper&m ambiente de 3o”c, e corn todos cs equipementcs do sistema de resfria- manto em serviG0:

d) a tensk nominal pcde ser mantiia durante 12 h, em vazio, se a opera@ for iniciada corn OS enrclamentos e c 6leo sob a temperatura de 3OS.

Estando scmente parte do sistema de resfriamento em funcionamento, as seguintes cargas sH0 permissiveis, prcduzindo aprcdmadamente a mesma eleva@o de temper&n que c funcionamento sob carga nominal, corn tcdo c sistema de resfriamento em serv~o, conforme a tabela 3.

Tabela 3 - Cerga permitida em percentagem da carga nominal x percentegem do sistema de resfriamento em servi$o

Percentagem do sistema Cage permitida em de resfriamento em percentagem da cage sew@ nominal

80 90 60 78 50 70 40 60 33 50

5.6 Wtcdo de convers~o do ciclo de carga real para c clclo de carga equivalente

5.6.1 0 canegamentc admisslvel, obtido des tabelas B.1 a 8.40, C uma fun@c da carga initial. da ponta de cxga e de sue dura@o. Cada combina$Zc de cargas nas tabeles deve ser considerada ccmc urn ciclo retangular de cage initial, essencialmente constante, de 50, 70. 90 cu 100% da capacidade nominal, seguida per uma pcnta de carga retangular de grandeza e dura@ dedas “as tab&s. 0 carregamento considerado pare cs cSlculos das tab&s C ilustredo na figura 3.


5.5.2 Nonnalmente, o ciclo de carga real dierio B irregular, confomw mostrado psla linha continua da figura 4, exis- tindo, geralmente, urn psriodo em qua a carga alcanqa urn valor consideravelmente maior do qua qualquer outro no r&o do dia. Na maiorfa das vezes, a carga se apro- xima a se afasta do valor mhimo, ou ponta de carga, gra- dualmente e “80 bruscamente.

5.5.3 Para se usarem as recomenda@es de carregamento, o ciclo da carga real precisa ser convertido para urn ciclo de carga r&angular simples. termicamente equivalente, tal coma B representado pela linha pon- tilhada da figura 4. Urn transformador alimentando urna carga vari&sl sofre uma perda vari&vel, cujo efeito B apmxtmadamente o mssmo que o de uma carga inter- medidria mantida constante pelo mssmo periodo de tempo. Tal fato dew-se As caracteristicas de armazenamento ds calor dos materiais do transformador. Uma carga. que gera as mssmas perdas que as causadas pela carga vari8vel. 6 squivaknte do ponto de vista de temperatura. A carga equivaknte para qualquer patte de urn ciclo de carga diLio pode ser sxprsssa pela squa@o:

Carga equivalents ou valor mbdio quadr&tico =

onde:

S,, S,, S,, etc. tie OS v&rios degraus de carga em porcentagsm, p.“., kVAo” corrente real;

t.. f. t., etc. s& as dura@es respsctivas dessas

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5.6.4 A carga bAsica equivalente B o valor mbdio quadtitico de carga, obtido pela equa@o 3. ao longo dos periodos anterior a posterior 80 pica de carga. Em- bora para fins de c~lculo de perda de vida, considerem- se perfodos de 24 h, corn inicio no instants do inicio do pica de carga, recomenda-se qua o cSlculo da carga basica equivalente inclua o periodo de carga bAsica comprsendido entre as 12 h anteriorss e as 12 h pas- teriorss 80 ponto mddio do pica de carga (ponto M da figura 2). Sugerem-se intervalos de 1 h. para a aplica@o da aqua+ 3.

5.6.5 A carga equivalente da ponta, para urn ciclo de carga, B o valor media quadrAtic obtido pela aqua@ 3, para o perfodo limitado sobre 0 qua1 a maior parte da ponta irregular real parsce existir. A dura@o estimada da ponta de carga tern consider&e1 influencia sobre o c&ulo da carga aquivalente. Se a dura@io for superestfmada, o valor mbdio quadretico de ponta pod& ficar consideravelmente abaixo da ponta de demanda maxima. Como precau@o contra superaquecimento devido a carregamentos acima do nominal, de curta dura@o e de grands magnitude, durante o periodo de ponta, o valor media quadratico Go dew ssr menor do que gO% da demanda m&dma integrada no per&lo de 30 min.

5.6.5 Este m&do pode ser usado para converter urn ciclo de carga irregular como o mostrado na figura 4. para urn ciclo de carga rstangular. Neste case. a carga b&.ica 6 de 70% s a da ponta, de 140% da potencia nominal.

5.6.7 A tab& 6.2 mostra que a carga admissivel, ap6.s urn carrsgamento continua de 70%. corn a temperatura ambiente a 30°C, B de 136% durante 1 h, ssrn que sejam ultrapassados 0s valores-limite de tempsratura prescritos nesta Norma.

Carga nominal do fronsformador -------------- ____ ----------

Curga initial - 50%

Ponta de cargo - 137%

-- ----

P

2h

! ! I i 6 12

!, 16 24

Horas

Flgura 3 - Ciclo de carga considerado


NBR 5416:1997

5 8 0 I I ! I

24 6 12 c

18 24 Horos

Figure 4 - Clclo de carga reel

5.7 C~lculo da temperatura de transformadores sob a aplica@o de cargas

5.7.1 Geral

As tab&s de cerregamento d&a Norma tie baseadas em carscterlsticae m6dias de “ma larga faixa de transformadores. As tab&s A.1 e A.2 d&z as caracteristicas utilizadas no c&lculo dos carregamentos das tab&s B.l a 8.40. Quando as caracteristiiss de urn transfomador determinado variarem apreciavelmente em rek@o Bquelas das tabelas, cu quando capacidades de carga mais precisas forem desejadas, podem ser utilizadas as eqw@es b&c% d&e capitulo.

5.7.2 Lista de simbolos

Salvo indica@c diferente, todas as temperaturas SBO em graus Celsius e todos OS tempos expresses em how.

6.8 a temperatura ambiente

tl,B a temperatura do topo do 6leo

ea8 a temperatura do ponto mais quente do enrolamentc

A@. 6 a eleva$Ho de temperatura do ponto mais quente scbre a temper&m do topo do 6leo

Aea,6 o A6. durante 0 aqu5ZimentC

Age,6 c A9. durante 0 resfdamento

At&B a eleva@o da temperature do ponto mais quente do enrolemento. sob carga nominal, sobre e temperatura do topa do 6lec. obtida a pattir da eleva$8o da temperatura media do enrolamento sob carga nominal, em relapio B do top0 do 6leo acrescida de 10% (15°C) pare transformadores de 55°C (65°C)

AtI,, a eleva@o de temperatura do topo do 6leo sobre a temperatura ambiente

Ae,C o Aeo durante o aquecimentc

Aew6 c AeO durante o resfriamento

AeB_B a eleva@o de temperatura do top0 do 6leo sobre a temperatura ambiente sob carga nominal

A6, B a eleva@o initial de temperatura do topc do 61eo sobre a temperatura ambiente, para t = 0

A6,B a &T&IO final de temper&m do topc do 6leo sobre a temperatura ambiente para a caga de ponta (Sp)

A08* C a eleva@o initial do ponto mais quente sobre c topo do 6leo para t = 0

AO,,B e eleva~80 final do ponto mais quente scbre o tcpc do 6leo para a carga de ponta (SJ

A6_ B a mkdma eleva@o do topo do 6leo sobre o ambiente durante c carregamento

A6,6 a mtiima eleva~~c do ponto mais quente sobre o topo do 6leo durante o carregamento

l$ C a razH0 entre e carga initial q) e a cage nominal

6”)

$6 a razZ.o entre a carga de ponta (SJ e a cargo nominal

6%)

S$ a carga initial ou cerga bkica

Sv6 a carga nominal

S, 6 a carga da ponta

R 6 a rela@o entre as perdas em carga sob carga nominal e a perda em vazio

e B igual a 2,71626 (base do logaritmo natural)

t 6 otempo

$ C c tempo de dura@o da ponta

At 6 o inter&a de tempo gen6rico

P.6 a perda total sob carga nominal

AP 6 a vark@o da perda total davido & varta~~o da carga


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Toe a constante de tempo t&Ma do transformador, para qualquercarga e para qualquer diferen~a de temperatura, entre a eleva@o final e a initial do top0 do 6leo. conforme a equa@o:

T.4 a constante de tempo t&nica do ponto mais quente

T,6 a ccmstante de tempo tCrmica para a carga nominal, comewndo corn a ekva@o initial do topo do 6leo de 0% sobre o ambiente

PV B a perda de vida

C B a capacidade t&mica do transformador. em Joules por Kelvin

n B o expoente usado no cdlculo da eleva@o de temperatura do topo do 6leo, que depende do m&do de resfrtanento em funcionamento (ver tab&s A.1 e A.2)

m B o expoente usado no c&lculo da eleva@o de temperatura do ponto mais quente, que depende do m&do de resfriamento em funcionamento (ver tab&s A.1 e A.2)

5.7.3 M&ado de c4lculo

As considera@es e equa@es a seguir pressup%sm a existbncia de urn ciclo simple% fonado por uma carga b&siia e urn pica de carga, constantes a” longo de SUB dura@o.

Geralmente. o ciclo de carga di&io n&z B t8o simples, e 0s cSkulos devem ser precedidos pela determin@o de urn ciclo equivalente, o qua pode serf&o pelo processo apresentado em 5.6. Ciclos de opera@io. que nSo possam ser adequadamente representados por dois rinicos niveis de carga, tambern S&I passlveis de estudo par processo semelhante ao que ser& vista a seguir, exigindo apenas algumas adapta@?s.

0 m&do exige a divis& do periodo em exame (24 h a contar do inicio do pica de carga) em intervalos de pequena dura@o e 0 cticulo da temperatura do ponto mais quente, ao fim de cada urn desses intewalos. A temperatura do ponto mais quente do enrolamento B suposta constante, 80 longo de cada intervalo, e igual ao seu valor final.

Quanta maior for o ntimero de intewalos em que o ciclo de carga for dividido, mais precise ser& o c&xlo da temperatura do ponto mais quente. lntervalos mais longos acarretam, normalmente. resultados mais consewadores.

6.7.3.1 Transformadores de dois enrolamentos (I autotransformadores oem tercYrlo

Equa@es para detennina@o da temperatura

- Eleva@o de temperatura durante o aquecimento:

- 6leo:

*em=(*ed-*ed) +*e8, . ..(4)

- enrolamento:

Aee,=(Aed-A6e,) + *e8, . ..(5)

- Eleva$Ho de temperatura durante o resfriamento:

- 61eo:

-’ A6, = (~6~ - Aed) e r” + *ed . ..(6)

- enrolamento:

At& =(Ae,-A6,)e5tA6, . ..cI)

onde: t’=t-tp

. ..(6)

Aed = Ae,,(k;)m

: Ae,=Ae8, y$ [ 1

Aeei = Ae,Jk’)”

*e_=*e_

*esm=*e_

para t = t,

para ‘=$

. ..(li)

. ..(12)

. ..(13)

k, ~3 %

k, =si %

e a menus das corre$%s definidas em 5.7.3.2:

T,=T”

onde:

*e T =CA

p.

. ..(14)

. ..(15)

e para transformadores corn fluxo de 6leo n&a dirigido:

C 6 igual a 0.132 (massa do nticko e das bobinas, em quilcgramas) t 0.066 (massa do tanque e dos acess6rtos, em quilogramas) + 0,351 (litros de 6leo);

e para transformadores corn flux0 de 6leo dirigido:

C B igual a 0,132 (massa do nricleo e das bobinas, em quilogramas) t 0,132 (massa do tanque e dos acesdrios, em quilogramas) + 0,510 (litros de 6leo).


