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XIX Seminário Nacional de Distribuição de Energia Elétrica SENDI 2010 – 22 a 26 de novembro São Paulo - SP - Brasil Avaliação comparativa das perdas em transformadores de distribuição de núcleo empilhado e núcleo enrolado Marcos A. M. de Mattos Sandro Alberto Bock Moisés Machado Santos Tafarel Franco Milke DEMEI DEMEI UNIJUI DEMEI [email protected] [email protected] moises.santos@uniju i.edu.br [email protected]. br Palavras-chave Perdas de Energia Elétrica. Transformador de Distribuição. Núcleo Empilhado e Enrolado. Resumo As perdas nos sistemas de distribuição de energia elétrica têm sido tema de grande relevância e uma preocupação constante da comunidade científica, empresas e órgãos governamentais. Diversas alternativas vêm sendo propostas visando reduzir o custo final da energia para os consumidores e conduzir à utilização mais eficiente dos recursos energéticos. Dentre tais alternativas, cita-se a concepção de smart- grid, o aperfeiçoamento de materiais e equipamentos, a melhoria dos sistemas de gestão e supervisão, dentre outras possibilidades. Especificamente no âmbito das perdas técnicas, os estudos de estratificação têm demonstrado que os transformadores de distribuição têm sido um dos fatores preponderantes na composição das perdas totais da distribuição, sinalizando um grande potencial de eficientização energética. Nesse sentido, propõe-se no presente artigo um estudo comparativo das perdas em transformadores de distribuição, frente a diferentes tipos arranjos de núcleo. A metodologia proposta se baseia na realização de experimentos computacionais, ensaios de campo e avaliação econômica das perdas. Os resultados obtidos são apresentados e discutidos. 1. Introdução Com o crescimento progressivo da demanda, existe a preocupação das distribuidoras em otimizar o montante dos investimentos na

Avaliação comparativa das perdas em transformadores de distribuição de núcleo empilhado e núcleo enrolado

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Avaliação comparativa das perdas em transformadores de distribuição de núcleo empilhado e núcleo enrolado

