18600-OTCF

N° 18600

MANUAL DE INSTRUÇÕES

TRANSFORMADOR DE

POTENCIAL CAPACITIVO

TIPO OTCF

OBS: LEIA TODA INSTRUÇÃO ANTES DE INSTALAR E OPERAR O APARELHO

CUIDADO!

ESTE TIPO DE TRANSFORMADOR DE ALTA TENSÃO PODE APRESENTAR TENSÕES PERIGOSAS MESMO ESTANDO DESENERGIZADOS. Leia toda a instrução deste manual antes da instalação e operação deste aparelho. Nunca trabalhar em equipamentos de alta tensão sem primeiro ter curto-circuitado e aterrado todos os terminais e partes metálicas, bem como as capacitâncias, que podem apresentar cargas elétricas, com voltagem a um nível letal. Portanto a vara de manobra deve ficar com distância suficiente do aparelho, para maior segurança ao operador. Todos os procedimentos para testes elétricos deverão estar de acordo com as normas vigentes. Depois dos testes a conexão de aterramento deverá permanecer até que o aparelho esteja pronto para entrar em operação. Note: Realizar efetivamente a descarga da alta tensão como segue:

a) Conectar o cabo de aterramento (Este procedimento deverá curto-circuitar toda a unidade metálica do TPC com o terminal de terra da subestação). b) Utilizar um outro ponto de terra para conectar algumas partes metálicas, com duração de 10 a 15 segundos, para se ter a certeza de não haver alguma carga residual no TPC.

ÍNDICE GERAL Vista em corte....................................................................................................................1

Descrição...........................................................................................................................2

Componentes principais ....................................................................................................2

Transporte, Recepção e Armazenamento.........................................................................3

Desembalagem e instalação ..................................................................................3

Sistema Carrier.......................................................................................................4

Instalação ...............................................................................................................5

Montagem dos módulos .........................................................................................5

Conexões...........................................................................................................................6

Ajuste.................................................................................................................................6

Polaridade .........................................................................................................................6

Acessórios do Sistema Carrier ..........................................................................................6

Manutenção de rotina........................................................................................................7

Módulos capacitivos ...............................................................................................7

Circuito do dispositivo de potencial ........................................................................8

Circuito auxiliar de proteção ..................................................................................8

Supressor de ferro-ressonância .............................................................................9

Troca de componentes sem recalibração...............................................................9

Reposição da unidade eletromagnética ...............................................................10

Possíveis motivos de falha ..............................................................................................10

Em campo .......................................................................................................................11

Ensaios..................................................................................................................11

Verificações e nível de óleo...................................................................................12

Figuras para a montagem dos Módulos.................................................................13

Data: 26/09/2008 Versão: 03 Resp.: João Bustamante 1

VISTA EM CORTE

1- Terminal primário 2- Domo proteção da membrana 3- Membrana metálica 4- Mola de compressão 5- Fio de conexão da tensão 6- Elementos capacitivos 7- Isolador de porcelana 8- Divisor capacitivo 9- Bucha de epóxi - travessa 10- Terminal de média tensão

para HF. 11- Circuito de amortecimento

contra efeitos de ferro-resonância

12- Terminais secundários 13- Indicador de nível de óleo 14- Caixa secundária 15- Transformador intermediário 16- Placa de separação óleo/ar 17- Dispositivo retirada de óleo 18- Reator de compensação 19- Tampa de alumínio

O capacitor de acoplamento inclui apenas os itens 1 a 8.

É montado sobre uma base em alumínio. O terminal HF situa-se dentro da caixa secundária.


