Transformadores - Proteção de Equipamentos e Sistemas Elétricos

Universidade Federal do Ceará - UFCCentro de TecnologiaDepartamento de Engenharia Elétrica - DEEDepartamento de Engenharia Elétrica DEE

PROTEÇÃO DE EQUIPAMENTOS PROTEÇÃO DE EQUIPAMENTOS E

ÉSISTEMAS ELÉTRICOS

Prof. Raimundo Furtado Sampaiop

Tópico Vp

T f d d I t tTransformadores de Instrumentos

Tópico V – Transformadores de Instrumentos

1. Transformadores de Instrumentos2. Transformador de Corrente3. Transformador de Potencial

T f d d I t tTransformadores de Instrumentos

Transformadores de Instrumentos


São equipamentos elétricos, projetados e fabricados

especificamente para alimentar instrumentos elétricos de medição,

controle ou proteção.


Transformador de Corrente (TC)

Transformador de Potencial (TP) Transformador de Potencial (TP) Transformador de Potencial ‘Indutivo (TPI).

Transformador de Potencial Capacitivo (TPC).


Finalidade

Reduzir a magnitude das grandezas elétricas, tensão e corrente, da rede elétrica para níveis padronizados,

Fornecer no secundário uma grandeza elétrica proporcional à grandeza primária;

Isolar os dispositivos de medição, controle e proteção da Alta Tensão

Reduzir a exposição dos profissionais aos riscos de choque elétrico na Alta Tensão;

Padronizar as grandezas de tensão e corrente das entradas dos equipamentos de medição controle e proteção, evitando a fabricação destes dispositivos com isolação para Alta Tensão;fabricação destes dispositivos com isolação para Alta Tensão;


Classificação:

Quanto ao Serviço:

Medição; Proteção.

Quanto ao uso:

Uso Interior (Indoor Service): Média tensão; Baixa tensão Baixa tensão.

Uso Exterior (Outdoor Service): Média tensão; Alta tensão; Unidades combinadas (TC e TP);

T f d d t i l iti Transformadores de potencial capacitivos; etc.


Ligação

T f d d C tTransformadores de Corrente

Transformadores de Corrente

Definição:

TC é um transformador para instrumento, cujo enrolamento

primário é ligado em série com o circuito elétrico e o enrolamento

secundário se destina a alimentar bobinas ou entradas analógicas

de corrente de instrumentos elétricos de medição, controle ou

proteção.

Finalidade:

Reproduzir no circuito secundário uma corrente padronizada com valor p p

reduzido e proporcional a corrente do circuito primário, com sua

posição fasorial mantida, de forma adequada para o uso em

instrumentos de proteção, medição e controle.


Características Construtivas:

Enrolamento Primário:

Constituído de poucas espirasConstituído de poucas espiras

Condutor de grande seção.

Enrolamento Secundário: Enrolamento Secundário:

Constituído por muitas espiras de condutor fino.

O dá i ã d fi b t à i I t i ifi O secundário não pode ficar em aberto à vazio. Isto significa

que sempre que for retirado o dispositivo do seu secundário o

mesmo deve ficar curto circuitadomesmo deve ficar curto-circuitado.


Esquema de Ligação do TC:

A Corrente primária (I1) é proporcional a corrente secundária (I2).


Circuito Equivalente do TC:

Transformadores de Corrente Especificação de um TC:

Relações Nominais (Correntes primárias e secundária);

Tensão nominal;

Nível Básico de Isolamento (NBI);

Freqüência Nominal;

Carga Nominal;

Exatidão; Exatidão;

Serviço Medição e/ou Proteção;

Número de Núcleos e finalidade (Medição e/ou Proteção);

é l Fator Térmico nominal;

Fator de Sobrecorrente (Padrão FS=20);

Corrente suportável nominal de curta duração;

Valor de crista nominal da corrente suportável de curta duração;

Tipo de aterramento do sistema;

Uso Interno ou Externo; Uso Interno ou Externo;

Polaridade Aditiva ou Subtrativa (O padrão normatizado é polaridade subtrativa).

Transformadores de Corrente Correntes Primárias:

A t i á i i i d TC ã ifi d d As correntes primárias nominais dos TC são especificadas em normas da

ABNT. Embora padronizado, o fabricante fornece TC com correntes

primárias de acordo com a necessidade do cliente.primárias de acordo com a necessidade do cliente.

Corrente Secundária:

Padrão ABNT: 5 APadrão ABNT: 5 A Normas Internacionais: 5 A ou 1 A.


Relação nominal:

As relações nominais dos TC são especificadas em normas.

