SEMINARIO CONVERSÃO

7/21/2019 SEMINARIO CONVERSÃO

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TRANSFORMADORES DE CORRENTE

O que são os TCs

São transformadores que abaixam osníveis de corrente do primário para seusecundário em proporções conhecidas,

para que possam ser utilizadosinstrumentos de medição, controle esegurança de forma conveniente.

Design

omo todo transformador, possuienrolamento primário, secundário e n!cleo.

Uso e especificações

São usados para medições de corrente,monitoramento da operação da rede esegurança.

" primário não # afetado." secundário # padronizado para $% ou &%

' interessante separar os dispositivos demedição e proteção pra (s diferentes

Exatidão dos TCs

% exatidão dos (s depende de in!merosfatores, incluindo )

*mped+ncia interna

ampos eletromagn#ticos externos(emperatura

ator de pot-ncia

ator de sobrecorrente

Exatidão dos tansfo!adoes

%/0( 1roteção) $2&34

5edição )

5enor que 3,64) ( padrão, mediçõesespeciais

3,64 ) 5edidas com fins de cobrança ao

consumidor3,74 e &,84 ) %limentação usual deamperímetros, 9attimetros, fasímetros etc.

64 ) %plicações diversas, não deve ser

usado em medição de energia ou pot-ncia.

Cagas no!inais paa TC "A

FRE#UENC$A NOM$NA%

:epende da norma nacional do país, sendono brasil 73;z.

Fato de so&ecoente

ator da corrente máxima com a qual o (mant#m sua precisão.

% norma brasileira não especifica um fator,

admitindo que a corrente máxima deva ser83 vezes a nominal para ( de proteção

1ara ( de medição, < = >?>n,paralelogramo pr@ximo slide

Fato T'!ico No!ina(

' um fator que, quando multiplicado pelacorrente no enrolamento primário, indica acorrente máxima que o transformador decorrente, na frequ-ncia nominal e com as

cargas especificadas, suporta em regimepermanente sem exceder os limites danorma.% 0/<7A$7 especifica ) &,3B &,8B &,6B &,$B 8,3.

C(assificação dos TCs de poteção

%o se especificar um ( de proteção, devese escrever da seguinte forma )

Cxemplo ) &3%&33

' um ( de &34 de classe de exatidão,classe % e &33D de tensão de secundário.

%s classes são divididas entre % e /, sendo %de alta imped+ncia interna e /, baixa

imped+ncia interna.

)ecauções

' preciso ter cuidado para não desconectar osecundário de sua carga enquanto existircorrente no primário.

%ntes de qualquer operação com (s devese primeiro aplicar um curto circuito atrav#sde um condutor de baixa imped+ncia ou dechave apropriada.

TCs paa Medidas e )oteções

1roteção)(Es para proteçãomenos precisos e não

devem saturarfacilmente.

Saturam cerca de 83 a8$ x *n F8333 4 *n ,8$33 4 *nG.

5edição)(Es para mediçãomais precisos e

saturam em pontosdentro do diagramade <B

TCs paa Medidas e )oteções C(assee Ap(icações

1roteção)

•%) 1ossuem altaimped+ncia internaB•/) 1ossuem baixaimped+ncia interna.

5edição)•3,6) 5edidas de precisãoFlaborat@rio e faturamentoG.•

3,7) 5edidas de energiaFfaturamentoG.•&,8) *nstrumentos depainel.•6,3) %plicações diversas,não usar para medições deenergia e potencia.

TCs Confo!e sua Constução

(ipo barra)primário constituídopor uma barramontadapermanentementeatrav#s do n!cleodo transformador.

(ipo enrolado)enrolamento primárioconstituído por uma oumais espiras, envolvemecanicamente on!cleo dotransformadorB

(ipo bucha)tipo especial de ( Hanelainstalado

sobre a bucha de umequipamento el#tricofazendo parte dele.

(ipo Hanela)sem primáriopr@prio, construído

por uma aberturano n!cleo, poronde passará ocondutor primário,

ormando uma oumais espiras.

( tipo váriosenrolamentossecundários)

' constituído de um!nico n!cleoenvolvido peloenrolamento primário

e secundário, sendoo n!cleo provido deum ou maisenrolamentos.

( n!cleo dividido)tipo especial de (

Hanela em que parte

do n!cleo # separável.