DESCRIÇÃO

O Transformador de Potencial Capacitivo (TPC) é um equipamento de transformação de tensão que pertence à classe "A" (segundo classificação NEMA). É conectado à linha de alta tensão através de um capacitor de acoplamento para fornecer um sinal de baixa tensão para operação de instrumentos e relés. Fisicamente o TPC está constituído de um ou vários módulos de capacitores montados sobre uma caixa metálica em alumínio, que contém o TP indutivo, o reator de compensação, chave de aterramento do potencial e os circuitos de proteção (Unidade eletromagnética- UEM). O TPC é hermético, não necessitando retirada de amostras de óleo, nem das colunas nem da UEM. Quando está equipado com acessórios para CARRIER incluem-se também as bobinas de drenagem, os centelhadores e a chave de aterramento do sistema CARRIER. O conjunto de componentes para o sistema CARRIER é independente do TP indutivo, não estando o mesmo imerso em óleo mineral, este último presente internamente à Unidade eletromagnética. O operador só tem acesso à baixa tensão, onde não há perigo.

COMPONENTES PRINCIPAIS

Para compreender melhor a operação do transformador de potencial capacitivo, é conveniente utilizar o circuito equivalente. Aplicando o Teorema de Thevenin entre os pontos A e B da figura abaixo, podemos obter o circuito simplificado mostrado na lateral direita da placa de características, que consta do conjunto de desenhos.

Figura do Circuito equivalente - Ilustrativo

Notar que a capacitância equivalente está em série com o reator e o transformador. É evidente então que desprezando as perdas resistivas, se XL do reator mais a reatância de fuga do transformador cancelam exatamente a reatância capacitiva de Cn, então a tensão aplicada ao transformador está em fase com a linha. A partir deste ponto se aplica a análise convencional do transformador de potencial indutivo. O reator está cuidadosamente projetado para obter um fator de qualidade "Q" (X/R) elevado, com o objetivo de manter uma queda resistiva de tensão extremamente pequena, possuindo TAP's de ajustes, assegurando assim um acoplamento quase perfeito. O transformador de potencial também está dotado de TAP's no primário, que permitem ajustar o erro de relação. Deve se realçar mais uma vez que tanto o reator como o transformador, foram calibrados em fábrica em combinação com uma montagem particular de módulos capacitivos, por este motivo, não se podem mudar as conexões do reator nem do transformador e nem trocar indiscriminadamente os módulos capacitivos.


TRANSPORTE, RECEPÇÃO E ARMAZENAMENTO TRANSPORTE

Os TPCs são fornecidos embalados, com as colunas na vertical, em caixas de madeira, próprias para transporte de longa distância, porém devemos considerar as seguintes instruções:

Evitar quaisquer vibrações intensas e choques. Levantar a caixa (carga e descarga) conforme indicado na Figura anexa, mantendo sempre cada módulo e a caixa na posição vertical. O levantamento do equipamento se realiza mediante o uso de um guindaste fixo ou móvel, utiliza também 4 cintas de nylon presas a uma cruzeta e 4 olhais metálicos para as ligações com as argolas de levantamento, localizados na base do transformador. É indispensável transportar o TPC em sua embalagem original. Caso necessário solicite o desenho dimensional da embalagem junto a Assistência Técnica da AREVA.

RECEPÇÃO

Conferir o material recebido, conforme Nota Fiscal e Romaneio que acompanham o material. Quando da recepção dos transformadores, verificar se as caixas ou os aparelhos apresentam quaisquer sinais de avarias. O responsável pela recepção do equipamento, percebendo tal situação, deve interromper o processo, ainda na presença do funcionário da transportadora, contatar imediatamente a AREVA, para o caso de transporte CIF ou o agente de carga em caso de transporte FOB. A garantia para o transporte CIF inclui os seguintes itens:

RR : Risco Rodoviário OCD : Carga e Descarga Quebra-danos.

ARMAZENAMENTO

Os aparelhos deverão ser armazenados, preferencialmente, em suas embalagens originais, em local abrigado. Sempre na posição vertical. O armazenamento a intempérie é permitido somente por 2 meses, devido à madeira da embalagem. Caso necessite armazenagem por um período superior a 2 meses, deve-se fazer em local abrigado, ventilado e seco.

DESEMBALAGEM E INSTALAÇÃO DESEMBALAGEM

Ao abrir as embalagens, revisar o estado dos isoladores e verificar se não apresentam vazamentos de óleo isolante. Os módulos que compõem o TPC são embalados lado a lado na mesma embalagem, diferenciando apenas o módulo inferior, que já sai montado sobre a caixa metálica da UEM.


