Transformador elevador imerso em óleo de 250 kVA e 11 kV para projetos de energia solar fotovoltaica e eólica – Ligado à rede / Isolado da rede, IEC 60076

Modelo:S22-M-250/11 (S20-M-250/11 e S13-M-250/11 opcionais; SBH25-M-250/11 amorfo por encomenda)

Capacidade nominal::250 kVA

Fase::Trifásico

Frequência::50 Hz / 60 Hz

Tensão nominal elevada (AT)::11 kV (10, 12, 13,8, 20, 22, 22,9, 24, 33, 35 kV opcionais)

Gama de derivação AT::±2×2,5% fora do circuito (±5% opcional, OLTC por encomenda)

Tensão nominal baixa (BT)::0,4 kV (0,415, 0,48, 0,69, 0,8 kV opcionais)

Sentido de utilização::Elevador (0,4 → 11 kV) e redução (11 → 0,4 kV) na mesma unidade

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Resposta Rápida

Um transformador imerso em óleo de 250 kVA e 11 kV para um projeto de energia renovável é uma unidade trifásica hermeticamente selada que eleva a tensão de saída do inversor ou da turbina de 0,4 kV — 0,69 kV em sistemas eólicos — para 11 kV para a ligação à rede, e de volta para 400/230 V quando o sistema opera em modo isolado. É adequado para um conjunto fotovoltaico de 200–250 kWp, uma única turbina eólica de média dimensão ou uma mini-rede híbrida. Como permanece energizado durante 8.760 horas por ano, enquanto a central produz com um factor de capacidade de 12–20%, a perda em vazio é de cerca de 65% da energia anual perdida. Especificamente, deve cumprir a norma GB 20052-2024 Classe 1 (S22-M-250/11, 220 W em vazio), Dyn11 e possuir um depósito corrugado selado.

Visão Geral do Produto

Trata-se de um transformador ONAN trifásico, 50/60 Hz, imerso em óleo, com uma potência nominal de 250 kVA e enrolamentos de 11 kV e 0,4 kV — 0,69 kV para turbinas eólicas e 0,8 kV para um sistema fotovoltaico de 1500 V — utilizado em ambos os sentidos: elevando a tensão de saída do inversor ou da turbina para 11 kV para exportação, ou reduzindo de 11 kV para 400/230 V quando o sistema opera de forma isolada. Ambos os enrolamentos são de cobre, selados num tanque com alhetas onduladas sem conservador, pelo que o óleo nunca entra em contacto com o ar e não necessita de amostragem ou filtragem durante a sua vida útil projetada de 25 anos. A monitorização da temperatura do óleo com contactos de alarme e de desligamento, além de RS485/Modbus RTU, são itens de série, com DTU 4G ou LoRa opcional. Testado segundo as normas IEC 60076-1/-2/-3/-5/-10, para aplicações eólicas segundo a norma IEC 60076-16, e com desempenho energético segundo a norma GB 20052-2024.

O que trouxe a norma GB 20052-2024 para os transformadores de geração de energia renovável?

A norma chinesa GB 20052-2024 entrou em vigor a 1 de fevereiro de 2025 e, pela primeira vez, incluiu transformadores fotovoltaicos, eólicos e de armazenamento de energia, de 6 kV a 35 kV, no esquema obrigatório de eficiência energética, alargando as tabelas de 28 para 42 categorias. As classes são NX1 (melhor), NX2 e NX3 — S22, S20 e S13 em aço silício; SBH25, SBH21 e SBH15 em núcleos amorfos. Para um comprador estrangeiro, a vantagem reside na possibilidade de verificação da classificação através de um relatório de ensaio de tipo, e no facto de a Classe 1, neste caso, cumprir confortavelmente o Nível 2 do Ecodesign da UE.

Porque é que as centrais solares e eólicas optam por transformadores selados imersos em óleo em vez de transformadores a seco?

A nossa recomendação: para um conjunto fotovoltaico exterior, um parque eólico ou uma mini-rede híbrida, especifique um transformador hermeticamente selado imerso em óleo; mantenha os transformadores a seco com resina fundida para ambientes interiores, locais em planaltos acima de aproximadamente 3.000 m e onde as normas de segurança contra incêndios ou ambientais contraindiquem a utilização de óleo mineral.

Por que razão o óleo é a melhor opção: perda de 220 W em vazio, em comparação com valores mais elevados para transformadores a seco; ausência de condensação noturna num depósito selado; a massa de petróleo absorve transientes de nuvens e picos de rajadas de vento; e caixas de cabos IP54 que podem ser instaladas no exterior sem necessidade de proteção interna. Onde o óleo apresenta desvantagens: junto a florestas ou zonas de captação de água, utilize transformadores a seco ou com éster natural; acima de aproximadamente 3.000 m, utilize transformadores a seco.

