TP E TC

Transformadores

de Corrente

TC´s

TCTC’’s s -- AbordagemAbordagem

Simbologia

DefiniçãoFinalidade

Princípio de funcionamento

Marcação dos terminaisDetalhesLigação do TC no circuito elétricoConexõesTiposCaracterísticas típicasValores que caracterizam um TCClasses de exatidãoEnsaiosConclusão

DefiniDefiniççãoão

O TC é um equipamento de transformação essencialmente monofásico, cuja finalidade é medir a corrente que flui através de uma linha, barramento ou bucha de equipamento, ou levar estes valores para informações dos relés de proteção do circuito ao qual está conectado.

FinalidadeFinalidade

Adaptar a corrente que passa pela linha de transmissão, barramentos etc. permitindo a normalização de instrumentos de medição, controle e proteção.

Isolar os circuitos de medição, controle e proteção do sistema de alta tensão, protegendo os respectivos instrumentos, bem como técnicos que lidam com os mesmos.

PrincPrincíípio de Funcionamentopio de Funcionamento

O seu principio de funcionamento é similar ao dos demais transformadores, entretanto, ele é usado na medição de corrente em cabines e painéis de controle de máquinas e motores.Consiste num anel circular ou quadrado, com núcleo de chapas de aço-silício e enrolamento com poucas espiras, que se instala passando o cabo dentro do furo, este atua como o primário.A corrente é medida por um amperímetro ligado ao secundário (terminais do TC). É especificado pela relação de transformação de corrente. A corrente que vai para o medidor é padronizada em 5A, variando apenas a escala de leitura e o número de espiras do TC.

SimbologiaSimbologia

A simbologia dos TC’s Varia de acordo com a Norma.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

Associação que atua em todas as áreas técnicas do Brasil.

Simbologia Simbologia (continua(continuaçção)ão)

DIN – Deutch Industrie Normen

Associação de Normas Industriais Alemã.

ANSI – Amerian National Standards Institute

Instituto de Normas dos Estados Unidos.

Simbologia Simbologia (continua(continuaçção)ão)

IEC – International Electrotechnical Comission

Comissão formada por integrantes de todos os países industrializados.

VDE – Verband Deutscher Elektrotechniker

Associação de Normas Alemã, que publica normas e recomendações na área de

eletricidade.

MarcaMarcaçção dos Terminaisão dos Terminais

Os terminais do TC devem ser adequadamente identificados, para facilitar a correta ligação.

Marcas de polaridades

Letras e algarismos

P Terminal do enrolamento Primário S Terminal do enrolamento Secundário

ObservaObservaççõesões

Devemos ainda, observar outros detalhes como:

Hifem ( - ) Usado para separar correntes nominais de enrolamentos diferentes.

Dois pontos ( : )

100-5A ; 100-100-5A

Usado para exprimir relações nominais.

120:1

ObservaObservaçções ões (continua(continuaçção)ão)

Sinal ( x ) Usado para separar correntes primárias ou relações obtidas de um enrolamento cujas bobinas devem ser ligadas em série ou paralelo.

100 x 200 - 5A ou 20 x 40 : 1

Barra ( / )Usada para separar correntes primárias ou relações obtidas por meio de derivações.

150 / 200 - 5A ou 30 / 40 : 1A

LigaLigaçção do TC no Circuito Elão do TC no Circuito Eléétricotrico

Ligado em série com o circuito de potência através do enrolamento primário, ao enrolamento secundário, éconectado uma carga de impedância Z, podendo esta ser um dispositivo de medição ou de proteção .

ConexõesConexões

As formas de conexão variam de acordo com o objetivo básico de proteção ou medição.

Exemplos de conexão:

Estrela

Estrela aterrada

Triângulo

Conexões Conexões (continua(continuaçção)ão)

Conexão dos Transformadores de corrente

Tipos Tipos (continua(continuaçção)ão)

Segundo a sua forma de construção, classificam-se em:

Enrolado

É um TC cujo enrolamento primário é constituído de uma ou mais espiras, que envolvem mecanicamente o núcleo do transformador.


