No início de 2026, realizamos uma revisão técnica de um transformador para um projeto fotovoltaico no Chile. A especificação técnica fornecida pelo proprietário foi muito abrangente – capacidade, nível de tensão, tensão de impedância e limites de perda foram todos claramente definidos. O processo de design seguiu os padrões IEC e tudo parecia estar em ordem.
No entanto, quando revisamos a seção de condições ambientais, notamos um detalhe crítico: a temperatura ambiente máxima no verão no local do projeto foi especificada como 45°C..
A temperatura ambiente de projeto padrão de acordo com IEC 60076 é 40°C . Uma diferença de 5°C significa uma redução de 5K na margem disponível de aumento de temperatura do enrolamento. Isto pode não ser perceptível durante a fase inicial de operação, mas ao longo de três a cinco anos, a diferença na taxa de envelhecimento do isolamento pode tornar-se gradualmente significativa. Incluímos esse risco em nosso feedback técnico e, posteriormente, o proprietário ajustou os parâmetros de projeto do aumento de temperatura de acordo.
Este caso destacou uma questão importante: em projetos de energia renovável na América do Sul, muitas equipes de projeto não carecem de conhecimento técnico. O desafio é que, durante a fase de entrada do projeto, as condições ambientais são muitas vezes baseadas em valores padrão padrão, e não nas condições reais do local.
Este guia resume três cenários típicos de aplicação com base na experiência acumulada pela equipe de engenharia da Shengsheng Electric no apoio a projetos de energia eólica e fotovoltaica em toda a América do Sul, fornecendo referências práticas para empreiteiros EPC e consultores de engenharia.
O Deserto do Atacama é uma das regiões com os maiores níveis de radiação solar do mundo. De acordo com a IEC 60076 , a temperatura ambiente de referência padrão para projeto de transformador é 40°C . No entanto, em áreas desérticas, a temperatura ambiente nas tardes de verão excede frequentemente os 45°C , enquanto as temperaturas da superfície do solo podem ser ainda mais elevadas.
O padrão de operação dos projetos fotovoltaicos intensifica ainda mais esse desafio. Durante o dia, os transformadores operam em plena carga quando a geração solar atinge seu pico, enquanto à noite a carga cai para perto de zero. Isso significa que o transformador passa por um ciclo térmico completo todos os dias. As repetidas expansões e contrações causadas pelas mudanças de temperatura colocam maior tensão nos sistemas de isolamento e nos componentes de vedação em comparação com a operação contínua e estável.
A taxa de envelhecimento do isolamento do transformador praticamente dobra para cada aumento de 6–8°C na temperatura operacional . Quando a temperatura ambiente sobe de 40°C para 48°C , a temperatura do ponto quente do enrolamento aumenta proporcionalmente. O processo de envelhecimento do isolamento não é um aumento linear, mas uma deterioração acelerada e exponencial.
Em projetos apoiados pela equipe de engenharia da Shengsheng Electric , descobrimos que transformadores com projetos padrão operando em ambientes desérticos apresentavam maior teor de umidade no óleo do transformador e maiores valores de perda dielétrica em comparação com equipamentos da mesma idade após apenas dois a três anos de operação. Em casos mais graves, poderá ser necessária a substituição do óleo ou a revisão de fábrica após cerca de cinco anos de operação.
Não aplique parâmetros de projeto de aumento de temperatura padrão sem ajuste.
Durante a fase de seleção do transformador, os proprietários do projeto devem fornecer dados climáticos históricos para o local de instalação, de preferência abrangendo pelo menos os últimos 10 anos. O foco deve estar na temperatura ambiente máxima extrema , e não nas temperaturas médias mensais. O aumento da temperatura do enrolamento e o aumento da temperatura superior do óleo devem então ser recalculados com base nas condições reais do local.
Os limites de aumento de temperatura especificados na IEC 60076-2 para transformadores imersos em líquido são baseados em uma temperatura ambiente de referência de 40°C . Para cada aumento adicional de 1°C na temperatura ambiente , a margem de aumento de temperatura disponível é reduzida em aproximadamente 1K.