Aço Silício ou Núcleo Amorfo a 250 kVA

A partir dos 250 kVA, o núcleo amorfo começa a compensar, e o imposto sobre as energias renováveis favorece-o: o núcleo reduz a perda em vazio de 220 W para ≈110 W, enquanto a perda em carga aumenta ligeiramente para ≈2.400 W e o custo inicial é tipicamente 15–30% mais elevado. Regra de decisão, não uma alegação de retorno do investimento: no imposto sobre as energias fotovoltaicas, poupam-se cerca de 18.600 kWh ao longo de 20 anos em comparação com o S22 — aproximadamente 2.240 a 0,12 USD/kWh. Opte por ele se o prémio cotado for inferior a esse valor; caso contrário, mantenha o S22. Os valores de perda e custo operacional encontram-se ao lado das classes de aço silício na tabela abaixo.

Níveis de Eficiência Energética e o Custo Operacional a 20 Anos

Numa central de energia renovável, o transformador permanece energizado durante muito mais tempo do que a central produz — um conjunto fotovoltaico opera com um factor de capacidade de 12 a 20%, enquanto o transformador opera a 11 kV durante todas as 8.760 horas do ano — pelo que o valor em vazio, e não o preço de compra, determina o custo em 20 anos.

Classe de eficiência GB 20052-2024	Modelo	Perda em vazio P0	Perda em carga Pk (75 °C)	Perda anual – operação fotovoltaica	Perda anual – operação eólica	Custo em 20 anos – fotovoltaica	Custo em 20 anos – eólica
Classe 3 (NX3)	S13-M-250/11	290 W	3,200 W	≈ 3,980 kWh	≈ 5,702 kWh	≈ USD 9,553	≈ USD 13,685
Classe 2 (NX2)	S20-M-250/11	260 W	2,560 W	≈ 3,430 kWh	≈ 4,807 kWh	≈ USD 8,231	≈ USD 11,537
Classe 1 (NX1)	S22-M-250/11	220 W	2,330 W	≈ 2,976 kWh	≈ 4,229 kWh	≈ USD 7,142	≈ USD 10,150
Classe 1, núcleo amorfo	SBH25-M-250/11	≈ 110 W	≈ 2,400 W	≈ 2,044 kWh	≈ 3,335 kWh	≈ USD 4,905	≈ USD 8,004

A passagem da Classe 3 para a Classe 1 permite poupar cerca de 20.100 kWh ao longo de 20 anos num parque fotovoltaico e 29.500 kWh num parque eólico — aproximadamente 2.410 e 3.535 dólares, respetivamente, a 0,12 dólares/kWh. Nos sistemas fotovoltaicos, as perdas em vazio representam cerca de 65% do consumo anual total, pelo que a redução apenas das perdas em carga não é a estratégia ideal neste caso.

Ligado à rede vs. Isolado da rede: O que muda?

O transformador em si é bidirecional e não necessita de alterações entre os dois modos de funcionamento. O que muda é a ligação à terra, o sistema de proteção e, nos alimentadores com baixa impedância, a faixa de derivação.

Item	Ligado à rede (grid-tied)	Off-grid / ilha
Fluxo de potência	0.4 kV → 11 kV, exportação para a concessionária	Nos dois sentidos: 0.4 → 11 kV de dia, 11 → 0.4 kV para as cargas do local
Neutro e aterramento	Conforme exigido pela concessionária	O neutro de BT deve ser aterrado (TN-S ou TT) — Dyn11 fornece isso
Faixa de taps	±2×2.5%, normalmente suficiente	Faixa maior ou OLTC se a tensão da ilha oscilar
Nível de curto-circuito	A rede contribui com a corrente de falta	Apenas inversores — baixo; Uk% afeta a sensibilidade da proteção
Comportamento noturno	Em vazio, apenas perdas em vazio	Pode ser desligado junto com a ilha