10 NBR 5416:1997

As temperaturas do topo do 61eo e do ponto mais quente sHo calculadas, respectivamente, par:

e,=Aeo+e*

5.7.3.2 Corre@o das equa+=

Teoricamente. diversas corre@es poderiam ser feitas quando sHo usadas as equa+~ acima para o c&lculo das eleva@?s de temperabra, tais cano as corre@~?s pam as vark@es:

a) da constante de tempo t6rmica do transformador, para cargas acima da nominal;

b) do valor da resist&v+ elCtdca do condutor;

c) da vbcosidade do 6leo.

Pam fins pr&icos, entretanto, se essas corre+s forem omitidas, serk obtidos resultados suticientemente pre-

cisos. Corn a eleva@o da temperatura. a resist6ncia el6trica do condutor, para as condi@es de carregamento acima da nominal, 6 maior do quo para a cond@o nominal. Pode-se, assim, aplicar urn fatot de wrreflio no ck~lo das perdas, se tal refinamento fosse justific&el. Contudo, corn esse acr&cimo de temperatura. h& uma diminuiGHo da viscosidade do 6leo que. pelmitindo uma maior circula.@o deste, melhora a dissipa$Ho do calor. Dessa fona, este efeito tende a compensar o efefto do aumento da resist6ncia.

5.8 lJtiliz@o das tabelas de capacidade de carga

As tabelas 8.1 a 8.40, quo indicam a ponta de carga a ser imposta a urn transfonnador de pot&&, para uma determinada dura@o. foram obtidas corn a utiliza@o das equa@es de 5.7.3.1.

Aplica@es de cargos que causam envelhecimento acelerado do transformador aparecem indicadas “as tab&s. 0 fluxograma adotado para OS cticulos 6 mostrado na figura 5.

C~lculo do perfil de temperatura do enrolamento C6.lculo do pedil de temper&m do (Ileo

0

e se lim e e


R5416:1997 11

5.8.1 Dedos neceao6rios

Para a utilii@o das tab&s, o usu&io dew dispor doe. seguintes dados:

a) temperatura ambiente (6.);

b) carga continua initial (S,);

c) dura.&% da ponta de carga (tJ;

d) m&do de resfriamento (ONAN, ONAF, etc.);

e) limite de elevag~o da temperatura mCdia dos enrolamentos (65°C ou 65°C).

6 Procadimento 2 - Usutirios qua disphem de controls das condip6es oparacionais

6.1 Objetivo

Este procedimento fomece as condicbes para a aplica- $20 de cargas em transformadores, corn dois ou mais enrolamentos e sem limita@ de potencia, para OS usu6dos que possuem o controle das condi@es operacionais das unidades transformadoras. Tais controles permitem oti- mizar a utiliza@o destes equipamentos quanta & forma de carregamento.

6.2 Contmle das condl~es operacionais

6.2.1 Enoaioo par 96s - Cromatogrefia

Devem ser levados em considera$Ho, coma limitantes nos pmcedimentos de carregamento, OS cases em que existem suspeitas de falhas incipientes, detect&as a partir dos diagnbticos de g&-cromatografia e que, apesar disso, o transformador 6 mantido em opera@. N&as condi@es. II&J se deve exceder a corrente nominal. A quantidade de oxigCnio n8o limita o carregamento. No entanto, no sentido de se atender B expectativa de vida (ver 6.4), no que diz respeito B acelera@o do processo de envelhecimento da celulose. SUB concantra@o no 6leo isolante IGO deve ultrapasrar o valor de 3 WO ppm.

52.2 Ensaioe flelcoqufmicos

Para a aplica@o, de maneira conf&vel, dos nlveis de carregamento desta se@io da Norma, 6 necess&io que

OS valores de teor de &gua e lndice de neutraliza@o do 6leo is&ante do transformador estejam conforrne a tabela 4. Todavia, no sentido de garantir que o envelhecimento da is&$% seja predominantemente t&n-&x, dew ser observado o estabelecido em 6.4.

6.2.3 Caracterfstices do trensformador

OS transformadores possuem caracteristicas que determinam a capacidade de seu carwgamento.

6.23.1 Caratieristicas b&&as

- classe do transform&or (55°C o” 65°C);

- corrente nominal;

_ tens80 nominal;

- massa da parte ativa;

- massa do tanque e acess6rios;

-volume do 6leo;

- perdas em carga (perdas binerias para transformadores corn mais de dois enrolamentos);

- perdas em vazio;

- eleva$Ho da temperatura no topo do 6100 sob carga nominal em re!a@o B ambiente;

- eleva@o da temperatura media do enrolamento sob carga nominal em rela@o B do topo do 61eo;

- constante de tempo t6rmica do transformador;

-m&&o de resfrtamento;

- tipo do sistema de preserva$Ho do 6leo.

6.2.3.2 Caracteristices especiticas

Para que o usu6rio possa apliiar carga corn confiabilidade em seu transformador. dew-se ter conhecimento do hist6rico do equipamento corn registros das manuten- @es. ocorr&!cias que influenciam na confiabilidade e/w desgaste premature, acess6rios etc.

Tab& 4- Valores ffslcoqulmlcos llmites do 6leo isolante

Ensaio Norma de ensaio 6leo em oper@o

< 242 kV

&so em opera@0

Z 242 kV

Tear de &gua @pm) a 60%

(ndice de neutraliza@o (mg KOHfg)

NOTAS

NBR 5755 535 S25

ASTM-D974 e 0.20 <0,15

1 0s velores da tabela fomm obtidos da recomenda@o SCM-019/ELETROBAAS.

2 &so o Mso esteja a urna temperetura diferente de 60%. o tear de ague deve ser relecionedo de ecordo corn a figure 6.


NBR 5416:1997

6.3.3.3 InfhSncia das caracterfsticas

Transformadores do mesmo tipoltens8olpot&ncia, e submetidos a ciclos de carga semefhantes. podem apre- sentar diferentes envelhecimentos devido Bs was ca- racterlsticas.

carregamento admissivel do transformador 6 fefto a qualquer instante, e de acordo corn o grau de pre- cisgo desejado.

6.2.5 Tear de &gua nos enrolamentos

As prfncipais caracteristicas que mais influenciam no c*I- culo da perda de vida do equipamento por envelhecimento temlico Go. por ordem de prforidade, as seguintes:

A umidade, al6m de reduzir a resist&w& de isolamento. 6 urn fator limitante ao carregamento, devido & possibi- lidade de form@o de bolhas no transformador (ver tabela 5).

Aemn= eleva@o da temperatura do ponto mafs quente do enrolamento, sob carga nominal, sobre a temperatura do topc do 61~0, obtfda a paftir da eleva$~o da temperatura media do enrolamento, sob carga nominal em rela@o B do topo do 6le0, acrescida de 10°C (15°C) para transformadores de 55°C (65°C)

Tabela 5 - Limites de teor de dgua no papel lsolante (% em massa)

Norma de ensaio

ASTM Cl 3277

< 242 kV 2 242 kV

2 I,5

NOTA - As tsmpersturas de acx&sdnw podem ser rnenores. depecdsndo do projeto da Inmsformador.

Aem= eleva@o da temperatura no top0 do 6leo sob carga nominal em rela@o B ambient0

0 teor de agua deve ser veiiicado atrav& de amostras de papelFio, retiradas da parte ativa, usando m&odos de laborat6rio. coma o da ASTM D 3277. Nesse procedimento s50 necess~rios o desligamento do transformador e a drenagem do 6100.

T0 = constante de tempo t&mica do transformador, para qualquer carga e para qualquer diferenpa de temperatura entre a eleva@o final e a initial do topo do 6leo

Na impossibilidade de se desligar o transformador, devem ser utilizadas cuwas. como as da figura 6, que fomecem urn valor orfentativo do tear de &gua nos enrolamentos, a partir da umidade do 6leo.

R = rela@o entre as perdas em carga, sob carga nominal, e a perda em vazio

6.2.6 Forme@,o de bolhas

n = expoente usado no c&ulo da eleva@o de temperatura do topo do 6100, que depende do m6todo de resfrfamento em funcionamsnto (ver tabelas A.1 e A.2)

As temperaturas elevadas do enrolamento, ou as varia- @es abruptas da carga ou da pressHo atmosfbrica, combinadas corn valores superfores aos limties estabelecidos nesta Norma, podem ocasionar a formacHo de bolhas, aumentando o risco de falha no equipamento (veranexo E).

m = expoente usado no c&lwlo da elevapao de temperatura do ponto mais quente, que depende do m6todo de resfriamento em funcionamento (ver tabelas A.1 e A.2)

6.3 Tipos de carregamentos admisskeis

T,= constante de tempo t&mica do panto mais quente

6.2.4 Detennina+a dao curves de carga e de tem~evA”ra amblente

OS carregamentos de transformadores Go considerados em termos de ciclo de carga, corn durap5.o de 24 h cada ciclo. OS ciclos de carga podem ser classfficados coma de carregamento em condi@o normal de opera$Bo. em condi@o de emerg&cia de longa dura@o e em condi@o de emerg&uzia de curta dura@o, conforme 0s limites da 6.5.

OS dados de corrente e temperatura ambiente, a serem utilffados no-s c~lculos de carregamento. devem ser coletados ao longo do mC, pelo menos uma vez por se- mana, no dia mais represent&Jo. Estes dados devem ser coletados em intewalos de tempo regulares de no tiimo 1 h.

6.3.1 Ciclo de carregamento em condi@io normal de 0per2@0

Dew-se adotar o seguinte procedimento:

c aquele no qual, em nenhum momenta. 6 excedida a temperatura do topo do 6leo ou a do ponto mais quente do enrolamento para a condi@o normal, mesmo que, em patie do ciclo, seja ultrapassada a pot&& nominal.

- a cutva de oarga a ser utilizada 6 dada pela media 6.3.2 Clclo de carregamento em condieo de emerg&&

dos v&ores medidos; de tongs dura+

- para transfonadores de dois enrolamentos, a cwva de carga m6dia. em amp&es, deve ser medida. preferencialmente, no lado sewndGio;

- pam transformadores de tr&s enrolamentos, deve- se considerar a curva de carga media, em amp&res, do enrolamento secundario e do terci&to (se hoover carga);

- nos sistemas de aquisi@o de dados automathados, OS dados recebem pr&tratamento de valid&o 8 posterior armazenamento; neste case, o c&ulo do

TaJ carregamento permite que sejam ultrapassados os limites de temperatura do ciolo de carregamento em con- diGHo normal de opera@o, uma vez que Go consideradas saidas prolongadas de unidades transformadoras, por desligamento de algum element0 de sistema.

NOTA - 0 carregamento das unidades tisformadoras se sftua acima do-s valores nominsis. por4m decorre de desligamentos pmlongados de urn elemento do sistema Uma vez ocorrida 8 contingPncia. 0 carregamento pczde se rep&r psrlodlcsmente. at6 o restabelecimento das condiq&x anterfores ao desligamento.


IR 5416:1997 13

46 6b

Taor de dgua no dleo (PPm)

L 0

Figure 6 - Rela@o entre l-&O no 6leo (ppm) e H,O no papel (%) em fun@o da temperature da amostra do 6leo para transfommdores higroscoplcamente estabilizados’l


NBR 5416:1997

6.3.3 Ciclo de carregamento em condip6o de emerg6nct.s de c”tia dura$Ho

6.5 Limites

6.5.1 Cargas-limite

Este tipo de carregamento envolve condi@es de major

risco. devendo, portanto, ssr utilizado apenas em rams ocasiks.

As cargas mtiimas admissiveis, em percentual da corrente nominal, S&J as dadas na tabela 7.

0 tempo de opera+~. nessa condi& deve ser menor do que a constante de tempo t&mica do transformador s depende da temperatura snl opera@ antes da contin- gktcia, nHo devendo ser mator que 30 min.

6.6.2 Temperaturss-limite

Para fins de aplica@o desta NOM, sHo adotadas as limita@es de temperatura dadas na tab& 6.