Durante revisões técnicas de projetos fotovoltaicos em desertos, frequentemente descobrimos que os radiadores são selecionados com base na condição ambiente padrão de 40°C. Embora o transformador possa passar nos testes de fábrica e no comissionamento inicial sem problemas, a operação contínua em ambientes acima de 45°C pode resultar em temperaturas superiores do óleo significativamente mais altas durante a operação de longo prazo.
Para projetos solares no deserto, o projeto térmico do transformador deve, portanto, ser avaliado com base nas piores condições ambientais reais , incluindo temperatura ambiente máxima, operação em plena carga, capacidade de resfriamento e requisitos de envelhecimento do isolamento.
Areia e poeira são grandes desafios em ambientes desérticos
Em áreas desérticas, ventos fortes e partículas de areia transportadas pelo ar criam riscos adicionais para a operação do transformador. Para transformadores convencionais do tipo conservador, o respiro pode facilmente ficar obstruído por poeira e areia. Uma vez comprometida a função de remoção de umidade, o óleo isolante fica diretamente exposto à umidade do ar, aumentando significativamente o risco de contaminação do óleo e degradação do isolamento.
Um transformador de tanque corrugado totalmente selado elimina esse modo de falha. Não necessita de conservador de óleo ou respiro, e o óleo isolante é completamente isolado do contato direto com o ar externo. Os transformadores elevadores de 33kV/0,69kV fornecidos pela Shengsheng Electric para usinas de energia solar na Arábia Saudita adotam esta estrutura, combinada com isolamento Classe F, resfriamento ONAN e proteção IP55 , e alcançaram operação estável em ambientes agressivos.
O método de resfriamento ONAN (Oil Natural Air Natural) pode nem sempre ser suficiente para ambientes desérticos com temperaturas extremamente altas.
Se houver espaço de instalação suficiente disponível, aumentar a área de superfície do radiador pode melhorar o desempenho de dissipação de calor. No entanto, onde o espaço é limitado, soluções alternativas, como sistemas de refrigeração ONAF (Oil Natural Air Forced) ou de circulação forçada de óleo. devem ser avaliadas
Os principais critérios de avaliação são se o aumento calculado da temperatura superior do óleo e o aumento médio da temperatura do enrolamento permanecem dentro dos limites permitidos sob as condições mais severas, incluindo a temperatura ambiente mais alta e operação em plena carga.
Um projeto fotovoltaico localizado no deserto chileno do Atacama, um dos ambientes solares mais extremos do mundo, foi equipado com três transformadores elevadores de 220 kV . O local do projeto sofre flutuações diárias de temperatura excepcionalmente grandes em comparação com a maioria dos locais de energia renovável na América do Sul.
Esses projetos exigiam mais capacidade de resfriamento e desempenho de vedação do transformador do que aplicações padrão.
Com base na nossa experiência com ambientes semelhantes, quando a temperatura ambiente excede 45°C, , o isolamento Classe F deve ser considerado um requisito básico . A área de superfície de resfriamento necessária deve ser recalculada de acordo com as condições reais do local, em vez de simplesmente aplicar projetos de transformadores padrão.
A região costeira do nordeste do Brasil é uma das áreas mais ricas em energia eólica da América do Sul. Do Ceará à Bahia, milhares de quilômetros de litoral abrigam inúmeros parques eólicos. Equipamentos instalados na parte inferior das torres de turbinas eólicas ou perto das turbinas estão continuamente expostos ao ar marinho salgado.
A névoa salina causa danos abrangentes aos transformadores, incluindo bolhas e descascamento do revestimento, corrosão dos terminais levando ao aumento da resistência de contato, ferrugem dos fixadores que dificultam a manutenção e a desmontagem e vedações envelhecidas que permitem que o ar carregado de sal penetre no tanque do transformador. Sob estas condições, os revestimentos anticorrosivos padrão podem começar a apresentar manchas de ferrugem em apenas dois a três anos.