SISTEMA CARRIER

Abrir a porta da caixa CARRIER e verificar o estado dos componentes e cabos.

Operar as chaves de aterramento para verificar seu funcionamento após transporte.

Verificar se a caixa metálica apresenta vazamento de óleo.

Em caso de dúvidas contate a Assistência técnica da AREVA. Quando a parte capacitiva se compõe de 02 ou 03 módulos (casos de TPC´s de 230 ou 500 kV), os módulos intermediários e superiores possuem no topo discos de proteção, que protegem a membrana de compensação dos agentes externos tais como: Pó, raios solares e chuva, durante o trajeto de transporte, bem como durante o período de armazenagem. Quando da colocação do TPC no pedestal da subestação de destino, retirar o disco de cada módulo, para realização da montagem e sobreposição de cada módulo.


INSTALAÇÃO

O TPC possui 4 furos na base para fixação na estrutura metálica. Quando fornecida a base complementar, o TPC deverá ser fixado a mesma e esta conectada ao pedestal da subestação. A montagem dos módulos capacitivos deve seguir a ordem indicada pelas placas de identificação afixadas em cada coluna. Para maior comodidade os parafusos de fixação estão localizados no interior da caixa secundária. É imperativa a seqüência correta, visto que o TPC foi calibrado em fábrica, se utilizando desta seqüência. Atenção especial quando do fornecimento de vários TPCs. Deve seguir sempre a seqüência de montagem descrita acima, atendendo também ao número serial indicado na placa característica.

MONTAGEM DOS MÓDULOS

Para içamento da caixa e o módulo capacitivo inferior. Torque de aperto: Para transformadores de 230 e 500 KV o torque de aperto deverá ser 3 kgf.m = 30 N.m, na montagem de um módulo sobre outro =>Utilizar cintas de nylon ou cordas resistentes.

O TPC com membrana metálica (localizada no topo de cada módulo) sempre deve ser transportado na posição vertical. A coluna inferior sempre sai de fábrica acoplada à unidade eletromagnética e protegida no topo por um disco de aço. Cada coluna superior sai de fábrica apoiada em 2 suportes de cantoneiras de aço, presa por parafusos. Para a movimentação de cada coluna superior devem-se soltar somente as porcas pela parte inferior da cantoneira (jamais soltar pela cabeça dos parafusos). Para o acoplamento entre as colunas retira-se o disco de metal e faz o ajuste da coluna superior sobre a inferior, alinhando os indicadores de nível para o mesmo lado e usando os parafusos como guia para a montagem final. Fazer a colocação das porcas e aplicar um torque de 3kgf. m de maneira cruzada.

O TPC deverá apresentar a configuração final segundo informações do conjunto de desenhos e figuras para a montagem dos módulos, anexos no final deste manual.


CONEXÕES

Os cabos dos relés são introduzidos na caixa de terminais secundários através de dois eletrodutos, localizados na parte inferior desta caixa. Para maiores detalhes consultar o conjunto de desenhos anexo a este manual. As conexões se fazem diretamente à régua de bornes. A conexão a terra, se faz com um conector para cabos de 33.6 a 107mm2 ou de 127 a 253mm2, localizado na lateral direita da caixa metálica. O usuário só tem acesso aos terminais secundários do TPC e ao sistema CARRIER onde as demais conexões estão imersas em óleo mineral.

AJUSTE

O TPC foi calibrado e ajustado na fábrica para cargas e classe de precisão indicadas na placa de características, portanto não é necessário ajustá-lo quando de sua colocação em operação.

POLARIDADE

A polaridade dos enrolamentos é subtrativa e está devidamente marcada sobre a régua de bornes. Os terminais 1x1, 2x1 e 3x1 estão em fase com a linha.

ACESSÓRIOS CARRIER

Quando o "TPC" está equipado com sistema CARRIER, se incorpora ao circuito uma bobina de drenagem e uma chave para aterramento do sistema CARRIER, conforme mostra o conjunto de desenhos e foto abaixo.