Exemplos:Exemplos:

— 600-5 A

1200-5-5 A— 1200-5-5 A

— 300x600-1A

100/200/300 5 5 5A— 100/200/300-5-5-5A

— 2000(RM)-1-1A (400/1200/1500/2000A)

— 200x400x800-5-5A

— 200/300/500x400/600/1000-5-5-5A


Exemplo de Relação nominal (Fonte ABNT):

DESIGNAÇÃO DERIVAÇÕESCORRENTEPRIMÁRIA RELAÇÃODESIGNAÇÃO

GENÉRICADERIVAÇÕESPRINCIPAIS

PRIMÁRIANOMINAL

(A)

RELAÇÃONOMINAL

50100150

10:120:130:1

RM 600 - 5A 100/150/400/600 - 5A200250300400

40:150:160:180 1400

450500600

80:190:1100:1120 1600 120:1


Freqüência Nominal:

Depende da freqüência do sistema.

50 Hz (Argentina, Colômbia, Peru, Chile, ....); 60 Hz (Brasil, ....).

Fator Térmico:

Corrente máxima que o TC deve suportar em regime permanente,

operando em condições normais, sem exceder os limites de

elevação de temperatura correspondentes à sua classe de

isolamento, impostos pela norma pela qual foi especificado.

Fator Térmico (ft) padronizados pela ABNT: 1,0 ; 1,2 ; 1,5 ; 2,0.

Ft = 1,2 é o mais adotado pelas empresas brasileiras.

Grupo ENDESA mudou o ft da ET de 1,2 para 1,5.

Transformadores de Corrente Tensão Nominal Primária:

Corresponde a tensão máxima de operação do sistema.

Por exemplo:

Sistema de 13,8 kV: Tensão máxima de operação é igual 15 kV. Vn do TC 15 kV Vn do TC = 15 kV

Sistema de 69 kV: Tensão máxima de operação é igual 72,5 kV. Vn do TC = 72,5 kV

Transformadores de Corrente Tensão Nominal Secundária:

Valor máximo de tensão garantido nos terminais da carga do TC

para uma condição de corrente de 20 vezes a corrente nominal,

sem que a o erro de relação exceda o valor especificado.

Tensões secundárias padronizadas pela ABNT para TC com

corrente secundária de 5 A:

10 V, 20 V, 50 V, 90 V, 100 V, 180 V, 200 V, 360 V, 400 V e 800 V


Nível Básico de Isolamento (NBI ou NI):

Padronizado de acordo com o nível da tensão primária do sistema.

Por exemplo:Por exemplo:

Sistema de 13,8 kV:

TC para Subestação: NBI = 110 kV TC para Subestação: NBI = 110 kV.

TC para sistema de distribuição: NBI = 95 kV.

Si t d 69 kV NBI 350 kV 325 kV Sistema de 69 kV: NBI 350 kV e 325 kV.


Nível de Isolamento:É a tensão máxima suportável pela isolação dentro

dos limites especificados.


Corrente Térmica Nominal:

Maior corrente primária que um TC é capaz de suportar durante 1

segundo, sem sofrer avarias e sem exceder os limites de

temperatura especificados para sua classe de isolamento.

A temperatura máxima admissível no TC é de 105ºC para p p

isolamento classe A.

Corrente Dinâmica Nominal:

Valor de crista da corrente primária que um TC é capaz de

suportar durante o primeiro meio ciclo, sem danos elétricos ou suportar durante o primeiro meio ciclo, sem danos elétricos ou

mecânicos. (Id=2,5xIt).


Enrolamentos:

Um TC pode ser especificado com núcleos para serviços de medição e proteção.


Classificação dos TCs de Proteção quanto a Impedância:

TC classe A:

Possui alta impedância internaPossui alta impedância interna

Quando o TC alimenta uma carga, a reatância de dispersão do

enrolamento secundário possui valor apreciável em relação a enrolamento secundário possui valor apreciável em relação a

impedância total do circuito secundário.

TC classe B: TC classe B:

TC possui baixa impedância interna

Quando o TC alimenta uma carga a reatância de dispersão do Quando o TC alimenta uma carga, a reatância de dispersão do

enrolamento secundário possui valor desprezível em relação a

impedância total do circuito secundário impedância total do circuito secundário.


Carga Nominal: São valores de impedâncias, padronizadas em normas, que

poderão ser conectadas ao secundário do TC, mantendo-se a classe de exatidão.classe de exatidão.

Cargas nominais padronizadas pela ABNT para TC 5 A.