TC tipo enrolado


Barra

É um TC onde o enrolamento primário é constituído por uma barra montada permanentementeatravés do núcleo do transformador.


TC tipo barra


Janela

É um TC sem primário próprio, construído com uma abertura através do núcleo, por ondepassará um condutor do circuito primário.


TC tipo janela


Bucha

É um TC especial, do tipo janela, projetado para ser instalado sobre uma bucha de um equipamento elétrico fazendo parte integrante deste.


TC tipo bucha

CaracterCaracteríísticas Tsticas Tíípicaspicas

TC de núcleo dividido

Parte do núcleo deste TC pode ser separada ou basculante para que o enlaçamento do condutor primário seja facilitado.

CaracterCaracteríísticas Tsticas Tíípicas picas (continua(continuaçção)ão)

TC de núcleo dividido


TC de vários enrolamentos primários

É um TC com vários enrolamentos primários distintos e isolados separadamente, parafins especiais.


TC de vários núcleos

É um TC com vários enrolamentos secundários isolados separadamente e montadoscada um em seu próprio núcleo, formando um conjunto com um único enrolamentoprimário que enlaça todos os secundários.


TC de vários núcleos

Valores que Caracterizam um TCValores que Caracterizam um TC

Os valores que caracterizam um TC são:

Corrente nominal e relação nominal

Nível de isolamento

Freqüência nominal

Classe de exatidão

Fator térmico nominal

Corrente térmica nominal

Valores que Caracterizam um TC Valores que Caracterizam um TC (continua(continuaçção)ão)

Corrente nominal e relação nominal

Corrente Nominal

Primária (A)

Relação Nominal

Corrente Nominal

Primária (A)

Relação

Nominal

Corrente Nominal

Primária (A)

Relação Nominal

5101520253040506075

1:12:13:14:15:16:18:110:112:115:1

100125150200250300400500600800

20:125:130:140:150:160:180:1

100:1120:1160:1

1000120015002000250030004000500060008000

200:1240:1300:1400:1500:1600:1800:1

1000:11200:11600:1

As relações nominais são baseadas na corrente secundária nominal de 5A . No caso de TC com várias relações nominais, todas as correntes primárias nominais devem ser escolhidas dentre as especificadas abaixo:


Nível de isolamentoNível de

isolamentoTensão de

linha0,61,25

8,71525

34,5466992

138161230345440

Até 600Até 1320

1321 a 55005501 a 9570

9571 a 1650016501 a 2625026251 a 3622536226 a 4830048301 a 7245072451 a 96600

96601 a 144900

144901 a 169050

169051 a 241500

241500 a 362250

A determinação do nível de isolamento do TC depende da tensão do circuito onde ele seráligado.


Freqüência Nominal

As freqüências nominais para TC são 50 Hz e/ou 60 Hz


Classe de exatidão

Como qualquer outro equipamento, o TC também não é perfeito e apresenta erros. Estes erros ocorrem devido aos fluxos de dispersão e perdas no núcleo e cobre dos circuitos primário e secundário.

As normas NBR 6855 e NBR 6856 classificam os TC quanto àexatidão em três categorias, chamadas de classes de exatidão.


Os TC utilizados com finalidade de medição são classificados em três classes de exatidão:

0,3 - 0,6 - 1,2

Considera-se que um TC está dentro de sua classe de exatidão, quando nas condições especificadas, os pontos determinados pelos fatores de correção da relação (FCR) e pelos ângulos de fase estiverem dentro do paralelogramo de exatidão.


Paralelogramo de exatidão


Erro de Relação

É a diferença entre a relação nominal e a relação real de um TC.

Fator de Correção de Relação

Fator que multiplica a relação nominal (Kn), para se obter a relação real (Kr).


Fator térmico

É o fator que multiplica a corrente primária do TC para se obter a máxima corrente que pode circular continuamente sem exceder os limites de elevação de temperatura.