Durante esse intelvald de tempo, dew-se retomar B con- d&&o da carregamento de longa dura@w case contrkfo, o transform&or deve ser desligado. para se evitar o risco de falha.

6.6 Procedimentos adicionais

OS procedimentos que devem ser desenvolvidos para utiliza@o na orienta@ da polRica de carregamento a expectativa de vida ljtil &IO OS descrttos a seguir.

6.4 Expectativa devida 6.6.1 InfluCncia dos nlveis de CO e CO2

A expectattva de vida de urn transformador, cujo 61eo esteja dentro das caracteristicas de 61eo now em contato corn o equipamento, Segundo a NBR 5356, B dada ex- clusivamente pela lei de Arrhenius (envelhecimento t&mico), ou seja:

OS niveis de CO e CO, dissolvidos no 6leo is&Me, bem coma a tie entre eles a a taxa de crescimento das concentra@es, constituem indicadores da degrada$Bo t&mica do papel isolante.

logvida(horas)= A+ $

6.6.2 Anfdlse da concentrqio de compostos de furano em 61eo isolante

OS nlveis de concentra@io de compostos de furano am 6leo tsolante constituem indicadores da degrada$Ho do papel isolante e de deteccso de falhas incipientes, du- rank o ensaio de recep@o do equipamento.

onde:

T B a temperatura absoluta em Kelvin = 13~ + 273°C;

6. B a temperaturn do panto mais quente dos enro- Iamentos. em graus Celsius;

A s B S&Y as constantes da curva de expectativa de vida.

OS transformadores em opera@, devido a filosofia no projeto da conserva$~o do &so is&Me ou m6 manuten+ do &?o, possibilitam a penetra@o de contaminantes, coma o oxigi?nio e a &gua, acelerando o processa de envelhecimento.

A medida qua os valoras de teor de kgua e indics de neutraliza@o do 6leo isolante de urn transformador se afastam das do 6leo now em contato corn o equipamento. wnforme a NBR 5356, aumenta-se 0 desvio em rsla@~o ?I lei de Arrhenius, uma vez que o envelhecimento da isok@ passa a ser influenciado, tamb&n, pela a@ dos agentes contaminantes (ver tabela 6).

Tabela 6 - Valores do 6leo lsolante e do papal em opera@o pan, Cslculo de expect&w de vtda

indice de neutraliza@o (mg KOH/g)

Teor de 0, (ppm)

casa 0s referfdos limttes nHo sejam respeitados, a ex- psctativa de vida calculada atrav& da lei de Ardwsnius sawtr& apenas, para uma an&se relativa da inflwkcia de urn determinado carregamento, pois 0 grau de envs- lhecimsnto assim obtido n&o corresponde B idade crane-

lirgica do transformador.

6.6.3 Andlise do grsu de polimeriza@o do ppet tsotante

0 resultado do ensaio de anhlise do grau de polimeriza@ do papel mostra o estado de degrada@o mec&-oica do papel is&ante. 0 fabricante do equipamento deve for- nscer os valores de grau de polimeriza@o do papel now e do papel ap6s a secagem em f&brica. Pap&s ncwos possuem grau de polimeriza@o em tome de 1000. ApSs OS ensaios de libera@ do equipamento em fAbrica, o papal dew atingir urn valor de grau de polimerfza@o ds no mlnimo 600. 0 acompanhamento do grau de polimeriza@o pode ser feito a partir de amostras retiradas de local prkdmo B entrada dos terminais de alta tens&z Na impossibilidade de acesso a esse ponto, CI grau de polimeriza@io pode ser avaliado a partir de amostras retiradas dos terminais das buchas. Papel acessivel para amostragem deve ser previsto na especifica$Ho e con&u+ dos transformadores, para permitira avalia@o do equipamento. 0 grau de polimeriza@o em tome de 150 indica qua o equipamento estti sujeito a falha, dependendo dos niveis dos esforcos mec6nicos resuitantes de curtos-circuitos externos.

6.6.4 Monitora@o da temperatura em tempo real

0 conhecimento das temperaturas dos enrolamentos e do 6le0, em tempo real, permite a otimiza@o do carrsgamento, acarretando maior flexibilidade operativa. Para isto, sZ0 necess&fos:

- controle da carga em tempo real,

comando da carga & dist%ncia,

- leitura rem&s da temperatura.

sistema de mediG% de temperatura de alta preci- s&3.


NBR 5416:1997 15

Tab& 7 - Cargas mkimas admissfveis

Tipo de carregamento I Transformadorat8 100 MVA

I Transformador > 100 MVA

Normal

Emergkcia de longa dura@o

EmergGncia de curta dura@o

150% 130%

150% 130%

150% 140%

NOTA Para carregamentos superiores aos da tab& devem-se conhecer as limita@es de projeto.

Tipo de carregamento

Tab& 8 - Temperaturas-limite

Classe

55°C 65°C

Temperatura C

6leo Ponto mais quente cho Ponto mais quente

Normal 95 105 105 120

Emerggncia de longa dur@o 105 120 110 130

Emerg&ncia de curta dur+o 105 130 110 140

7 CBlculo da temperatura de transformadores sob rlica@m de cargas

AOezaB o Afj=, durante o aquecimento

A0*,,6 oA8=, durante o resfriamento

~a o cslcula das capacidades de carga dos trans- rmadores, devem ser utilizadas as eqw@es b&icas !sta subse@o.

7.2 Lista de simbolos

A0 cn,,2,96 a eleva@o da temperatura do ponto mais quente do enrolamento, sob carga nominal, sobre a temperatura do topo do 61e0, obtida a paltir da eleva@o da tempcratura media do enrolamento sob carga nominal, em rela@o B do top0 do 61eo acrescida de 10°C (15°C) para transformadores de 55°C (65°C) do enrolamento de alta, media e baixa tenseo

~Ivo indica@o diferente, todas as temperaturas SZO em

aus Celsius e todos os tempos expresses em horas. AeO& a eleva$~o de temperatura do topo do 61~0 sobre a temperatura ambiente

18 a temperatura ambiente AfIn, o AQO durante o aquecimento

B a temperatura do topo do 6leo AeO,Q o AQa durante o resfriamento

B a temperatura do ponto mais quente do enro- z&to de alta, media e baixa tens& A6_8 a eleva~?~o de temperatura do topo do 61eo sobre a

temperatura ambiente sob carga nominal I~, B a eleva~~o de temperatura do ponto mais quente ,bre a temperatura do top0 do 61eo do enrolamento de ta tens53

AHti B a eleva@o initial de temperatura do topo do 6leo sobre a temperatura ambiente para t = 0

I #II e o Ae*, durante o resfriamento

jc2 B a eleva@o de temperatura do ponto mais quente ,bre a temperatura do top0 do 61eo do enrolamento de edia tens&

A8, Q a elev@o final de temperatura do topo do 6leo sobre a temperatura ambiente para a carga de ponta (Sp)

AO*,, B a eleva@o initial do ponto mais quente sobre o topo do 61eo para t = 0, do enrolamento de alta ten&x

AeBaz B a eleva~~o initial do ponto mais quente sobre o topo do 61eo para t = 0, do enrolamento de media tens&

3e,a8 o AO, durante o aquecimento

ge9,8 o A6a, durante o resfriamento

AO, B a eleva@~o initial do ponto mais quente sobre o topo do 61eo para t = 0, do enrolamento de baixa tensHo

8, B a eleva@o de temperatura do ponto mais quente AH,, B a eleva$~o final do ponto mais quente sobre o topo

,bre a temperatura do topo do 61eo do enrolamento de do 61eo para a carga de ponta (SJ do enrolamento de

31xa tensao alta k”SHO


16 NBR 5416:1997

AOm6 a elevaqZo final do ponto mais quente sobre c topo do 61eo para a carga de ponta (Sp) do enrolamento de media tens%

Ae 6 a eleva@o final do ponto mais quente sobre c top0 dc%lec para a carga de ponta (S,,) do enrclamento de beixa tens&

AC8 6 a mkdma eleva@o do topo do 6leo sobre o am?iente durante c carregamento acima do nominal

de,, 6 a mkima eleva@io do pcnto mais quente sobre c topo do 61eo durante o carregamento acima do nominal, do enrolemento de alta tens80

AOti6 a mhxima eleva@o do pcnto mais quente sobre c tcpc do 6leo durante o carregamento acima do nominal, do enrolamento de media tens%

AON a mhxima eleva@o do ponto mais quente sobre 0 topa do 6leo durante o carregamento acima do nominal, do enrclamento de baixa tens%

& 6 a r&h entre as perdas to&is correspondentes a carga iniciel (SJ e B carga nominal (SJ

4 6 a raz&o entre as perdas no enrolamento de alta tens% correspondentes & carga initial (S,) e B carga nominal (SJ

Kc 6 a razHo entre as perdas no enrclamento de media tens% correspondentes B carga initial (SJ e B carga nc- minal (S,)

& 6 e razk entre as perdas no enrolamento de baixa tens% correspondentes & cerga initial (Si) e & carga nc- minal (SJ

qr 6 a razPo entre as perdas totais correspondentes B cage de ponta (S,) e & carga nominal (S,)

$t 6-a reztio entre as perdas no enrclamento de alta tensao correspondentes & cerga de ponta (SJ e ?a carga nominal (S,)

Q 6-a raz& entre as perdas no enrolamento de mCdia tense0 correspondentes B cage de ponta (SJ e B carga nominal (SJ

$6 a razHo entre as perdas no enrclamento de baixa tens% correspandentes B carga de ponta (S,) e B carga nominal (S,)

S,C a carga initial ou carga b&k

S”6 a carga nominal

Sp6 a carga da ponte

R 6 e rela@ entre as perdas em cage sob carga nominal e a perda em vazio

e 6 igual a 2,71828 (base do logadtmo natural)

t6otempo

$6 o tempo de dura@o da ponta

At 6 c intervalo de tempo genhtco

P”6 a perda total sob carga nominal

AP 6 a vada@o da perda total devfda ?I varia@o da carga

TO6 a constante de tempo t6rmica do transformador para qualquer carga e para qualquer diierenp de temperatura entre a eleva~~o final e a inicial do topo do 61eo:

Ta6 a constante de tempo t6rmica do ponto mais quente

T,C a constante de tempo t&mica para a carga nominal, comeqando corn a eleva+ initial do topo do 6leo de CPC sobre c ambiente

PV 6 a perda de vida

C 6 a capacidade tCnica do transformador, em joule per Kelvin

n 6 0 expoente usado no cSlculo da eleva$% de temperatura do topo do 6le0, que depende do tipo do resfriamento em funcionamento (ver tabelas A.1 e A.2)

m 6 o expoente usado no c~lculo da eleva@io de temperatura do ponto mais quente, que depende do tipo do resfriamento em funcionamento (ver tab&s A.1 e A.2)

Pp 6 a parda total devida B carga S,

Pi 6 a perda total devida B carga Si

Pi, perdas no enrolamento de alta tens% devido B carga

St,

P, - perdas no enrolamento de media tens&o devido h carga s,

P, - perdas no enrolamento de baixa tens&a devfdo &. carga s,

P, - perdas no enrolamento de alta tens% devido B carga

%

P, - perdas no enrolamento de media tensHo devido & carga Sn,

P,- perdas no enrolamento de baixa tens&o devido B carga Sn,

P, - perdas a vazio medidas corn tens& nominal na deriva@o principal

66.3 M&do para o Calculo

Ver5.7.3.

6.7.4 Equa#es para a determlna@io da temperatura

6.7.4.1 Transformadores de dais enrolamentos e autotransformadores sem tercikio

Ver5.7.3.1.