C A R G A S N O M I N A I S C O M F A T O R D E P O T Ê N C I A 0 9C A R G A S N O M I N A I S C O M F A T O R D E P O T Ê N C I A 0 , 9

D E S I G N A Ç Ã OP O T Ê N C I AA P A R E N T E

R( ) X ( ) Z ( )

T e n s ã o a2 0 A x 5 A x Z

( V A ) ( V )

C 2 , 5 2 , 5 0 , 0 9 0 , 0 4 4 0 , 1 1 0

C 5 5 0 1 8 0 0 8 7 0 2 2 0C 5 5 0 , 1 8 0 , 0 8 7 0 , 2 2 0

C 1 2 , 5 1 2 , 5 0 , 4 5 0 , 2 1 8 0 , 5 5 0

C 2 2 , 5 2 2 , 5 0 , 8 1 0 , 3 9 2 0 , 9 9 0

C 4 5 4 5 1 , 6 2 0 , 7 8 5 1 , 8 1 8 0

C 9 0 9 0 3 , 2 4 1 , 5 6 9 3 , 6 3 6 0


Carga Nominal

CARGAS NOMINAIS COM FATOR DE POTÊNCIA 0,5

POTÊNCIA R Tensão aDESIGNAÇÃO APARENTE

(VA)() X() Z () 20Ax5AxZ

(V)

C 25 25 0 5 0 866 1 0 100C 25 25 0,5 0,866 1,0 100

C 50 50 1,0 1,732 2,0 200

C 100 100 2,0 3,464 4,0 400

TC diferente de 5A: R X e Z são obtidos multiplicado-se os valores das

C 200 200 4,0 6,928 8,0 800

TC diferente de 5A: R, X e Z são obtidos multiplicado-se os valores das tabelas pelo quadrado da relação entre 5 e a corrente secundária nominal.

Exemplo: TC de 1A: Z= 1x(5/1)2 = 25


Classe de Exatidão:

Especifica o valor máximo de erro, expresso em percentagem, que

poderá ser introduzido pelo TC.

Classe de exatidão de TC para serviços de medição:

0,3 % – 0,6 % – 1,2 % – 3 %. 0,3 % 0,6 % 1,2 % 3 %.

Classe de exatidão de TC para serviços de proteção.

2 5 % ou 10 % 2,5 % ou 10 %

Transformadores de Corrente TC para serviços de proteção.

Representação da Carga Nominal e Classe de Exatidão: Representação da Carga Nominal e Classe de Exatidão: ABNT (cos =0,9 ou 0,5)

Antes: A10F20C50 Hoje: 10A200 ou 10B200 (Fator de sobrecorrente implicíto 20xIn)

Significa que o TC garante um erro de corrente inferior à 10%, para corrente variando de In à 20In, desde que a , p , qcarga não exceda 200V

ANSI (cos =0,9 ou 0,5) Antes: 10H100 = 10A100 e 10L100 = 10B100 Hoje: C100 e T100 (C = Calculed e T = Tested)

IEC (cos = 0 8) IEC (cos = 0,8) 50VA 5P10 e 30VA 10P20 50VA e 30VA= Potência da carga nominalg 5P = Garante 5% de erro à 10In, e 1% na In 10P = Garante 10% de erro à 20In, e 3% na In

Transformadores de Corrente TC para serviços de Medição.

Representação da Carga Nominal e Classe de Exatidão: ABNT: 0,3C25

C25 = Potência da carga nominal em VA

0,3 = Classe de exatidão garantida com carga nominal à 100%In.Ft, e a 10%In garante classe de exatidão 0,6.

ANSI: 0 6B1 0 ANSI: 0,6B1,0 B1,0 = Impedância da carga nominal em

0,6 = Classe de exatidão garantida com carga nominal à 100%In.Ft, e à 10%In garante classe de exatidão 1 2 classe de exatidão 1,2.

IZ ncVAP 22*)(

IEC: 30VA- Classe 0,2 30VA = Potência da carga nominal

0,2 = Classe de exatidão garantida com 100% e 25% da carga nominal.


Condições de Funcionamento - TC de Medição:

Condições de Funcionamento - TC de Medição:

O TC está dentro da classe de exatidão quando: O TC está dentro da classe de exatidão quando:

Os pontos determinados pelos fatores de correlação da relação

(FCR) e pelos ângulos de fase () estiverem dentro do (FCR) e pelos ângulos de fase () estiverem dentro do

paralelograma de exatidão.

Atender nos testes a todas a condições de carga e fator de Atender nos testes a todas a condições de carga e fator de

potência especificadas pelo comprador conforme requerido na

norma.norma.

O clientedeve solicitar do fabricante as curvas do fator de

correlação da relação (FCR) e do ângulo de fase ().correlação da relação (FCR) e do ângulo de fase ().