A bobina de drenagem se encontra conectada ao circuito de tal maneira que a chave de aterramento da unidade eletromagnética poderá estar aterrada sem interromper a corrente do sistema CARRIER.


MANUTENÇÃO DE ROTINA

O TPC, por ser um equipamento estático e hermético, requer uma mínima manutenção. Uma inspeção visual é suficiente para observar se há vazamento de óleo ou aletas quebradas da caixa metálica. Pode se estabelecer uma verificação periódica dos parâmetros elétricos para o qual indicamos os seguintes procedimentos:

MÓDULOS CAPACITIVOS:

A medida da capacitância e tangente delta de cada módulo é o meio mais confiável para se verificar o estado do dielétrico do capacitor. Se os valores medidos no campo, são maiores que os indicados na placa de características do TPC, é sinal que temos umidade, ou contaminação por arcos no dielétrico. Um crescimento no valor de tangente delta (fator de dissipação) durante duas ou três inspeções periódicas e consecutivas, indica claramente que o capacitor está se deteriorando e, portanto, deve ser retirado de serviço. Exemplo ilustrativo – Valores das medições em campo em %.

1ª

Medição 2ª

Medição 3ª

Medição 4ª

Medição Situação do TPC

Comentários

0.50 0.60 0.65 0.65 OK As medições apresentam consistência.

2.55 2.65 2.65 2.75 OK As medições apresentam

consistência mesmo com valor acima de 1%.

0.25 0.50 0.95 1.36 NOK

As medições apresentam consistência.

Este TPC deverá ser submetido aos testes de rotina para verificação.

0.50 1.51 3.02 4.80 NOK

As medições apresentam consistência.

Este TPC deverá ser submetido aos testes de rotina para verificação.

Como um capacitor de acoplamento é formado por vários elementos em série, a falha de um ou mais elementos pode ser detectada por um aumento no valor da capacitância. Uma variação de mais de 3% no valor da capacitância com referência aos valores iniciais medidos no campo, determina a retirada de serviço da unidade. Por se tratar de um equipamento hermético, toda e qualquer intervenção somente poderá ser realizada em fábrica.

NOTA:

A capacitância e a tangente delta foram determinadas na fábrica utilizando para tanto uma ponte de precisão. Não é passível de comparação qualquer valor medido em campo visto as condições que o mesmo apresenta. É recomendável que o cliente meça o valor da capacitância e tangente delta, antes que o TPC entre em serviço. Estes valores serão utilizados para fins de comparações futuras.


CIRCUITO DO DISPOSITIVO DE POTENCIAL (UNIDADE ELETROMAGNÉTICA)

As chaves de aterramento devem ser operadas periodicamente dependendo do grau de poluição e umidade do local (mínimo uma vez a cada ano), com o objetivo de se verificar o funcionamento e evitar o bloqueio das mesmas por falta de operação. A chave de aterramento de Potencial (item 11 do desenho dimensional) serve para anular a tensão de entrada do TPI, quando colocada na posição de aterramento. Este procedimento deve ser realizado quando for necessário atuar no interior da caixa de terminais secundários.

Os componentes principais do TPC são o capacitor de acoplamento, o reator de compensação e o transformador de potencial indutivo. Todos os demais componentes com exceção da bobina de bloqueio, são para proteção. Deve ser verificada também se existem sinais de umidade ou condensação na caixa CARRIER. A unidade eletromagnética está imersa em óleo mineral, em uma caixa metálica hermética, dispensando qualquer verificação.

CIRCUITO AUXILIAR DE PROTEÇÃO

Proteção contra sobre-tensões no transformador de potencial. O reator de compensação possui uma bobina auxiliar que tem uma resistência e um GAP. Ao ocorrer um curto circuito no secundário do dispositivo de potencial, a corrente que passa através do reator aumenta, aumentando assim a tensão dos terminais de bobina principal, que imediatamente é induzida para a bobina auxiliar. Esta tensão é suficiente para atuar o GAP e neste instante se perde a ressonância entre XL e XCE, reduzindo a tensão aplicada na unidade eletromagnética devido ao grande valor de XCE que limita a corrente de curto circuito.