3R5416:1997 17

6.7.4.2 Transformadores de trCs enrolamentoa

- Eleva$Ho de temperatura durante o aquecimento:

- 61eo:

de, =(Ae, -Aed) . (17)

- enrolamento:

A9.,. = (A& -A&,) + A%, . ..(l&)

AI&, = (A& - Aed2) + AO, . . . (lab)

AtlBa3a=(Af3m-Aea3) + A& (let)

- Eleva@o de temperat& durante o resfdamento:

- 6ko:

;I AeB, = (Aem - Ae*) eTO +ae, (19)

- enrolamento:

i

AL = Mm, - ABe,,) eh + %I (20a)

r

%*r = (Aem2 - Ae&) eTe + Ae@ . (20b)

-r

‘3e,, = (Aem - ABea) eTe + AeM . (2ocJ

onde:I’=t-tp

Ae&=Ae‘JK]

K, =$

n

Pi=P,,+P,+P,+P,

2

2

2

A% = A% [FJ

(21)

. ..(22)

P,=W,

Pz=Wz

P,=W,

Ae.i, = Aem, (K:, )”

A6e,=A9,,(KZ,)”

Aed = A’3B..s (K:, )”

. . . (23a)

.._ (23b)

._. (23~)

. . . (24a)

. . . (Mb)

. . . (24c)

para t=b . (25)

para t=$ . (26a)

para ‘=$ . (26b)

para ‘=$ (26c)

(27)

. (26)

Ae T,=T” ondaTn =C>

p. (29)

onde, para transformadores corn flux0 de 6leo 1160 didgido:

C B igual a 0,132 (massa do nlicleo e das bobinas, em quilogramas) + 0,068 (massa do tanque e dos acess&ios, em quilogramas) + 0,35i(litros de 6leo);


18 NBR 5416:1997

e pare transformadores corn fluxo de 61eo dirigido:

C 6 igual a 0,132 (massa do nlicleo e das bobinas, em quilogramas) + 0.132 (massa do tanque e dos aces%%ios, em quilogmmes) + 0,510 (litros de 6leo).

A temperatura do ponto mais quente B calculada por:

NOTA- A perda em carga pare transform&or de II& enrdamen- ms 4. eproximademente, e some das pen%% de cede enmla- mmtr,. As per&s em cede enrolemento S&D cekuladas atrev& de* equa@es:

onde:

P,, P, e P, S& es p&ncias de reler6ncia do-s enrolamentoS pare determinedacc+uli~o de carregemento, especficades pslo comprador (P, > P, > PJ , em VA. Se este mndl@o tie for espedficada. devem Ser adotedas es respectives pat6ncias nominais dos enmlementos;

w,a a pea w* enrolementca 1 e 2, refer&l B pot6ncia P,, na temperature de refer~ncia, em watts;

w,, B a perde nos enrolamentos 1 e 3. refelida B pot&xia P,. M temperahlre de refetincie, em watts;

W, B a perda nos enrolamentos 2 e 3. referida B pat8ncia P,. M temperetura de refer&w& em watt%

W,, W,. W, S&o as perdas nos enrolamentos 1. 2 e 3, referidas k p&ncias P, , P, e P,, respectivamente. na temperetwe de refer8ncia. em watts.

-do de opera@0 sem cage no tercikrto. este equipamento. par Se cornporter coma urn transformedor de dois enrolamentos. ja esta culltempted em 6.7.4.1.

6.7.4.3 Atiotransformadores corn enroiamento terciAri0

As equa@ks de 6.7.4.2 podem ser aplicades a autotransformadores corn Snrolamento terci&fo.

Entretanto, devido is simplifica@es adotadas, os resultados epresentx~o OS seguintes desvios em rela@o &s temperatures observades no equipamento:

a) autotrensformadores ebaixadores: es temperatures celculades dos enrolamentos Go maiores do que es observades no equipamento.

Em urn autotransformador corn tercizkio, es perdes W,, W, e W, nHo possuem significado individual- mente, podendo assumir valores negatives. Mesmo n&e cSSo. e Sue Some corresponde, aproximada- mente, & perda em cage do transfonador;

b) autotrensformadores ekvadores: es temperatures calculadas dos enrolamentos SPO menores que es observades no equipamento.

Quendo da opera@o sem cage no terci&io. este equipemento, por se comportar coma urn transformador de dois enrolamentos, j& es16 contemplado em 6.7.4.1.

6.7.5 Corre@io das equa@es

Ver 5.7.3.2.

6.7.6 Wtodo utilizedo pare o c&xlo da cepacldade de .X,g*

6.7.6.1 M&ado

0 mdtodo de c~culo apresentado nesta subse@o fomece o carregemento admissivel do trensformador, Segundo condi@es preestabekcidas, atraw% do cZdculo de urn ciclo de carga m&ma admisslvel que pode ser imposta a urn transformador de pot&cia a partir do conhecimento dos seguintes dados:

a) ceracterfsticas do transformador;

b) o ciclo de carga hors a hors na instala@o;

c) temperatura ambiente na instala@o (conforme 4.2);

d) limites pare cage, temperauras 6leolenrolamento e perda de vida (ver 4.1 e 6.5).

Esse m&odo utiliza a teorfa de Arrhenius (ver 4.1.2), exigindo a divisio do ciclo de carga em intervalos de pequena dura@o (normalmente 24 inter&&s de 1 h cada urn), e o c~lculo da temperatura do ponto mais quente dos enrolamentos, So fim de cada urn desses intervelos.

A temperatura do ponto mais quente do enrolamento B suposta corMante ao longo de cada intervalo e igual So seu valor final no intervalo, podendo-se c~lcular a per& de vida percentual ocorrida ao longo de cada intewalo At (em bores) pela equa@o 3. A perda de vida B a ~arna des perdas de vida dos diversos intewalos de tempo. Ctuanto maior o ntimero de intewalos em que o ciclo de cerga for dividido, meis precise 6 o resultado.

A pertir do ciclo de carga dado e des informafles contides em a), c) e d), o m&do utilize urn processo iterative para definir o perfil de carge m&&no admissivel. Este perfil pode ser alterado pare cima ou pare baixo em fun@o da viol&o de alguns dos limites definidos em d). N&e case, o processo 6 repetido at6 que o nova pedil esteja dentro dos limites de d).

6.7.6.2 Fluxogrema

Para melhor visualiia@o do processo de c&lculo. -a figure 7 apresenta urn fluxograma simplificado do processo.


NBR !3416:1997

lmprimir rwJlbdoS

T (-77)

Figurn 7 - Fluxograma simplificado do processo de tilculo


20 NBR 5416:1997

6.8 Condi+?s especiais

8.8.1 Operafio corn pane ou todo sistema de resfriamento fora de Servi$O

Em transformadores provides de equipamentos auxiliares no sistema de resfriamento, tais coma: bombas, ventiladores ou ambos, pode ser necesskfo oper&los por algum tempo corn esses equipamentos fora de servito. 0 procedimento pare aplicafio de carga nesses cases 6 dada nas subse@?s a seguir, utilizando-se a simbologia da tipos de resfdamento da NBR 5356.

8.8.1.1 Transformadores corn slstema de resfriamento

ONANIONAF

N&es cases, quando os ventiladaes estiverem inope- ranks, tomam-se OS dados indicados na placa de identifica@io pam o sistema de resfriamento ONAN e aplicam- se cargas oomo se o transformador tivesse somente este sistema de resfdamento.

8.8.1.2 Transformadores corn sistema de resfriamento ONANlONAFlOFAF

Dependendo de serem as bombas ou OS ventiladores ou ambos quo estiverem fore de servipo, tomam-se. na placa de identifica@o, os dados correspondentes ao sistema de resfriamento que penanece em funcionamento e aplicam-se cargas coma se o transformador tivesse somente este sistema de resfriamento.

6.8.1.3 Transformadores corn sistema de resfriamento OFAF ou OFSVF (corn trocador de cslor)

OS trocadores de calor utilizados em transformadores corn o sidema de resfriamento OFAF ou OFWF, em geral, dissipam urn?. quantidade insignificante de calor, quando a circula@o foFada do 6leo ou o meio refdgerante for- pdo (ar ou bgua) estiver inoperante. Se some& pate do sistema de resfriamento estiver em funcionamento, tie admissfveis cages permissiveis e sua dura$Ho pode ser calculada conforme 8.8.1.4.

As cargas, a dura@o da carga, a condi@o prhia eo carregamento, a temperatura ambiente e OS parSmetros fisicos do transformador determinam a temperatura do ponto mais quente e a perda de vida ocorrida durante o perfodo da perda de todo o sistema de resfriamento.

Durante o period0 da perda do sistema de resfriamento, o calor dissipado pelo transformadordepende da radia+ do tanque e das caracterkticas de convec@o quo, por sua vez, dependem das dimensks do tanque.

As caracteristicas de dissipa$Ho do calor podem ser calculadas atraw% das medi@ks Midas de ensaios, ou estimadas corn base nas dimens6es extemes.

8.8.1.4 Efelto do carregamento e do tempo sobre 8 temperaturn do 6leo e do ponto msls quente

0 efeito do carregamento e do tempo sobre a temperatura do 6leo e do ponto mais quente pode ser determinado de uma forma aproximada atrav& das equafles a seguir.

Lista de simbolos:

A 6 a soma da supetffcie livre dae paredes do tanque e tampa em metros quadrados

C C a capacidade t&mica do transformador para fluxo de 6100 nZo didgido

q6 a ratio entre a carga a ser mantida e a carga nominal

P 6 a perda total na condi@o de carga a ser mantida. menos as perdas dissipadas p&s paredes do tenque a 8_, em watts

F 6 igual a 2. para fluxo de 6leo ditigido, e 1, para fluxo de 6leo IGO dirigido

TL 6 a perda total na condi@o de carga a ser mantida, em watfs

A8af, 6 a eleva@io de temper&m do 6leo A mkima pothcia de plaza, obtida do relat6rio de ensaio de fabrica

AfJau 6 a eleva@o de temperatura final do 61eo mbdio, em gra.us Celsius

A8ao 6 a eleva~~o de temperatura do 6leo m6dio no instante da perda de todo o sistema de resfdamento, em graus Celsius

A8at 6 a eleva$Ho de temperatura do 6leo m6dio no instante t

A9- 6 a eleva+ de temperatura do ponto mais quente sobre o topo do 6leo na condi@So de carga a sex mantida

m 6 o expoente do enrolamento. conforme as tab&s A.1 e A.2

Ae8, 6 a eleva@~o de temperatura do ponto mais quente sobre o topo do 6ko na condi+ de carga nominal

8a6 a temperature ambiente

A8o 6 a eleva~Bo de temperatura do topo do 6le0, em graus Celsius

0,6 e temperatura do ponto mais quente, em graus Celsius

(1) A estimativa de perdas em watts, que 6 dissipada pelo tanque ?I temperatura do 6leo ZI mkdma pot&ncia OFAF, ap6s a perda de todo o sistema de resfriamento, 6 calculada conforme a equa@o a seguir:

LD = 5,659 (A8,Jrz1 watts

(2) A estimativa da eleva@io de temperatura final do 6leo mCdio na condi@o de carga a ser mantida 6 celculada conforme a equa@o a seguir:

AWiu = (TULDPO AQ

(3) A constante de tempo thrmico correspondente a esta condi@o de carga C cakulada conforme a eque@o a seguir:


NBR 5416:1997 21

(4) A eleva~~o de temperatura do 61so m6dio em urn instante t qualquer, para o transformador nesta condi- @o de opera@& pode ser calculada atrav& da seguinte

eqw@o:

(5) Durante o intelvalo de tempo tkL = 0 a 0,155, a diferen$a entre a temperature do top0 do 61eo e o 61eo m&dio pods ser calculada confone segue:

Ae,,=7t + 6(temhOmS)

A elevaflo de temperatura estimada do topo do 6leo pcde ser calculada confonne segue:

AO, = Aeo, + A&d

I? racomendado qus Aeo + ea do exceda 110°C.