Transformadores de Corrente TC para serviços de medição: Classe de exatidão 0,3




Aplicação quanto a Exatidão

Transformadores de Corrente Condições para funcionamento:

TC para serviços de medição: Fator de segurança (FS):

FS é um fator que multiplica a corrente primária nominal para se obter uma corrente primária na qual o erro de corrente composto menor ou igual a 10%. O fator de segurança está cumprido quando:

Ie/(IsxFS)x100 10%

Ie - Corrente de excitação

Is - Corrente secundária.

FS = Icc/In FS Icc/In Icc - Corrente de curto-circuito da rede.

In - corrente secundária do TC

FS protege os instrumentos de medição quando ocorre um curto-circuito na rede.

A norma ABNT não padroniza valor. p

A empresas normalmente adota FS=4


Condições de Funcionamento - TC de Proteção:

A classe de exatidão leva em conta:

As cargas secundárias especificadas pelo cliente conforme As cargas secundárias especificadas pelo cliente conforme

especificado na norma.

O erro de corrente que limitada ao valor especificado para O erro de corrente que limitada ao valor especificado para

qualquer valor de corrente secundária desde 1 a 20 vezes a

corrente nominal e qualquer carga inferior a nominal. q q g

Exemplo: TC 10B200. Significa que o TC é de baixa reatância e que o erro de corrente g q q

não excede a 10%, para qualquer corrente variando de 1 a 20 vezes a

corrente nominal, desde que a carga não exceda a 2 (2x5x20=200 V).


Fator de Sobrecorrente:

Significa o valor múltiplo da corrente nominal para o qual a classe

de exatidão deve ser mantido.

Fatores de Sobrecorrente normalmente adotados:

TC para proteção: FS = 20. TC para proteção: FS 20.

TC para Proteção:

A relação do TC para proteção deve ser especificada de tal A relação do TC para proteção deve ser especificada de tal

forma que a corrente de curto-circuito máxima, seja menor ou

igual ao produto da corrente nominal do primário por uma igual ao produto da corrente nominal do primário por uma

constante denominada fator de sobrecorrente.


Fator de Sobrecorrente:

Construtivamente, o F.S. produz uma limitação no TC quanto ao seu erro produzido pela não linearidade da curva de magnetização do núcleo, dada por: ICURTO-CIRCUITO FS • IpNOMINAL DO TC

Exemplo: Um TC com relação de Transformação de 600-5, só pode ser usado em um

sistema elétrico, se a máxima corrente de curto-circuito no local da ,instalação do TC não ultrapassar o valor de:

IpCURTO-CIRCUITO = 20 x 600 = 12kA

Isto significa que para corrente de curto-circuito menor que 12 kA o erro que o TC envia ao seu secundário é menor ou igual que 10%.


Curva de Saturação do TC:

A curva de excitação secundária permite determinar a tensão

secundária a partir do qual o TC começa a saturar – Ponto do

Joelho.


Curva de Saturação do TC:

O TC de proteção admite uma corrente máxima de curto-circuito,

de modo que o fluxo magnético fique 5 ou 10 % dentro da região

não-linear da curva de magnetização do TC.


TC de Medição x TC de Proteção:

TC's de medição

Classes de Exatidão: 0,3% - 0,6% - 1,2% (Carga nominal).Classes de Exatidão: 0,3% 0,6% 1,2% (Carga nominal).

Núcleo Fino: O núcleo magnético é de menor seção, saturando

durante o curto-circuito, limitando o valor da sobretensãodurante o curto circuito, limitando o valor da sobretensão

aplicada nos medidores.

TC's de proteção TC s de proteção

Classe de Exatidão: 2,5% - 10 % (Até 20xIn).

Núcleo Grosso: Núcleo magnético de seção transversal grande Núcleo Grosso: Núcleo magnético de seção transversal grande,

para evitar saturação durante o curto-circuito.


TC de Medição x TC de Proteção:

TC de Medição TC de Proteção


Polaridade do TC :

A polaridade é definida no momento da fabricação do TC e

especifica o modo como as bobinas primárias e secundárias do TC

estão enroladas no núcleo magnético.

A polaridade é uma questão referencial, pois trata-se da p q , p

verificação instantânea das tensões aplicadas e induzidas, que

podem ter sentidos concordantes ou discordantes.


Polaridade do TC :

Existem duas possibilidades, para as tensões induzidas em relação

à aplicada:

A tensão induzida e a tensão aplicada, ambas em fase.

A tensão induzida e a tensão aplicada com sentidos diferentes. A tensão induzida e a tensão aplicada com sentidos diferentes.

