{"id":363,"date":"2026-08-22T02:34:07","date_gmt":"2026-08-21T18:34:07","guid":{"rendered":"https:\/\/q8bbzjnpm5.wpdns.site\/?p=363"},"modified":"2026-08-29T23:43:42","modified_gmt":"2026-08-29T15:43:42","slug":"classification-of-power-transformers-and-their-unique-roles-in-the-power-grid","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/subian-electric.com\/pt\/news\/classification-of-power-transformers-and-their-unique-roles-in-the-power-grid\/","title":{"rendered":"Classifica\u00e7\u00e3o dos Transformadores de Pot\u00eancia e Seus Pap\u00e9is \u00danicos na Rede El\u00e9trica"},"content":{"rendered":"

Quando o engenheiro de subesta\u00e7\u00e3o analisa o documento para uma licita\u00e7\u00e3o referente \u00e0 atualiza\u00e7\u00e3o de transmiss\u00e3o de 132 kV, uma das primeiras folhas de especifica\u00e7\u00e3o a serem revisadas normalmente \u00e9 a tabela de classifica\u00e7\u00e3o de transformadores de pot\u00eancia, uma vez que uma escolha errada pode custar at\u00e9 centenas de milhares, al\u00e9m de causar meses de atraso no processo de comissionamento. Cada um dos tipos de classifica\u00e7\u00e3o de transformadores de pot\u00eancia \u00e9 criado para abordar um problema particular em termos de tens\u00e3o, carga e confiabilidade, n\u00e3o importa se \u00e9 uma unidade de distribui\u00e7\u00e3o de 10 MVA operando em um bloco de f\u00e1bricas ou um transformador elevador de gerador de 400 MVA instalado em uma usina de energia a carv\u00e3o.<\/p>\n

O artigo fornecido descreve todos os poss\u00edveis m\u00e9todos para classificar transformadores de pot\u00eancia, que podem ser por fun\u00e7\u00e3o de pot\u00eancia, por n\u00edvel de tens\u00e3o, por configura\u00e7\u00e3o de enrolamento, por tipo de resfriamento e por tipo de material isolante, etc.<\/p>\n

Resumidamente, os transformadores de pot\u00eancia podem ser categorizados com base em sua fun\u00e7\u00e3o, como transformador elevador, transformador abaixador, transformador de distribui\u00e7\u00e3o, transformador de isolamento e autotransformador; com base em sua classe de tens\u00e3o, como transformador de gerador, transformador de transmiss\u00e3o e transformador de distribui\u00e7\u00e3o; com base em sua configura\u00e7\u00e3o de enrolamento, como transformador monof\u00e1sico vs transformador trif\u00e1sico, transformador de dois enrolamentos vs transformador de tr\u00eas enrolamentos; com base em sua abordagem de resfriamento, como transformador ONAN, transformador ONAF, transformador OFAF e transformador ODAF; e com base em seu m\u00e9todo de isolamento, como transformador imerso em \u00f3leo e transformador do tipo seco.<\/p><\/blockquote>\n

\"Classifica\u00e7\u00e3o<\/p>\n

\n

O que \u00e9 um Transformador de Pot\u00eancia? (Defini\u00e7\u00e3o e Fun\u00e7\u00e3o Principal)<\/h2>\n

Um transformador de pot\u00eancia \u00e9 um instrumento eletromagn\u00e9tico est\u00e1tico que transmite energia el\u00e9trica atrav\u00e9s de dois ou mais circuitos via o processo de indu\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica com uma modifica\u00e7\u00e3o dos n\u00edveis de tens\u00e3o, mantendo a frequ\u00eancia e a pot\u00eancia aparente constantes (com quaisquer perdas). Enquanto os transformadores de distribui\u00e7\u00e3o realizam principalmente a queda final de tens\u00e3o para consumo, os transformadores de pot\u00eancia s\u00e3o encontrados em subesta\u00e7\u00f5es, usinas geradoras e grandes ind\u00fastrias com classifica\u00e7\u00f5es acima de 200 kVA e s\u00e3o capazes de processar tens\u00f5es que variam de 3,3 kV a 1.150 kV.<\/p>\n

