Você sabe quais são as condições necessárias para o funcionamento em paralelo de transformadores?

Além disso, devido à forte sazonalidade da carga elétrica, alguns transformadores podem ser retirados de operação durante a baixa demanda, o que não só reduz as perdas em vazio, melhorando a eficiência, como também diminui a corrente de excitação reativa, melhora o fator de potência da rede e aumenta a eficiência e a economia do sistema elétrico.

Quais são, então, os requisitos para a operação em paralelo de transformadores? Essa é uma pergunta muito comum. Primeiro, vamos analisar os requisitos para a justaposição de transformadores e, em seguida, discutir as condições para essa justaposição.

(1) Em geral, veja a figura abaixo:

Nesta imagem, vemos dois transformadores, identificados como T1 e T2.

Método de recuperação do sistema:

Na operação real, as duas barras de distribuição são alimentadas por seus próprios transformadores.

Como resultado, ambos os disjuntores de entrada QF1 e QF2 são fechados, enquanto o disjuntor de interligação de barramento QF3 de um único segmento de barramento é aberto; se houver um problema com o transformador ou com o lado de média tensão de uma determinada linha de entrada, como uma queda de tensão severa (subtensão ou perda de tensão) ou falha, o disjuntor da linha de entrada dessa seção é aberto e, em seguida, o disjuntor de interligação de barramento QF3 é fechado; quando o sistema é restaurado, existem dois métodos de recuperação:

Método de recuperação 1: Abra o disjuntor de interligação da barra QF3 e, em seguida, feche o disjuntor de entrada correspondente. Este método é simples, mas, após uma falha de energia, como a instalação de uma carga na barra, como um motor, será necessário reiniciá-la.

Método de recuperação 2: primeiro feche o disjuntor de entrada correspondente, depois ligue os transformadores em paralelo e, em seguida, abra o disjuntor de interligação da barra. Este método é um pouco mais complexo, mas a carga não precisa passar por uma segunda falha de energia para reiniciar.

Vamos analisar as condições para que os transformadores sejam justapostos:

Primeiro: as condições do próprio transformador

Incluindo: o método de fiação do transformador é o mesmo que a relação de transformação, a tensão de impedância do transformador é a mesma e a tensão secundária do transformador é a mesma.

Segundo: condições da linha

Incluindo: o lado de média tensão deve vir da mesma rede de distribuição, sua fase, ângulo de fase inicial e frequência devem ser os mesmos, e a amplitude da tensão também deve ser a mesma. Ao mesmo tempo, o lado de média tensão deve ser capaz de suportar o choque de partida da alimentação do lado de baixa tensão.

(2) Quando o sistema estiver equipado com um gerador, vejamos a figura a seguir:

Esta figura é um pouco mais complexa do que a Figura 1. Nela, há um gerador autônomo, e o disjuntor do gerador e o disjuntor de entrada da rede elétrica possuem uma relação de intertravamento e acionamento mútuo.

Devido à complexidade da relação de descarte, na ABB, o PLC (Controlador Lógico Programável) é frequentemente usado para construir a lógica de descarte. Vamos descrevê-la brevemente:

1) Durante a operação normal, a conexão do barramento é aberta e as linhas de entrada de cada seção são fechadas.

2) Se a alimentação elétrica principal de uma determinada seção falhar, abra a linha de entrada dessa seção e, em seguida, feche a interligação do barramento.

3) Quando a falha for removida e o sistema restaurado, ele funcionará de duas maneiras: com transformadores em paralelo e sem paralelo. As condições de paralelismo dos transformadores são as mesmas descritas anteriormente.

4) Se uma determinada seção da rede elétrica falhar e não for recuperada, e outra seção da rede elétrica falhar novamente, ou se ambas as seções da rede elétrica falharem simultaneamente, o sistema acionará o gerador. Dependendo da operação de partida do gerador, será determinado se a interligação da barra será colocada em operação.

5) Quando a energia da rede elétrica for restabelecida, existem duas maneiras de lidar com a situação: o primeiro método é como mostrado na Figura 2, onde a linha de entrada da rede elétrica e a linha de entrada do gerador estão interligadas, e apenas um lado pode ser fechado. Nesse momento, abra a linha de entrada do gerador e, em seguida, feche a linha de entrada da rede elétrica; o segundo método não possui relação de interligação entre a linha de entrada da rede elétrica e a linha de entrada do gerador. Após o restabelecimento da energia da rede elétrica, sob a orientação do sistema, o gerador é quase sincronizado com a rede elétrica, e então a linha de entrada da rede elétrica é fechada e, por fim, o gerador é evacuado.

O segundo método pode impedir que a carga seja reiniciada após a segunda falha de energia. Podemos ver que a condição dos transformadores em paralelo é a mesma que a situação geral.

(3) Operação em paralelo de transformadores quando a capacidade de carga de um único transformador for insuficiente

As condições de paralelismo dos transformadores são as mesmas de antes. Nessas condições, quando ocorre um curto-circuito no lado da carga, o valor da corrente de curto-circuito deve ser multiplicado pelo número de transformadores em paralelo. Vejamos a imagem abaixo:

Na figura, as duas linhas de entrada e a interligação do barramento estão fechadas, e os transformadores T1 e T2 estão operando em paralelo.

Quando a carga de um trecho da barra entra em curto-circuito, ambos os transformadores contribuem com corrente de curto-circuito para o ponto de curto-circuito, de modo que a corrente de curto-circuito na carga é igual ao dobro da corrente de curto-circuito de um único transformador.

Portanto, as condições para a operação em paralelo dos transformadores são as seguintes: a capacidade de interrupção do disjuntor do alimentador em cada seção da barra deve ser o dobro da capacidade do disjuntor de entrada. Caso contrário, os transformadores não podem operar em paralelo.

A especificação estipula que, para operação em paralelo de transformadores em um curto período de manobra de chaveamento, a capacidade de interrupção do disjuntor do lado da carga pode ser selecionada em condições normais, sem necessidade de duplicação.

(4) Vantagens e objetivos da operação em paralelo de transformadores

Melhorar a economia da operação do transformador. Quando a carga aumenta a ponto de a capacidade de um transformador não ser suficiente, o segundo transformador pode ser colocado em paralelo, e quando a carga diminui a ponto de os dois transformadores não precisarem fornecer energia simultaneamente, um dos transformadores pode ser retirado de operação.

Principalmente em áreas rurais, as características sazonais do consumo de eletricidade são evidentes, e a operação em paralelo de transformadores pode ser ajustada de acordo com a demanda de energia. Dessa forma, as perdas no próprio transformador podem ser minimizadas, atingindo o objetivo de operação econômica.

Melhorar a confiabilidade do fornecimento de energia. Quando um dos transformadores em paralelo apresenta defeito, desde que seja rapidamente desconectado da rede, os demais transformadores (ou os dois restantes) continuam a fornecer energia normalmente; quando um transformador é reparado, isso não afeta o funcionamento normal dos outros, reduzindo falhas e danos. O escopo e a frequência das interrupções de energia durante a manutenção podem melhorar a confiabilidade do fornecimento.

Economize energia elétrica, concretize a redução do consumo e aumente a eficiência. Por exemplo, uma subestação equipada com dois transformadores de 4000 kVA e 3150 kVA. Após o cálculo das condições de operação dos dois transformadores, depois de um ano de operação em paralelo, a economia de energia é de 102.000 kWh, um efeito muito significativo, além de reduzir o investimento inicial.