O TC pode ter polaridade:

Polaridade subtrativa padronizado pelas normas Polaridade subtrativa – padronizado pelas normas.

Polaridade aditiva – não aplicada.


Polaridade do TC :

A corrente primária Ip entra pela marca da polaridade e a Corrente

secundária sai pela marca da polaridade. Desta forma Ip e Is

estão em fase.

A marcação da polaridade nos terminais do TC, é de grande ç p , g

importância para corretas instalação dispositivos ao seu

secundário, principalmente quando a polaridade dos TC’s é

utilizada para aplicação de defasamento angular.


Polaridade do TC :

Existem duas possibilidades, para as tensões induzidas em relação

à aplicada:

A tensão induzida e a tensão aplicada, ambas em fase.

A tensão induzida e a tensão aplicada com sentidos diferentes. A tensão induzida e a tensão aplicada com sentidos diferentes.


Polaridade do TC :

Inversão de Polaridade:

A inversão de polaridade ocorre de acordo com a escolha dos A inversão de polaridade ocorre de acordo com a escolha dos

terminais de referência (o fluxo que corta o enrolamento

primário também cortará da mesma forma o enrolamento p

secundário).

Transformadores de Corrente Relação Nominal - Depende do Projeto do TC

Sinais utilizados na representação dasrelações nominais dos TCrelações nominais dos TC

Sinal Função

: Representar relações nominais

- Separar correntes nominais e relaçõesnominais de enrolamentos diferentes

X Separar correntes nominais obtidaspor ligação série ou paralela

/ Separar correntes nominais e relaçõesp çnominais obtidas por derivações


Relação Nominal (RM): P1 P2

Ex1: TC com um único núcleo um enrolamento

primário e um enrolamento secundário:S1 S2

Representação da RM: 20:1 ou 100-5 AS1 S2

Figura 1: TC de relação única

Ex2: TC com dois núcleos um enrolamento primário e

dois enrolamentos secundário:

R t ã d RM 20 1 1 100 5 5 A Representação da RM: 20:1-1 ou 100-5-5 A.

Ex3: TC com um único núcleo, um enrolamento P1 P4P3P2

Ex3: TC com um único núcleo, um enrolamento

primário com ligação série paralela e um enrolamento

secundário:

Representação da RM: 20x40:1 ou 100x200 -5 AS1 S2

Figura 2: TC de relação dupla destinado a ligações série-paralelo

Transformadores de Corrente TC com Múltiplas relações: 25x50x100x200-5

25-5A100 5A100-5A

50-5A

Transformadores de Corrente Relação Nominal x Ligação:

TC com 1 Núcleo e ligação Série Paralela TC com 1 Núcleo e ligação Série-Paralela


Relação Nominal (RM): P2P1 P3

Ex4: TC com um núcleo com

derivação no enrolamento S1 S2

Figura 4: TC de 2 relações e derivação primário

primário ou no secundário:

Representação da RM:

P1 P3

p ç

20/40-1 ou 100/200-5 AS1 S3

Figura 4: TC de 2 relações e derivação no secundário

S2

Ex5: TC com dois núcleos um enrolamento primário e dois

enrolamentos secundário:


20:1-1 ou 100-5-5 A.


Relação Nominal (RM):

Ex6: TC com dois núcleos com um enrolamento primário e dois

enrolamento secundário:


20:1 e 60:1

100-5 A e 300-5 A

Ex7: TC com 3 núcleos, um enrolamento primário para conexão série,

serie-paralelo e paralelo e 2 enrolamentos secundários sem derivação:

Representação da RM: Representação da RM:

5/20 x 10/40 x 20x80 : 1-1 e 10x20x40 : 1

25/100 x 50/200 x 100/400 – 5 - 5 A e 50x100x200 – 5 A 25/100 x 50/200 x 100/400 – 5 - 5 A e 50x100x200 – 5 A

Transformadores de Corrente Relação Nominal:

Ex8: TC com três núcleos com duas derivações no enrolamento primário Ex8: TC com três núcleos, com duas derivações no enrolamento primário,

dois enrolamentos secundários:

Representação da RM:Representação da RM: 5/20/10/40/20/80 : 1-1 e 10/20/40 : 1 25/100/50/200/100/400 – 5 - 5 A e 50x100x200 – 5 A

Outros esquemas:P1 P4P3P2 P1 P4P3P2

1P1 2P22P11P2

S1 S2Figura 3: TC de relação múltipla com primário emvárias seções destinado a ligações série-paralelo

S1 S2

Figura 6: TC de dois enrolamentos primários

P1 P2 1P1 P2

S1 S4S2 S3

Figura 5: TC de várias relações com derivações no secundário

1S1

Figura 6: TC de dois enrolamentos secundários

1S2 2S1 2S1

Transformadores de Corrente Relação Nominal x Ligação:

TCs com 2 secundários independentes TCs com 2 secundários independentes


Ligação do Carga do TC: Os dispositivos medição, proteção, controle e supervisão devem ser ligados em série

no secundário do TC.