Um transformador de pot\u00eancia pode ser caracterizado por tr\u00eas valores: a pot\u00eancia aparente nominal em kVA ou MVA, a rela\u00e7\u00e3o de tens\u00e3o nominal e a imped\u00e2ncia em caso de curto-circuito (que geralmente est\u00e1 entre 5% e 15% de acordo com a norma internacional IEC 60076-5). A efici\u00eancia de um transformador na capacidade m\u00e1xima de opera\u00e7\u00e3o est\u00e1 geralmente entre 98% e 99.7%. \u00c9 por isso que as concession\u00e1rias est\u00e3o dispostas a gastar muito dinheiro em projetos de n\u00facleo amorfo de baixa perda, bem como em a\u00e7o sil\u00edcio orientado a gr\u00e3o de alta qualidade para minimizar as perdas em vazio.<\/p>\n

Como um Transformador de Pot\u00eancia Funciona: O Princ\u00edpio Eletromagn\u00e9tico<\/h2>\n

O princ\u00edpio fundamental de opera\u00e7\u00e3o \u00e9 baseado na lei de indu\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica de Faraday. A corrente alternada no enrolamento prim\u00e1rio produz um fluxo magn\u00e9tico flutuante no n\u00facleo de a\u00e7o sil\u00edcio, ligando o enrolamento secund\u00e1rio e induzindo uma for\u00e7a eletromotriz (fem) proporcional ao n\u00famero de voltas de acordo com a f\u00f3rmula cl\u00e1ssica:<\/p>\n

Vprim\u00e1rio \/ Vsecund\u00e1rio = Nprim\u00e1rio \/ Nsecund\u00e1rio (isso \u00e9 conhecido como a rela\u00e7\u00e3o de espiras), de modo que Iprim\u00e1rio \u00d7 Vprim\u00e1rio \u2248 Isecund\u00e1rio \u00d7 Vsecund\u00e1rio se outras condi\u00e7\u00f5es forem ideais.<\/p>\n

Um transformador operando em modo elevador tem mais voltas no enrolamento secund\u00e1rio do que no prim\u00e1rio. Um transformador operando em modo redutor tem mais voltas na bobina prim\u00e1ria. No entanto, transformadores de pot\u00eancia reais operam com perdas de cerca de 0,3% a 2%, que s\u00e3o devido \u00e0s perdas de cobre (perdas I\u00b2R nos fios de cobre) e perdas de ferro (devidas \u00e0 histerese e correntes parasitas). Consequentemente, as caracter\u00edsticas t\u00e9cnicas de qualquer transformador mencionam o n\u00edvel de efici\u00eancia, seja 50%, 75% ou 100%.<\/p>\n

Classifica\u00e7\u00e3o por Fun\u00e7\u00e3o: Elevador, Redutor, Distribui\u00e7\u00e3o, Auto<\/h2>\n

A fun\u00e7\u00e3o \u00e9 o meio mais pragm\u00e1tico de classificar transformadores de pot\u00eancia, uma vez que indica a localiza\u00e7\u00e3o da unidade na transfer\u00eancia de energia. A tabela a seguir resume quatro diferentes fam\u00edlias funcionais de transformadores comumente usados por engenheiros na rede.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n
Classifica\u00e7\u00e3o Funcional de Transformadores de Pot\u00eancia<\/caption>\n
Fun\u00e7\u00e3o<\/th>\nMudan\u00e7a T\u00edpica de Tens\u00e3o<\/th>\nClassifica\u00e7\u00e3o T\u00edpica<\/th>\nOnde Voc\u00ea Encontra<\/th>\n<\/tr>\n
Aumento de tens\u00e3o do gerador (GSU)<\/td>\n11\u201327 kV \u2192 110\u2013765 kV<\/td>\n100\u20131.200 MVA<\/td>\nUsinas de energia, parques e\u00f3licos e solares<\/td>\n<\/tr>\n
Redu\u00e7\u00e3o de transmiss\u00e3o<\/td>\n220\u2013765 kV \u2192 66\u2013132 kV<\/td>\n50\u2013400 MVA<\/td>\nSubesta\u00e7\u00f5es de alta tens\u00e3o<\/td>\n<\/tr>\n
Sub-transmiss\u00e3o \/ distribui\u00e7\u00e3o<\/td>\n33\u2013132 kV \u2192 6.6\u201335 kV<\/td>\n1\u201320 MVA<\/td>\nSubesta\u00e7\u00f5es prim\u00e1rias, alimentadores industriais<\/td>\n<\/tr>\n
Autotransformador<\/td>\npor exemplo, 220 kV \u2192 110 kV<\/td>\n100\u20131.000 MVA<\/td>\nInterconex\u00e3o entre n\u00edveis de rede<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

