Transformador para Estação de Tratamento de Água: Seleção, Dimensionamento e Aplicações

Estações de tratamento de águanão são exatamente indulgentes quando se trata de interrupções de energia.Bombastem que continuar correndo,sopradoresprecisa manter a aeração,sistemas de filtragemdeve permanecer on-line eequipamento de controletem que manter todo o processo em movimento. Por trás de todo esse equipamento elétrico, geralmente existe uma importante peça de infraestrutura: otransformador para estação de tratamento de águaaplicações.

Escolher o transformador certo não é simplesmente uma questão de observar o kVA total e escolher o próximo tamanho disponível. As instalações de água e esgoto têm seus próprios desafios elétricos. Motores grandes podem consumir altas correntes de partida, VFDs podem introduzir harmônicos e o ambiente operacional pode ser úmido, empoeirado ou quimicamente agressivo. Um transformador precisa ser selecionado tendo essas condições em mente.

Para empreiteiros de EPC, engenheiros elétricos, proprietários de fábricas e equipes de compras, acertar as especificações do transformador logo no início pode evitar muitos problemas mais tarde.

O que é um transformador para uma estação de tratamento de água?

A transformador de estação de tratamento de águaé usado para alterar a tensão elétrica de entrada para um nível adequado ao sistema e equipamento de distribuição da planta.

Um arranjo de energia típico pode ser mais ou menos assim:

Energia da concessionária → Quadro de média tensão → Transformador → Quadro de baixa tensão → CCM/PCC → Bombas, sopradores, motores e equipamentos auxiliares

A tensão da rede elétrica de entrada pode variar dependendo do país e do projeto. Os níveis de tensão média-comuns incluem 11 kV, 22 kV e 33 kV. O transformador então reduz essa tensão para um nível de baixa-tensão utilizável, como 400 V, 415 V ou 480 V.

É claro que a relação de tensão real deve sempre ser baseada no fornecimento da rede elétrica e nos requisitos de equipamento do projeto.

A principal função do transformador é simples: fornecer um fornecimento elétrico estável e confiável. Mas em uma estação de tratamento há um pouco mais do que isso.

Qual tipo de transformador é adequado?

Não há uma resposta universal aqui. O melhor transformador depende do tamanho da planta, nível de tensão, localização, condições ambientais e perfil de carga.

Para estações de tratamento maiores com cargas motoras substanciais, umtransformador-imerso em óleopode ser uma escolha prática, especialmente para subestações externas. Esses transformadores fornecem resfriamento eficaz e estão disponíveis em uma ampla variedade de capacidades.

Para salas elétricas internas,transformadores-secosmuitas vezes são mais convenientes. Não há óleo de transformador para gerenciar e eles podem ser instalados próximos ao equipamento de distribuição de baixa-tensão da usina quando o ambiente for projetado adequadamente.

Um transformador de resina fundida é outra opção onde a resistência à umidade e a operação interna são importantes.

Como dimensionar um transformador para uma estação de tratamento de água

O dimensionamento do transformador merece atenção cuidadosa. A simples soma das classificações da placa de identificação de cada motor e dispositivo elétrico geralmente dará uma resposta excessivamente simplista.

Uma estação de tratamento de água não opera necessariamente todas as cargas em plena capacidade ao mesmo tempo. As bombas podem operar de acordo com a demanda de água, os sopradores podem ser controlados por VFDs e alguns equipamentos de tratamento podem operar de forma intermitente.

Ao mesmo tempo, existem diversas cargas que podem ter um impacto significativo na seleção do transformador.

Um cálculo simplificado pode ser escrito como:

Transformador kVA=Demanda Máxima (kW) ÷ Fator de Potência

Por exemplo, se a demanda máxima da planta for 1.000 kW e o fator de potência for 0,90:

1.000 ÷ 0.90=aproximadamente 1.111 kVA

Isso não significa que o projeto deva encomendar automaticamente um transformador de 1.111 kVA. As classificações padrão do transformador, a margem de projeto, a partida do motor, os harmônicos, a temperatura ambiente, a expansão futura e a redundância precisam ser consideradas antes que a classificação final seja selecionada.

Em outras palavras, o cálculo é um ponto de partida, não o projeto completo.

Partida do motor e grandes cargas da bomba

Grandes bombas e sopradorespode tornar o dimensionamento do transformador um pouco complicado.

Quando um motor grande dá partida diretamente na linha, sua corrente de partida pode ser várias vezes maior que sua corrente normal de funcionamento. Se vários motores grandes partirem ao mesmo tempo, a demanda temporária pode se tornar significativa e causar quedas de tensão.

Este é um dos motivos pelos quais as-condições de partida do motor devem ser revisadas ao selecionar umtransformador para estação de tratamento de águaprojetos.

Muitas instalações modernas utilizam soft starters ouInversores de frequênciapara melhorar o controle do motor e reduzir o estresse inicial. Esses dispositivos podem facilitar muito o processo de partida do sistema elétrico. Mas eles introduzem outra consideração: harmônicos.

