Novos requisitos da União Europeia para transformadores

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1 Novos requisitos da União Europeia para transformadores Ecodesign Directive 1 da Comissão Europeia Introdução A Diretriz Ecodesign de produtos que usam energia (EuP) tornou-se lei na União Europeia em Em 2009 o Parlamento Europeu aprovou a ampliação do âmbito da Diretriz para incluir produtos relacionados com energia (ErP). O principal objetivo da Diretriz Ecodesign é trazer melhorias no desempenho ambiental dos produtos ao longo de seu ciclo de vida, da obtenção da matéria prima à reciclagem no fim da vida. Até agora, o foco foi aumentar a eficiência energética particularmente durante a fase de utilização do produto. As obrigações daí decorrentes focam-se na fase de projeto, uma vez que se considera que este é o estágio determinante que afeta os recursos utilizados em um produto. Este estudo é uma compilação das informações obtidas da Siemens e ABB nas fontes indicadas abaixo e descreve os principais tópicos da Diretriz de Ecodesign da Comissão Europeia. Ela define perdas máximas e rendimentos mínimos de transformadores a partir de julho de 2015, e mais rígidos a partir de Cabe observar que algumas regulamentações brasileiras que tratam do assunto são: (a) O programa de etiquetagem, que limitar-se até o momento a transformadores de distribuição 300 kva; (b) O projeto de revisão da NBR 12454, que define valores de perdas para transformadores de 500 kva a 4000 kva e de classes 15 kv, 24,2 kv e 36,2 kv; (c) Os critérios de rendimentos mínimos da ONS, válidos somente para transformadores com tensão na AT maior ou igual a 230 kv. Estas regulamentações nacionais não cobrem transformadores com potências acima de 4 MVA e classes de tensão até 145 kv, e, para estes, uma possibilidade é usar os critérios desta Diretriz Ecodesign como referência. Fonte: New EU requirements for transformers Siemens (consultar na internet) Energy eficiente transformar solutions - European Minimum Energy Performance Standard (consultar na internet) Aplicação: Transformadores de potência e de distribuição Conteúdo: A Diretriz de Ecodesign define a estrutura dos requisitos para a concepção ecológica de produtos com alto consumo de energia. Os objetivos incluem maior eficiência 1 Ecodesign Directive = Diretriz de projeto ecológico. Identificada pelo número 548/2014 da comissão para implementação da Diretriz de Ecodesign (Ecodesign Guideline) 2009/125/EG

2 energética e uma compatibilidade ambiental geral e, portanto, a redução das emissões de CO2. O Batch E2 (Lote E2) aborda o grupo de produtos dos transformadores. Com base em um estudo preliminar, padrões específicos de Ecodesigns para transformadores foram definidos pela Comissão Europeia, os quais estão agora na nova Diretriz de implementação. Em princípio a nova Diretriz deve aumentar o grau de eficácia em 20%. Exceções: A Diretriz não se aplica aos transformadores exclusivamente projetados e utilizados para os seguintes fins: Transformadores de instrumentos para dispositivos de medição, medidores, relés ou equipamentos similares; Transformadores com enrolamentos de baixa tensão usados em retificadores para fornecer corrente contínua; Transformadores de forno; Transformadores de plataformas marítimas (Offshore); Transformadores para operação de emergência; Transformadores tipo Energy-Saving de trens 2 ; Transformadores de aterramento; Transformadores montados em veículos ferroviários; Transformadores de partida usados para evitar queda de tensão na energização de motores elétricos trifásicos; Transformadores de ensaio usados para gerar uma certa tensão ou corrente no ensaio de equipamentos elétricos; Transformadores de solda usados com equipamentos de solda por arco ou por resistência; Transformadores para uso em águas profundas; Transformadores para aplicações protegidas contra explosões em minas subterrâneas; Transformadores para interface Média Tensão para Média Tensão com até 5 MVA; Transformadores de grande potência, se comprovado que alternativas tecnicamente exequíveis não são disponíveis para uma determinada aplicação, que cumpram os requisitos mínimos de eficiência energética impostos pela Diretriz; Transformadores de grande potência produzidos para reposição de outros equivalentes, no mesmo local físico e no mesmo sistema, se a substituição não for possível sem custos excessivos em conjugação com o transporte e / ou instalação. Os requisitos de informações de produtos e documentos técnicos são abordados no item 3. 2 Para os transformadores de tração o texto original coloca entre parênteses a expressão (Energysaving), mas não está claro seu significado no contexto.