NOTA - Eetlmetives para a elevagm de temperature do topo do 6ko pars t$ > 0.15 devem ser obtidas do fabftcente.

6.8.1s Para transformadores corn fluxo de &so didgido, a ekvafio de temperatura do ponto mais quente sobre o topo do 6leo aumenta substancialmente, quando cessa o flux0 de 61eo forGado. Uma estimativa desse valor pode ser obtida do fabricants. Corn a premissa de que urn fluxo razo&wl de 6leo continua circulando por convecp50 natural, uma estimativa aproximada pode ser calculada conforma segue:

ixeen= (eleva@io media do enmlamento - AEIdr F + 5

Ae,= A8 in K2” “C

NOTA. A elevegm de temperature media do enrdsmsnto e do 61eo pods ser obtida do relat&io de ens& pars s rrkime potancia de placa.

6.8.1.6 Atemperatura do ponto mais quente. para a carga a ser mantida, pode ser calculada corn0 a seguir:

6 recomendado que 9. n& exceda 140%.

NOTA - Ao utilizar o procedimento ecima, OS seguintes fetwes devem ser levados em wnsidera@o, durante a situs@o da perds do .&sterna de resfdamento:

a) a maioria das pmtefles Wntre sobrewnente, lnstels.das no transformador, 6 inadequada psra este condipao de Op*r*~SiOo:

b) o rel6 do ponto meis quente (para ekarme 8. em muitos cases, desligamento). utilizandodois pa&metros de entrsds (wrrente de fase e a temperatura do topo do 6leo). 6 calibrsdo pere a eleva@o do ponto mais quente sobre o 61e0, conslderando 0 fluxo de 6leo forsado circulando atrav& dos enrolamentos. Sem este flux0 de Mea towdo, o apareliw dew indicer uma temperatura muitos gnus abaixo da temperahlrs real do ponto meis quente:

c) urn transfommdor projetado pars o flux0 de dleo dirigido. ao se perdersm as bombas. tern reduzido dresscamente o fluxo de 61eo atrav& dos enrolamentos. aumentando sen- sivelmente o gradiente do ponto mais quente. Conse- qtkntemente. a temperature do topo do 6leo dew ser reduzida 8 urn valor bem abalxo da normal. pare esseguraf que a temper&xi da ponto mals quente fique dentro dos limites do projeto.

7Transformador elevadordeusina

OS transformadores elevadores de usina n& sk, geralmente, submetidos a carregamentos acima da pot&-& nominal, por serem de pot6ncias superiores as dos geradores. Nos cases em que haja necessidade de opera+ dos transformadores em condii6.s~ de carregamentos acima da pot&Ma nominal, estas condic6es operativas devem ser avaliadas de acordo corn 0s limites de projeto.

IANEXO A


22

Anexo A (normativo) Tabelas de caracteristicas dos transformadores

Tabela A.1 - Caracteristicas dos transformadores de 65% sob carga nominal

MBtodo de resfriamento ONAN ONAF ONAF OFAF ODAF 5 133% >133%

O%F OS:,

Eleva@o de temperaturn do ponto mais quente acima ) 80 do ambienta. em”C 1 80 ) 80 ) 80 1 80

Eleva@o de temparatura do tOpa do 61aO aCima do 1 55 1 60 1 45 1 45 ambienta, em “C 1 45

Constante da tempo do top0 do 61eo (Tn) (h) 3,O 2.0 1.25 1.25 1,25

Constante da tempo do ponto mais quente 0,08 0.08 0,08 0,08 0.08

F-3 00

Rela@m entra perda no cobra a perdas no ferm (R) 3.2 4,5 695 65 63

m (expoente do enrolamento)‘l 03 0.8 03 08 14

n (emoente do 6leoP 08 0,90 0,90 1,o 1 .o

Tab& A.2 - Caracterkllcas dos transformadores de 55% sob carga nominal

do ambiante, em OC

NBR 5416:1997

ODAF

O;kF

65

37

1,25

0,08

5,O

14

1.0

IANEXO B


NBR 5416:1997 23

Anexo B (norrnativo) Tabelas de carregamento e exemplos de utiliza@o

As tab&s B.l a 8.40 fornecem o carregamento admis- sfvel, para cada ciclo de 24 h, de acordo corn as caracte- rfstiias do transformador. a carga initial, a temperatura ambiente e a dura@o da ponta de carga. Quando as cargas iniciais diferirem das tabeladas, pode ser obtida suficiente exatidk por meio de interpola@io.

8.1 Exemplos de aplica@o das tab&s q .1 a 8.40

B.l.1 Para urn transformador de 65°C ONAN, corn a pot&!& nominal tdf&sica de 80 MVA, cakular o carregamento mkximo admisslvel para a seguinte condi@o:

- temperatura ambiente: 30%;

- carga initial: 40 MVA;

- dura@o da ponfa de cargs: 4 h.

Consultando-se a tabela B.1, para DP = 4 h e Ta = 30°C. l&se:

- ponta de carga: 118%;

- temperatura do ponto mais quente: 120°C;

- temperatura do 6leo: 87C.

0 canegamento de 118% atende Bs limik@es desta Norma, podendo entso, ser splicado. Se o carregamento desejado fosse de 145%, para Ta = 30°C. verifica-se, na tabela B.l. que o perlcdo mkximo de dura@o da ponta de carga 6 de 1 h.

8.1.2 Para especificar urn transfonador de 55*C ONAF, que suporle o seguinte &lo de carga:

- carga initial: 60 MVA;

- ponta de carga: 100 MVA:

- dura+ da ponta de carga: 2 h;

- temperatura ambiente: 30%.

Considerar:

onde:

S, 6 a carga initial;

.S” 6 a carga nominal;

S, 6 a carga da ponta

a) consultando-se as tab&s B.25,8.26,8.27 e 8.28, para as condiG6es especificadas (DP = 2, Ta = 30). obtgm-se OS ssguintes valores:

Tab& K, K P

8.25 C.5 1.2

8.26 0,7 1,17

8.27 0.9 1,14

B.28 1 1,12

b) nas condiG8es do ciclo de carga dada, tern-se:

K,$!! K =!!?, s e p n S” ’ logo, 4 = 0.6 ‘6

Trqando-se a curva K, em fun@o de I$, corn OS valores obtidos em (a) e trapndo-se a reta obtida em (b), obt&n- se urn ponto de inters+& (KY; = 0.71, $ = 1,18) que 6 a solw+o do problema (VW figura B.l).

A potencia nominal do transformador deve ser:

100 -=85MVA 1.18


I I V I i I 1 I

! I I I

, , I , I I I I I I

l Ki

I

0,7(

Figura B.l


NBR 5416.1997 25

Tabela B.l -Carregamento de transformadores de 65°C Sistema de resfriamento: ONAN Carga initial = 50%

I DP (h) Ta (“C) CP(%) TO W) I TE W) I OBS.

I I 20 I 150 66

1.0

8,O

24,0 25 113 89 119 X

30 109 91 120 X

35 105 93 120 X

40 100 95 120 X

NOTAS 1 DP 6 a du,a@a do tempo de panta de carga;

Ta 6 atemperatura ambient%

CP 6 a carga duranle 0 tempo de ponta; TO 6 a temperatura do topo do Mea;

TE 6 a tempemtura do pato mais quente do enrolamento. 2 OS carregamentos assinaiados corn X provocam envelhecimento acelerado do papel isolante.


NBR 54163997

Tab& 8.2 -Carregamento de transformadores de 650C Slstema de resfriamento: ONAN Carga initial = 76%

DP (h) Ta (“c) CP(%) I TO CC) TE PC) OBS. I

40 105 93 120

10 128 83 120

15 124 85 120

20 119 86 119

80 25 115 89 120

30 111 91 120

35 106 93 120

40 101 94 120

10 126 84 120 X

15 122 86 120 X

20 118 a8 120 X

24,0 25 113 89 119 X

30 109 91 120 X

35 105 93 120 X

40 100 95 120 X

JOTAS DP 6 adura@o do tempo de ponta de cwga; Ta 6 atemperatura ambiente: CP B a carga duante o tempt de ponta; TO B a temperatura do top0 do 61eo: TE B a temperatwa do ponto mais quente do enmlamento.

! 0s canegamentos assinalados corn X provocam envelhecimento acelerado do papel isolante.


NBR 5416:1997 27

Tabela S.3-Carregamento de transformadores de 65% Sistema de resfrlamento: ONAN Carga Intcial = 90%

dm@o do tempo de ponta de Car@; a temperatura ambiente;

CP 6 a carga durante o tempo de ponta; TO B a temperatura do top0 do 61eo:


NBR 5416:1997

Tabela BA-Carregamento de transformadores de 65°C Sistema de resfriamento: ONAN Carga initial = 100%

DP (1 a dura@o do tempo de ponta de carga; Ta CI a temperatura ambiente: CP 6 a carga dumnte o tem,X de po”ta; TO 6 a tempemtm do top0 do Mea; TE 6 a temper&urn do ponto mais quente do enrohmento.


NBR 6416:1997 29 b

Tab& 8.5 -Carregamento de transformadores de 6VC Sistema de resfriamento: ONANlONAF5 133% carga initial = 50%

NOTAS 1 DP 6 a dura@o do tempo de panta de carga;

Ta 6 a temperatura amblente: CPBacargaduranteotempodeponta: TO 6 a temperatura do top0 do 6100:

TE 6 a temperaturn do ponto mais q”e”te do enrolame”to. 2 OS canqamentos assinalados corn X prowcam envelhecimenm acelerado do papel isolante.


30 NBR 5416:1997

Tab& 8.6 -Carregamento de transformadores de 65% Sistema de resfriamento: ONAN/ONAF< 133% Carga initial = 70%

4.0

NOTAS 1 OP B a duraq=So do tempo de ponta de carga;

Ta B a temperatwa ambiente;


NBR 5416:i 997 31

Tab& 8.7 -Carregamento de transformadores de 65% Sistema de resfrlamento: ONAfVONAFs 133% Carga inlclal = 90%

dura+ do tempo de ponia de carga; atempsratura ambienie:

CPBacargaduranteotemwdeponta:


?9 NBR 5416:1997

Tab& B.B-Carregamento de transformadores de 65°C Sistema de resfrismento: ONAN/ONAFS 133% Carga initial = 100%

DP 0-d I Ta (“cl CP(%) TO CC) TE W”c) OBS. I

I I I I I 15 I 124 ! 77 ! 120 ! 1

20 120 80 120

25 115 a2 120

30 110 85 120 X

35 105 07 120 X

dura@o do tempo de ponta de wa; temperalulaamblente:

TO 6 a tamperalura do top0 do Mea:

C6pia impressa pelo Sistema CENWIN C6pia impressa pelo Sistema CENWIN

NBR 5416:1997 NBR 5416:1997 33 33

35 I 118 I

40 113 77 I 120 I

10 10 129 129 68 68 120 120

15 15 125 125 70 70 120 120

20 20 121 121 72 72 120 120

2.0 25 25 117 117 75 75 120 120

30 30 113 113 77 77 120 120

2.0

I 35 109 80 120 I

Tabela 6.9 -Carregamento de transformadores de 65°C Tabela 6.9 -Carregamento de transformadores de 65°C Sistema de resfrlamento: ONANIONAFIONAF > 133% Sistema de resfrlamento: ONANIONAFIONAF > 133% Carga initial = 50% Carga initial = 50%

10 123 71 120

15 120 73 120

20 116 75 120

4,O 25 112 77 119

30 109 80 120

35 105 82 120

40 101 85 120

10 122 72 120

15 15 118 118 73 73 119 119

20 20 115 115 78 78 120 120

25 25 111 111 78 78 119 119

30 30 108 108 81 81 120 120

35 35 104 104 83 83 120 120

40 40 100 100 85 85 120 120

10 10 122 122 72 72 120 120 X X

8.0

15 118 74 119 X

20 115 76 120 X

24,0 25 111 78 119 X

30 108 81 120 X

35 104 83 120 X

40 100 85 120 X

NOTAS 1 DPBadu~~odotempodepontadecarga;

TaBatemperaturaambiente; CPBacargaduranteotempodeponta; TCBatemperaturadotopodo~eo; TEB~temperaturadopontomaisquentedoenrolamento.