Uma pesquisa de corrosão realizada em um projeto de linha de transmissão de 1.150 km no Brasil fornece uma referência valiosa. O projeto foi inicialmente concebido de acordo com os requisitos da categoria de corrosão C3 . No entanto, após um ano de operação, as medições de campo mostraram que o ambiente de corrosão real atingiu C5-Cx (corrosividade extrema) . níveis As taxas de corrosão do aço carbono medidas em amostras de subestações variaram de 23 μm/ano a 225 μm/ano.
A diferença entre a estimativa teórica e as condições reais de corrosão pode atingir duas categorias de corrosão. A seleção de materiais com base em níveis de corrosão subestimados pode reduzir significativamente a vida útil do equipamento.
Para projetos costeiros, o sistema de proteção contra corrosão deve ser projetado pelo menos de acordo com os requisitos da categoria ISO 12944-2 C4 . Para instalações a menos de 500 metros da costa, , da categoria C5-M . recomenda-se proteção
Os componentes terminais e fixadores devem usar de aço inoxidável 304 ou 316 . materiais As placas de identificação devem ser feitas de aço inoxidável com gravação a laser, pois as placas de identificação convencionais de alumínio podem ficar pouco nítidas ou danificadas após vários anos em ambientes com névoa salina.
A diferença entre a proteção C5-M e C4 não é simplesmente aplicar “mais uma camada de tinta”. O sistema de revestimento completo – incluindo primer, revestimento intermediário e acabamento – requer diferentes materiais, espessuras e procedimentos de aplicação.
Para um projeto de subestação conteinerizada fornecida pela Shengsheng Electric em Santiago, Chile, o equipamento foi projetado de acordo com os requisitos de proteção contra corrosão C5-M com classificação de proteção IP54 , considerando a localização costeira do projeto e as condições de alta umidade.
A névoa salina não apenas corrói as estruturas externas, mas também pode entrar no interior do transformador através de pontos de vedação fracos e contaminar o óleo isolante.
Todos os materiais de vedação devem ter resistência suficiente ao envelhecimento por névoa salina. Os pontos de entrada dos cabos requerem um tratamento de vedação cuidadoso, sem pontos fracos. O processo de soldagem de tanques corrugados deve garantir que não haja poros, trincas ou defeitos de soldagem que possam comprometer o desempenho da vedação.
Os transformadores instalados dentro de torres de turbinas eólicas enfrentam desafios adicionais, incluindo vibração e espaço de instalação limitado.
A estrutura mecânica deve ser projetada com resistência suficiente à vibração. As dimensões do transformador devem corresponder aos requisitos de espaço interno da torre, e alguns locais de turbina podem exigir a consideração de condições de instalação inclinadas.
O Projeto Eólico Three Gorges Brasil Palmeiras está localizado no estado da Paraíba, Brasil. O projeto tem capacidade instalada total de 648 MW , incluindo 108 turbinas eólicas de 6 MW cada , além de uma subestação de 500 kV equipada com dois transformadores split de 370 MVA/500 kV..
Projetos de energia renovável em grande escala normalmente possuem requisitos rigorosos de proteção contra corrosão de alto nível. Para os engenheiros de transformadores envolvidos nestes projetos, a proteção contra corrosão não se limita apenas à espessura do revestimento. O material da carcaça, o processo de soldagem e o sistema de revestimento devem ser projetados sistematicamente de acordo com os requisitos C5-M , em vez de simplesmente indicar “tratamento anticorrosivo aprimorado” em uma cotação.
A Cordilheira dos Andes estende-se ao longo do lado ocidental da América do Sul, e muitos projetos de energia renovável no Peru, Chile, Argentina e Bolívia estão localizados em altitudes acima de 3.000 metros..
Ambientes de alta altitude afetam os transformadores de duas maneiras principais:
Primeiro, a densidade reduzida do ar diminui a capacidade de dissipação de calor . À medida que a altitude aumenta a cada 1.000 metros , a densidade do ar diminui aproximadamente 10% , resultando na redução da eficiência do resfriamento por convecção.
Em segundo lugar, a redução da resistência do isolamento do ar requer maiores distâncias de isolamento externo . Para cada aumento de 1.000 metros na altitude , a resistência do isolamento do ar diminui em aproximadamente 8–10%.