O transformador GSU (Generator Step Up) est\u00e1 localizado na extremidade do gerador do espectro, tornando-se o equipamento mais valioso dentro de uma usina de energia. De fato, um transformador GSU de 600 MVA em uma usina t\u00e9rmica pode ter um pre\u00e7o entre $800.000 e $2,5 milh\u00f5es. Enquanto os auto-transformadores tendem a ser menores e menos caros do que o transformador tradicional de duas bobinas, isso \u00e9 poss\u00edvel uma vez que parte de suas bobinas \u00e9 compartilhada. Consequentemente, as empresas de utilidade de interconex\u00e3o optariam por usar auto-transformadores, especialmente para aplica\u00e7\u00f5es de baixa rela\u00e7\u00e3o de tens\u00e3o, como 220\/110 kV ou 400\/220 kV.<\/p>\n

\"Classifica\u00e7\u00e3o<\/p>\n

Classifica\u00e7\u00e3o por N\u00edvel de Tens\u00e3o na Rede<\/h2>\n

A classe de tens\u00e3o influencia o design da isola\u00e7\u00e3o e no design de equipamentos de energia, incluindo t\u00e9cnicas de isolamento. O pre\u00e7o dos equipamentos de energia \u00e9 afetado pela classe de tens\u00e3o. Tanto as normas IEC 60076-1 quanto a IEEE C57.12.00 determinam t\u00e9cnicas de isolamento.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n
Classes de Tens\u00e3o de Transformadores de Pot\u00eancia<\/caption>\n
N\u00edvel da Rede<\/th>\nTens\u00e3o Nominal<\/th>\nBIL (Resist\u00eancia a Impulsos de Raios)<\/th>\nPapel T\u00edpico<\/th>\n<\/tr>\n
Tens\u00e3o do gerador<\/td>\n3\u201333 kV<\/td>\n40\u2013200 kV<\/td>\nLado de entrada do GSU, suprimentos auxiliares<\/td>\n<\/tr>\n
Alta tens\u00e3o (AT)<\/td>\n6\u201335 kV<\/td>\n75\u2013250 kV<\/td>\nSubesta\u00e7\u00f5es de distribui\u00e7\u00e3o, industriais<\/td>\n<\/tr>\n
Alta tens\u00e3o (HV)<\/td>\n66\u2013220 kV<\/td>\n325\u2013950 kV<\/td>\nTransmiss\u00e3o regional<\/td>\n<\/tr>\n
Extra alta tens\u00e3o (EHV)<\/td>\n330\u2013765 kV<\/td>\n175\u20131.950 kV<\/td>\nEstruturas de transmiss\u00e3o nacional<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Cerca de 70% de todos os transformadores em opera\u00e7\u00e3o globalmente est\u00e3o na fase de distribui\u00e7\u00e3o, no entanto, eles representam apenas aproximadamente 30% do custo. Uma unidade de alta tens\u00e3o com um sistema el\u00e9trico de 500 kV e um valor de BIL de 1.550 atende aos requisitos para isolamento espesso, amplas zonas neutras e procedimentos de teste especiais (testes de descarga parcial e testes de impulso de acordo com a IEC 60076-3), portanto, a instala\u00e7\u00e3o de um transformador potente pode exigir um gasto de $1,5\u2013$3 milh\u00f5es.<\/p>\n

Classifica\u00e7\u00e3o por Fase e Configura\u00e7\u00e3o de Enrolamento<\/h2>\n

Transformadores de pot\u00eancia podem ser classificados com base em sua constru\u00e7\u00e3o em transformadores monof\u00e1sicos ou trif\u00e1sicos. Isso se baseia n\u00e3o apenas em seus tipos, mas tamb\u00e9m no n\u00famero de suas bobinas, ou seja, como transformadores de duas bobinas, transformadores de tr\u00eas bobinas ou transformadores auto-configurados. Transformadores monof\u00e1sicos s\u00e3o amplamente aceitos, pois s\u00e3o mais baratos e mais f\u00e1ceis de transportar, o que \u00e9 particularmente \u00fatil quando se trata das classifica\u00e7\u00f5es mais altas de EHV (por exemplo, a forma\u00e7\u00e3o de um banco de 3\u00d7333 MVA consistindo de tr\u00eas transformadores monof\u00e1sicos operando a 500 kV), enquanto para varia\u00e7\u00f5es de 300 MVA ou menores, transformadores trif\u00e1sicos seriam mais adequados devido \u00e0 sua vantagem sobre variantes monof\u00e1sicas em termos de perdas, solu\u00e7\u00f5es econ\u00f4micas e efici\u00eancia.<\/p>\n