TCs Confo!e seus Eno(a!entos

( tipo :erivação noSecundário)' constituído de um !nico

n!cleo envolvido peloenrolamento primário esecundário, sendo o n!cleoprovido de uma ou mais

derivações F&33?833?633$%G.

Dáriosenrolamentosprimários)

variação da relaçãode transformação,de acordo com asligações no primário

Cx.) ( com I enrolamentos primários quesuportam &33% cada, temse)• Jigação s#rie &33$K%L <( M 83)&•

Jigação s#rieparalelo 833$K%L <( M I3)&• Jigação paralelo I33$K%L <( M A3)

Dários enrolamentos secundários emn!cleos distintos) possuem dois tipos de enrolamentos

secundários, um para medição e outro paraproteção. 1or este fato, notase que, nestecaso, deve haver dois n!cleos diferentes eindependentes entre si devido Ns diferenças

de saturação.

$!agens dos TCs

Tansfo!ado de Coente tipoEno(ado

TC tipo *ane(a

TC tipo +uc,a

TC tipo +aa

TC co! -.ios eno(a!entossecund.ios

TC tipo Dei-ação no Secund.io

TRANSFORMADOR A O%EO

"s líquidos isolantes são fluídos comcaracterísticas diel#tricas N base de @leosminerais, vegetais ou produtos sint#ticos. %verificação e acompanhamento de suascaracterísticas físicoquímicas, desde a

energização do transformador, # fundamentalpara a segurança e preservação da vida !tildo equipamento.

% resist-ncia el#trica dos condutores dasbobinas causa, quando da passagem da

corrente, o seu aquecimento. " calor assimgerado, irá causar a degradação t#rmica domaterial isolante. "s líquidos isolantesdevem cumprir duas funções principais)• <efrigeraçãoB• *solamento Cl#trico.

Os /(eos paa tansfo!adoesde-e! possui0

• /oa ondutibilidade (#rmicaB• /aixa DiscosidadeB• /oa Cstabilidade (#rmicaB• /aixa <eatividade Ouímica.

% formulação do @leo isolante depende dotipo de petr@leo utilizado em sua composição,

assim o mesmo # composto basicamentede hidrocarbonetos podendo ser encontradocomo parafínico, naft-nico e aromático.

"s @leos usados provenientes dos

transformadores podem ter tr-s fins) orecondicionamento, a recuperação e odescarte ou utilização para outros fins.

MANUTEN12O EM

TRANSFORMADORES A 3%EO AT4 566678A

$NS)E19ES )ER$3D$CAS

– *nspeção (ermográficaB –%nálise cromatográfica do @leo isolanteB –<egistros "peracionaisB –

*nspeções Disuais.

TERMO:R;F$A

AN;%$SE CROMATO:R;F$CA DO3%EO $SO%ANTE

$NS)E19ES 8$SUA$S

•/uchasB•(anque e radiadoresB•(ermQmetros de @leo e?ou enrolamentoB•Sistema de ventilaçãoB•

Sistema de circulação de @leoB•Secador de arB•:ispositivo de alívio de pressãoB•<el# de pressão s!bitaB•omutadores de derivaçõesB•aixa de terminais da fiação de controle eproteçãoB•

Jigações externas.

OCORR<NC$AS

–CR*C5 :CSJ*%5C0(" *5C:*%("• ruído interno anormalB• vazamento significativo de @leoB•

aquecimento excessivo dos conectores,observando os crit#rios estabelecidospara termovisãoB

• sobreaquecimento de @leo ou dos

enrolamentos detectados atrav#s dostermQmetros?imagens t#rmicas.

OCORR<NC$AS –CR*C5 :CSJ*%5C0(" 1<"<%5%:"

vazamento de @leo que não oferece riscoimediato de abaixamento perigoso do nívelB• aquecimento nos conectores, observandoos crit#rios estabelecidos pela termovisãoB

desnivelamento da baseB• anormalidades constatadas nos ensaios de@leoB

• irregularidades no funcionamento do

comutador de derivações em cargaB• trinca ou quebra do diafragma de válvulade segurança Ftubo de explosãoGB

• defeitos nos acess@rios de proteção e

sinalização.

ENSA$OS E 8ER$F$CA19ES)ER$OD$C$DADE

–Se!esta(!ente=• Disuais.