Principais Características

Bidirecional por projeto — 0,4 kV a 11 kV para exportação e 11 kV a 400/230 V para cargas isoladas numa única unidade; o Dyn11 elimina os harmónicos triplos e fornece um neutro para cargas isoladas.
Baixa perda em vazio para aplicações com energias renováveis — 220 W contra 290 W para a Classe 3, cerca de 65% das perdas anuais em aplicações fotovoltaicas. Conformidade com a norma GB 20052-2024 Classe 1 (NX1) de série, na categoria de aplicações com energias renováveis introduzida pela edição de 2024 para transformadores de 6 kV a 35 kV para sistemas fotovoltaicos, eólicos e de armazenamento; relatório de ensaio de tipo fornecido. Núcleo amorfo SBH25 opcional, reduzindo a perda em vazio em aproximadamente metade.
Tanque corrugado selado, sem conservante — sem necessidade de amostragem ou filtragem de óleo durante a vida útil de projeto de 25 anos, sem entrada de ar húmido durante a noite e com massa térmica suficiente para suavizar os transientes de nuvens e os picos de rajadas de vento.
Pronto para inversor — enrolamentos de cobre em ambos os lados para menor perda e melhor resistência a curto-circuito (IEC 60076-5), concebido para corrente harmónica de acordo com a norma IEEE 519 / IEC 61000-3-12 e IEEE C57.110 e para injeção de CC; opção de éster natural, facilmente biodegradável, ponto de combustão acima dos 300 °C.
Locais severos e monitorização remota — revestimento C4 / C5-M para operação em zonas costeiras e desérticas, projeto para grandes altitudes acima de 1.000 m, temperatura ambiente de -25 °C a +40 °C com versões para -40 °C e +50 °C; temperatura do óleo e do enrolamento, corrente e tensão da carga em RS485/Modbus RTU, com DTU 4G ou LoRa opcional.

Aplicações típicas

Paredes fotovoltaicas comerciais e industriais em telhados ou no solo, com uma potência aproximada de 200–250 kWp, alimentando uma rede de 11 kV
Turbinas eólicas individuais de média dimensão e pequenos parques eólicos com geradores de 690 V
Mini-redes híbridas fotovoltaicas + baterias + gasóleo para aldeias, quintas, ranchos, minas e estações de telecomunicações
Ilhas isoladas da rede elétrica, acampamentos de mineração, estações de irrigação, micro-redes solares com armazenamento de energia e ligações a redes fracas ou cabos de alimentação longos

Normas e certificações

Concebido e testado de acordo com as normas IEC 60076-1/-2/-3/-5/-10 e IEC 60076-16 (eólica), para além das normas GB 1094 e GB/T 6451. O desempenho energético cumpre a norma GB 20052-2024 Classe 1 (NX1) — Classe 2 (NX2) com o design S20 — sob o regime de energia renovável Categoria; ciclo de trabalho harmónico do inversor de acordo com a norma IEEE C57.110, IEEE 519 e IEC 61000-3-12. Fabricado sob as normas ISO 9001, ISO 14001 e ISO 45001; conformidade CE e relatórios de ensaios de terceiros (acreditados pela CNAS, KEMA ou equivalente) disponíveis mediante pedido.

P1: Qual o tamanho do conjunto fotovoltaico ou inversor compatível com um transformador de 250 kVA?

O transformador deve ser dimensionado de acordo com a saída CA do inversor, e não com o tamanho do conjunto CC. Regra prática: kVA do transformador ≈ kW CA do inversor ÷ 0,9, pelo que 250 kVA cobrem cerca de 225 kW de capacidade do inversor, o que, com o habitual sobredimensionamento de 1,1 a 1,2 CC/CA, significa um conjunto de 250 kWp. Esta é também a potência nominal comum para oito a dez inversores de cadeia de 25 a 30 kW num único painel de baixa tensão, ou para um bloco híbrido de PV + bateria + gerador, em que o transformador alimenta a carga do local em modo isolado.

P2: Pode ser utilizado um único transformador tanto para projetos de energia renovável ligados à rede como para projetos isolados?

Sim — um transformador é bidirecional, e esta unidade é especificada para ambos os sentidos. No modo ligado à rede, eleva a saída do variador de 0,4 kV para 11 kV para exportação; No modo ilha, reduz a tensão da mini-rede de 11 kV para 400/230 V para as cargas do local. O que muda entre os dois modos não é o transformador, mas sim a ligação à terra e a proteção: o neutro de baixa tensão deve ser ligado à terra (TN-S ou TT) no modo ilha — o Dyn11 fornece isso — e a proteção anti-ilhamento só é necessária no modo ligado à rede.

P3: Porque é que a perda em vazio é mais importante do que a perda em carga num transformador solar ou eólico?

Porque o transformador está energizado durante muito mais tempo do que a central produz. Um conjunto fotovoltaico opera com um fator de capacidade de 12 a 20%, mas o transformador mantém-se a 11 kV durante todas as 8.760 horas do ano, incluindo todas as noites. Numa unidade de 250 kVA, a perda em vazio contribui com cerca de 65% das perdas anuais em operação fotovoltaica e cerca de 46% em operação eólica. É por isso que o projeto S22 Classe 1 de 220 W é mais importante aqui do que seria num transformador de distribuição com carga convencional, e por que razão um núcleo amorfo — que reduz as perdas em vazio em aproximadamente metade — vale a pena ser considerado no preço em locais com baixo fator de capacidade.

P4: Qual a tensão para a qual eleva um transformador de 250 kVA para energia renovável?

