Por Samuel Cascaes e Ricardo Martinello | samuel@predire.com.br ricardo@predire.com.br
Os laudos em ensaios de sistemas de medição em subestações servem para garantir que a energia elétrica recebida por uma unidade consumidora ou entregue de uma usina geradora, seja medida de forma correta, dentro dos padrões de precisão dos equipamentos de medição, transformador de corrente – TC e transformador de potencial – TP. Os transformadores para instrumentos são usados para medição de grandezas, como: tensão, corrente, frequência, fator de potência, potência ativa e reativa, etc. Ainda em alguns casos, há necessidade de verificação também dos medidores de energia elétrica.
TRANSFORMADOR DE CORRENTE – TC
O transformador de corrente – TC é um equipamento que reproduz, no seu circuito secundário, a corrente que circula em um enrolamento primário, com sua posição vetorial substancialmente mantida, em uma proporção definida, conhecida e adequada. Os transformadores de corrente, também chamados de transformadores de instrumentos, utilizados em aplicações de alta tensão (onde circulam, frequentemente, baixas correntes), fornecem correntes suficientemente reduzidas e isoladas do circuito primário de forma a possibilitar o seu uso por equipamentos de medição, controle e proteção.
Os transformadores de corrente são monofásicos e possuem na maioria dois terminais primários, sempre devendo ser observado a corrente nominal do circuito e ligados em série com a linha.
A corrente dos terminais secundários, dependendo apenas da corrente primária e da relação de transformação.
Os secundários dos transformadores de corrente são normatizados a uma corrente de 5 amperes, quando no primário circular a corrente nominal do transformador. Essa relação é o número inteiro em relação a corrente do primário e 5 amperes, como por exemplo 150-5A, relação 30.
Possui vários tipos transformadores de corrente dependendo da aplicação:
· Tipo enrolado: Este tipo é usado quando são requeridas relações de transformações inferiores a 200/5;
· Tipo barra: Transformador de corrente cujo enrolamento primário é constituído por uma barra;
· Tipo bucha: Consiste de um núcleo em forma de anel (núcleo toroidal), com enrolamentos secundários;
· Tipo janela: Tem construção similar ao tipo bucha, sendo que o meio isolante entre o primário e o secundário é o ar.
· Tipo núcleo dividido: Transformador de corrente tipo janela em que parte do núcleo é separável ou basculante;
· Tipo com vários enrolamentos primários: Transformador de corrente com vários enrolamentos primários distintos e isolados separadamente.
· Tipo com vários núcleos: Transformador de corrente com vários enrolamentos secundários isolados separadamente e montados cada um em seu próprio núcleo, formando um conjunto com um único enrolamento primário, cujas espiras (ou espira) enlaçam todos os secundários;
Os transformadores de corrente são classificados em dois tipos:
· Transformadores de Corrente para serviços de medição: Utilizados para medição de correntes em alta tensão, possuem características de boa precisão (ex.: 0,3%-0,6% de erro de medição) e baixa corrente de saturação (4 vezes a corrente nominal);
· Transformadores de Corrente para serviços de proteção: Utilizados para proteção de circuitos de alta tensão, são caracterizados pela baixa precisão (ex.: 3% de erro de medição) e elevada corrente de saturação (da ordem de 20 vezes a corrente nominal).
Alguns transformadores de corrente possuem mais de um secundário, que por usa vez podem ser utilizados para serviços em sistema de medição e ainda de proteção, sendo da seguinte forma, como por exemplo: 150-5-5A.
TRANSFORMADOR DE POTENCIAL – TP
O transformador de potencial – TP é um equipamento usado principalmente para sistemas de medição de tensão elétrica, com a finalidade de reduzir a tensão do circuito primário para níveis compatíveis com a máxima suportável pelos instrumentos de medição. Sua principal aplicação é na medição de tensões com valores elevados, ou seja, em seu circuito primário (entrada) é conectada a tensão a ser medida, sendo que no secundário (saída) será reproduzida uma tensão reduzida e diretamente proporcional a do primário. Assim, com menor custo e maior segurança, pode-se conectar o instrumento de medição (medidor de energia elétrica) no secundário. A razão (divisão) entre a tensão no primário sobre a tensão apresentada no secundário de qualquer transformador é uma constante chamada de relação de transformação. Essa relação é determinada na fabricação do transformador de potencial pela razão entre o número de espiras do enrolamento primário sobre o número de espiras do enrolamento secundário.