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XIX Seminrio Nacional de Distribuio de Energia EltricaSENDI 2010 22 a 26 de novembroSo Paulo - SP - BrasilAvaliao comparativa das perdas em transformadores de distribuio de ncleo empilhado e ncleo enroladoMarcos A. M. de Mattos Sandro Alberto Bock Moiss Machado Santos Tafarel Franco MilkeDEMEI DEMEI UNIJUI [email protected]@[email protected]@demei.com.br Palavras-chave Perdas de Energia Eltrica.Transformador de Distribuio.Ncleo Empilhado e Enrolado.ResumoAs perdas nos sistemas de distribuio de energia eltrica tm sido tema de grande relevncia e uma preocupao constante da comunidade cientfica, empresas e rgos governamentais. Diversas alternativasvmsendopropostasvisandoreduzirocustofinal daenergiaparaosconsumidorese conduzir utilizaomais eficiente dos recursos energticos. Dentre tais alternativas, cita-se a concepo de smart-grid, o aperfeioamento de materiais e equipamentos, a melhoria dos sistemas de gesto e superviso, dentre outras possibilidades.Especificamente no mbito das perdas tcnicas, os estudos de estratificao tm demonstrado que os transformadores de distribuio tm sido um dos fatores preponderantes na composiodas perdas totais da distribuio, sinalizandoumgrande potencial de eficientizao energtica. Nesse sentido, prope-se no presente artigo umestudo comparativodasperdas emtransformadores dedistribuio, frenteadiferentestiposarranjosde ncleo. A metodologia proposta se baseia na realizao de experimentos computacionais, ensaios de campo e avaliao econmica das perdas. Os resultados obtidos so apresentados e discutidos.1. IntroduoComocrescimentoprogressivoda demanda, existe a preocupaodas distribuidoras em otimizar o montante dos investimentos na ampliao dos sistemas de distribuio. Para tanto, alm da racionalizaodoconsumoprevistapelosprogramasdeeficinciaenergticadoGovernoFederal, uma importante alternativa para reduzir investimentos e tornar o sistema mais eficiente o tratamento das perdas nos sistemas de distribuio. Isto foi ratificado pelo novo modelo do setor eltrico, uma vez que no arcabouo regulatrio estprevistooinvestimentodepartedareceitaoperacional das distribuidoras emprogramas de reduo de perdas de energia (STRAUCH, 2002).DeacordocomCampos (2006), dadosdivulgadospeloPROCEL- ProgramaNacional de Conservao de Energia Eltrica da Eletrobrs - mostram estimativas de que 14% de toda a energia gerada no Brasil desperdiada pelas perdas globais (gerao-transmisso-distribuio), e que 30% dessas perdas tcnicas esto concentradas nos ncleos dos transformadores. Os dados demonstram a importncia do estudo de alternativas para a reduo de perdas tcnicas nos transformadores de distribuio, em razo de que a maior parte das perdas tcnicas no segmento de distribuio est concentrada nesses equipamentos. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho consiste em avaliar as perdas em transformadores com diferentes tipos de ncleo, mais especificamente ncleos do tipo enrolado e empilhado. Fundamentalmente, prope-se uma metodologia baseada na realizao de experimentos computacionais, ensaios de campo e na implementao de mtodos para determinao do custo das perdas. Oartigoestestruturadocomodescritoaseguir. Noitem2, apresenta-seoequacionamento matemticodocircuitoequivalentedostransformadoresdedistribuioemregimepermanente, a simulao computacional, os ensaios realizados a campo e a avaliao econmica das perdas.No item 3 so discutidos os dados obtidos com as concluses do trabalho. 