2CscarregamentosassinaladoscomXpro~camenvelhecimentoaceleradodopapelisdante.


34 NBR 5416:1997

Tab& B.iO-Carregsmento de transfonadores de 65°C Sistema de resfriamento: ONANIONAFIONAF > 13336 Carga initial = 70%

10 122 72 120

15 118 74 119

20 115 76 120

W 25 111 78 119

30 108 81 120

35 104 83 120

40 100 85 120

10 122 72 120 X

15 118 74 119 X

20 115 76 120 X

24.0 25 111 78 119 X

30 108 81 120 X

35 104 83 120 X

40 100 85 120 X

IOTAS DP 6 a dura@o do tempo de ponta de car9a: Ta B a temperatura ambiente; CPBacargaduranteotempodeponta; TO B a temporatura do topo do 6100; TE B a tempemtwa do ponto mais quente do enrolamento.

! OS carregamentos assinalados wm X pmvocam envelhecimento acelerado do papel is&Me


IR5416:1997 35

Tabela B.ll -Carregamento de transformadores de 65OC Sistema de resfriamento: ONANIONAFIONAF > 193% Carga lnicial=90%

UOTAS I DP 6 a dura@o do tempo de ponta de ca~a;

Ta 6 aternpwalura ambiente;

CP 6 a carga durante 0 tempo de pana; TO 6 a temperatura do top0 do Mew TE 6 B temperaura do p&o mais quente do enrolamento.

z OS caneganwntos assinaklos cam X provocam envelhecimento acelerado do papel isolante.


NBR 5416:1997

Tabela 8.12 - Carregamento de transformadores de 65°C Slstema de resfriamento: ONANIONAFIONAF z 133% Carga initial = 100%

DP (h) I Ta(‘C) I CP(%) I TOW) I TE W I OES. I

1.0 1.0 25 25 115 115 76 76 120 120

30 30 110 110 79 79 120 120 X X

35 35 105 105 82 82 120 120 X X

40 40 100 100 85 85 120 120 X X

10 10 125 125 70 70 120 120

15 15 121 121 73 73 120 120

20 117 75 120

w 25 113 78 120

30 109 80 120 X

35 104 82 120 X

40 I 100 85 120 X

10 122 72 I 120 X

15 118 74 119 X

20 115 76 120 X

24.0 25 111 78 119 X

30 106 81 120 X

35 104 83 120 X

40 100 a5 120 X

UOTAS 1 DPBadu~~odotempodepontadecarga;

Takatemperaturaambiente; CPBacargaduranteotempodeponta; TOBatemperahlradompodo61eo; TEBatemperaturadopontomaisquentedoenrolamento.

2 OS ~~egametios assinaladoswm X provocam ewelheclmenmacekrado do papel isolante.


NBR 5416:1997 37

Tab& 8.13 - Carregamento de transformadores de 55°C Bistema de resfriamento: OFAF, OFWF, ONANIOFAFIOFAF Carga inlclal = 50%


NBR 5416:1997

Tab& 0.14 - Carregamento de transformadores de 65% Sistema de resfriamento: OFAF, OFWF, ONANIOFAFIOFAF Carga lnlclal = 70%

CP 6 acarga durante o temw de ~nta: TO 6 a temperatura do tc+m do 61~0; TE 6 a temperature do ponto mats quente do enroamento.

2 OS carrwamentos assinalados corn X prowcam envelhecimento acelerado do papet tsolante.


NBR 5416:1997 39

Tab&a 8.15 - Carregamento de transformadores de 65~2 Sistema de resfriamento: OFAF, OFWF, ONANlOFAFlOFAF Carga iniclal=90%

IOTAS

CP 6 a caqa durante o ten&a de ponta; TO 6 a temperatura do top0 da 6leo; TE 6 a temperature do ponto mais quente do enmlamento.

! 0s canegamentos asslnalados corn X provocam envelhecimenb aceterado do papel isolante.


40 NBR 5416:1997

Tab& 8.16 - Carregamento de transformadores de 65% Sistema de resfriamento: OFAF, OFWF, ONANIOFAFIOFAF Carga inicial= 100%

DP (W Ta (“c) CP(%) TO (“C) TE CC) OBS.

I 10 I 134 I 64 I 120 I

I 1.5 I 129 I 66 I 120 I

20 114 77 120 X

24,0 25 111 79 120 X

30 107 61 120 X

35 104 63 120 X

40 100 65 120 X

4OTAS I OP 6 adura@o do tempo de ponta de wga;

Ta 6 atemperatura amblente; CP 6 a carga durante o tempo de pontq TO 6 a te”y,erat”ra do top0 do MBO; TE 6 a temperatwa do ponto mais quente do enrOlament0.

! OS cawgamentos assinalados wm X provocam envelhedmento acelerado do papel isolante.


NBR 5416:1997 41

Tab& 8.17- Carregamento de transformadores de 65°C Sistema de resfriamento: ODAF, ODWF, ONAfVODAFlODAF Carga initial = 50%

/ NOTAS


NBR 6416:1997

Tab& 6.16 - Carregamento de transformadores de 65% Sistema de resfriamento: ODAF, ODWF, ONANIODAFIODAF Carga initial = 76%

DP (h) Ta W) CP(%) TO CC) TE CC) OBS.

10 139 52 120

15 l?r. si? 110

10 116 70 119

I 1.5 I 115 I 73 I llcl I I 20 20 113 113 76 76 120 120

8.0 8.0 25 25 110 110 76 76 120 120

30 30 106 106 60 60 119 119

35 35 103 103 82 82 119 119

24.0

I I” I 118 I 70 I 119 I Y I .- .- .- .- ,.

15 115 73 119 X

20 113 76 120 X

25 109 77 119 X

30 106 80 119 X

35 103 02 120 X

di-! I”” sir; 17” Y

lOTAS DP 6 adura@o da tempo de ponta de Car@; Ta B B temperatura ambiente; CP B acarga durante o ternpa de pont.d; TO B atem,wat”radotopodo 61eo: TE B B temper&m do ponto mais quente do enmlamenlo.

! OS carreaamentos assinalados corn X prov~cam envelheclmento acelerado do papel isolante.


5416:1997 43

Tabela 8.19 - Carregsmento de transformadores de 65~2 Sistema da rasfriamento: ODAF, ODWF, ONANIODAFIODAF Carga iniclal= 90%

DP (h) Ta(“C) CP(%) TO (-3 TE(%) OE!S.

10 132 59 119

15 126 62 120

20 124 66 120

OS5 OS5 25 25 120 120 70 70 120 120

30 30 115 115 74 74 120 120

35 35 110 110 77 77 120 120

40 40 105 105 81 81 120 120

10 10 126 126 64 64 119 119

24,0

35 I 103 I 62 I 120 X

40 100 65 120 X

NOTAS 1 DPBadura@odotempode pontadecqa;

Ta~atemperatwaambiente; CPBacargaduranteotempodeponta; TOeat~mperaturadotopodo6leo; TEBatemperaturadopantomaisquentedoenmlamento.

2 Oscarregamentos assinalados CM X provocam envelhecimento aceleradodo papel isolanta


NBR 5416.1997

Tab& 8.20 - Carregamento de transformadores de 65% SiStema de resfriamento: ODAF, ODWF, ONANIODAFIODAF Carga lnicial = 100°%.

NOTAS 1 DP 4 a dura@io do tempo de ponta de carga;

Ta 4 a temperabra ambient% CP 4 a cargadurante o tempo de pant%

TO 6 a tempetat”ra do topa do 61~ TE 6 a tempemtum do ponto mais quente do enmtamento.

2 OS camgamentos assinalados corn X provocam envelheclmento acelerado do papel is&ante.


NBR 5416.1997 45

10 150 36 84

15 150 41 89

20 150 46 94

DP (h)

Tab-& 8.21 - Carregamento de transformadores de 55’C Tab-& 8.21 - Carregamento de transformadores de 55’C Sistema de resfriamento: ONAN Sistema de resfriamento: ONAN Carga initial = 50% Carga initial = 50%

Ta (“C) CP(%) TE FC)

0,5 25 150 51 99

30 150 56 104

35 144 61 105

40 135 65 105

10 150 44 92

15 150 49 97

20 150 54 102

1,o 25 148 58 105

30 141 62 105

35 133 65 105 I

20 128 68 105

4,o 25 123 70 105

30 118 73 105

35 112 75 105

lOTAS DP 6 a dura@a do tempo de ponta de carga: Ta 6 a temperatura ambiente: CP 6 acarga durante o tempo de pontq TO 6 atmperahm do rqodo bleo; TE 6 a temperalwa da ponto mals quente do enrolamento.

! OS carregamentos assinalados corn X provocam envelhecimento acelerado do papel isdante


46 NBR 5416:1997

Tab& 8.22 - Carregamento de transformadores de 55% Sistema de resfrfamento: ONAN Carga initial = 70%

40 40 104 104 78 78 105 105

10 10 131 131 66 66 105 105

15 15 126 126 66 66 105 105

20 20 121 121 71 71 104 104

8.0 25 25 117 117 73 73 105 105

30 30 111 111 75 75 105 105

8.0

NOTAS 1 DP 4 a duragio do tempo de ponta de carga;

Ta B 8 temperaturn ambiente; CP B 8 carga durante o tempo de ponta; TO B a tempeatura do top0 do 61~ TE B a temperatwa do ponto mais quente do enrolament0.

2 OS ca~eqmentm assinalados can X proMcam envelhecimento acelemdc do papel isotante.

Tab& 8.23 - Cat’regamento de transformadores de 55°C Slstema de resfriamento: ONAN Carga inicial= 90%

DP VO

0.5

Ta (“c) CP(%) TO(@) TE (‘C) 00s.

10 150 50 98

15 150 55 103

20 145 60 105

25 137 64 105

30 128 68 105

35 119 73 4nr.

1-0

10 150 56 103

15 145 59 105

20 138 63 105

25 131 67 105

30 123 70 105


NBR 5416:1997 47

10 131 67 105

15 126 69 105

20 121 71 105

8,‘3 25 116 73 105

30 111 75 105 X

35 106 78 105 X

10 129 67 104 X

15 125 89 105 X

20 120 71 105 X

24,0 25 115 73 105 X

30 110 76 105 X

35 105 78 105 X

40 100 80 105 X

NOTAS 1 DPBadura~odotempodepontadecarga;

Ta B a tempemtura ambiente: CP B a carga duranta otempo de ponta; TO B a temperaturn do top0 do 61W; TE B a tempwatum do pant0 mais quente do enrolamsnto.

2 OS carregamentos assinalados corn X provocam envelhecimento acelerado do papel isolante.


48 NBR5416:1997

Tab& 8.24 - Carregamento de transformadores de 55°C Sistema de resfriamento: ONAN Cargs initial = 100%

I 1s I 25 125 69 105 I

4,O

890

35 105 I 76 I 105 X

40 I 100 80 105 I X

NOTAS 1 DP 6 a dura@o do tempo de ponta de cat’@;

Ta 6 a tempeiatum ambiente;


NBR5416:1997 49

Tab& 8.25 - Carregamento de transformadores de 55S

Sistema de resfriamento: ONANIONAFS 133% Carga initial = 50%

40 119 72 105

10 140 62 105

15 135 64 105

20 130 67 105

2.0 25 125 69 105

30 120 72 105

35 114 74 105

40 109 77 105

10 131 67 105

15 126 68 105

20 122 71 105

25 117 73 105

40 100 80 105

10 127 68 105 X

15 123 70 105 X

20 119 72 105 X

24.0 25 114 74 105 X

30 110 76 105 X

35 105 78 105 X

d” 1”” RO 105 Y

I UOTAS I DP B a dum@,o do tempo de ponta de Carga;

Ta B a tempaatura amblerate; CP 6 a carga durante o tempo de pants TO 6 a temperatura do top0 do ho; TE 6 a temperaturn do pato mais quente do enrolamento.