Transformadores de tr\u00eas bobinas v\u00eam com uma bobina terci\u00e1ria e podem, portanto, ser usados n\u00e3o apenas para cargas el\u00e9tricas padr\u00e3o, mas para filtros harm\u00f4nicos e para derivar a terceira tens\u00e3o (por exemplo, 220\/110\/35 kV). O grupo vetorial pode ser definido com a ajuda de designa\u00e7\u00f5es especiais, como Dyn11, YNyn0, YNd11 etc., que mostram a configura\u00e7\u00e3o do transformador e o ponto da tens\u00e3o.<\/p>\n

Classifica\u00e7\u00e3o pelo M\u00e9todo de Resfriamento (IEC 60076-2)<\/h2>\n

O sistema de resfriamento \u00e9 o que dita a quantidade m\u00e1xima de energia el\u00e9trica que um transformador \u00e9 capaz de suportar com seguran\u00e7a. O acr\u00f4nimo usado em conformidade com a IEC 60076-2 refere-se ao tipo de meio de resfriamento e ao m\u00e9todo de sua circula\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n
Classifica\u00e7\u00f5es de M\u00e9todo de Resfriamento (IEC 60076-2)<\/caption>\n
C\u00f3digo de Resfriamento<\/th>\nSignificado<\/th>\nClassifica\u00e7\u00e3o T\u00edpica<\/th>\nCapacidade de Carga vs. ONAN<\/th>\n<\/tr>\n
ONAN<\/td>\n\u00d3leo natural, ar natural<\/td>\n50 kVA\u201360 MVA<\/td>\nLinha de base (100%)<\/td>\n<\/tr>\n
ONAF<\/td>\n\u00d3leo natural, ar for\u00e7ado (ventiladores)<\/td>\n1\u2013150 MVA<\/td>\n\u2248120\u2013135%<\/td>\n<\/tr>\n
OFAF<\/td>\n\u00d3leo for\u00e7ado, ar for\u00e7ado<\/td>\n10\u2013300 MVA<\/td>\n\u2248140\u2013160%<\/td>\n<\/tr>\n
ODAF<\/td>\n\u00d3leo direcionado, ar for\u00e7ado<\/td>\n100\u20131.200 MVA<\/td>\n\u2248150\u2013170%<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Um transformador projetado para operar em dois modos de resfriamento, ONAN e ONAF, significa que uma concession\u00e1ria de energia pode oper\u00e1-lo em circunst\u00e2ncias normais no modo de resfriamento natural enquanto usa ventiladores em caso de sobrecargas s\u00fabitas. Um transformador com capacidade de 40 MVA, indicando sua rela\u00e7\u00e3o como \u201c40\/56 MVA ONAN\/ONAF\u201d \u00e9 um exemplo vi\u00e1vel. Os componentes necess\u00e1rios do dispositivo, como ventiladores ou bombas de \u00f3leo, n\u00e3o s\u00e3o simples de manter, portanto, subesta\u00e7\u00f5es menores preferem apenas designs ONAN.<\/p>\n