2. DesenvolvimentoObjetivando o estudo das perdas emtransformadores de ncleo empilhado e enrolado, realizaram-se experimentos computacionais, ensaios de campoe aplicaode metodologia para determinaodasperdasedoscustosassociadossmesmas. Durantearealizaodessesestudos, analisaram-se transformadores da classe 25 kV e potncias de 45 kVA e 75 kVA.Os estudos e experimentos computacionais contemplarama modelagemmatemtica do transformador, em regime permanente, bem como implementao do mesmo em ambiente Matlab. Os resultados dessa anlise compreenderam a determinao dos parmetros do circuito equivalente do transformador, a partir dos ensaios a vazio e em curto-circuito, e a avaliao do seu desempenho para diferentes patamares de carga.Noqueserefereaosestudosdecampo, realizaram-setestesavazioeemcurto-circuitoem transformadores comcaractersticas nominais idnticas, diferindo apenas arranjo construtivo de ncleo, empilhado e enrolado. Esses ensaios foram realizados junto Empresa TSM Transformadores, localizada na cidade de So Miguel do Oeste/SC. Os resultados dos ensaios foram utilizados na rotina desenvolvida no Matlab para obteno dos parmetros do circuito equivalente dos transformadores e, para posterior anlise de desempenho. Por fim, visando realizar anlise tcnica-econmica associada s perdas, aplicou-se uma metodologia para determinao das perdas de demanda e energia, considerando uma amostra de 209 e 22 transformadores de 75kVA e 45 kVA, respectivamente. Do ponto de vista econmico, considerou-seomtododecustoevitadodeDemandaeEnergiaparaambosostiposdencleo, empilhadoe enrolado. Aplicou-se, ainda, a metodologia proposta no CODI / ABRADEE 19.34, para determinao do custo das perdas no processo de aquisio de transformadores de ncleo empilhado e enrolado. 2.1 Experimentos Computacionais2.1.1 Modelo do TransformadorO modelo de um transformador, referido ao primrio, pode ser representado atravs do circuito equivalente por fase da Figura (1) Figura 1 Circuito equivalente referido ao primrio do transformador com perdas Fonte: Jordo, 2002.Os parmetros do circuito equivalente representam:R1 e R2- Resistncia do enrolamento primrio e secundrio, respectivamente.X1 e X2- Reatncia indutiva do enrolamento primrio e secundrio, respectivamente.Rp e Xm - Perdas hmicas no ncleo e reatncia de magnetizao, respectivamente.Essencialmente, as perdas em um transformador podem ser divididas em perdas no ferro e no cobre, sendo que o rendimento do mesmo dado por:C CUP P n fp S nfp S n + 2) ((2.1)onde, - rendimento;S - potncia aparente nominal;fp - fator de potncia;n - frao de carga nominal;PCU - perdas no cobre;PC - perdas no ferro.As perdas no ferro (PC) apresentam comportamento constante ao longo tempo, independente do carregamento e esto diretamente relacionadas ao ramo de magnetizao (Rp e Xm). Por outro lado, as perdas no cobre (PCU) so diretamente dependentes do carregamento do transformador e dos parmetros R1 e R2. Osparmetrosdocircuitoequivalentesoobtidosatravsdosensaiosavazioeemcurto-circuito (Jordo,2002).2.1.2 Resultados de Simulaes Ocircuitoequivalentedotransformador, dadonafigura(1), foi modeladoutilizando-seo softwareMatlab. Inicialmente, desenvolveu-seumarotinaparadeterminaodos parmetros do circuito equivalente a partir dos ensaios a vazio e em curto-circuito e, posteriormente, realizou-se a anlise de rendimento, considerando as variaes de carregamento. Na tabela 1, so apresentados os parmetros do circuito equivalente de dois transformadores de 45kVA e 25kV, sendo um de ncleo enrolado e outro empilhado. Esses parmetros foram obtidos a partir dos dados de ensaios a vazio e em curto-circuito, fornecidos pelo fabricante.Tabela 1 Parmetros do circuito equivalente.Ncleo R1X1R2X2Rp* Xm*Enrolado 632,971 456,174 0,177 0,122 697,58 512,55Empilhado 650,510 520,227 0,177 0,142 656,36 258,48Observa-sedatabela1, queosparmetrosmaisafetadospelamudanadearranjodo ncleo envolvem basicamente o ramo de magnetizao (Rpe Xm). Para o arranjo de ncleo enrolado, considerando o sensvel incremento em Xm, em comparao ao valor obtido para o arranjo de ncleo empilhado, verifica-se uma reduo importante na corrente de excitao. O impacto dessa variao de parmetros no rendimento pode ser vista da figura 1.5 10 15 20 25 309595.295.495.695.89696.296.496.696.8 RendimentodoTransformador, Fator dePotncia= 0.9PotnciadeSada, kWRendimento PercentualTrafocomNcleoEnroladoenvolvidoTrafocomNcleoEmpilhadoenvolvidoGrfico 1 Rendimento transformador de 45kVA1.Nota-se que o do transformador com ncleo empilhado apresenta um rendimento superior ao ncleoenrolado, independentementedocarregamento. Tal