á é O secundário do TC quando a carga é retirada devem ficar curto-circuitados.


Ligação do TC com 2 Enrolamentos


Conexão em Estrela com neutro aterrado

Ligação típica dos Relés de Sobrecorrente de Fase e Neutro

ABC

Ia

IbIcC

51A51A 51A

Ic Ic Ic

50A 50A 50A

Ia + Ib + Ic = 3I0

51N

50N

3I0


Conexão em Triângulo

Utilizado quando se requer correntes compostas ou a eliminação da

corrente de seqüência zero.

Conexão envolvendo as três fases

TC toroidal envolvendo as fases.

A proteção detecta o desequilíbrio de corrente.

AB

Ia

IbBC

Ic

Ia Ib Ic

51NI IIa Ib

50N

51N

I I +Ib+I

51A51A 51A

Ic-IaIb-IcIa-Ib

Ic = Ia+Ib+Ic50A 50A 50A


Tipos de TCs:

Tipo Enrolado

Tipo BarraTipo Barra

Tipo Janela

Tipo Bucha Tipo Bucha

Tipo Núcleo dividido

TC á i ú l TC com vários núcleos


Tipo Enrolado: TC cujo

enrolamento primário é

constituído por uma ou mais

espiras que envolve

mecanicamente o núcleo do TC.

Tipo Barra: TC cujo primário é

constituído de uma barra,

montada permanentemente

através do núcleo do TC.

Transformadores de Corrente Tipo Janela: TC sem primário

próprio constituído com uma

abertura através do núcleo, por

onde passará um condutor do

circuito primário, formando

uma ou mais espiras.

Tipo Bucha: Tipo especial do Tipo Bucha: Tipo especial do

TC tipo janela, projetado para

ser instalado sobre uma bucha ser instalado sobre uma bucha

de um equipamento elétrico,

fazendo parte integrante deste.a e do pa te teg a te deste

Transformadores de Corrente Tipo Núcleo dividido: Tipo

especial de TC tipo janela, em que parte do núcleo é separável ou basculante, para facilitar o ou basculante, para facilitar o enlaçamento do condutor primário.

TC com vários núcleos:

Possui vários enrolamentos Possui vários enrolamentos

secundários isolados

separadamente e montados separadamente e montados

cada um em seu próprio

núcleo.


Ligação do TC

Relé Diferencial: As ligações dos TCs devem ser de tal forma que proporcione a compensação do deslocamento angular do transformador

it t dif i i lé t ã i d idpara evitar correntes diferenciais no relé e atuação indevida




Placa Diagramática e Placa de Identificação


Critérios para escolha da relação de nominal do TC de

proteção:

As correntes primárias nominais dos TC são especificadas em

normas é especificada de acordo com:

Corrente de carga do circuito ao qual o TC será conectado.g q

Nível de Curto-circuito no ponto em que o TC será conectado

(TC de Proteção).( ç )

Transformadores de Corrente Escolha da Relação nominal de TC para AT e EAT:

Adequar, quando possível, com: Curto-circuito. O circuito de maior corrente de emergência; O circuito de maior corrente de emergência; LTs (capacidade de emergência); Trafos (1,5 In); Banco de capacitores: 1,25 In (aterrados) e 1,35 In (bancos

aterrados) A configuração de barras da Subestaçãog ç ç Os outros equipamentos do mesmo vão e da mesma SE.

T f d d P t i lTransformadores de Potencial

Transformadores de Potencial

Definição

TP é um transformador para instrumento, cujo enrolamento primário é

ligado em derivação (paralelo) com o circuito elétrico e cujo enrolamento

secundário se destina a alimentar bobinas ou entradas analógicas de

corrente de instrumentos elétricos de medição, controle ou proteção.

Finalidade:

Reproduzir no circuito secundário uma tensão padronizada com valor

reduzido e proporcional a corrente do circuito primário, com sua posição

fasorial mantida de forma adequada para o uso em instrumentos de fasorial mantida, de forma adequada para o uso em instrumentos de

proteção, medição e controle.

Redutor de tensão. Redutor de tensão.


