Transformadores - Proteção de Equipamentos e Sistemas Elétricos.

Universidade Federal do Ceará - UFC
Centro de Tecnologia
Departamento de Engenharia Elétrica - DEEDepartamento de Engenharia Elétrica DEE
PROTEÇÃO DE EQUIPAMENTOSPROTEÇÃO 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 Instrumentos
2. Transformador de Corrente
3. Transformador de Potencial

T f d d I t tTransformadores de Instrumentos

Transformadores de Instrumentos
 Transformadores de Instrumentos
 São equipamentos elétricos, projetados e fabricados
especificamente para alimentar instrumentos elétricos de medição,
controle ou proteção.
 Transformadores de Instrumentos
 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 valorp 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:

 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).

 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 DERIVAÇÕES
CORRENTE
PRIMÁRIA RELAÇÃODESIGNAÇÃO
GENÉRICA
DERIVAÇÕES
PRINCIPAIS
PRIMÁRIA
NOMINAL
(A)
RELAÇÃO
NOMINAL
50
100
150
10:1
20:1
30:1
RM 600 - 5A 100/150/400/600 - 5A
200
250
300
400
40:1
50:1
60:1
80 1400
450
500
600
80:1
90:1
100:1
120 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.

 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

 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 parap 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 ousuportar 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 aenrolamento 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 secundárioimpedância 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 O
P O T Ê N C I A
A P A R E N T E
R
( ) X ( ) Z (  )
T e n s ã o a
2 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 a
DESIGNAÇÃO 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= 1x(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 %

 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 , q
carga 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

 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 2classe de exatidão 1,2.
IZ nc
VAP
2
2
*)( 
 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 ().

 TC para serviços de medição: Classe de exatidão 0,3

 Aplicação quanto a Exatidão

 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 conformeAs 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 correnteg 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 umaigual 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 dap q , p
verificação instantânea das tensões aplicadas e induzidas, que
podem ter sentidos concordantes ou discordantes.

 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.

 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 grandeç p , g
importância para corretas instalação dispositivos ao seu
secundário, principalmente quando a polaridade dos TC’s é
utilizada para aplicação de defasamento angular.

 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.

 Inversão de Polaridade:
 A inversão de polaridade ocorre de acordo com a escolha dosA 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 enrolamentop
secundário).

 Relação Nominal - Depende do Projeto do TC
Sinais utilizados na representação das
relações nominais dos TCrelações nominais dos TC
Sinal Função
: Representar relações nominais
- Separar correntes nominais e relações
nominais de enrolamentos diferentes
X Separar correntes nominais obtidas
por ligação série ou paralela
/ Separar correntes nominais e relaçõesp ç
nominais 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 A
S1 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 A
S1 S2
Figura 2: TC de relação dupla
destinado a ligações série-paralelo

 TC com Múltiplas relações: 25x50x100x200-5
25-5A
100 5A100-5A
50-5A

 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 A
S1 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

 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 S2
Figura 3: TC de relação múltipla com primário em
várias 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

 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
A
B
C
Ia
Ib
Ic
C
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.
A
B
Ia
Ib
B
C
Ic
Ia
Ib Ic
51NI IIa Ib
50N
51N
I I +Ib+I
51A51A 51A
Ic-Ia
Ib-IcIa-Ib
Ic = Ia+Ib+Ic
50A 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.

 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 buchaser instalado sobre uma bucha
de um equipamento elétrico,
fazendo parte integrante deste.a e do pa te teg a te deste

 Tipo Núcleo dividido: Tipo
especial de TC tipo janela, em
que parte do núcleo é separável
ou basculante, para facilitar oou basculante, para facilitar o
enlaçamento do condutor
primário.
 TC com vários núcleos:
Possui vários enrolamentosPossui vários enrolamentos
secundários isolados
separadamente e montadosseparadamente 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 )

 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 defasorial 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 VN
RTP


_min_
neutrofasealnoss VN
RTP


_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:

 Fator de Sobretensão: É a máxima sobre tensão que o TPI pode
sofrer sem danossofrer 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.

 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:
B
A
C
b
A A
b a
estrela-estrela
c
C
B B
C
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 atensão 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

 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 Institute
O 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

Transformadores - Proteção de Equipamentos e Sistemas Elétricos.

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