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Os requisitos normativos dos transformadores combinados para instrumentos

Qual é a influência do transformador de potencial no transformador de corrente? Qual é o diagrama de erro de um transformador de potencial classe 0,2? Qual a influência do campo magnético de um condutor de corrente no erro de um transformador de potencial? Quais são os esquemas para os arranjos preferencial e alternativos para o ensaio de elevação de temperatura? Essas dúvidas estão sendo esclarecidas na NBR IEC 61869-4 de 01/2022 - Transformadores para instrumentos - Parte 4: Requisitos adicionais para transformadores combinados.

26/01/2022 - Equipe Target

NBR IEC 61869-4 de 01/2022 - Transformadores para instrumentos - Parte 4: Requisitos adicionais para transformadores combinados

A NBR IEC 61869-4 de 01/2022 - Transformadores para instrumentos - Parte 4: Requisitos adicionais para transformadores combinados se aplica a transformadores combinados novos para uso com instrumentos de medição elétrica e dispositivos de proteção elétrica com frequências entre 15 Hz e 100 Hz. Os requisitos e ensaios desta norma, em adição aos requisitos e ensaios das NBR IEC 61869-1, NBR IEC 61869-2 e NBR IEC 61869-3 cobrem os transformadores de corrente e transformadores de potencial indutivos que são necessários para transformadores combinados para instrumento.

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Qual é a influência do transformador de potencial no transformador de corrente?

Qual é o diagrama de erro de um transformador de potencial classe 0,2?

Qual a influência do campo magnético de um condutor de corrente no erro de um transformador de potencial?

Quais são os esquemas para os arranjos preferencial e alternativos para o ensaio de elevação de temperatura?

Os limites de erro para transformadores combinados para serviços de medição devem corresponder aos requisitos para transformadores de corrente para serviços de medição, indicados na NBR IEC 61869-2:2021, 5.6.201, e aos requisitos para transformadores de potencial para serviços de medição indicados na NBR IEC 61869-3:2021, 5.6.301. Os limites de erro para transformadores combinados para serviços de proteção devem corresponder aos requisitos para transformadores de corrente para serviços de proteção indicados na NBR IEC 61869-2:2021, 5.6.202, e aos requisitos para transformadores de potencial para serviços de proteção indicados na NBR IEC 61869-3:2021, 5.6.302.

Quando operando o transformador de corrente entre 5% da corrente nominal e a corrente térmica contínua nominal, o transformador de potencial não pode exceder os limites do erro de tensão e defasagem angular correspondente para sua classe dentro da faixa especificada de carga e entre 80% e 120% da tensão nominal. Quando operando o transformador de potencial entre 80% da tensão nominal e a tensão nominal multiplicada pelo fator de tensão nominal, o transformador de corrente não pode exceder os limites de erro de corrente e defasagem angular dentro da faixa de corrente correspondente para sua classe e dentro da faixa especificada de carga.

A elevação de temperatura de um transformador combinado para instrumento não pode exceder os valores adequados da NBR IEC 61869-1:2020, 6.4, se uma tensão conforme indicada na NBR IEC 61869-3:2021, 7.2.2, for aplicada a ele e o transformador de corrente estiver conduzindo uma corrente primária igual à corrente térmica contínua nominal. O transformador de corrente é conectado a uma carga com fator de potência unitário correspondente à potência nominal e com o transformador de potencial sendo carregado com a carga nominal, ou com a carga nominal mais alta se existir várias cargas nominais, e em um fator de potência entre 0,8 atrasado e 1.

A tolerância adicional de 10 K proposta em alguns casos para os transformadores de potencial (ver NBR IEC 61869-3:2021, 7.2.2) é também aplicável para os transformadores de corrente dos transformadores combinados para instrumento. Os terminais dos transformadores de corrente e de potencial, partes de transformadores combinados para instrumento, devem ser marcados da mesma maneira que para transformadores individuais, conforme especificado na NBR IEC 61869-2:2021, 6.13.201, e NBR IEC 61869-3:2021, 6.13.301.

As especificações para o transformador de corrente de acordo com a NBR IEC 61869-2:2021, 6.13.202, e para o transformador de potencial de acordo com a NBR IEC 61869-3:2021, 6.13.302, devem ser marcadas separadamente na placa de características. A placa de características do transformador de potencial deve indicar o valor da tensão Ue induzida pelo valor eficaz da corrente térmica nominal de curta duração que circula pelo transformador de corrente, quando o enrolamento primário do transformador de potencial estiver curto-circuitado.

A tensão induzida é medida nos terminais do enrolamento secundário do transformador de potencial carregado com 15 VA ou com a carga nominal. Em vez da tensão Ue induzida pelo valor eficaz da corrente térmica nominal de curta duração, a placa de características pode conter a indicação da proporção da tensão induzida para a corrente que flui através do transformador de corrente em milivolt por quiloampères.