E OS careqamentos asinalados corn X prwxam envelhecimento acelerado do papel isolante.


50 NBR 5416:1997

Tab& 8.26 - Carregamento de transformadores de 55oC Sistema de resfriamento: ONANI _ ONAF< 133% Carga initial = 70%

Ta PC) I CP(%) TO W) I TE PC) OES.

30 110 76 105 X

35 105 78 105 X

40 100 80 105 X

NOTAS 1 DP 6 a dimpi do tempo de panta de carga;

Ta 6 B temperature ambiente; CPBacaqaduranteo tempodeponta; TO 6 a temparatura do top0 da dleo; TE 6 a tempwatum do ponto mais quente do enmlament0.

2 OS carregamentos assintiadas corn X provocam envelhecimento acelerado do papel is&Me.


NBR 5416:1997 51

Tab&a B.27 - Carregamento de transformadores de 55-C Sistema de resfriamento: ONANlONAF< 133% Carga initial = 90%

DP (h) I Ta (“C) I CP(%) I TO PC) I TE(=C) 1~~~ OBS.

10 150 54 102

15 148 59 105

20 140 62 105

0.5 25 133 66 105

30 I 125 69 105

35 117 73 105

rn I 108 77 105 X

10 I 144 60 105

15 138 63 105

40 40 102 102 79 79 105 105 X X

10 10 129 129 67 67 105 105

15 15 125 125 69 69 105 105

20 20 120 120 71 71 105 105

4,O 25 116 74 105

30 111 76 105

35 106 78 105

40 101 80 105 X

10 127 68 104

8.0

15 123 70 105

20 119 72 105

25 114 74 105

30 110 76 105 X

35 105 78 105 X

40 100 80 105 X

10 127 68 105 X

15 123 I 70 105 X

20 119 72 105 X

24,0 25 114 74 105 X

30 110 76 105 X

35 105 78 105 X

UOTAS 1 DP 4 a dwa@o do tempo de ponta de carga;

Ta B a temperatwa ambiente: CPBacargaduranteotempodeponta; TO B a temperatufa da tow do Mea; TE B a terrperatum do ponto mak quente do enmlamento.

2 OS carregamentos assinalados corn X prowcam envelhecimento acelerado do papel isolante.

C6pia impressa pelo

52 Sistema CENWIN

NBR 54163997

Tabela 9.28 - Carregamento de transformadores de 55°C Sistema de resfrlamento: 0NANIONAF-z 133% carga lnlcial = 100%

qOTAS

CP 6 a carp dwa”te o tempo de ponta: TO 6 a temperaturado top0 do 61eo; TE 6 atemperatura do ponto mais quente do enrolamento.

? 0s carregamentos assinalados corn X pro~wam envelhedmento acelerado do papel isolante.


NBR5416:1997 53

Tab& 8.29 - Carregamento de transformadores de 5PC Sistems de resfriamento: ONANIONAFIONAF a 133% Carga lnicial = 50%

10 129 63 105

15 124 65 105

20 120 66 105

4,o 25 115 70 105

30 111 72 105

35 106 74 105

40 101 77 I 105

I 10 127 64 105

15 123 66 105

20 119 66 105

8.0 25 114 70 105

30 110 73 105

35 105 75 105

40 100 77 105

10 127 64 105 X

1 DP 6 8 dura@o do tempo de ponta de cargo;

ambiente;

C6pia

54

impressa pelo Sistema

NBR5416:1997

Tab& 8.30 - Csrregamento de transformadores de 55% Sistema de resfriamento: ONANIONAFIONAF > 133% Carga inicial= 70%

DP W Ta (-2) CP(%) 1-0 (“c) TE W) OBS.

I 10 I 150 I 47 I 100 I

20 119 66 105 X

24.0 25 114 70 105 X

30 110 73 105 X

35 105 75 105 X

40 100 77 105 X

UOTAS 1 DP 6 adumgiodotempode pontade carga;

Ta 4 at~mperatum ambiente; CP 6 a carga dumnte o tempo de ponta: TO 6 a temperaturn do topo do Mea; TE 6 a temperaturn do ponto mas guente do enrolamento.

2 OS canegamentos assinalados corn X pr~vocam envelhecimento acekrado do papel isolante.


NBR 5416:1997 55

Tabela 8.31 - Carregamento de transformadores de 5!9C Sistema de resfriamento: ONANIONAFIONAF > 133% Carga inicial = 90%

DP (h) Ta F-2 CP(%) TO P.2 TE PC) OES.

40 40 100 100 77 77 105 105 X X

10 10 127 127 64 64 105 105

15 15 123 123 66 66 105 105

20 119 66 105 I I 20 I 119 I 66 105

60 25 114 70 105

30 110 73 105 X

35 105 75 105 X

40 100 77 105 X

10 127 64 105 X

15 123 66 105 X

20 119 66 105 X

24.0 25 114 70 105 X

30 110 73 105 X

35 105 75 105 X

I 40 100 77 105 X


56 NBR 5416:1997

Tabela B.32 - Carregsmento de transformadores de 55°C Sistema de resfriamento: ONANIONAFIONAF > 133% Carga initial = 100%

2,O

10 130 62 105

15 126 65 105

20 121 67 105

25 116 70 105

30 111 72 105 X

35 106 75 105 X

40 100 77 105 X

10 128 64 105

15 123 65 104

20 119 66 105

4,o 25 115 70 105

30 110 73 105 X

I 35 I 105 I 75 I 105 I X I

I 40 100 77 105 X

10 I 127 I 64 I 105 I

8,O

15 15 123 123 66 66 105 105

20 20 119 119 66 66 105 105 X X

25 25 114 114 70 70 105 105 X X

30 30 110 110 73 73 105 105 X X

35 105 75 105 X

40 100 77 105 X

10 127 64 105 X

24.0

15 123 66 105 X

20 119 68 105 X

25 114 70 105 X

30 110 73 105 X

35 105 75 105 X

I 40 100 77 105 X I

NOTAS


3R5416:1997

Tabela 8.33 - Canegamento de transformadores de 55OC Sitiema de resfriamento: OFAF, OFWF, ONANlOFAFlOFAF Carga initial = 50%

N 1 I 2

8.0

t . . 30 109 73 105 X

3.5 105 75 105 X

40 100 77 105 X

OTAS

C6pia impressa pelo

58

Sistema CENWIN

NBR 5416:1997

Tab& 9.34 - Can’egamento de transformadores de 55°C

Sistemade resfriamento: OFAF, OFWF, ONAN/OFAF/OFAF Cay initial = 70%

10 142 56 105

15 137 59 105

20 132 62 105

1,o 25 126 64 105

30 121 67 105

35 115 70 105

40 109 73 105 I 10 131 61 105

I 25 113 70 105

I 40 100 77 105 X

UOTAS I DP B a dun,@0 do tempo de ponta de carga;

Ta B a tempemtura ambiente; CP 4 a carga durants o tempo de ponta; TO4atemperaturadotopod06leo; TE 6 a temperaturado ponto mats quente do enmlamento. OS carregamentos assinalados corn X provocam envelhecimento ace&ado do papel k&ante.

C6pia impressa pelo

NBR 5416:1997

Sistema CENWIN

Tab& 8.35 - Canegamento de transformadores de 5PC Sistema de resfriamento: OFAF, OFWF, ONANIOFAFIOFAF Carga lnlclal=90%

10 125 64 104 X

15 121 66 104 X

20 117 66 104 X

24,0 25 113 71 105 X

30 109 73 105 X

35 105 75 105 X

40 100 77 105 X

qOTA.9 I DP 6 a dura@c dc tempo de ponta de carga;

Ta B a temperdtura ambiente; CP 6 a carga durante 0 tempo de panta; TO B a te~nperatura do top0 do 61eo; TE B atempemtura do ponto mals quente do enrolamento. OS carreaamentos assinalados corn X ~mvocam envelhecimento ace&ado do ~a!xl isolante.


60 NBR 5416:1997

Tab& 8.36 - Carregamento de transfonadores de 5s°C Sistema de resfriamento: OFAF, OFWF, ONANIOFAFIOFAF Carga initial = 100%

NOTAS 1 DP B a dura@o do tempo de ponta de carga;

Ta 6 a temperatura ambiente: CP 6 a caqa durante o tempo de ponta;

TOBatemperaturadotqwdodl0O; TE 6 a temperature do ponto mais quente do enrolamento.

2 OS carregamentos assinalados ccm X prOvOcam envelhecimento acelerado do papel isolante.


5416:1997 61

Tabela 0.37 - Carregamento de transformadores de 55°C Sistema de resfriamento: ODAF, ODWF, ONANIODAFIODAF Carga initial = 50%

DP (h)

24

40 104 74 105

10 124 62 105

15 120 64 104

20 117 67 105

4,O 25 113 69 105

30 109 72 105

35 105 74 105

40 101 77 105

10 123 63 105

15 119 65 104

20 116 66 105

8,O 25 112 70 105

30 106 72 105

35 104 74 105

40 100 77 105

10 123 63 105 X

15 119 65 104 X

20 116 66 105 X

24.0 25 112 70 105 X

30 108 72 105 X

35 104 75 I 105 I X

40 100 77 105 X

rlOTAS

CP B a carga dumnte o tempo de ponta; TO 6 a temper&x-d do top-3 do MO; TE 4 a tsmperatura do ponto mais quente do enrolamento.

! 0s canegamentos assinalados corn X provocam envelhecimento acelerado do pap4 isolante.


NBR 5416:1997

Tab& 8.36 - Carregamento de transformadores de 55°C Sistema de resfriamento: ODAF, ODWF, ONANIODAFIODAF Carga initial = 70%

40 106 72 105

I 10 126 60 ! 105

15 124 62 105

20 120 65 105

2.0 25 116 67 105

30 112 70 105

35 107 72 104

I 40 103 75 105

10 124 62 105

15 120 64 105

20 116 67 104

4,o 25 113 70 105

30 109 72 105

35 105 74 105

40 100 76 104

10 I 123 63 105

I DP 6 a dura@o do tempo de ponta de carga: Ta 4 a temperatura ambiente; CP B a carga durante o tempo de panta: TO 4 a tempeatwa do top0 do Mea; TE 4 a tempwatura do ponto mais quente do enrolamento. OS carregamentos aMn.alados corn X provocam envelhecimento acelerado do papel isolante.


NBR 5416:1997 43 b

Tab& 8.39 - Carregamento de transformadores de 55°C Sistema de rasfriamento: ODAF, ODWF, ONANlODAFlODAF Carga initial = 90%

I 40 103 75 I 105

10 126 60 105 I

do tempo de ponta de Ta 6 a tmlpemtwa ambiente: CP 6 a carga durmte o tempO de ponta: TO 6 a temperature do top0 do 61eo; TE 6 a temperature do ponto mais quente do enrolarnento.

2 0s canegamentcs assinalados corn X provecam envelhecimento acelerado do papet isdante.


64

I

NBR 5416:1997

Tab& 8.40 - Carregamento de transformadores de 55°C Sistema de resfriamento: ODAF, ODWF, ONANIODAFIODAF Carga initial = 100%

24,0 25 112 70 105 X

30 ! 108 ! 72 I 105 ! X

35 I 104 I 75 I 105 I X

40 100 77 105 X

NOTAS 1 OP 6 adura@o do tempo de ponta de carga;

Ta 6 atemperatura ambiente; CP 6 a cqa durant@ o temt?-¶ de ponta: TO 6 a tempershlra do top0 do 6leO; TE 6 a tempsmtm do po”to mais quente do enrolZ.“WntO.