De acordo com a IEC 60076-2 , os parâmetros de isolamento devem ser corrigidos quando a altitude de instalação ultrapassar 1.000 metros . O fator de correção é:
Ka = exp((H-1000)/8150)
onde H representa a altitude de instalação em metros.
Contudo, em revisões de projetos reais, um transformador instalado a 3.000 metros de altitude não pode ser resolvido simplesmente aumentando as distâncias de isolamento. Muitos projetos passam nos testes de resistência de alta tensão, mas posteriormente experimentam um aumento excessivo da temperatura operacional porque a correção térmica não foi considerada juntamente com o ajuste do isolamento.
Um erro comum é corrigir apenas o nível de isolamento e ignorar o desempenho de refrigeração. Como resultado, o lado de alta tensão do transformador passa nos testes dielétricos, mas a capacidade de carga real em grandes altitudes é reduzida - não porque o transformador não consiga lidar com a carga elétrica, mas porque a dissipação de calor é insuficiente e as temperaturas dos enrolamentos excedem os limites permitidos, forçando a redução da capacidade operacional.
Tanto o isolamento como o desempenho de refrigeração devem ser corrigidos.
De acordo com os requisitos da IEC, acima de 1.000 metros de altitude , o limite permitido de aumento de temperatura deve ser reduzido em aproximadamente 1K para cada 250 metros adicionais.
Por exemplo:
Um transformador instalado a 1.600 metros de altitude deverá ter seu limite de elevação de temperatura reduzido em aproximadamente 3°C.
A 3.000 metros de altitude , o limite de aumento de temperatura deve ser reduzido em aproximadamente 8K.
No projeto prático do transformador, um transformador originalmente projetado para uma temperatura ambiente de 40°C ao nível do mar pode ter sua capacidade útil reduzida para cerca de 90% quando instalado a 3.000 metros de altitude..
O fator exato de redução depende do método de resfriamento. Os transformadores resfriados naturalmente são geralmente mais afetados pela altitude em comparação com os transformadores resfriados a ar forçado.
As folgas das buchas, as distâncias entre fases e as distâncias entre a parte ativa e o solo devem ser recalculadas de acordo com os fatores de correção de altitude.
A uma altitude de 3.000 metros , a distância de isolamento necessária para o mesmo nível de tensão pode ser aproximadamente 27% maior em comparação com instalações ao nível do mar.
Se o espaço de instalação for limitado, as soluções podem incluir a seleção de buchas com classificações de isolamento mais altas ou o uso de buchas de isolamento composto para compensar a redução da resistência do isolamento do ar.
Uma usina fotovoltaica localizada na região dos Andes, no Peru, é um dos maiores projetos solares do país. O projeto deverá entrar em operação em 2026, com capacidade anual de geração de eletricidade de aproximadamente 1,2TWh..
Os dois transformadores split SFFZ-235000/220 fornecidos para o projeto foram especialmente projetados para operação em alta altitude, ao mesmo tempo em que consideram os requisitos sísmicos no Peru, incluindo um nível de aceleração de terremoto de 0,5g..
A CHINT forneceu um transformador imerso em óleo de 75MVA e 138kV para o projeto de energia eólica da ENGIE Peru. O transformador adota uma estrutura totalmente vedada para suportar ambientes de alta altitude com forte exposição a ventos e poeira.
Com base em nossa experiência com projetos semelhantes, recomendamos não finalizar uma solução de transformador antes de obter dados precisos de altitude e clima local.
A abordagem correta é:
Calcule fatores de correção de isolamento de acordo com IEC 60076-2.
Avalie os requisitos de correção do aumento de temperatura.
Determine se são necessários ajustes de capacidade ou atualizações do nível de isolamento.
Concluir esta análise no início do projeto pode evitar grandes ajustes técnicos posteriores.
A partir de nossa experiência prática em projetos, muitos problemas de operação de transformadores de longo prazo em projetos de energia renovável não são causados por problemas de qualidade de fabricação, mas pela falta de parâmetros ambientais críticos durante o estágio inicial de entrada do projeto.