– Anua(!ente• Tleo.

– A cada t>s anos• .1.B•

isolamento com corrente contínua dotransformadorB• relação de transformaçãoB• resist-ncia el#trica dos enrolamentos.

O+SER8A19ES

–:esempenho?1eriodicidadeB –1inturaB –(ransformador novo.

• %nálise cromatográfica do @leo isolante. –%ntes da energizaçãoB –8I e 67 horas ap@s energizaçãoB –

&3 e 63 dias ap@s energização.

TRANSFORMADOR RESER8A

A%T$TUDE DE $NSTA%A12O

Regu(adoes de Tensão

?ist/ia

• % Siemens inventou o regulador de tensão

em &U68 e foi pioneira em seu uso nosCstados Vnidos.• "s reguladores de tensão são

autotransformadores elevadores?abaixadorescom comutador de tensão sob carga.

• "s reguladores de tensão são monofásicos eimersos em @leo mineral isolante.

• Cstão disponíveis em $3 ou 73 ;z, comelevação de temperatura nos enrolamentos

de $$ ou 7$ W e se aplicam a qualquersistema de distribuição el#trica de &$ a 6I,$>D, garantindo, o tempo todo, a manutençãode um determinado nível de tensão visandoa melhoria da qualidade da tensão.

• %/0( M 0/< &&A3U M <eguladores de(ensãoB

• C5: 3&.33U <egulador de (ensão5onofásico de 5#dia (ensão FC/GB

• C(:33.38I Cspecificação de:istribuição) <egulador de (ensão FCCC:G B

• 0(: M I.3$ "peração :e <eguladores :e(ensão FC/GB

A(gu!as Definições i!potantes da EMD @ 6B660

B Regu(ado de tensão tipotansfo!adoGCquipamento el#trico de indução que possuium ou mais enrolamentos em paralelo com ocircuito primário, sendo excitado por este, eum ou mais enrolamentos em s#rie entre ocircuito primário e o circuito reguladoB todos

convenientemente adaptados e dispostospara o controle da tensão ou do +ngulo defase, ou de ambos, do circuito regulado.

• B Cicuito pi!.ioircuito do lado de entrada do regulador.• B5 Cicuito egu(ado

ircuito do lado de saída do regulador ondese deseHa controlar a tensão.• BH Eno(a!ento co!u!1arte do enrolamento do autotransformador

comum entre o circuito primário e circuitoregulado. (amb#m conhecido como)enrolamento shunt, enrolamento paralelo,enrolamento de excitação.

• B Dispositi-o de conto(e Re(' egu(ado detensãoG

:ispositivo utilizado para realizar automaticamente al@gica da regulação.•

BI Co!pensado de queda de tensão na (in,aunção contida no dispositivo de controle do reguladorque produz na tensão de saída uma variação quecompense a queda de tensão na imped+ncia docircuito entre uma localização FNs vezes designadacomo Xcentro de cargaYG e o regulador.• B Dei-ação TapGJigação feita em qualquer ponto de um enrolamento,de modo a permitir a mudança das relações de

tensões.

• B Regu(ado de tensão po $ndução<egulador que possui um enrolamento primárioem paralelo e um enrolamento secundário ems#rie com um circuito para o aHuste gradual

neste, da tensão, ou do +ngulo de fase, ou deambos, pela mudança da posição relativa dosenrolamentos de excitação e s#rie.• B6 Regu(ado de tensão po degaus%utotransformador no qual a tensão do circuitoregulado # controlada atrav#s de tapesFdegrausG e sem causar a interrupção da carga.

Tipos de Regu(ado de Tensão po Degaus

Tipo A <egulador de excitação variável cuHoenrolamento paralelo está conectado diretamenteao circuito primário. " enrolamento s#rie estáconectado ao enrolamento paralelo e, por meio dasderivações, ao circuito regulado.

Ti d R ( d d T ã

Tipos de Regu(ado de Tensão poDegau

Tipo + <egulador de excitação constante cuHoenrolamento paralelo está conectado diretamenteao circuito regulado. " enrolamento s#rie estaconectado ao enrolamento paralelo e, que por

sua vez, está conectado ao circuito regulado. 0ãohá variação na excitação do n!cleo.