A ABNT normatizou esse fator em: 1,0 – 1,2 – 1,3 – 1,5 – 2,0

Classes de ExatidãoClasses de Exatidão

Duas Normas:

ASA Standard (antiga)

ANSI

Classes de Exatidão Classes de Exatidão (continua(continuaçção)ão)

ASA StandardExemplo: 10L200

Erro percentual máximo admissível→ 2,5 ou 10

Impedância→ L ou H

Tensão máxima no secundário durante um curto→ 10, 20, 50, 100, 200, 400 e 800


ANSIExemplo: C200

Impedância→ C ou T

Tensão máxima no secundário durante um curto→ 10, 20, 50, 100, 200, 400 e 800


TC’s de MediçãoExemplo: 0,3B2

Erro percentual máximo admissível→ 0,3 – 0,6 – 1,2

Carga máxima (ohms) a ser colocada no secundário→ B0,1 – B0,2 – B0,5 – B1 – B2 – B4 – B8

EnsaiosEnsaios

Os ensaios em TC´s são regidos pelas normas EB-251 e MB-459.

São classificados em dois tipos:

Ensaios de rotina:- Tensão induzida

- Tensão aplicada ao dielétrico- Polaridade

Ensaios de tipo:- Exatidão

- Saturação

Ensaios Ensaios (continua(continuaçção)ão)

Tensão induzida

Aplica-se uma tensão a um dos enrolamentos com os outros abertos, de maneira a produzir-se a circulação da corrente nominal.

A freqüência desta tensão pode ser a industrial ou não, sendo que a duração deve ser de 7200 ciclos.

Nenhum dos enrolamentos pode ficar submetido a uma tensão de pico maior que 3,5 kV.

Este ensaio visa a verificação das relações de transformação e o comportamento à corrente nominal, sem produzir descargas, nem evidência de defeito.


Tensão aplicada ao dielétrico

Aplica-se uma tensão senoidal de freqüência industrial durante 1 minuto.

Nos enrolamentos primários aplica-se uma tensão de 1 kV e para os enrolamentos secundários 2,5 kV.

Neste ensaio o TC deve suportar uma tensão senoidal de freqüência industrial, de acordo com o seu nível de isolamento, sem produzir descargas e sem que haja evidência de defeito.


Polaridade

Método da comparação (TC’s de mesma relação):


Polaridade (continuação)

Método da corrente contínua (mais usado):


Saturação (continuação)

Curva característica (TC 10H400)


Saturação

Aplica-se uma tensão variável no secundário e mede-se a corrente de excitação correspondente.

Filtros de CorrenteFiltros de Corrente

São dispositivos usados para a separação das correspondentes componentes simétricas de um circuito trifásico.

Os filtros possuem terminais de entrada, aos quais aplicam-se as correntes, e terminais de saída, onde são obtidas as correntes proporcionais às componentes simétricas das grandezas aplicadas na entrada.

Filtros de Corrente Filtros de Corrente (continua(continuaçção)ão)

Filtro de corrente de seqüência zero


Filtro de corrente de seqüência negativa


Filtro de corrente de seqüência positiva

ConclusãoConclusão

Os TC´s são transformadores especiais muito utilizados e necessários em sistemas de potência,

pois reduzem os valores de corrente a níveis adequados para serem utilizados em dispositivos de

medição e proteção .

Transformadoresde Potencial

TP’s

TPTP’’s s -- AbordagemAbordagem

Simbologia

DefiniçãoFinalidade

Princípio de funcionamento

Marcação dos terminaisDetalhesConexões Tipos Ligação do TP no circuito elétricoCaracterísticas típicasValores que caracterizam um TPTP segundo a ANSIEnsaiosCaracterísticas típicas

DefiniDefiniççãoão

São equipamentos que têm por objetivo reduzir o valor da tensão de um determinado circuito para níveis compatíveis com instrumentos de medição e relés de proteção . São projetados para uma tensão secundária nominal padronizada de 115 V, sendo a tensão primária nominal estabelecida de acordo com a ordem de grandeza da tensão do circuito em que o TP está ligado.

FinalidadeFinalidade

Reduzir a tensão da linha de transmissão, barramentosetc. a valores mais baixos, permitindo a normalização de instrumentos de medição, controle e proteção.

Isolar os circuitos de medição, controle e proteção do sistema de alta tensão, protegendo os respectivos instrumentos, bem como técnicos que lidam com os mesmos.