Características para Especificação:

Níveis de tensão entre 600 V e 69 kV: Predomina o uso de Transformadores de Potencial Indutivo (TPI).

Níveis de tensão entre 69 kV e 138 kV Transformador de Potencial Indutivo;

Transformador de Potencial Capacitivo (TPC).

Acima de 138 kV Predomina o uso de TPC.

f d d l dTPI – Transformador de Potencial Indutivo


Esquema de Ligação:

neutrofasealnopp VNRTP _min_

neutrofasealnoss VNRTP

_min_


Circuito Equivalente e Diagrama Fasorial


Dados Necessários para Especificação:1) Tipo de instalação;2) Tensão Nominal e relação de transformação ;3) Fator de Sobre Tensão / Grupo de ligação ;3) Fator de Sobre Tensão / Grupo de ligação ;4) Tensão máxima (U.máx.) ;5) Nível de Isolamento (N.I.) ;6) Freqüência nominal ;7) Classe e potência de exatidão;8) Potência térmica ;8) Potência térmica ;9) Polaridade ;10) Normas ;11) Ensaios de rotina e tipo.


Tipo de instalação: Uso interior ou exterior ; Condições ambientais ; Posição de montagem .Posição de montagem .

Tensão Nominal Primária : Corresponde a tensão fase-fase ou fase-terra

do circuito ao qual o TP será ligado. Exemplo: 69.000 V, 69.000/√ e 13.800 V.

Tensão Nominal Secundária: Corresponde a valores padronizados

em normas: 115 V e/ou 115/√3 V.


Relação Nominal: Corresponde a valores padronizados em normas: 69.000-115/115/√3 V;13.800-115 V


Relação Nominal:

Transformadores de Potencial Fator de Sobretensão: É a máxima sobre tensão que o TPI pode

sofrer sem danos sofrer sem danos .

Grupos de ligação: Grupos de ligação, segundo ABNT . Estes são definidos de acordo com o tipo de conexão do primário do TPI e o aterramento do sistema.

Transformadores de Potencial Fator de Sobretensão:

ABNT: Grupo 1 => Primário fase-fase, Fst=1.15Un cont.p , Grupo 2 =>Primário fase-terra com neutro eficazmente aterrado.

Fst=1,15Un cont./1,5-30s Um Grupo 3 => Primário fase-terra com neutro não eficazmente Grupo 3 => Primário fase terra com neutro não eficazmente

aterrado. Fst.=1.9 Un cont.

IEC: Fase-fase => Fst.=1,2Un cont. Fase-terra=> Fst =1 2Un cont /1 5-30s Um Fase-terra=> Fst.=1,2Un cont./1,5-30s Um Fase-terra=> Fst.=1,2Un cont./1,9-30s Un Fase-terra=> Fst.=1,2Un cont./1,9-8 h Un


Grupo 1: TP’s projetados para

ligação entre fases.

Grupo 2: TP’s projetados para Grupo 2: TP s projetados para

ligação entre fase e terra de

sistemas diretamente

aterrados ou não


Classe e Potência de Exatidão:

A classe de exatidão é definida conforme sua aplicação:

Proteção ; Proteção ;

Medição operacional ;

Faturamento ; Faturamento ;

Laboratório de aferição .

Exemplo:

ABNT => 0,3P75 -1,2P200

ANSI => 0,3WXY-1,2Z

IEC => 75VA-CL0,2


Classe de Exatidão: Considera-se que o TP está dentro de sua de exatidão

em condições especificadas quando, nestas condições o ponto determinado

pelo erro de relação ou pelo fator de correção de relação e pelo ângulo

de fase estiver dentro do paralelogramo especificado.


Classe de Exatidão:

Valor máximo de erro, expresso em percentagem, que poderá ser

introduzido pelo TP na indicação de um instrumento.

Valores padronizados: 0,3; 0,6 e 1,6.


Carga Nominal: É a carga, estabelecida em norma, aplicada no secundário do TP sem que o

erro percentual ultrapasse os valores estipulados para a sua classe de exatidão.

Valores definidos em norma baseado nas cargas dos instrumentos de medição, proteção e controle, usado nos ensaios dos TPs.


Potência Térmica: Maior potência aparente que um TP pode fornecer em regime permanente,

sob tensão e frequencia nominais, sem exceder os limites de temperatura especificados.É É a máxima carga fornecida sem exceder os limites de temperatura.

É pré-estabelecida a partir da potência de exatidão e Fst. Exemplo: Pn = V² / Z ; Pn = potência nominal da carga de exatidão. Fst = 1,15 => Pt = 1,33 x Pn Fst = 1,90 => Pt = 3,60 x Pn.