SUPRESSOR DE FERRORESSONÂNCIA

Qualquer sistema composto por capacitores e indutâncias com núcleos de ferro, está sujeito a possíveis oscilações ferro-ressonantes. Curtos-circuitos no lado primário ou secundário do transformador de potencial capacitivo, assim como outros distúrbios na linha, podem causar oscilações indesejáveis no TPC, a menos que se incorporem medidas de proteção. A freqüência destas oscilações geralmente é menor que a da rede, porém podem apresentar-se também harmônicas de ordem superior. Uma solução conveniente para este problema, consiste em colocar um circuito supressor que atue quando for necessário, da seguinte forma:

A figura abaixo mostra um circuito RL conectado entre os terminais da bobina auxiliar do TPI (A e M). Um resistor em paralelo com LR forma um circuito ressonante (CSF) sintonizado a 60 Hz, portanto na freqüência nominal da rede, este circuito se comporta como uma impedância muito elevada e praticamente não constitui uma carga na freqüência industrial.

Figura apenas ilustrativa para TPC

Em freqüências menores ou maiores, esta impedância se reduz consideravelmente, ficando no circuito a resistência de amortecimento, RF que nestas condições amortece eficazmente qualquer oscilação em menos de 10 ciclos.

TROCA DE COMPONENTES SEM RECALIBRAÇÃO

Determinadas situações de emergência tais como, acidentes, tempestades, etc., podem causar danos parciais ao TPC, em cujo caso se faz necessário a substituição de módulos ou de alguns componentes da unidade eletromagnética. Para a maioria das aplicações, especialmente durante as emergências, é tolerável uma pequena mudança na precisão que resulta nos casos mencionados a seguir:


REPOSIÇÃO DE COMPONENTES DA UNIDADE ELETROMAGNÉTICA

Devido à unidade magnética estar imersa em óleo mineral tratado, a substituição de qualquer componente defeituoso implica em esvaziar a caixa. Se o componente defeituoso for o reator ou o transformador, recomenda-se enviar o TPC para análise em fábrica, já que estes componentes requerem uma impregnação especial. Caso o defeito não esteja no reator ou no transformador, estes devem permanecer imersos em óleo durante qualquer manutenção.

Devido às tolerâncias de projeto e fabricação do transformador de potencial indutivo, do reator e de que os mesmos se encontram dentro de limites bem definidos, é possível substituir estes elementos sem afetar consideravelmente a classe de precisão do TPC. A substituição da bobina de bloqueio não tem efeito sobre a precisão.

Apesar de cada conjunto LF em paralelo com CF ser ajustado para cada TPC, a substituição de qualquer destes elementos causa uma variação desprezível na classe de precisão do TPC, devido à tolerância de fabricação dos mesmos.

POSSÍVEIS MOTIVOS DE FALHA

Motivo detectado Causa provável Ação Corretiva Chave de aterramento da unidade eletromagnética está na posição "TERRA".

Abrir a chave de aterramento.

Terminal C2 do módulo capacitivo em curto circuito internamente.

Medir a capacitância total entre a chave da unidade magnética e o ponto HF desconectado do terra, dentro da caixa secundária. Substituir o módulo capacitivo caso se constate o curto circuito. Neste caso contate AREVA.

Não há tensão no secundário

Carga em excesso ou terminais secundários em curto circuito.

Acionar a chave de aterramento do TPI e identificar o problema.

Tensão de Saída defasada de 180o

Os terminais 1x1 – 1x3, 2x1 – 2x3 ou 3x1 - 3x3 estão com polaridade invertida.

Inverter os terminais.

Terminais do reator de compensação estão parcial ou totalmente em curto.

Entrar em contato com a AREVA Tensão de Saída defasada ≥ 3o

Reator de compensação está internamente em curto. Entrar em contato com a AREVA

Tensão secundária 4 a 8% inferior ao valor

nominal

Módulo Capacitivo C2 em curto circuito. Entrar em contato com a AREVA

Tensão de saída distorcida

Carga secundária maior que a capacidade térmica. Reduzir a carga.