comportamentosedeveareduodas perdas a vazio do transformador.2.2 Ensaios de campoO trabalho de campo foi implementado no laboratrio da empresa TSM Transformadores, em So Miguel do Oeste-SC,e compreendeuarealizao dos ensaios avazio e em curto-circuito,em transformadores novos fabricados pela prpria empresa. Foram realizados ensaios em transformadores de distribuio de 25 kV e potncia de 45 kVA, com ncleo enrolado e empilhado.Afigura2mostraoprocessoderealizaodoensaioemvazionotransformadordencleo enrolado. Neste ensaio, verificou-se que as perdas emvazio desses equipamentos podemser aproximadamente 6,20% menores que as perdas em vazio do transformadores de ncleo empilhado de mesma potncia. Figura 2 - Ensaio a vazio em transformador de ncleo enroladoFonte: TSM, 2009Um dado importante obtido junto ao responsvel tcnico da empresa TSM, que o projeto de reforma de transformadores de distribuio, em geral, visa a colocao dos parmetros, a vazio e em carga,muitoprximosdo limitemximoprevistona normaNBR 5440.Desta forma, as empresas conseguemotimizar oscustosdemanuteno, principalmenterelacionadosaocobreaplicadonos 1 O curva de rendimento foi obtida considerando um fator de potncia de 0,9 indutivo.enrolamentos, em detrimento da possibilidade de produzir equipamentos com melhores caractersticas eltricas, que poderiam contribuir no processo de reduo das perdas tcnicas da distribuio. 2.3 Avaliao Econmica das Perdas2.3.1 Clculo das Perdas de Demanda Para a anlise das perdas de demanda e energia do agrupamento de transformadores, considerou-se a amostra apresentada na tabela 2:Tabela 2 -Detalhes do agrupamento de transformadores do estudoPotncia transformador (kVA)Nmero de Transformadores Potncia Total (kVA)45 22 99075 209 15.675Fonte: Dados da pesquisa2.3.1.1 Fator de Carga do SegmentoConsiderou-se 515 , 0/ 4B AFc , valor determinado pela Campanha de Medidas dos transformadores de distribuio com rede secundria associada, para a distribuidora em estudo. 2.3.1.2 Perdas de Demanda no Ferro para Ncleo Empilhado e Enrolado O valor nominal das perdas em potncia no ferro de um transformador t ou agrupamento de transformadores, constitui um dado do equipamento, para a tenso nominal de operao do mesmo. Tabela3- Valoresgarantidosdeperdas, correntesdeexcitaoetensesdecurto-circuitopara transformadores trifsicos com tenses mximas de 24,2 kV e 36,2 kVPotncia doTransformadorkVACorrente deExcitao%Perda emVazioWPerdaTotalWTenso de curto-circuito a 75C%45754,33,62503601 1201 6354,0Fonte:NBR 5440/1999.Para os transformadores de ncleo empilhado, a partir da tabela 3, o somatrio das perdas no ferro para o quantitativo de transformadores de 45 e 75 kVA, ser:kW PB AFE740 , 80/ 4 Tabela 4 Perdas a vazio e Totais para Transformador Trifsico de Ncleo EnroladoClasse de tenso (kV)Potncia (kVA)Perdas a vazio (kW)Perdas totais (kW)Corrente de excitao (%)Impedncia a 75CValor mdio Valor mdio Valor mdioTrifsicos 2530 152 767 2,314.0 45 225 1076 2,8575 304 1493 2,50Fonte: Plo Electro Transformadores,2009Para os transformadores de ncleo enrolado, a partir da tabela 4, o somatrio das perdas no ferro para o quantitativo de equipamentos de 45 e 75 kVA, ser:kW PB AFE486 , 68/ 4 2.3.1.3 Perdas de Demanda no Cobre para Ncleo Empilhado e EnroladoPara o clculo das perdas de demanda no cobre, utilizou-se a equao (2.2).B ACUB AB ACUP fu P/ 42 / 4/ 4. ) ( (2.2)Para a anlise em tela, considerou-se68 , 0/ 4B Afu , obtido atravs do processo de campanha demedidasdostransformadoresdedistribuiocomaredesecundriaassociada. Entretanto, para determinar as perdas no cobre, necessrio inicialmente determinar as perdas totais e ento subtra-las dasperdasnoferrodoagrupamento. Databela3obtm-seaperdatotal doagrupamentode231 transformadores de ncleo empilhado, a partir do somatrioda perda individual total de cada transformador. kW PB ATOT355 , 366/ 4 Paraostransformadoresdencleoenrolado, apartir databela4obtm-seosomatriodas perdas individuais totaispara o quantitativo de transformadores de 45 e 75 kVA:kW PB ATOT709 , 335/ 4