PrincPrincíípio de Funcionamentopio de Funcionamento

O Seu princípio de funcionamento é similar ao dos demais transformadores, este encontra-se nas cabinas de entrada de energia, fornecendo a tensão secundária de 220 V, em geral, para alimentar os dispositivos de controle da cabine - relés de mínima e máxima tensão (que desarmam o disjuntor fora destes limites), iluminação e medição.

A tensão do primário é alta, 13.8 kV ou maior. O núcleo é de chapas de aço-silício, envolvido por blindagem metálica, com terminais de alta tensão afastados por cones salientes, adaptados para ligação às cabines. Podem ser mono ou trifásicos.

SimbologiaSimbologia

Representação dos transformadores de potencial

MarcaMarcaçção dos Terminaisão dos Terminais

Os terminais do TP devem ser adequadamente identificados, para facilitar a correta ligação.

Uma letra identifica o enrolamento a que pertence o terminal.

H Terminal do enrolamento primário X Terminal do enrolamento secundário

ObservaObservaççõesões

Devemos ainda, observar outros detalhes como:

Hifem ( - ) Usado para separar relações nominais de enrolamentos secundários diferentes.

700 - 1200 : 1

Sinal ( x ) Usado para separar tensões primárias nominais e relações nominais de enrolamentos destinados a serem ligados em série ou em paralelo.

6900 x 13800 V60 x 120 : 1

ObservaObservaçções ões (continua(continuaçção)ão)

Barra ( / )Usada para separar tensões primárias nominais e relações nominais obtidas por meio de derivações.

6900 / 8050 V60 / 70 :1

Um enrolamento primário e um enrolamento secundário com derivação:

700 / 1200 : 1

ConexõesConexões

1

( V )(Y /Y )

(Y /∆)

AH1 H1

X1 X1

V

V

B C A B C

A B C

A conexão V utiliza dois TP’s e tem a desvantagem de somente apresentar medidas exatas de tensão entre fases. Tensões fase–neutro só serão possíveis se os TP’s estiverem submetidos ao mesmo valor de carga.

TiposTiposPotencial 15/25 kV

Transformadores de potencial encapsulado em resina epóxi. Para uso abrigado, em cubículos metálicos e em cabines primárias. Possui baixo nível de descargas parciais, alta confiabilidade, relações e cargas padronizadas. São construídos conforme normas ABNT, ANSI ou IEC.


Potencial em Óleo

Transformadores de potencial, em óleo isolante, para uso ao tempo. Construção robusta, classe de tensão até 72 KV, relações e cargas normalizadas ou especiais. Opcional para ambientes com alto nível de poluição atmosférica ou altas altitudes (até 4.500 M.S.N.M.), grupo 1, 2 ou 3. São construídos conforme normas ABNT, ANSI ou IEC.


Transformador de Potencial

Transformador de potencial classe até 170 KV (tensão nominal fase-terra) e com até 4 secundários. É hermeticamente selado. Possui distância de escoamento maior de 2,5 cm/KV e baixa manutenção. Construção conforme normas ABNT, ANSI ou IEC.


Corrente e Potencial 38 KV

Transformador de corrente encapsulado em resina epóxi. Uso abrigado, em cubículos metálicos com 1 ou 2 secundários, medição e/ou proteção. Possui baixo nível de descargas parciais, relações e cargas normalizadas e execução conforme normas ABNT, ANSI ou IEC.


Corrente e Potencial em óleo

Transformadores Combinados

Transformador combinado de medição de 38 a 145 kV, composto de TC até 2000 A (IP) com até 6 secundários e de TP nas tensões nominais fase-terra com até 4 secundários. Produto compacto altamente confiável e de baixa manutenção. Atende às normas ABNT, ANSI e IEC.


Transformadores Combinados

Transformador Conjunto de Medição

Conjunto de medição normalizado até 38 KV. Um verdadeiro posto de medição compacto para 2 ou 3 elementos, 2 TP’S + 2 TC’S ou 3 TP’S + 3 TC’S. Montagem em poste ou plataforma. Conforme normas ABNT, ANSI ou IEC.

LigaLigaçção do TP no Circuito Elão do TP no Circuito Eléétricotrico

É ligado em derivação ao circuito de potência, através do primário.

