Classes climática, ambiental e de comportamento ao fogo

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1 Classes climática, ambiental e de comportamento ao fogo Apesar de ainda não ser uma exigência usual no Brasil, a tendência é que os fabricantes nacionais de transformadores secos encapsulados em epóxi tenham que fornecer certificados de adequação dos seus produtos a requisitos climáticos, ambientais e de comportamento ao fogo citados nas normas internacionais. Este estudo baseou-se nas seguintes fontes: IEC Dry-Type Transformers Projeto da ABNT 003: /11 Transformadores de potência Parte 11: Transformadores do tipo seco - Especificação NT Norma Técnica Comtrafo Classificação climática, ambiental e comportamento ao fogo Catálogo: Trihal cast resin dry type transformers Test results according to the standard HD 464 S1 (France Transfo Grupe Schneider) Catálogo: Trihal Transformateur sec enrobe (France Transfo Grupe Schneider) O documento oficial a ser seguido em um ensaio é a norma IEC citada, ou similares, contudo o texto da mesma é árido e muitas vezes de difícil interpretação. Para facilitar o entendimento dos conceitos abordados segue abaixo uma tradução do material publicado pela France Transfo, e, na sequência, o anexo A do projeto de norma da ABNT que trata do assunto. Quanto a este projeto de norma, cabe ressaltar que: É baseado na IEC ; Ainda está em fase de aprovação; Quando publicada a norma será a ABNT NBR Não identificaram laboratório nacional com capacidade de realizar estes ensaios, razão pela qual o anexo é somente informativo. Catálogos da France Transfo Tanto para transmissão como para distribuição o transformador é uma parte vital na instalação elétrica. Para a segurança da instalação e tranquilidade dos usuários, temos que ser capazes de contar com a resistência do transformador com relação ao que possa ocorrer durante sua vida: incidentes na rede, grandes variações de carga, ambiente agressivo, etc. No projeto de qualquer transformador seco deve-se tomar em conta as condições de armazenagem e operação (umidade, condensação, poluição e temperatura ambiente). Isto pode ou não incluir inflamabilidade ou melhor ainda auto-extinção quando submetido a chamas externas, e a emissão de gases tóxicos no evento de pirólise ou combustão.

2 Uma nova norma europeia para transformadores secos cobre estes aspectos. Em adição aos testes dielétricos usuais, a norma HD 464 S1 (1988) 1 define novos testes para demonstrar resistência a três tipos de condições agressivas: ambiental, climática e fogo. Cada categoria com vários níveis de performance. Fabricantes devem agora indicar nas placas de identificação do transformador seco as classes para as quais eles são adequados; compradores podem solicitar relatórios de ensaios realizados de acordo com esta norma. Para os usuários, esta é uma garantia real da disponibilidade e confiabilidade do transformador. Os transformadores Trihal 2 são classe C2, E2 e F1 e certificados por relatórios de ensaios executados de acordo com a HD 464 S1. Classes climáticas C (Climatic) Elas são definidas com relação a qual a mínima temperatura ambiente à qual o transformador pode ficar exposto. Classe C1: Operação em temperaturas ambiente abaixo de -5 0 C; Transporte e armazenagem em temperaturas ambiente abaixo de C; Instalação interna. Classe C2: Operação, transporte e armazenagem em temperaturas ambiente abaixo de C; instalação externa. Classes ambientais E (Enviromental) Elas são definidas em função da condensação e umidade existente no ambiente de instalação do transformador. Classe E1: Instalação seca e limpa; sem condensação ou poluição. 1 O catálogo da France Trafo cita a norma HD 464 S1 (1988) em lugar da IEC (2004), mas aparentemente as normas são equivalentes. 2 Trihal é a marca dos transformadores secos encapsulados em epóxi da France Trafo.

3 Classe E2: Condensação ocasional e/ou poluição limitada. Classe E3: Condensação frequente e alta poluição, ou combinação de ambas. Classes de comportamento ao fogo F (Fire) Elas são definidas em relação aos riscos de incêndio e, portanto, em relação à segurança das pessoas e bens. Classe F0: Nenhum risco especial ao fogo deve ser considerado. Classe F1: Risco ao fogo existe e uma inflamabilidade limitada é aceitável. A autoextinção do fogo deve ocorrer dentro de 60 minutos após o início do teste especial conforme apêndice Z.C.3 na página 5 da HD 464 S; os materiais devem ser livres de halógenos; a emissão de substâncias tóxicas e fumaça espessa devem ser reduzidas a um mínimo. Classe F2: Os requisitos da Classse F1 devem ser atendidos. Além disto, o transformador deve ser capaz de operar por um tempo definido, acordado entre o fabricante e o comprador, quando submetido a um fogo externo. Descrição dos ensaios Os testes foram realizados em um transformador de 630 kva. Teste C2a (conforme anexo ZB.3.2.a da norma) Choque térmico O transformador foi colocado por 12 horas em uma sala climatizada onde a temperatura ambiente foi inicialmente reduzida a C (±3 0 C) em 8 horas. O transformador foi submetido a inspeção visual seguida de testes dielétricos (testes de tensão aplicada e induzida a 75% dos valores nominais) e medições de descargas parciais. O nível de descargas parciais é crítico para a confiabilidade do transformador encapsulado em epóxi. A norma HD S1 estabelece valores iguais ou menores a 20 pc. O resultado para o transformador ensaiado foi 2 pc. Nenhuma descarga externa ou falha interna ocorreu durante os testes dielétricos.