EM CAMPO ENSAIOS

Com um OHMÍMETRO ou outro instrumento que proporcione uma tensão menor ou igual a 3 kV, verificar a continuidade dos enrolamentos do secundário, de acordo com o diagrama de conexões secundárias mostrado neste manual. O valor de resistência medido entre o primário e secundário do TPI deve estar compreendido entre 150 MOhms e 200 MOhms. A resistência de isolamento entre os enrolamentos de baixa tensão deve estar compreendido entre 50 MOhms e 100 MOhms (desconectado o terminal de terra). A resistência de isolamento entre baixa tensão e terra, deve estar compreendida entre 50 MOhms e 100 MOhms. Se as leituras obtidas forem menores que o esperado, os isoladores e os terminais secundários devem ser limpos cuidadosamente com água limpa, secados e posteriormente repetir as medições. Se as leituras obtidas persistirem, comunicar fabricante para obter instruções adicionais. Verificar a continuidade dos disjuntores termomagnéticos.

Medição da capacitância do módulo capacitivo e Tg δ O ensaio de Tg δ é realizado em fábrica de forma a verificar o fator de perdas da coluna capacitiva. A tentativa de se realizar este em campo torna-se impraticável visto as seguintes observações: TPCs, fornecidos pela AREVA Brasil, possuem, com equipamento de série, a chave de aterramento indicada abaixo. Esta quando em operação “by-pass” o TPI, bem como os enrolamentos secundários. O circuito remanescente apresenta, em sua configuração, somente a capacitância C1. Logo o valor resultante da Tg δ apresentará um erro visto que não engloba a capacitância C2. Esta última fisicamente conectada em paralelo com o TPI. Caso as medições sejam efetuadas via terminal primário (H1) e terminal de Carrier (HF) com a chave de aterramento “aberta”, a capacitância C2 estará presente, porém também o TPI em paralelo, mais uma vez alterando o valor da Tg δ.

Medição da capacitância C1, C2, Ctotal

Os valores corretos de capacitância e tangente de delta de Ctotal e de C2 só podem ser obtidos na medição em fábrica, onde este teste é realizado com a unidade capacitiva totalmente desconectada da unidade eletromagnética.

Medição da capacitância do módulo capacitivo superior

Para este tipo de módulo somente é necessário medir a capacitância entre as partes superior e inferior de cada módulo.


VERIFICAÇÕES E NÍVEL DE ÓLEO

Verificar a membrana de expansão (Fole Metálico), localizados no topo de cada coluna capacitiva e os pontos onde existem juntas de vedação. Não deverão existir vazamentos nem merejamentos de óleo. Acompanhar o nível de óleo, tanto de cada coluna como da unidade eletromagnética. Ver fotos abaixo.

Abrir a caixa de terminais secundários e checar se as conexões correspondem as mostradas no conjunto de desenhos deste manual. Assegurar que os enrolamentos secundários tenham um de seus terminais aterrados e localizar dentro da caixa secundária os parafusos que serão utilizados para a montagem dos módulos.

Certificar que o terminal de terra esteja aterrado. Terminais secundários não utilizados deverão permanecer abertos. Para fixação no pedestal, apertar 03 parafusos e observar se o 4º ponto está apoiado totalmente. Caso contrário, colocar calço, antes de apertar o parafuso. Normalmente estes parafusos não fazem parte do fornecimento. Utilizar para referência o conjunto de desenhos finais aprovados.


FIGURA PARA A MONTAGEM DOS MÓDULOS

Torque de aperto recomendado M10 – 3kgf.m (30 N.m)

Torque de aperto recomendado M10 – 3kgf.m (30 N.m)

Cinta de nylon

adequada


AREVA T&D BrasilAREVA T&D BrasilAREVA T&D BrasilAREVA T&D Brasil Equipamentos de Alta Tensão Av, Nossa Senhora da Piedade, 1021 Itajubá-MG Brasil Tel: 55 (35) 3629-7000 Fax: 55 (35) 3629-7007

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