VFDs e harmônicos

Os VFDs são cada vez mais comuns em instalações de tratamento de água. Eles permitem que bombas e sopradores operem na velocidade realmente necessária, em vez de simplesmente funcionarem em velocidade máxima o tempo todo. Isso pode levar a economias de energia significativas.

A desvantagem-é que os VFDs são cargas não lineares e podem produzir correntes harmônicas.

Se os harmônicos se tornarem excessivos, eles poderão contribuir para aquecimento adicional do transformador, aumento de perdas, distorção de tensão e problemas com equipamentos elétricos sensíveis.

Para instalações com um grande número de VFDs, os engenheiros podem, portanto, considerarTransformadores com classificação K-, transformadores-mitigadores harmônicos, filtros harmônicos ou outras soluções de{0}qualidade de energia.

Porém, não há necessidade de especificar automaticamente um transformador especial para cada aplicação de VFD. A decisão deve ser baseada no sistema elétrico real e no conteúdo harmônico medido ou calculado.

Instalação interna e externa

O ambiente ao redor do transformador é mais importante do que pode parecer à primeira vista.

Instalações externas de tratamento de água podem expor equipamentos elétricos à chuva, umidade, mudanças de temperatura, poeira e substâncias corrosivas. Os invólucros do transformador, a proteção de superfície, a ventilação e os arranjos de resfriamento devem, portanto, ser selecionados de acordo com as condições reais do local.

As instalações internas têm seus próprios requisitos. A sala do transformador precisa de ventilação suficiente, espaços apropriados, condições ambientais adequadas e acesso adequado para inspeção e manutenção.

Se a estação de tratamento estiver próxima da costa ou operar em uma atmosfera contendo produtos químicos corrosivos, a proteção contra corrosão merece atenção extra. É um daqueles detalhes que podem parecer insignificantes durante a aquisição, mas que se tornam caros para serem corrigidos posteriormente.

Confiabilidade, Redundância e Proteção

Para infraestruturas hídricas críticas, pode valer a pena considerar a redundância do transformador. Uma planta pode usar dois ou mais transformadores para que cargas essenciais possam continuar operando se uma unidade for desligada.

O sistema elétrico também pode combinar transformadores com geradores de reserva e sistemas de transferência automática. Novamente, a abordagem correta depende dos requisitos do processo da planta e das regulamentações locais.

A proteção do transformador é igualmente importante. Dependendo do tipo de transformador e do nível de tensão, o sistema pode incluir proteção contra sobrecorrente, proteção contra-curto-circuito, monitoramento de temperatura, proteção contra sobretensão, proteção diferencial e outros dispositivos de proteção.

O transformador não deve ser tratado como um equipamento independente. Sua proteção precisa ser coordenada adequadamente com o conjunto de manobra a montante e a jusante.

Padrões e especificações de transformadores

Projetos internacionais de tratamento de água comumente fazem referênciaCEI 60076para requisitos de transformadores, enquanto projetos na América do Norte podem usarIEEE C57padrões.

A especificação final do transformador pode abranger potência nominal, relação de tensão, nível de isolamento, aumento de temperatura, impedância, capacidade de resistência a curto-circuito, método de resfriamento, nível de ruído, eficiência, requisitos do comutador, proteção do gabinete e testes.

O ponto importante é construir a especificação em torno do projeto real. Uma ficha técnica genérica de transformador raramente é suficiente para uma instalação de tratamento complexa.

Transformador Yawei para aplicações de tratamento de água

Transformador Co. de Jiangsu Yawei, Ltd.fornece energia esoluções de transformadores de distribuição para projetos industriais e de infraestrutura.

Por umtransformador para estação de tratamento de água, o transformador pode ser projetado de acordo com o nível de tensão, capacidade, características de carga, ambiente de instalação e padrões aplicáveis ​​do projeto. Dependendo da aplicação, isso pode incluir soluções de transformadores do tipo-imersos em óleo ou secos-.

Para empreiteiros de EPC e proprietários de usinas, a comunicação antecipada com o fabricante do transformador pode tornar o processo de aquisição muito mais tranquilo. Compartilhar a lista de carga, os requisitos de tensão, as informações do motor, a porcentagem do VFD, as condições de instalação e os planos de expansão futuros fornecem ao fabricante uma base muito melhor para a seleção do transformador.

Conclusão

A transformador para estação de tratamento de águaaplicações tem um trabalho bastante exigente. Ela precisa abastecer bombas, sopradores, motores, sistemas de controle e outros equipamentos de maneira confiável, muitas vezes por longos períodos, com muito pouca tolerância a tempos de inatividade.

O transformador certo é, portanto, selecionado olhando além da capacidade básica em kVA. Partida do motor, harmônicos do VFD, fator de potência, condições de instalação, expansão futura, redundância, resfriamento e proteção são todos importantes.

Para estações municipais de tratamento de água, instalações de águas residuais, estações de bombeamento e projetos de água industrial, um transformador adequadamente projetado fornece a base elétrica para uma operação estável e eficiente da planta. E quando o transformador é especificado corretamente desde o início, o restante do sistema elétrico tende a ser muito mais fácil de gerenciar.

Entre em contato agora