4 Teste C2b (conforme anexo ZB.2.2.b da norma) Choque térmico As bobinas do transformador foram alternadamente imersas em dois tanques. Um contendo água em ebulição (> 96 0 C), e outro contendo água gelada (< 5 0 C). A operação foi repetida 3 vezes. Cada imersão por no mínimo 2 horas. O tempo de transferência entre os tanques foi menor do que 2 minutos. Idem ao ensaio anterior. Teste E2a (conforme anexo ZB.2.2.a da norma) Condensação O transformador permaneceu por mais de 6 horas em uma câmara climatizada com temperatura controlada, para obter-se condensação. A umidade foi mantida acima de 93% por vaporização contínua de água. Dentro do período de 5 minutos a partir do final da vaporização o transformador foi submetido, dentro da câmara, a um teste de tensão induzida com 1,1 vezes a tensão nominal por 15 minutos. Nenhuma descarga externa ou falha interna foi observada.

5 Teste E2a (conforme anexo ZB.2.2.a da norma) Umidade O transformador permaneceu em uma câmara climatizada por 144 horas com uma temperatura mantida a 50 0 C (±3 0 C) e umidade relativa a 90% (±5%). No final deste período, o transformador foi submetido a ensaios de tensão aplicada e induzida a 75% do valor de norma. Não ocorreram descargas externas ou falhas internas. Teste E2b (conforme anexo ZB.2.2.b da norma) Condensação e umidade O transformador foi imergido na água a temperatura ambiente por um período de 24 h. No período de 5 minutos após a retirada da água, o transformador foi submetido a um teste de tensão induzida com 1,1 vezes a tensão nominal por 15 minutos. Nenhuma descarga externa ou falha interna ocorreu. Então, após a secagem do transformador, ele foi submetido a ensaios de tensão aplicada e induzida com 75% dos valores de norma. Nenhuma descarga externa ou falha interna ocorreu. Ensaios de resistência ao fogo O teste de comportamento ao fogo do sistema de revestimento do transformador é constituído de ensaios nos materiais e de um ensaio F1 de acordo com a norma francesa NF C Ensaios nos materiais Testes em amostras da resina de revestimento foram realizados em laboratórios independentes. Produtos de decomposição A análise e a dosagem dos gases produzidos pela pirólise do material foram realizadas segundo as disposições da norma NF X idênticas às da norma UTE C As pirólises foram efetuadas a 400, 600 e C em amostras com aproximadamente 1 g. Este ensaio é realizado pelo Laboratoire Central Préfecture de Paris.

6 Resultados do ensaio A tabela abaixo mostra as proporções médias (em massa de gás/massa do material) obtidas a partir dos resultados de três ensaios efetuados a 400, 600 e C. A indicação NS significa que os resultados são muito próximos ao limite de sensibilidade, e, portanto, pouco precisos e insignificantes. A indicação O significa que os gases são ausentes ou que sua quantidade é inferior à sensibilidade do equipamento de ensaio. Produtos de decomposição: conteúdo de gás/temperaturas 400ºC 600ºC 800ºC Monóxido de carbono CO 2,5% 3,7% 3,4% Dióxido de carbono CO2 5,2% 54,0% 49,1% Ácido clorídrico HCI sob forma CI- 0 NS NS Ácido bromídrico HBr sob forma Br Cianeto de hidrogênio HCN sob forma CN- 0 NS NS Ácido fluorídrico HF sob forma F Dióxido de enxofre SO2 0.2% 0,17% 0,19% Monóxido de nitrogênio NO 0 NS NS Dióxido de nitrogênio NO2 0 NS NS Nenhum componente como ácido clorídrico (HCl), cianeto de hidrogênio (HCN), ácido bromídrico (HBr), ácido fluorídrico (HF), dióxido de enxofre (SO2) ou aldeído fórmico (HCOH) foram detectados. Teste F1 (conforme anexo Z.C.3 da norma) Fogo Uma bobina completa de um transformador foi colocada em uma câmara descrita na IEC (aplicável a cabos elétricos) ver figura 1. O teste iniciou quando o álcool no tanque (inicialmente no nível de 40 mm) foi inflamado e quando um painel radiante de 24 W foi ligado. O teste teve duração de 60 minutos de acordo com a norma.

7 A elevação de temperatura foi medida durante o teste, e, de acordo com a norma, manteve-se abaixo ou igual a C. Com t = 45 min: A elevação de temperatura foi de 85 0 C (abaixo de C, e de acordo com a norma) ver figura 2. Com t = 60 min: A elevação de temperatura foi de 54 0 C (abaixo de 80 0 C, e de acordo com a norma) ver figura 2.