E ( NTD 5 6"

Exe!p(o NTD@5B6"

<eguladores detensão monofásicosem estrutura tipoplataforma com

posicionamento dasescadas

Re(' egu(ado de tensão MODE%O T+@R I66

Re(' egu(ado de tensão MODE%O T+ R I66e Re(' egu(ado de tensão !ode(o T+@$R 66

<el# regulador de

<el# regulador detensão modelo(/*< 733

)oteção dos tansfo!adoes

Normas e guia1ara o desenvolvimento de proteção dos

transformadores, as seguintesnormas?guias foram consideradas)

%0S* 6Z.U&8333 *CCC Std $Z.&3U&UU6 %0S* $Z.&8.338333

0C 833$ 0/<$6$7&UU6 0/< &38U$&UAA

Ponto Inrush (CET)

Ponto Inrush (CET)' a corrente de energização do transformador.

% corrente de magnetização de um transformadorocorre, entre outras, nas seguintes situações)[ Cnergização do transformadorB[ "corr-ncia de falta externaB

[ (ensão de restabelecimento ap@s a eliminaçãodeuma falta externaB[ 5udança no tipo de falta durante uma

conting-ncia,como de falta faseterra, para falta fasefaseterraB[ %o paralelar um transformador Há energizadocom outro.

% t d ti ã i l

% corrente de magnetização circula apenasno enrolamento primário.

%ssim, devese tomar certas precauçõescom as proteções diferenciais e proteçãode terra do primário, pois poderá haverdesligamento indevido na energização.

% forma de onda, a duração e o valor dacorrente inrush dependem de váriosfatores.

[ (amanho do transformador) quanto menor o

(amanho do transformador) quanto menor otransformador, maior a corrente inrush em m!ltiploscorrente nominal. Ouanto N duração, quanto maior otransformador, mais tempo irá durar a corrente inrush.

[ *mped+ncia do sistema atrás do transformador)quanto maior a pot-ncia de curtocircuito do sistemaque fica atrás do transformador maior poderá ser acorrente inrush. % duração poderá aumentar se a

pot-ncia de curtocircuito for baixa.[ :as propriedades magn#ticas do material do n!cleo)

quanto pior a qualidade da chapa utilizada para aconfecção do n!cleo, mais severa será a corrente de

magnetização do transformador. "s transformadoresatuais são proHetados com chapas de aço silício.laminado com grão orientado cuHas densidades de fluxovariam entre &.$ a &.Z$ (esla. Ouando os

transformadores são proHetados com estas densidades

Norma ANSI C57.12.00-2000

Norma ANSI C57.12.00 2000

Csta norma define quatro categorias de transformadores a saber)

Transformadores cateor!a I

São transformadores trifásicos de &$ >D% a $33 >D% ou de $>D% a$33 >D% monofásicos.

Transformadores cateor!a II

São transformadores trifásicos de $3& >D% a $333 >D% ou de $3&>D% a

&77Z >D% monofásicos.Transformadores cateor!a III

São transformadores trifásicos de $33& >D% a 63333 >D% ou de

&77A >D% a &3333 >D% monofásicos.

Transformadores cateor!a I" São transformadores trifásicos \ 63333 >D% ou \ &3333 >D%

monofásicos.

Norma IEEE Std C57.10#-1##$ e ANSI C$7.#1-2000

Cstas normas definem as capacidades t#rmicas dos

Su%orta&!'!dade Trm!ca (ST)

:efine o limite t#rmico do transformador e depende danorma em que # fabricado.

Norma N* 5$5+,1##$:evido N conexão dos transformadores, a corrente de faltaN terra no secundário vista pelo primário, em pu, pode sermenor. %ssim, a suportabilidade t#rmica do transformadordeve ser deslocada para se garantir a sua proteção.

(a) P!c-u% da un!dade tem%or!ada

:epende de vários fatores, tais como tipo de aterramento dosistema a montante, tipo do transformador e de conexão dotransformador a Husante, etc.

% faixa de aHuste utilizada fica entre 83 % e &83 % F834 a $34da corrente nominal do circuitoG.