No ensaio de elevação da temperatura, quando houver mais de um enrolamento secundário, os ensaios devem ser feitos com a carga nominal apropriada conectada a cada enrolamento secundário, a menos que acordado de outra forma entre o fabricante e o usuário. Para o ensaio, o transformador deve ser montado de maneira representativa da montagem em serviço. A corrente e a tensão especificadas são aplicadas simultaneamente ao transformador combinado para instrumento.

Para tanto, é necessário que o enrolamento primário e o enrolamento secundário do transformador que gera a alta corrente que excita os transformadores de corrente sejam isolados um do outro para a tensão plena da rede. Se este transformador não estiver disponível, dois outros arranjos de ensaio são recomendados, conforme descrito a seguir. O transformador combinado para instrumento pode ser instalado isolado. A alta tensão é então aplicada simultaneamente à estrutura, ao invólucro, ao terminal do enrolamento primário geralmente aterrado em serviço e a um terminal de cada enrolamento secundário, enquanto o terminal do enrolamento primário, que em serviço é conectado à linha, é aterrado.

Assim, o isolamento do transformador que gera a corrente não precisa ser construído para alta tensão que é aplicada ao terminal que em serviço é conectado à linha. Os terminais primários do transformador de corrente são curtos-circuitados e conectados à alta-tensão. A corrente térmica contínua nominal no enrolamento primário em curto-circuito deve ser obtida pela energização de um ou mais enrolamentos secundários do transformador de corrente.

Os resultados de todos os três métodos são os mesmos e a escolha do método é deixada para o fabricante. A elevação de temperatura dos enrolamentos deve ser medida pelo método de variação da resistência. Para os enrolamentos primários do transformador de corrente com resistência muito baixa, podem ser empregados termopares. A elevação de temperatura de outras peças além dos enrolamentos pode ser medida por meio de termômetros ou termopares.

Para o ensaio de tensão suportável de impulso nos terminais primários, as ondas de impulso de tensão devem ser aplicadas ao enrolamento primário curto-circuitado do transformador de corrente conectado ao terminal do enrolamento primário do transformador de potencial, o qual está sob alta tensão quando em operação. A mesma conexão é válida para os ensaios de impulso cortado e múltiplos impulsos cortados.

A influência do transformador de corrente no transformador de potencial deve ser verificada pelos ensaios conforme a seguir. Primeiramente, o erro de tensão εv e a defasagem angular δv do transformador de potencial são determinados sem que haja corrente fornecida ao transformador de corrente e com atendimento à NBR IEC 61869-3:2021, 7.2.6.301 e 7.2.6.302, dentro da faixa de cargas especificada (medição 1). Em seguida, a corrente térmica contínua nominal é fornecida ao transformador de corrente.

Os condutores de alimentação do transformador de corrente devem formar um anel horizontal na altura dos terminais primários (ver figura abaixo). A distância, indicada como a na figura abaixo, do condutor de retorno deve corresponder à distância entre fases da instalação. Os outros comprimentos do anel de corrente devem ser de pelo menos 1,6 m. O enrolamento primário do transformador de potencial deve ser curto-circuitado com uma conexão mais curta possível, a qual deve ser posicionada no plano vertical dos terminais primários do transformador de corrente.

O circuito presente na figura abaixo tem como objetivo caracterizar a configuração a qual o transformador combinado para instrumento (TCI) estará submetido quando instalado nas condições de serviço. Esta caraterização é obtida pela presença de um condutor de corrente posicionado na aresta oposta àquela que se encontra o TCI, na formação do anel, de modo a representar a influência que o condutor da fase vizinha possui no transformador em questão.

Visto que a intensidade do campo magnético gerado pela corrente circulante no anel é proporcional ao inverso da distância entre os condutores, a distância entre o TCI e a aresta oposta deve ser tal que represente a distância entre fases em condição de serviço. A dimensão de ≥ 1 600 mm foi escolhida como suficiente para espaçar os condutores de comprimento a para que a influência deles seja desprezível no TCI.

Clique na imagem acima para uma melhor visualização

 

A operação do CG em proximidade ao TCI pode trazer influências indesejáveis ao ensaio. Uma vez que a distância é definida de acordo com as condições de serviço, estas influências indesejáveis podem ser mitigadas pela alteração da posição do CG em relação ao anel condutor de corrente.

Esta alteração deve ser resolvida de forma que a influência da corrente circulando pela aresta oposta seja inalterada. Com este objetivo, sugere-se posicionar o CG conforme a Posição B. A tensão induzida pela corrente no transformador de potencial deve ser medida por um milivoltímetro ou um osciloscópio nos terminais secundários. Esta tensão Uv é uma medição da máxima variação do erro de tensão.

Recomenda-se que o transformador de potencial seja carregado com sua carga nominal ou 15 VA para evitar erros na tensão por influências externas (medição 2). Em transformadores para serviço de proteção, é suficiente relacionar a variação Δε apenas com 2% da tensão secundária nominal e em transformadores para serviço de medição relacionar com apenas 80% da tensão secundária nominal.

FONTE: Equipe Target

Baseado nos documentos visitados

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