As cargas são conectadas ao secundário.

LigaLigaçção do TP no Circuito Elão do TP no Circuito Eléétrico trico (continua(continuaçção)ão)

Diagrama unifilar

LigaLigaçção do TP no Circuito Elão do TP no Circuito Eléétrico trico (continua(continuaçção)ão)

Diagrama trifilar

Valores que Caracterizam um TPValores que Caracterizam um TP

Tensão primária nominal e relação nominal


Freqüência nominal

Carga nominal

Classe de exatidão

Potência térmica nominal

Valores que Caracterizam um TP Valores que Caracterizam um TP (continua(continuaçção)ão)

Tensões primárias nominais e relações nominais para TPSeleciona-se a relação normatizada para uma tensão primária igual ou superior à tensão de serviço.

Grupo 1Ligações fase – fase

Grupos 2 e 3Ligações fase -neutro

Relações nominaisTensão primária nominal

Relação

nominal

Tensão Primári

a nominal

Tensão sec

115/1,732V

Tensã sec. Aprox. 115V

-1,2:12:1

2,4:13:1

12:117,5:120:124:1

35:140:1

-2:1

3,5:14:15:1

20:130:135:140:1

1:12:1

3,5:14:15:1

20:130:135:140:1

60:170:1

60:170:1


0,6 / 1,2

115230

402,5460575

-230

402,5460575

5

2300345040254600

69008050

8,7

2300345040254600

69008050


Nível de isolamento Nível de isolamento

Tensão de linha

0,61,25

8,71525

34,5466992

138161230345440

Até 600Até 1320

1321 a 55005501 a 9570

9571 a 1650016501 a 2625026251 a 3622536226 a 4830048301 a 7245072451 a 96600

96601 a 144900

144901 a 169050

169051 a 241500

241500 a 362250

A determinação do nível de isolamento do TP depende da tensão do circuito onde ele será ligado.


Freqüência Nominal

As freqüências nominais para TP são 50 Hz e/ou 60 Hz


Carga nominal

É a potência, em VA, indicada na placa de identificação e com a qualo TP não ultrapassa os limites de precisão de sua classe.

Cargas nominaisDesignaçã

o VA Fator de potência

12,5 0,10

0,70

0,85

0,85

0,85

25

75

200

400

P 12,5

P 25

P 75

P 200

P 400


Classe de exatidão

Os TP utilizados com finalidade de medição são classificados em três classes de exatidão:

0,3 / 0,6 / 1,2.

Considera-se que um TP está dentro de sua classe de exatidão, quando nas condições especificadas, os pontos determinados pelos fatores de correção da relação (FCR) e pelos ângulos de fase estiverem dentro do paralelogramo de exatidão.


Potência térmica nominal

É a máxima potência que o TP pode fornecer em regime permanentesob tensões e freqüência nominais

TP dos grupos 1 e 2 – Potência térmica nominal > 1,33 vezes a cargamais alta

TP do grupo 3 - Potência térmica nominal > 3,6 vezes a cargamais alta

TP Segundo a ANSITP Segundo a ANSI

Classes de exatidão: 0,3 – 0,6 – 1,2

Classe de exatidão Aplicação

0,3 e 0,6

Medidas de potênciaMadidas de energia

Medidas em laboratórios

1,2

Relés de proteçãoFreqüencímetros

VoltímetrosSincronoscópios

TP Segundo a ANSI TP Segundo a ANSI (continua(continuaçção)ão)

As cargas dos TP’s ,em VA, são indicadas conforme tabela abaixo:

Designação VA FP

W 12,5 0,1X 25 0,7Y 75 0,85Z 200 0,85

ZZ 400 0,85

EnsaiosEnsaios

Os ensaios em TP´s são regidos pelas normas EB-251 e MB-459.

São classificados em dois tipos:Ensaios de rotina- Tensão induzida

- Tensão aplicada ao dielétrico- Polaridade- Exatidão

Ensaios de tipo (aplicados somente em protótipos)


Tensão induzidaEm TP’s com isolamento total ou reduzido, aplica-se o

dobro da tensão nominal.