Para os transformadores de ncleo empilhado, a partir da equao (2.3) obtm-se as perdas no cobre:B AFEB ATOTB ACUP P P/ 4 / 4 / 4 (2.3) kW PB ACU615 , 285 740 , 80 355 , 366/ 4

kW PB ACU068 , 132 615 , 285 . ) 68 , 0 (2 / 4

Aplicando a mesma relao dada pela equao (2.3) para os transformadores de ncleo enrolado, vem: kW PB ACU223 , 267 486 , 68 709 , 335/ 4

kW PB ACU564 , 123 223 , 267 . ) 68 , 0 (2 / 4 Combasenosclculosrealizados, conclui-sequeasperdasnoferrosoaproximadamente 17,80% menores nos transformadores de ncleo enrolado e as perdas no cobre so aproximadamente 6,80% menores.2.3.2Clculo das Perdas de Energia2.3.2.1Determinao do Fator de Perdas do Segmento O fator de perdas tpico do segmento de rede A4/B obtido atravs do processo de campanha de medidas dos transformadores de distribuio com rede secundria associada, de maneira a utilizar um valor mdioreal apartir dos equipamentos emservio. Esseparmetroimprescindvel paraa determinao das perdas de energia, e calculado a partir da equao (2.4): 2/ 4 / 4 / 4 / 4/ 4) 1 (B A B A B A B AB Apefc k fc k f + (2.4) Onde:) 1 (/ 4/ 40/ 4 B AB AB Afc k k (2.5) B Ak/ 40=constante k0 apurada para a transformao A4/B;B Afc/ 4=fator de carga do segmento A4/B.Assim, considerando os dados515 , 0 3037 , 0 , 1472 , 0/ 4 / 40/ 4 B A B A B Afc e k k , obtidos junto distribuidora em estudo, o fator de perdas resultante ser: 302 , 0/ 4B Afpe Adeterminaodas perdasdeenergiarealizadaapartir dasomadasperdas mdiasde potncia de cada unidade transformadora, acrescida de um porcentual de outras perdas:

,`

.| + 10008760). . .(/ 4 / 4 / 4 / 4 B A B ACUB AFEB AFpe P P P E(2.6) % 105 P - valor esteadotadodeacordocomomanual dePerdasTcnicasnasInstalaesde Distribuio.2.3.2.2Perdas de Energia para Ncleo Empilhado a MWh EB A/ 51 , 109 . 110008760) 302 , 0 . 07 , 132 74 , 80 .( 05 , 1/ 4 ,`

.|+ 2.3.2.3Perdas de Energia para Ncleo Enroladoa MWh EB A/ 17 , 97310008760) 302 , 0 . 58 , 123 46 , 68 .( 05 , 1/ 4 ,`