Na sua forma mais simples, os transformadores de potencial possuem um enrolamento primário de muitas espiras e um enrolamento secundário através do qual se obtém a tensão desejada, normalmente padronizada em 115 V ou 115/√3 V. Dessa forma, os instrumentos de proteção e medição são dimensionados em tamanhos reduzidos com bobinas e demais componentes de baixa isolação.
Os transformadores de potencial são equipamentos utilizados para suprir aparelhos que apresentam elevada impedância, tais como voltímetros, relés de tensão, bobinas de tensão de medidores de energia, etc.
Da mesma forma que os transformadores de corrente, existem alguns transformadores de potencial possuem mais de um secundário, que por usa vez podem ser utilizados para serviços em sistema de medição e ainda de proteção, sendo da seguinte forma, como por exemplo: 13800-115-115√3 V.
COMISSIONAMENTO DOS TRANSFORMADORES DE CORRENTE E POTENCIAL
O comissionamento dos equipamentos de medição deve ser realizado sempre que os equipamentos são instalados num ponto de medição e devendo também possuir uma periodicidade da realização em toda a vida útil dos equipamentos, da seguinte forma:
· Inspeção visual: verificar as condições dos equipamentos para identificar danos e possíveis problemas de montagem;
· Inventário dos equipamentos: inventariar através de registros fotográficos os equipamentos para controle;
· Ensaio dos equipamentos: realizar ensaios nos equipamentos;
· Testes interligação: verificar todas as fiações, ponto a ponto, com conexões perfeitamente em funcionamento;
· Funcionalidade do sistema: garantir a funcionalidade e segurança de todo o sistema;
· Relatório técnico conclusivo: elaborar um relatório técnico com os resultados dos testes e conclusões.
ENSAIOS A SEREM REALIZADOS NOS TC E TP
Ensaios de resistência de isolamento em CC: O objetivo deste ensaio é constatar as condições operacionais de equipamentos e dispositivos quanto ao estado de isolação imposta pelos níveis de tensão em CC, ou seja, o valor de resistência é obtido por inferência entre tensão aplicada e corrente de drenagem.
O equipamento/instrumento utilizado para realização dos ensaios é o megômetro.
Os ensaios são realizados com aplicação de 5 e 10kV quando do envolvimento no sistema de 13,8kV, por exemplo, e na escala de 500V para testes em secundários dos transformadores de Instrumentos. Para os transformadores de corrente e transformador de potencial são curtocircuitados todos os terminais do secundário para a realização do ensaio.
O tempo de duração dos ensaios tem variação em cumprimento a magnetização, sendo os valores coletados a 60 segundos.
O agente impeditivo da realização deste ensaio é o alto índice de umidade relativa do ar – UR. É aconselhável realizar-se os ensaios em valores menores de 70% de UR.
Para execução dos ensaios procedeu-se com a ligação de todos os terminais dos enrolamentos secundários (curto circuitando-se), entendendo-se dessa forma como um único ponto a investigar, atestando assim a situação mais crítica quanto ao comportamento da isolação do dispositivo. Esse procedimento também é aplicado para ensaios de resistência de isolamento com tensão aplicada em Corrente Alternada.
Testador de relação de espiras: O testador de relação de espiras tem a finalidade identificar a relação do número de espiras de equipamentos de transformação realizado com o DTR – Testador de Relação de espira, com por exemple no transformador de corrente com dados de placa de 150-50A, a relação de espiras é 30, no ensaio o valor medido dessa relação, tem-se uma incerteza, que deve estar dentro dos padrões de precisão do equipamento.
Ensaios de perdas no isolamento em CA (Fator de Potência): Este ensaio obtém-se parâmetros para análise das perdas na isolação de constituintes como óxidos, óleo mineral, papéis e verniz isolantes, aplicando-se tensão em Corrente Alternada – CA, medindo a corrente de fuga e potência de dispersão nas perdas do isolamento na decomposição da corrente em duas referências (resistiva e capacitiva). Dessa decomposição infere-se dois parâmetros em razão da influência do composto do dielétrico e suas capacitâncias. Estes ensaios são comuns em equipamentos com classe de tensão acima de 138kV.
Ensaios de resistência ôhmica dos enrolamentos: O objetivo deste ensaio é identificar as mínimas condições operacionais de equipamentos.
Os valores são investigados com aplicação de altas correntes. Para efetuar a medição utiliza-se como, por exemplo, corrente de 100A, coletando os valores de resistência quando da estabilização.
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