Transformadores de Pot\u00eancia Imersos em \u00d3leo vs. Tipo Seco<\/h2>\n

O meio isolante separa o mercado em duas categorias distintas, com diferen\u00e7as em pre\u00e7os, seguran\u00e7a e uso.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Transformadores Imersos em \u00d3leo vs. Transformadores Tipo Seco<\/caption>\n
Par\u00e2metro<\/th>\n\u00d3leo Imerso<\/th>\nTipo Seco (Resina Fundida \/ VPI)<\/th>\n<\/tr>\n
Meio isolante<\/td>\n\u00d3leo mineral ou \u00e9ster<\/td>\nResina ep\u00f3xi \/ ar<\/td>\n<\/tr>\n
Classifica\u00e7\u00e3o t\u00edpica<\/td>\n50 kVA\u20131.200 MVA<\/td>\n100 VA\u201340 MVA<\/td>\n<\/tr>\n
Pre\u00e7o (classe de 1 MVA)<\/td>\n$18.000\u2013$45.000<\/td>\n$28.000\u2013$70.000<\/td>\n<\/tr>\n
Risco de inc\u00eandio \/ ambiental<\/td>\nMaior (conten\u00e7\u00e3o de \u00f3leo necess\u00e1ria)<\/td>\nBaixo, retardante de chama<\/td>\n<\/tr>\n
Melhores locais<\/td>\nSubesta\u00e7\u00f5es ao ar livre<\/td>\nInternas, arranha-c\u00e9us, offshore<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Existem transformadores imersos em \u00f3leo que dominam na faixa de zero2 MVA devido \u00e0s eficientes propriedades diel\u00e9tricas do \u00f3leo. Transformadores secos apresentam melhor desempenho em locais como edif\u00edcios de escrit\u00f3rios, hospitais e plataformas de petr\u00f3leo offshore, onde existem leis, como a NFPA 70, que pro\u00edbem o uso de transformadores preenchidos com \u00f3leo devido a perigos de inc\u00eandio. Transformadores de resina fundida geralmente custam entre 40%-60% a mais do que modelos de \u00f3leo compar\u00e1veis, mas n\u00e3o requerem fossas de conten\u00e7\u00e3o de \u00f3leo e sistemas de extin\u00e7\u00e3o de inc\u00eandio.<\/p>\n

Tabela de Especifica\u00e7\u00f5es Chave para Classes Comuns de Transformadores<\/h2>\n

Para fazer uma compara\u00e7\u00e3o justa entre os modelos de transformadores, os engenheiros escolher\u00e3o os par\u00e2metros fundamentais necess\u00e1rios para cada uma das op\u00e7\u00f5es em quest\u00e3o. Um dos gr\u00e1ficos abaixo mostra os dados da placa de identifica\u00e7\u00e3o de tr\u00eas unidades t\u00edpicas.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Especifica\u00e7\u00f5es de Amostra para Classes Comuns de Transformadores de Pot\u00eancia<\/caption>\n
Par\u00e2metro<\/th>\nUnidade de Distribui\u00e7\u00e3o<\/th>\nUnidade de Pot\u00eancia de Subesta\u00e7\u00e3o<\/th>\nUnidade GSU<\/th>\n<\/tr>\n
Pot\u00eancia nominal<\/td>\n000 kVA<\/td>\n20 MVA<\/td>\n250 MVA<\/td>\n<\/tr>\n
Rela\u00e7\u00e3o de tens\u00e3o<\/td>\n11\/0,4 kV<\/td>\n110\/20 kV<\/td>\n18\/400 kV<\/td>\n<\/tr>\n
Grupo vetorial<\/td>\nDyn11<\/td>\nYNd11<\/td>\nYNd11<\/td>\n<\/tr>\n
Tens\u00e3o de imped\u00e2ncia<\/td>\n6%<\/td>\n10%<\/td>\n14%<\/td>\n<\/tr>\n
Perda em vazio<\/td>\n\u22481.150 W<\/td>\n\u224814 kW<\/td>\n\u224890 kW<\/td>\n<\/tr>\n
Perda de carga<\/td>\n\u224810.500 W<\/td>\n\u224898 kW<\/td>\n\u2248620 kW<\/td>\n<\/tr>\n
Resfriamento<\/td>\nONAN<\/td>\nONAN\/ONAF<\/td>\nONAF\/ODAF<\/td>\n<\/tr>\n
Norma de refer\u00eancia<\/td>\nIEC 60076-1<\/td>\nIEC 60076-1<\/td>\nIEC 60076-1<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

A garantia de perdas \u00e9 importante para pessoas que lidam com neg\u00f3cios: o valor da perda pode melhorar ou dificultar o pre\u00e7o de um transformador e pode representar uma diferen\u00e7a de 5%\u201310% em rela\u00e7\u00e3o ao pre\u00e7o de um transformador, pois uma diferen\u00e7a de 1 kW em perdas a vazio ao longo de trinta anos pode causar a perda de dezenas de milhares de d\u00f3lares.<\/p>\n

O Papel \u00danico de Cada Classe de Transformador na Rede El\u00e9trica<\/h2>\n

Cada classe \u00e9 colocada em sua posi\u00e7\u00e3o na cadeia de energia, e nenhuma pode ser substitu\u00edda por outra:<\/p>\n