.|+

Assim, foram determinadas as perdas de energia por ano, em funo das perdas no cobre e no ferro do agrupamento de transformadores, considerando os ncleos tipo empilhado e enrolado. As perdasdeenergianoagrupamentodencleoempilhadosoaproximadamente14%maioresem relao ao ncleo enrolado. 2.3.3 Clculo do Custo Evitado das Perdas de Demanda e Energia As tabelas apresentadas nesta seo tm como objetivo servir de auxilio para a realizao dos clculosdoscustosevitadosemR$, emdecorrnciadaeconomiaanual obtidaemtodoosistema eltrico a montante da unidade consumidora. Na determinao dos "custos unitrios evitados" considera-se a estrutura de valores da tarifa horosazonal azul para cada subgrupo tarifrio, homologadas para cada concessionria, pela ANEEL: Tabela 5 - Parmetros da concessionria utilizados na anlise econmicaTARIFA HOROSAZONAL AZULGRUPODEMANDA (R$/kW)CONSUMO (R$/MWh)PONTA F. PONTAPONTA C1F. PONTA C2SECA C3MIDA C4SECA C5MIDA C6A4 19,73 4,23 266,37 240,63 164,98 150,05Fonte: Demei, 2009.2.3.3.1 Clculo do Custo Unitrio Evitado de Demanda (CED)Paraoclculodocustoevitadodedemanda, utilizamos aequao(2.7) eos parmetros fornecidos pela concessionria, da tabela 5.CED = (12* ) + (12* ) [R$/kW.ano](2.7). 23 , 4 . 12 ( ) 73 , 19 . 12 ( + CED0,4225) = 258,21 Como os valores de LP, que a constante de perda de demanda no horrio fora de ponta, so os mesmosparaqualquer valor k, podemosmontar atabela6, comocustounitriodasperdasde demanda para diferentes fatores de carga.Tabela 6 - Custo unitrio de perdas de DemandaFator de Carga (%)Custo Unitrio de Perdas de Potncia (R$/kW.Ano)45 259,6050 262,1455 264,6860 267,22Fonte: Dados da pesquisa2.3.4Clculo do Custo das Perdas no Processo de Aquisio de Transformadores2.3.4.1 Perdas Individuais no FerroOvalorindividual atual docustodasperdasnoferro, paraosarranjosdencleoempilhado (EMP) e enrolado (ENR), calculado a partir dos dados da tabela 7. O valor de depreciao i = 5% ,foi obtidonaResoluoANEEL044de17deMarode1999, que define as taxas anuais de depreciao. Os valores das perdas para cada tipo de ncleo, usados na confeco da tabela 7, foram obtidos da tabela 3, para ncleo empilhado e da tabela4 parancleo enrolado. Tabela 7 Perdas individuais no ferroTD Perdas no FerroCusto (kVA) (kW) Unitrio R$/kW EMP ENR45 0,25 0,22264,6875 0,36 0,30Fonte: Dados da pesquisaOvalor docustounitrio, foi obtidodatabela6, considerandoofator decargadoprojeto Fc=0,55. Atravs da equao (2.8) obtm-se o fator de depreciao (P/A,i,N).) N i, (P/A,i) (1 i1 i) (1NN+ +(2.8)Para N=1 ano, ncleo empilhado, 45 kVA:95238 , 00,05) (1 0,051 0,05) (1) N i, (P/A,11+ +) N i, (P/A, C P ) C (1 0 PER (2.9) 01 , 63 $ 95238 , 0 . 68 , 264 . 25 , 0 ) C (0 PERR Para N=1 ano, ncleo enrolado, 45 kVA:45 , 55 $ R 95238 , 0 . 68 , 264 . 22 , 0 ) N i, (P/A, C P ) C (1 0 PER Aplicando os clculos para as potncias de 45 e 75 kVA, para N=1 , 3, 5 , 10e 25 anos, obtm-se a relao de custos para (CPER)0 da tabela 8:Tabela 8 -Clculo das Perdas no FerroTDkVA(CPER)0

N=1 ano (R$)(CPER)0

N=3 anos(R$)(CPER)0

N=5 anos(R$)(CPER)0

N=10anos (R$)(CPER)0 N=25anos(R$)EMP ENR EMP ENR EMP ENR EMP ENR EMP ENR45 63,01 55,45 180,19 158,57 286,48 252,10 510,94 449,63 932,59 820,6875 90,74 75,62 259,48 216,23 412,53 343,77 735,76 613,13 1.342,931.119,11Fonte: Dados da pesquisa2.3.4.2 Perdas Individuais no CobrePara o clculo das perdas no cobre, utilizou-se a equao (2.10). Considerando o horizonte de planejamento da tabela 8, a partir dos clculos realizados, chegou-se aos valores de perdas no cobre, para cada tipo de ncleo e potncia, descritos na tabela 9.Ovalor presente, referidoat1, dasperdasnocobreaolongodeumperododetempo compreendido entre t1 e t2 , com t2variando de 1, 3 , 5 , 10 e 25 anos.(C ) PDDC11PER tt / / t CU0NOM2i t t2 1 12 1

]]] (2.10)Paracarregamentonominal, osclculosdeperdasnocobre, aplicando-seaequao(2.10), resultam nos seguintes valores:Tabela 9 - Custo das perdas no cobre com carregamento de 100%TD

N=1 ano (R$)

N=3 anos(R$)

N=5 anos(R$)