Dados de entrada de projeto recomendados para empreiteiros e proprietários de EPC
Parâmetro de entrada de projeto |
Principais fatores de influência |
Impacto no projeto do transformador |
|---|---|---|
Temperatura ambiente máxima no local do projeto |
Temperaturas extremas de verão em regiões desérticas e de alta temperatura |
Afeta o aumento da temperatura do enrolamento, o dimensionamento do radiador e a seleção do método de resfriamento |
Temperatura ambiente mínima |
Áreas de alta latitude ou montanhosas |
Afeta a estrutura de vedação, a seleção de acessórios e o desempenho do óleo isolante |
Altitude de instalação |
Cordilheira dos Andes, projetos de planalto |
Afeta o nível de isolamento externo, a seleção da bucha e a correção do aumento de temperatura |
Qualidade do ar e nível de poeira |
Regiões desérticas e áridas |
Afeta a estrutura do tanque, o índice de proteção e o projeto de vedação |
Nível de névoa salina |
Projetos de energia eólica costeira |
Afeta o nível de proteção contra corrosão, sistema de revestimento e materiais de componentes externos |
Condições de umidade e precipitação |
Regiões tropicais e costeiras |
Afeta a proteção contra umidade, resistência à corrosão e confiabilidade do isolamento |
Intensidade sísmica |
Áreas propensas a terremotos, como Chile e Peru |
Afeta a resistência mecânica e os requisitos de projeto sísmico |
Parâmetros de conexão à rede |
Nível de tensão, capacidade de curto-circuito, requisitos do sistema |
Afeta a impedância, os parâmetros elétricos e os requisitos de teste |
Condições operacionais |
Operação contínua, carregamento cíclico, requisitos de sobrecarga |
Afeta a margem de capacidade e o projeto de estabilidade térmica |
Com base na nossa experiência com projetos de energia renovável na América do Sul, três ações são críticas durante a etapa de seleção do transformador.
Temperatura extrema, altitude, nível de névoa salina, umidade e intensidade sísmica são os principais parâmetros que determinam o projeto do transformador.
Quanto mais cedo estes parâmetros forem confirmados, mais precisa será a solução técnica.
Os padrões IEC fornecem condições de referência, mas as condições reais do projeto devem ser coletadas do proprietário, do consultor de engenharia ou de fontes meteorológicas locais.
Diferentes países da América do Sul têm requisitos técnicos diferentes:
Brasil: série ABNT NBR 5356 + certificação INMETRO + exigências ANEEL
Chile: Certificação IEC 60076 + SEC (requisitos de eficiência energética podem exigir nível IE3)
Colômbia: IEC 60076 + regulamentos técnicos RETIE
Argentina: padrões IRAM + certificação IRAM
Peru: IEC 60076, com requisitos mais elevados frequentemente aplicados em projetos de mineração
Antes de selecionar o transformador, confirme os padrões específicos listados nas especificações técnicas e verifique se os relatórios de teste de tipo do fornecedor cobrem a versão atual do projeto.
Projetos de transformadores não padronizados – como:
Maior área de superfície de resfriamento
Níveis de isolamento mais elevados
Sistemas de revestimento anticorrosivo personalizados
requerem projeto de engenharia adicional e tempo de fabricação.
Esperar até que o projeto esteja prestes a começar e depois solicitar a entrega com urgência geralmente resulta na seleção de produtos padrão com adaptabilidade ambiental limitada.
Para projetos de energia renovável em ambientes extremos, a comunicação técnica antecipada com o fabricante do transformador é essencial para garantir a confiabilidade a longo prazo.
Fundada em 2014, Shengsheng Electric, é especializada na fabricação de equipamentos de energia, incluindo transformadores imersos em óleo, transformadores do tipo seco, transformadores de liga amorfa, subestações pré-fabricadas , e comutador.
A empresa fornece soluções customizadas de transformadores de acordo com padrões internacionais como IEC 60076 e GOST . Seus produtos foram fornecidos para mais de 30 países e regiões , incluindo mercados no Oriente Médio, África, Sudeste Asiático e América do Sul..