Em TP’s com isolamento progressivo, aplica-se uma tensão de acordo com o seu nível de isolamento.

Em TP’s usados ou com enrolamentos consertados, aplica-se as seguintes percentagens das tensões especificadas para ensaio:

- 80% - Dentro do prazo de garantia;- 70% - Após o término da garantia.

O TP deve suportar a tensão do ensaio, durante um pequeno intervalo de tempo, sem produzir descargas, nem evidência de defeito.


Tensão aplicada ao dielétrico

Aplica-se uma tensão senoidal de freqüência industrial, de acordo com o seu nível de isolamento, durante 1 minuto.

Neste ensaio o TP deve suportar a tensão de ensaio sem produzir descargas, nem evidência de defeito.


Tensão InduzidaNível de Isolament

o (kV) Tensão (kV)

Tempo (µs)

1,2 30 1,02,03,03,03,03,03,03,0

1015 110 34

34,5 200 7069 350 140

138 650 275230 1050 460345 1425 630440 1675 740

Tensão Aplicada ao

Dielétrico (kV)


Polaridade

Método da comparação (TP’s de mesma relação):


Polaridade (continuação)

Método da corrente contínua (mais usado):


Exatidão

Compara-se a tensão secundária do TP sob ensaio com a de um TP padrão de mesma relação e erro conhecido.

Os enrolamentos primários são ligados em paralelo àuma mesma fonte de tensão.

Os enrolamentos secundários são conectados ao comparador.

Uma carga correspondente é ligada ao secundário do TP a ser ensaiado.


Exatidão (continuação)



Para saber se o TP está dentro de sua classe de exatidão são necessários dois dados:

- Erro de ângulo de fase;

- FCR - Fator de correção da relação em %.

Estes dados são lidos no comparador e, com o auxílio do paralelogramo de exatidão, descobre-se se o TP estádentro da sua respectiva classe de exatidão.

Filtros de TensãoFiltros de Tensão

São dispositivos usados em proteção de sistemas elétricos para alimentação de relés com funções específicas de operação por componentes simétricas de um circuito trifásico.

Os filtros possuem terminais de entrada, aos quais aplicam-se as tensões, e terminais de saída, onde são obtidas as tensões proporcionais às componentes simétricas das grandezas aplicadas na entrada.

Filtros de Tensão Filtros de Tensão (continua(continuaçção)ão)

Filtro de tensão de seqüência zero

Filtros de Tensão Filtros de Tensão (continua(continuaçção)ão)

Filtro de tensão de seqüência negativa

ConclusãoConclusão

Os TP´s são transformadores especiais muito utilizados e necessários em sistemas de potência,

pois reduzem os valores de tensão a níveis adequados para serem utilizados em dispositivos de

medição e proteção .

Transformadoresde Potencial Capacitivo

TPC

TPC TPC -- AbordagemAbordagem

TiposLigação do TPC no circuito elétrico

TCPTCP

Exerce as mesmas funções do transformador de potencial convencional , porém é muito utilizado por

ser confiável e ter baixo custo.

TiposTipos

Os divisores capacitivos podem ser enquadrados em dois subgrupos

De Acoplamento

O capacitor de acoplamento é um dispositivo formado por unidades capacitivas ligadas em série e dando origem a uma capacitância entre a linha e a terra.

A última unidade capacitiva da série é colocada dentro de uma base (caixa de potencial ) a prova de tempo.

A conexão da unidade de acoplamento é feita diretamente à linha sem qualquer dispositivo de proteção.


De Bucha

Consiste de um condutor central colocado dentro de um corpo isolante de porcelana e de um flange metálico.Se o condutor central for envolvido com uma folha de material isolante e sobre esta uma folha metálica , e assim sucessivamente , próximo ao flange tem-se um potencial quase zero.Estes cilindros de folhas metálicas intercaladas por material isolante podem ser considerados como constituindo uma série de capacitores ligados entre o condutor central e o flange. Se o flange for furado e nele introduzido um rabicho metálico até atingir algumas camadas de folhas metálicas , será obtida uma certa tensão em relação à terra , que irávariar de acordo com o nível tensão no condutor central.

TP E TC

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