Nesta unidade, a tensão padrão é de 0,4 kV a 11 kV. 11 kV é a tensão de distribuição comum no Reino Unido, em grande parte da Ásia, África, Médio Oriente e Austrália; 10 kV é o padrão na China e 13,8 kV em partes das Américas. O enrolamento de alta tensão é configurável de 10 kV a 24 kV, com 33 kV e 35 kV para alimentadores mais longos. As configurações eólicas utilizam normalmente 0,69 kV no lado de baixa tensão; os sistemas fotovoltaicos de 1500 V utilizam 0,8 kV.

P5: O lado de baixa tensão (BT) pode ser de 0,69 kV para energia eólica ou de 0,8 kV para um sistema fotovoltaico de 1500 V?

Sim, para ambas as situações. 690 V é a tensão de saída padrão do gerador da maioria das turbinas eólicas de média dimensão, e 800 V é a tensão de saída CA habitual de um inversor de cadeia de 250 kW num sistema CC de 1500 V. A relação de tensão, o grupo vetorial, a gama de derivação e a frequência são configuráveis no momento da encomenda. Informe-nos o modelo do inversor ou da turbina e nós adequaremos o enrolamento de BT ao mesmo.

P6: A norma GB 20052-2024 aplica-se se o meu projeto for fora da China?

Não como requisito legal, mas é uma especificação útil para aquisições. A norma chinesa GB 20052-2024 entrou em vigor a 1 de fevereiro de 2025 e foi a primeira edição a incluir transformadores fotovoltaicos, eólicos e de armazenamento de 6 kV a 35 kV no programa de eficiência energética, com as suas próprias tabelas de limites em vez das tabelas de distribuição geral. As classes são denominadas NX1, NX2 e NX3. Para um comprador estrangeiro, a vantagem é que a classe é verificável — é possível solicitar o relatório de ensaio de tipo — e que uma unidade de Classe 1 cumpre confortavelmente os níveis do Ecodesign Tier 2 da UE nesta classificação. Se o seu projeto necessitar de passar por uma análise de interligação com a concessionária ou por um pedido de subsídio de eficiência, a especificação da classe pelo nome é o que será verificado.

P7: Devo escolher um núcleo amorfo em vez de aço silício?

Considere a opção de núcleo amorfo quando o local permanece inativo durante a maior parte do ano — um conjunto fotovoltaico com um fator de capacidade baixo ou uma mini-rede isolada. Um núcleo amorfo reduz as perdas em vazio em aproximadamente metade e, em regime de energia renovável, o transformador é alimentado durante 8.760 horas por ano. A regra de decisão: em regime fotovoltaico, o projeto com núcleo amorfo permite poupar cerca de 18.600 kWh ao longo de 20 anos em comparação com o S22, aproximadamente 2.240 a 0,12 USD/kWh. Se o valor adicional cotado for inferior a este, o investimento paga-se antes do fim da vida útil do projeto. Faremos o mesmo cálculo com a sua tarifa e fator de capacidade.

P8: Os inversores solares danificam o transformador através de harmónicos ou injeção de corrente contínua?

Os inversores modernos operam dentro dos limites das normas IEEE 519 e IEC 61000-3-12, com THDi tipicamente abaixo dos 3–5%, pelo que o aquecimento por harmónicos é muito menos severo do que em estações de carregamento rápido em corrente contínua. Dois efeitos relacionados com o inversor ainda têm de ser considerados na especificação: a injeção de corrente contínua, que polariza o núcleo e aumenta a corrente de magnetização, o ruído audível e as perdas em vazio; e a corrente harmónica agregada de vários inversores num transformador, que consideramos no projeto do enrolamento de acordo com a norma IEEE C57.110. Ambos são tratados no projeto, em vez de serem sobredimensionados.

P9: Um transformador elevador para energia renovável necessita de um comutador de derivação sob carga (OLTC)?

Geralmente não. Derivações fora do circuito de ±2×2,5% cobrem a variação normal da rede. Um OLTC ou uma gama mais ampla de ±5% vale a pena quando a central se liga a um alimentador rural fraco, porque a exportação de energia eleva a tensão no ponto de ligação e um alimentador longo pode elevá-la para além dos limites ao meio-dia. Solicite à concessionária o nível de curto-circuito e o estudo de elevação de tensão antes de decidir.

Enviado com óleo e selado de fábrica em palete de madeira reforçada com aço, envolto em filme de barreira contra a humidade com dessecante, casquilhos de alta e baixa tensão, bem como caixas de cabos protegidas por proteções de contraplacado, equipadas com olhais de elevação e indicadores de choque/inclinação. Adequado para transporte marítimo, rodoviário e ferroviário; caixa de contraplacado para exportação disponível mediante pedido. Quando exigido pelas normas do destino, a unidade pode ser enviada drenada com óleo em bidons selados. O peso bruto final, as dimensões da caixa e a lista de embalagem serão confirmados antes do envio.