A abordagem da equipe de engenharia da Shengsheng Electric é avaliar primeiro as condições ambientais e os requisitos operacionais e, em seguida, desenvolver a solução técnica – em vez de esperar até que o equipamento chegue ao local do projeto para resolver problemas de compatibilidade.
Depois de receber as especificações do projeto, nossos engenheiros analisam se o projeto do transformador selecionado corresponde às condições reais de aplicação. Os riscos potenciais são identificados e recomendações técnicas são fornecidas durante a fase inicial do projeto.
Para ambientes operacionais desafiadores, como:
Áreas desérticas de alta temperatura
Regiões de alta altitude
Áreas costeiras com forte exposição à névoa salina
A Shengsheng Electric desenvolveu soluções de design personalizadas com base na experiência prática em projetos.
Podemos fornecer registros de produção e testes, incluindo vídeos de fabricação e inspeção, apoiando tanto a inspeção remota quanto os testes de aceitação de fábrica (FAT) no local..
Os produtos são projetados e fabricados de acordo com as normas IEC 60076 e podem ser customizados de acordo com os requisitos do projeto, incluindo:
Requisitos de certificação GOST
Classificações estendidas de condição ambiental
Pacotes de documentação técnica personalizados
Por meio de coordenação técnica antecipada, projeto de engenharia personalizado e controle rigoroso de fabricação, a Shengsheng Electric ajuda projetos de energia renovável a obter desempenho confiável de transformadores em ambientes exigentes.
R: A seleção depende do ambiente de instalação e dos requisitos do aplicativo.
Para subestações fotovoltaicas externas e subestações de parques eólicos, os transformadores imersos em óleo são a escolha principal devido ao seu custo mais baixo, melhor desempenho de dissipação de calor e vantagens em aplicações de grande capacidade.
Para instalações internas ou locais com espaço limitado, como edifícios de controle dentro de subestações, os transformadores do tipo seco podem oferecer maiores vantagens de segurança.
Não existe uma opção “melhor” absoluta – a chave é selecionar o tipo de transformador que corresponda às condições reais do projeto.
R: Nas redes de distribuição de média tensão da América do Sul, os sistemas de 34,5kV e 13,8kV são mais comumente usados.
No entanto, os transformadores de 33kV também são aplicados em alguns projetos EPC internacionais, especialmente projetos que seguem as normas IEC.
Antes da seleção do transformador, é importante confirmar o nível de tensão da conexão à rede local e os requisitos da rede elétrica.
R: Os transformadores convencionais do tipo conservador exigem inspeção regular do respiro e da condição do gel de sílica. Quando a sílica gel muda de cor devido à absorção de umidade, ela precisa ser substituída ou regenerada.
Um transformador de tanque corrugado totalmente selado não requer conservador de óleo ou respiro. Como o óleo isolante não tem contato direto com o ar externo, a exposição à areia e ao pó tem impacto mínimo na qualidade do óleo.
Esta vantagem é especialmente importante para centrais fotovoltaicas remotas, onde não existem equipas de manutenção permanentes no local.
R: Sim.
Este tipo de design tem sido aplicado nos nossos projetos no Médio Oriente e Norte de África. As soluções técnicas geralmente incluem:
Reduzindo os limites permitidos de aumento de temperatura
Aumentando a capacidade do radiador e de dissipação de calor
Atualização das classificações de temperatura dos acessórios
Otimizando sistemas de isolamento
O custo é mais elevado do que os projetos de transformadores padrão, mas para ambientes de temperaturas extremas, essas melhorias são essenciais para garantir a confiabilidade operacional a longo prazo.
Hebei Shengsheng elétrico Co., Ltd.
Os produtos são projetados e fabricados de acordo com padrões internacionais, incluindo IEC 60076 e GOST , atendendo projetos de energia renovável e infraestrutura de energia na América do Sul, Oriente Médio, África e Sudeste Asiático..
Para projetos na fase inicial de concepção, recomendamos a confirmação das condições ambientais e dos requisitos operacionais o mais cedo possível para reduzir modificações técnicas posteriores.
Nossa equipe de engenharia pode fornecer uma solução técnica inicial dentro de 24 horas.