N=10anos (R$) N=25anos(R$)kVA EMP ENR EMP ENR EMP ENR EMP ENR EMP ENR45 232,66227,31705,25 689,041187,701160,402438,402382,306602,206450,5075 339,63315,561029,50956,551733,801610,903559,503307,209637,708954,80Fonte: Dados da pesquisaOs clculos da tabela 9 foramrealizados atravs do software Matlab. Na tabela 10 apresentado o custo unitrio dos equipamentos, dados obtidos junto ao fabricante Romagnole Produtos Eltricos S.A.Tabela 10 -Custo unitrio dos equipamentos TD(kVA)INVESTIMENTO (R$)EMPILHADO ENROLADO45 4.512,00 3.357,0075 5.790,00 4.132,00Fonte: Dados da pesquisaNa tabela 11, so apresentados os valores de perdas totais, para cada horizonte de planejamento, com base no somatrio das perdas no ferro e perdas no cobre, para carregamento nominal.Tabela 11 - Perdas totais, considerando carregamento de 100%TDkVA

N=1 ano (R$)

N=3 anos(R$)

N=5 anos(R$)

N=10anos (R$) N=25anos(R$)EMP ENR EMP ENR EMP ENR EMP ENR EMP ENR 45 295,67 282,76 885,44 847,61 1474,18 1412,5 2949,34 2831,93 7534,79 7271,1875430,37 391,18 1288,98 1172,78 2146,33 1954,67 4295,26 3920,3310980,6310073,91Fonte: Dados da pesquisaOs clculos da tabela 11 foram obtidos pelo somatrio das tabelas 8 e 9, atravs do software Matlab.Aseguir, nastabelas12e13, soapresentadososvaloresdoinvestimento+perdas, no horizonte de planejamento de 1, 3, 5, 10 e 25 anos:Tabela 12 - Investimento nos transformadores considerando as perdas em 1 e 3 anos Investimento Inicial mais perdas , Carregamento de100%TDkVAINVESTIMENTO Perdas totais

N=1 ano(R$)Custo TotalPerdas Totais

N=3 anos (R$)Custo Total EMP ENR EMP ENR EMP ENR EMP ENR EMP ENR45 4512,00 3357,00295,67 282,764.807,673.639,76885,44 847,615.397,444.204,6175 5790,00 4132,00430,37 391,186.220,374.523,18 1288,98 1172,787.078,985.304,78Fonte: Dados da pesquisaTabela 13 - Investimento nos transformadores considerando as perdas em 10 e 25 anos Investimento Inicial mais perdas , Carregamento de100%TDkVAINVESTIMENTO Perdas totais