3 1. Requisitos para transformadores de distribuição (trifásico, 3150 kva) a. Transformadores de distribuição imerso em líquido isolante Perdas máximas a vazio e em carga para transformadores de distribuição imersos em líquido isolante com um enrolamento com Um 24 kv e outro com Um 1.1 kv. Potência nominal (kva) 3 Série 1 (após 1 de julho de 2015) Série 2 (após 1 de julho de 2021) Perdas máx. em Perdas máx. a Perdas máx. em Perdas máx. a carga PK (W) vazio P0 (W) carga PK (W) vazio P0 (W) 25 Ck (900) Ao (70) Ak (600) Ao 10 % (63) 50 Ck (1100) Ao (90) Ak (750) Ao 10 % (81) 100 Ck (1750) Ao (145) Ak (1250) Ao 10 % (130) 160 Ck (2350) Ao (210) Ak (1750) Ao 10 % (189) 250 Ck (3250) Ao (300) Ak (2350) Ao 10 % (270) 315 Ck (3900) Ao (360) Ak (2800) Ao 10 % (324) 400 Ck (4600) Ao (430) Ak (3250) Ao 10 % (387) 500 Ck (5500) Ao (510) Ak (3900) Ao 10 % (459) 630 Ck (6500) Ao (600) Ak (4600) Ao 10 % (540) 800 Ck (8400) Ao (650) Ak (6000) Ao 10 % (585) 1000 Ck (10500) Ao (770) Ak (7600) Ao 10 % (693) 1250 Bk (11000) Ao (950) Ak (9500) Ao 10 % (855) 1600 Bk (14000) Ao (1200) Ak (12000) Ao 10 % (1080) 2000 Bk (18000) Ao (1450) Ak (15000) Ao 10 % (1305) 2500 Bk (22000) Ao (1750) Ak (18500) Ao 10 % (1575) 3150 Bk (27500) Ao (2200) Ak (23000) Ao 10 % (1980) b. Requisitos transformadores de poste de 25 a 315 kva Série 1 (após 1 de julho de 2015) Série 2 (após 1 de julho de 2021) Potência nominal (kva) 4 Perdas máx. em carga PK (W) Perdas máx. a vazio P0 (W) Perdas máx. em carga PK (W) Perdas máx. a vazio P0 (W) 25 Ck (900) Ao (70) Bk (725) Ao (70) 50 Ck (1100) Ao (90) Bk (875) Ao (90) 100 Ck (1750) Ao (145) Bk (1475) Ao (145) 160 Ck +32% (3102) Co (300) Ck +32% (3102) Co 10 % (270) 200 Ck (2750) Co (356) Bk (2333) Bo (310) 250 Ck (3250) Co (425) Bk (2750) Bo (360) 315 Ck (3900) Co (520) Bk (3250) Bo (440) 3 As perdas máximas para potências em kva entre as que estão na tabela são determinadas por meio de interpolação linear. 4 As perdas máximas para potências em kva entre as que estão na tabela são determinadas por meio de interpolação linear.