Nível de Isolamento:É a tensão máxima suportável pela isolação dentro

dos limites especificados.


Polaridade: Aditiva ou Subtrativa Relaciona o sentido dos enrolamentos primário e secundário. A marcação dos terminais identifica o sentido de crescimento das A marcação dos terminais identifica o sentido de crescimento das

ondas de tensão (primário e secundário) É essencial na aplicação de sincronismo de fases.


Ligações:

BA

C

b

A A

b a

estrela-estrela

c

CB BC

delta-delta

ab

c b a

c

delta aberto


Ligação TP e TC

êTPC – Transformador de Potêncial Capacitivo

P i i i E i NPrincipais Ensaios e Normas

Transformadores de Potencial Capacitivo

TP Eletromagnético que é acoplado ao circuito por meio de um

p

dispositivo auxiliar denominado de Divisor Capacitivo de Potencial

(DCP'S).

Os transformadores capacitivos utiliza dois conjuntos de capacitores

que servem para fornecer um divisor de tensão e permitir a

comunicação através do sistema carrier.


Circuito Equivalente:

p

Primário constituído por um conjunto de elementos capacitivos C1

e C2 em série. É ligado entre fase e terra

Secundário: Derivação intermediária com tensão V da ordem de 5

kV a 15 kV, para alimentar o enrolamento primário de um TP tipo , p p p

indução intermediário, o qual fornecerá a tensão V2 aos

dispositivos de medição e proteção.

Função do gap de ar: Se a corrente no secundário Is aumentar muito, (I ) dá i d TP (Icc) no secundário do TP, a sobretensão no ponto T pode causar danos. O gap limitar esta tensão a níveis seguros (em geral a tensão a níveis seguros (em geral a máxima tensão suportável pelo capacitor C2).


Grupos de ligação

p

Circuito Equivalente:


Ensaios:

Ensaios de rotina

Tensão induzida;Tensão induzida;

Tensão suportável à frequência industrial a seco;

Descargas parciais; Descargas parciais;

Polaridade;

E tidã Exatidão;

Fator de perdas dielétricas do isolamento;

Estanqueidade a frio.


Ensaios:

Ensaios de Tipo

1-Resistência dos enrolamentos;1 Resistência dos enrolamentos;

2-Tensão suportável de impulso atmosférico;

3-Tensão suportável de impulso de manobra a seco e sob 3-Tensão suportável de impulso de manobra, a seco e sob

chuva;

4 Elevação de temperatura; 4-Elevação de temperatura;

5-Corrente térmica nominal;

d â l 6-Corrente dinâmica nominal;

7-Tensão suportável à frequência industrial sob chuva;

2-Tensão de radiointerferência;

3-Estanqueidade a quente;


Normas Aplicadas:

Normas Brasileiras - ABNT:

NBR-6856/92 - TC – EspecificaçãoNBR 6856/92 TC Especificação

NBR-6821/92 - TC - Método ensaio

NBR-6855/92 - TPI – Especificação NBR-6855/92 - TPI – Especificação

NBR-6820/92 - TPI - Método ensaio

IEC I t ti l El t t h i l C i i IEC-International Electrotechnical Comission

IEC-185/87 - Especificação e Ensaios em TC‘s

IEC-44.1/96 - Especificação e Ensaios em TC‘s

ANSI-American National Standards Institute

C 57.13/93 - Especificação e Ensaios em TC‘s e TP‘s

Transformadores de Corrente Normas Aplicadas:

N B il i ABNT Normas Brasileiras - ABNT:

NBR-6856/92 - TC – Especificação

NBR-6821/92 - TC - Método ensaio

NBR-6855/92 - TPI – Especificação

NBR-6820/92 - TPI - Método ensaio

IEC-International Electrotechnical Comission

IEC-185/87 - Especificação e Ensaios em TC‘s

IEC-44.1/96 - Especificação e Ensaios em TC‘s

ANSI-American National Standards InstituteO S ÉC C S ’ NORMAS TÉCNICAS PARA TP’s

ABNT: NBR 6546 – Transformadores para Instrumentos – Terminologia. NBR 6820 – Transformador de Potencial – Método de Ensaio. NBR 6856 – Transformador de Potencial – Especificação.p ç

ANSI: C57.13 – Requirements for Instrument Transformers. C93.2 – Requirements for power-Line Coupling Capacitor Voltage Transformers.

IEC: Publicação 186 – Voltage Transformers.Publicação 186 Voltage Transformers.

C 57.13/93 - Especificação e Ensaios em TC‘s e TP‘s

Engineering

Transformadores - Proteção de Equipamentos e Sistemas Elétricos