(&) Tem%or!a/oom os rel#s eletromec+nicos, estes dispositivos normalmentepossuíam faixa de aHuste de 3.$ % a 8 %, eram aHustados no

mínimo, ou seHa em 3.$ %, eram instant+neos e nestes aHustesnão operavam na energização de transformadores. om oadvento dos rel#s estáticos e posteriormente os rel#snum#ricos digitais, a utilização inicial destes valores de 3.$ % etemporização instant+nea mostrouse ineficiente, pois, emmuitas vezes, atuava na energização dos transformadores.:evido ao teor de 6] harmQnica, m!ltiplas na corrente inrushFenergização do trafoG e erros de (s os rel#s podem operar. %partir destes eventos, foram adotados os seguintes crit#riospara o aHuste de transformadores com conexão delta noprimário.

)ROTE12O DE TERRA DO SECUND;R$O

(a) P!c-u% da n!dade Tem%or!ada:epende do tipo de aterramento e da tensão secundária.Sistemas aterrados por resist-ncia são aHustados para &34 dacorrente do resistor.

Sistemas solidamente aterrados de baixa tensão são

aHustados no máximo em &833 %.(&) Tem%or!a/o

:evem coordenar com a maior saída da barra. Cm sistemasde m#dia tensão, aterrados por resist-ncia, devese protegero limite t#rmico da resist-ncia

Fpor exemplo &3 sG. Cm sistemas de baixa tensão, devemproteger o 0C

F6333 %B & sG. :evese manter os tempos sempre os maisbaixos possíveis, com seletividade e proteção.

Cura de h!sterese re'at!a aos %ontos to a t5 da cura .

Cura de h!sterese

*e'a/o entre f'u3o4 cura de h!sterese e corrente!nrush.

Corrente !nrush de um transformador rea'.

Prote/o de so&recorrente de fase t%!ca de umtransformador tr!6nu'o-estre'a.

Austes da un!dade de terra em %r!m8r!o de transformadores

conectados em de'ta.

TEM)ERATURA EM

TRANSFORMADORES

T J t d 3( $TOG

Te!J!eto do 3(eo $TOG(ermQmetro com haste rígida Figura 6aG

(ermQmetro com capilar Figura 6b e 6cG

Te!J!eto de $!age! T'!ica $TEG

Conto(adoes Micopocessados

Conto(adoes Micopocessadosde Te!peatua

( 5&) Figura $bG, controlador,normalmente chamado de monitor detemperaturaB possui entrada para sensorde temperatura. 0ormalmente estesensor # um 1(&33 Figura $aG, mas

pode ser feito em u&3. (amb#m possuientrada para um sinal de ( , utilizadopara compensação da temperatura doenrolamento, ou seHa, entre outrasfunções, fornece a temperatura do @leo e

do enrolamento

(58) Figura $cG, serve para indicarapenas a temperatura de doisenrolamentos e não possui entradapara sensor da temperatura do@leo. 1ortanto, deve ser usado em

conHunto com o (5&

1(&33) Figura $aG, # construído com sensor de platinaque permite a leitura da temperatura de M 8$W at# A$3W.Ouando há variação de temperatura, sua resist-nciaQhmica muda Fráfico&G, permitindo desta forma aconversão desta resist-ncia em temperatura atrav#s do

transdutor de temperatura. :evemse observarperiodicamente os contatos e condições físicas do bulbo efiação do 1(&33.

CUR$OS$DADES

• TEM)ERATURA

\6$^ M &,$ %0"S

_&8^ M $8 %0"S

5%(C<*%*S :*C<C0*%:"S• TAMAN?O % SC" M 5C0"<

% TJC" M 5%*"<

CS1%`" S*"• )OT<NC$A % SC" M 8$5D%FC%"JG

% TJC" M 88$5D%FCG

CUSTO % SC" M 5C0"<

% TJC" M 5%*"<

R f i &i&(i .fi

Refeencias &i&(iog.ficas0

%/0( 0/<7A$7?U8http)??999.electronics

tutorials.9s?transformer?currenttransformer.htmluile, %.B 1aterson, . F&UZZG. Clectrical 1o9er

Sstems, volume um, pagina 66&C Cquipamentos Cl#tricos S?%(ransmissão

e :istribuição5anual &3333AU86&Z<ev.3& M&8?83&3

REFERENCIA CLÁUDIO MARDEGAN éengenheiro eletricista formao !ela EscolaFeeral e Engenharia e Ita"u#$ %atualmente

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