4 c. Transformadores de distribuição encapsulados em resina ( 3150 kva) Perdas máximas a vazio e em carga para transformadores encapsulados em resina com um enrolamento com Um 24 kv e outro com Um 1.1 kv. Potência nominal (kva) 5 Série 1 (após 1 de julho de 2015) Série 2 (após 1 de julho de 2021) Perdas máx. em Perdas máx. a Perdas máx. em Perdas máx. a carga PK (W) vazio P0 (W) carga PK (W) vazio P0 (W) 50 Bk (1700) Ao (200) Ak (1500) Ao 10 % (180) 100 Bk (2050) Ao (280) Ak (1800) Ao 10 % (252) 160 Bk (2900) Ao (400) Ak (2600) Ao 10 % (360) 250 Bk (3800) Ao (520) Ak (3400) Ao 10 % (468) 400 Bk (5500) Ao (750) Ak (4500) Ao 10 % (675) 630 Bk (7600) Ao (1100) Ak (7100) Ao 10 % (990) 800 Ak (8000) Ao (1300) Ak (8000) Ao 10 % (1170) 1000 Ak (9000) Ao (1550) Ak (9000) Ao 10 % (1395) 1250 Ak (11000) Ao (1800) Ak (11000) Ao 10 % (1620) 1600 Ak (13000) Ao (2200) Ak (13000) Ao 10 % (1980) 2000 Ak (16000) Ao (2600) Ak (16000) Ao 10 % (2340) 2500 Ak (19000) Ao (3100) Ak (19000) Ao 10 % (2790) 3150 Ak (22000) Ao (3800) Ak (22000) Ao 10 % (3420) d. Correção para perdas a vazio e em carga para outras tensões Um enrolamento com Um 24 kv e outro com Um > 1.1 kv Um enrolamento com Um = 36 kv e outro com Um 1.1 kv Um enrolamento com Um = 36 kv e outro com Um > 1.1 kv Um enrolamento com dupla tensão As perdas máximas nas tabelas 1a e 1c deve ser aumentada em 10 %. As perdas máximas nas tabelas 1a e 1c devem ser aumentadas em 15 % (perdas a vazio) e 10 % (perdas em carga) As perdas máximas nas tabelas 1a and 1c devem ser aumentadas em 20 % (perdas a vazio) e 15 % (perdas em carga) Para transformadores com um enrolamento de alta tensão e um de baixa tensão com taps e duas tensões, as perdas são calculadas tomando como base a maior das duas tensões do enrolamento de BT; elas devem corresponder às maiores perdas admissíveis nas tabelas 1a e 1c. Para tais transformadores, a maior potência disponível para a menor tensão na BT é limitada a 0,85 vezes a potência nominal atribuída a maior tensão da BT. Para transformadores com um enrolamento de BT e um de AT com taps e duas tensões, as perdas são calculadas tomando 5 As perdas máximas para potências em kva entre as que estão na tabela são determinadas por meio de interpolação linear.

5 como base a alta tensão; elas devem corresponder às maiores perdas as maiores perdas admissíveis nas tabelas 1a e 1c. Dupla tensão nos dois enrolamentos Para tais transformadores, a maior potência disponível para a menor tensão na AT é limitada a 0,85 vezes a potência nominal atribuída a maior tensão da AT. Se potência nominal plena for disponível independentemente da combinação de tensões, as perdas a vazio nas tabelas 1a e 1c podem ser aumentadas em 15 % e as perdas em carga em 10 %. Para transformadores com dupla tensão nos dois enrolamentos, cada uma das máximas perdas admissíveis nas tabelas 1a e 1c pode ser aumentadas em 20% (perdas a vazio e em carga). As perdas referem-se à tensão mais alta possível e é pressuposto que a potência permanece constante, independentemente da combinação de tensões. e. Requisitos para transformadores de distribuição 3150 kva com step switches 6 (incluindo transformadores de distribuição reguladores de tensão) As perdas máximas na Série 1 devem ser aumentadas em 20 % nas perdas a vazio e em 5 % nas perdas em carga; além disto, as perdas a vazio na Série 2 devem ser aumentadas em 10%. 2. Transformadores de potência a. Requisitos para transformadores de média potência (trifásico, > 3150 kva) Para transformadores com potência > 3150 kva, um índice chamado Minimum Peak Efficiency Index 7 (PEI) foi introduzido e é indicado em percentual. Ele também será implementado em duas etapas. Potência nominal Série 1 (após 1 de julho de 2015) Série 2 (após 1 de julho de 2021) (kva) Minimum Peak Efficiency Index (%) 3150 < Sr ,465 99, ,483 99, ,510 99, ,535 99, ,560 99, ,588 99, ,615 99, ,639 99, ,657 99, ,671 99, ,684 99,724 6 O termo step switches não é usual, e sua tradução literal é interruptores de passo. No contexto parecem ser equipamentos com mudança de taps sob carga. 7 Minimum Peak Efficiency Index = Índice de eficiência de pico mínimo. Ver como calcular no item 4.