N=10anos (R$)Custo TotalPerdas Totais

N=25 anos (R$)Custo Total EMP ENR EMP ENR EMP ENR EMP ENR EMP ENR45 4512,00 3357,002949,34 2831,937.461,34 6.188,937534,79 7271,1812.046,7910.628,1875 5790,00 4132,004295,26 3920,3310.085,268.052,33 10980,63 10073,9116.770,6314.205,91Fonte: Dados da pesquisa3. CONCLUSESEste trabalho procurou analisar comparativamente as perdas em transformadores de distribuio com os arranjos de ncleo empilhado e enrolado. A motivao de estudar o assunto, surgiu da necessidade de otimizao de perdas no segmento de distribuio, considerando que vrios autores j demonstraram que os transformadores contribuem com a maior parcela das perdas tcnicas do segmento em questo. Assim, buscou-se inovar ao estudar umtipodeequipamentopoucoutilizado, mas comndices deperdas, principalmenteemvazio, menoresqueostransformadoresconvencionais(ncleoempilhado), predominantementeutilizados pelas distribuidoras de energia do pas. Para tanto, realizaram-se anlises experimentais, ensaios de campo e uma avaliao econmica do impacto das perdas. Atravs dos trabalhos experimentais, pde-se observar que a mudana da estrutura do ncleo impactou preponderantemente nos parmetros do ramo magnetizante, mais especificamente a reatncia de magnetizao. Por conta dessa variao de parmetros, observou-se uma reduo importantenacorrentedeexcitaodotransformador dencleoenroladoemrelaoaoncleo empilhado. Os ensaiosdecampoconfirmaramos resultados dassimulaes, sendoqueparaos casos analisados, as perdas avaziodos transformadores dencleoenroladoficaramemmdia6,20% menores em relao ao ncleo empilhado.Na anlise econmica, objetivou-se chegar a uma estimativa dos custos unitrios das perdas que ocorremtantonos enrolamentos comonoferrodotransformador. Ametodologiafoi aplicada amostradetransformadores, considerandoos nveis de perdas previstos naNBR5440, para os transformadores convencionais. Para os transformadores de ncleo enrolado, os dados de perdas foram obtidos junto empresa Plo Electro, fabricante de transformadores da cidade de Santa Maria- RS.A seguir, fez-se um comparativo da representatividade dos custos dessas perdas, considerando-se umhorizonte de planejamento de um, trs, cinco, dez e vinte e cinco anos, este ltimo correspondendoaotempodevidatildeumtransformadordedistribuio. Essaanliseobjetivou verificar emqueperodoaalternativaconvencional deixadeser atrativa, emcomparaocoma alternativa de ncleo enrolado. Diferenteda suspeita inicial,os dadosdecustos doequipamentoobtidos juntoao fabricante Romagnole Transformadores S.A., demonstraram que o transformador de ncleo enrolado tem valor deinvestimentomenor queotransformador convencional, apesar dapossibilidadedeseobterem perdas menores. Com isso, considerando esses valores somados as perdas totais obtidas atravs da metodologia de clculo, obvio concluir que os transformadores de ncleo enrolado so mais atrativos em qualquer dos horizontes de planejamento do estudo. O fabricante Plo Electro ainda no produz o transformador de ncleo enrolado em srie, mas informou que os custos finais destes equipamentos sero praticamente idnticos aos transformadores convencionais de mesma potncia. Mesmocoma vantagemtcnica e econmicaque esseestudoaponta, acredita-se que as distribuidorasnooptempelaalternativadencleoenroladoemrazodacarnciademanuteno especializada no mercado. As lminas do ncleo enrolado necessitam estar perfeitamente agrupadas para minimizar a relutncia e manter o nvel de perdas a vazio satisfatrio. 4. REFERNCIAS CODI COMIT DE DISTRIBUIO. Mtodo para determinao, anlise e otimizao das perdas tcnicas em sistemas de distribuio.Documento Tcnico CODI- 3.2.19.34.0, agosto de 1996.COUTO, Erivaldo Costaet al.A evoluo das Perdas emTransformadores de DistribuionoBrasil.TrabalhoapresentadonoXVII SENDI- SeminrioNacional de Distribuio de Energia Eltrica, de 21 a 25 de agosto em Belo Horizonte-MG- In: Revista Eletricidade Moderna, 2007JORDO, RubensGuedes.Transformadores.SoPaulo:EditoraEdgardBlcherltda, 1 edio, 2002MFFE, Andr. Metodologia para Clculo de Perdas Tcnicas por Segmento do Sistema deDistribuio. 2001. Dissertao(Mestrado)EscolaPolitcnicadaUniversidadedeSo Paulo, So Paulo, 2001.PERDAS de energia no Brasil superamuma hidreltrica, 2008. Encontrado em: . Acesso em: 31 de outubro de 2009.ROSSATO, Juliano.Estudo de CasoPerdas de Energia Eltrica no Sistema de Distribuio.2006. TrabalhodeConclusodeCurso(GraduaoemEnergiaEltrica) Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul UNIJUI, Iju.SILVA, RicardoAlexandreSantana.ClculodePerdasTcnicasnoTransformadorde Distribuio. 2005. Dissertao (Graduao) Universidade Pio Dcimo, Sergipe. STRAUCH, MarianaTorres.DesenvolvimentodeMetodologiaparaClculodePerdas Eltricas emRedes de Distribuio de Baixa Tenso.2002. Dissertao (Mestrado) Universidade de Salvador, Salvador, 2002.