2 OS canegamentos assinalados corn X pmvc~am envelhedmento acelerado do papel is&ante.

IANEXO


Anexo C( normativo) Exemplo de cS~lo da temperatura para transformadores de dois enrolamentos (Procedimento 1)

C.l Dados gerais

- resfriamento: ONAN;

- [email protected] rrkdia: 65%;

- carga inicisl (Ki )= 0,70;

- carga durante a ponta (Kp) = 1,64:

- dura@o da ponta: 2 h;

- temperatura ambiente: 40°C.

C.2 Dados carecteristicos (tabela A.1):

Aem + Ae, = 804:

Aem = 55°C

To=3.0

Te = 0,03

R=3,2

m=0,8

n=O,B

NOTA - Estes dada, preferenciafmente, devem ser obtidos a partir do relat4rio de entio fomecldo pelo fabricante.

~0~ = At&, (Kp)“” = 25 x l,&,‘.8 = 55.17%

AQ = AQ, (K,)‘” = 25 Y 0,7’” = 14,13’C

Substiiuindo esses valores nas equa@ks de eleva@,o. tern-se:

1) durante o aquecimento (ponta)

1.1) 6k0:

1.2) enrolamento:

+ Ae,=(55,17-14.13)

2) durante o resfriamento (apds a ponta)

2.1) 6leo:

” Aew = (Aem -ae,) e* +Ae,

Ae,=Ae,parat=2h

-< Ae8, = (70,93- 37.11) ea + 37,11= 33.92 e+ + 37.11

2.2) enrolamento:

Ae. = (Aem - Ae,) Is + Ae8,

Aeem = Aeea para t = 2 h

Ae +14,13=55,lPC

;I_ -r Ae- = (55.17 - 14.13)e”,0B+ 14,13 = 41,04 eG+ 14,13

Durante a ponta, o intervalo dew eer de 30 min (quanta menor, maior s&i a exatidk da curva) e, apds a ponta, o intervalo dew ser, inicialmente, de 30 min, depois aumentado para 2 h e posteriormente para 4 h, con-m mostrado na tabela C.l e figura C.1.

Tab& C.l - Valores de elevqh de temperatura

6 4,o 2,o

9 6,O 4.0

10 60 6.0

11 10,o 830

12 12,0 10,o

13 16,0 14,0

14 20,o 16.0

15 24,0 22,0


66 -

NBR 5416:1997

4 8 8 10 t2 14 46 18 20 22 24 c

Figure Cl - Histograma dos pontos da tab& C.l


NBR 5416:1997 67

Anexo D (notmativo) Exemplo de &lculo da temperatura para transformadores (Procadimento 2)

0.1 Transformadores corn dois enrolamentos - con&ante de tempo do 61eo: 2,60 h;

- constante de tempo do enrolamento: 0,08 h. Ver anem c.

D.2 Transformadores corn tr6s enrolamentos Expoentes:

D.2.1 Dados gerais: transformador 500 kVH38 kV/ m = 0,8;

13.8 kV n = 0,8.

- resfriamento: ONANIONAF;

- eleva@o m6dia: 65°C; - pot&u& nominal do prim&do: 300 MVA;

- pot&cia nominal do secund&io: 300 MVA;

- potCncia nominal do terci&io: 100 MVA.

Condi+s de oarregamento:

Eleva@ de temperatura:

- temperatura ambiente: 30°C;

- cargadaponta (Kp): 1.2 pa.: - carga initial (Ki): 0,5 p.u.;

- dum@o da ponta: 2 h;

- carga do terci&io: 0,5 p.u.

_ topo do 6leo/ambiente: 46,3%; - ponto mais quente ptfm&io/6leo: 26,5”C;

- ponto mais quente secund&io/6leo: 32.1%;

- ponto mais quente terciSuiol6leo: 27,6%.

Limites de temperatura:

- enrolamento: 130°C;

- 6leo: 110°C. - massa do tanque de 6leo e acess6rios: 96 000 kg;

- masea do ndcleo e bobinas: 117 000 kg;

-volume de 6leo: 93 000 L;

_ massa total: 298 700 kg;

_ perdas totais a plena carga: 965 515 W;

- perdas em vazio: 204 975 W.

0.2.2 De posse destes dados efetuou-se “ma simula@o para obten+ das temperaturae de opera@o do 6leo e do ponto mais quente dos enrolamentos.

Perdas bin&k%:

D.2.3 Resultados: conforme apresentado “as figuras D.l e D.2.

W,, =78054Ow;

W,, =255366w;

W, =197118W.

mcl--

Seounddrio

Tercidrio

07 0 5 10 is 20 25

Horas

Figure 0.1 - Curvas de carga

* ,


Ambiente 20, I I I ,

0 5 t0 (5 20 25 HMLlS

68 NBR 5416:1997

Figura D.2 - Curvas de temperatura

Conforme pode ser observado, OS limites de temperatura estabelecidos para o exemplo foram respeitados,

IANEXO E


Anexo E (normativo) Formaeo de bolhas nos transformadores em opera@o

E.l Fatores que podem ocasionar a forma@ de bolhas intemas no transfonnador, durante o carregamento:

- [email protected] do 6ko corn gases (transformadores corn colchk de N,. quantidsde de gases dissolvidos no 6leo etc);

- vaporfza~&~ ds umidade absorvida pela celulose;

- deromposiflo t&mica da celubss.

E.2 No processo de forma@o de bolhas devem ser considerados:

- tipo de prsserva@&~ do 6leo isolante (s&do ou aberto);

_ teor de &gua ns isola@o;

- presen~a de gases dissolvidos no 6leo isolante;

- condi@es de carrsgamento (petfil de carga).

E.3 EquihBrio de forGas

Pare q”e a bolha se forme 6 necesskio q”s a s”a press% intema seja superior k

-tens&s interfacial do 6leo (27 Pa);

-press% da coluna do 6leo (89 Pa/cm de coluns. de 6leo);

- press& na supetflcie de 61eo (102 KPa so nivel do mar, ou maior, dependsndo do tipo da selagem).

Pars efeito de c&lculo. considera-se somente a for$a da pressHo na superficie do 6leo.

E.4 Lei de Henry

E.4.1 A concentra$Bo (Ci) de urn g&s ‘ill dissolvido no liquido C proportional B press510 partial daquele gk (Pi) sobre o liquido:

Ci = KPi

onde:

K=e Y

Sendo:

T = temperatura em Kelvin;

Ai =constante que depende da combina@o gBs x liquido e pode ser positiva ou negativa;

NBR 5416:1997 69

Ci = em ppmlvolume;

Pi = em Pa;

K = contiante de Henry (figura E.l).

E.4.2 Se, pars urns temperaturs constante, s press% psr- cial do g&s sobre o 6leo 6 por alguma rtio aumerdada, dew haver uma form&o adicional de gases dissolvidos no Ilquido, pars que uma nwa condi$Ho de equillbrfo seja estabelecida. 0 mesmo ocorre se a press& do g&s sobre o liquid0 for mantida constante e a temperatura se moclficar de tal forma que a constants K aumente.

Por outro lado. pars uma temperatura constante, ss a prsssk partial do gSs sobre o 6100 6 redurida rapida- mente, tal que o g& dissolvido n8o tenha tempo para se difundir (dispersar) para a superficie. pode haver urns forma& acelerada de gases liwes e. conseqQentemente, “caminhos” de bsixa rigidez dentro do transformador.

Em gersl, os transfonadores em opera@o contCm v& rfos gases dissolvidos no 6leo. Eles se comportam inde- pendentemente e contribuem na forma@ de bolhas. 0 equilibrfo, se houver “n’ gases no 6le0, dew ser akan- $ado se:

E.5 A press50 do vapor de &gua pcde ser conelacionada corn a concentra@o de umidade no papel isolante. em fun@ da temperstura, atraw% do abaco de Piper (figura E.2) ou pela ssguinte squa$&x

T= 6 996.7

22.454 + l/l495 InW -In

onde:

T C a temperatura em Kelvin;

W - perdas srn porcentagem;

P 6 a press& em Pa.

70 NBR 5416:1997

i80 160 q40 120 100 80 60 40 20

Temperatura em graus Celsius

I I I I I I I I I I I 1 I’

2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,s 3.0 3,l 3,2 3,3 384

I x IO3

T(Kelvin)

~[gura E.l - Constante de Henry(K) para gases dissolvfdos no 6leo de transformadores em OperapHo


R5416:1997 71

Tempsratura mn grow Celoiup

I Percentugem de &uq

em massa

t&J 460 440 i2.0 400 80

I I I I I I I I I I I I I 2.2 2,3 ~2,4 2,5 2,6 2,7 2~,8 2,9 3,O 3 ,I 32~ 3,3 3,4

1 X103

T (Kelvin1

FiguraE.2- Greficodoequilibrloentrea prf%Siodovaporde H,Oeatempeiaturaem fun+ da umidade do papel Kraft


72 NBR 5416:1997

E.6 Exemplo para rajei@o de carga

E.6.1 Dados:

-transformador &ado corn N,;

- rela@o entre perdas de curto-circuito e a vazio = 4;

- 6, = temper&m ambiente = 25°C;

_ A68, = eleva+ do 6leo sobre a ambiente = 4°C;

- AeB_= eleva~40 do enrolamento sobre o 6100 = 3OG

- N, ocupa 9% do volume de 61~ a 25%;

- a pre&,o de N, sobre o 61eo B de 152 kPa;

- a umidade do papel B 0,596 par massa.

E.6.2 Apb a rejei@o de carga:

8, = 25%

AO8, = 37°C

AO8,= 0°C

A concentra@o de 0.5% de dgua no isolamento desen-

valve uma press50 de 2 kPa.

P HZ~ = 2 kPa

P,= P-P,

p,,,=152-2=150kPa

Pela Lei de Henry:

&, (100°C) = 944 ppm/voVkPs

C,=y,.P,

e, no equilibdo tern-se:

Apb o desligamento da carga, a dissipa@o do transformador B de some& 25%. e a temperatura do enro- lament0 est& em equilibria t&mico corn a temperatura do 6leo. devido ?a sua constante t&mica de 5 min.

Supondo que a?. concentra@?s de hgua e nitrogCnio sejam constantes no 6leo. tern-se:

- redu@o de 8°C na temper&n do 61~ acarreta uma varla@io de 0,64% no volume e urn acr&cimo de 7.36% no volume de g&.

Supondo o comportamento de urn gBs ideal, o now equillbrio dew ocorrer a urna pressZo de 127 kPa.

A pressHo de 4gua para a concentra@o de 0.5% “a temperatura de 62-C B de:

P m,,,=0,23 kPa

e, pela Lei de Henry:

K, ,bn) = 900 ppm/vowa

P,,, = C, I KN2,b2<j = 157 kPa

P, = P, + P,,, = 157,23 kPa

Esta press50 supera a pres&o de equilibria de 127 KPa, ocorrendo a forma@ de bolhas’j.

IANEXO F


NBR 5416:1997 73

Anexo F (inforrnativo) Bibliografia

GCDI-SCM-019 - Procedimento, Tknicas e Crikios de McNult, W. J.; Rouse. T. 0.. Kaufmann, G. H. -“Mathematical Recep@o e Manutenq%a de Transfonadores de Pothcia Modelling of Bubble Evolution in Transformers” - IEEE

Transaction on Power Apparatus and Systems, vol PAS- GCPS - CTST - GTCP 01189 - Crit&ios e Procedimentos 104, np 2.02/1995 para DeterminapFio da Limites de Carregamanto de Unidades Transfonnadoras de dois Enrolamentos

NBR 5416 - 1997 - Aplicacao de Cargas Em Transformadores de Potencia - Procedimento

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