6 b. Requisitos para transformadores secos (Potência nominal média) (trifásico, > 3150 kva) Potência nominal Série 1 (após 1 de julho de 2015) Série 2 (após 1 de julho de 2021) (kva) Minimum Peak Efficiency Index (%) 3150 < Sr ,348 99, ,354 99, ,356 99, ,357 99, ,357 99,390 c. Requisitos para transformadores de grande potência Potência nominal Série 1 (após 1 de julho de 2015) Série 2 (após 1 de julho de 2021) (MVA) Minimum Peak Efficiency Index (%) 4 99,465 99, ,483 99,548 6,3 99,510 99, ,535 99, ,560 99,615 12,5 99,588 99, ,615 99, ,639 99, ,657 99,700 31,5 99,671 99, ,684 99, ,696 99, ,709 99, ,723 99, ,737 99,770

7 3. Requisitos para informações dos produtos A potência nominal, as perdas a vazio e em carga, e a potência elétrica requerida pelo sistema de refrigeração para operação sem carga devem ser indicados na documentação de todos os produtos e na placa de identificação. Onde aplicável, para transformadores de potência, o valor do PEI e a potência no qual ele é alcançado devem estar na documentação. As massas dos principais componentes do transformador devem ser fornecidas na informação de produto. 4. Métodos de medição e cálculo Medições devem ser feitas usando um processo aprovado, preciso e reproduzível. Isto inclui os métodos de medição geralmente reconhecidos. O cálculo do PEI 8 para transformadores e potência é baseado na relação entre a potência transferida menos as perdas elétricas e potência transferida do transformador. = O valor de PEI pode ser calculado no site da

8 Sendo, P0 = Perdas a vazio medidas na tensão nominal e na frequência nominal no tap de referência Pc0 = Potência elétrica requerida pelo sistema de refrigeração para operação sem carga Pk = Perdas medidas na corrente nominal e na frequência nominal no tap de referência e na temperatura de referência de acordo com a EN Sr = Potência nominal do transformador que é a base para Pk Perguntas frequentes Qual obrigação legal gerada por esta Diretriz? A partir de julho de 2015, os transformadores de novos fornecimentos dentro da Área Econômica Europeia (European Economic Area - EEA) deverão estar de acordo com os requisitos de Ecodesign na nova Diretriz, quando caírem dentro de seu escopo de aplicação. Como a Diretriz é uma medida para a implementar a Ecodesign Guideline 2009/125/EG, a marca CE 9 deve ser usada como prova de conformidade e um certificado de conformidade EU emitido. A diretriz acima mencionada não se aplica para os produtos fabricados para exportação para países fora da EEA. Produtos anteriormente fornecidos ou em operação podem continuar operando. Quem é responsável pela conformidade? A parte que pretenda introduzir o produto na EEA é a responsável. Isto é, o fabricante, ou seu representante, ou o importador do produto. Que efeitos tem diretriz no projeto do transformador? Efeitos potenciais são o aumento na quantidade de material e o uso de lâminas no núcleo de maior Qualidade; aumentos nas dimensões e massas, e consequente aumento no custo. Contudo, é importante que os requisitos legais do primeiro estágio (a partir de 2015) seja implantados agora pelas indústrias com os conceitos de projetos e materiais disponíveis. Há alguma tolerância nas perdas? Não, não há tolerância. Se alguma das perdas ultrapassar o limite estabelecido o transformador será considerado como em desacordo com a Diretriz e não poderá ser fornecido para o mercado europeu. 9 A marca CE é uma marcação de conformidade obrigatória para certos produtos vendidos dentro da EEA. Ela é uma declaração do fabricante de que o produto atende os requisitos da diretriz aplicável. As letras CE são uma abreviatura de Conformité Européenne.

9 Nas verificações conduzidas pelas equipes de fiscalização as medições terão uma tolerância de 5%, contudo esta tolerância não deverá ser utilizada pelo fabricante como tolerância aceitável 10. O critério de capitalização de perdas ainda pode ser utilizado na comparação de ofertas? Sim A diretriz somente define as perdas máximas ou o rendimento mínimo, mas nada impede que os equipamentos sejam fornecidos com perdas menores e que a capitalização do custo das mesmas seja incluída na análise das ofertas. Comentário adicional Conforme a Siemens, é possível produzir transformadores com eficiências maiores do que as requeridas pela Diretriz usando novos materiais, tais como material amorfo em transformadores de distribuição. No caso particular dos transformadores de grande potência, sua experiência é a de que também maiores rendimentos podem ser alcançados usando metodologias já conhecidas. 10 A questão de tolerância no texto original não ficou clara e no meu entender, na prática, há uma tolerância. Talvez não exista no ensaio de certificação de modelo em laboratório credenciado, mas utilizem em amostragens aleatórias.