TRANSFORMADORES DE POTENCIAL_PDF

Prévia do material em texto

1
Manutenção Equipamentos
TRANSFORMADORES DE
POTENCIAL
Carlos Guilherme Gonzales
2
Os TPs podem ser considerados especiais, pois são fabricados de forma a apresentar uma Relação de
Transformação com ótima classe de exatidão, ou seja, uma pequena variação na tensão do primário causará
uma variação proporcional também no secundário, permitindo assim que a medição e proteção apresentem
uma incerteza muito pequena.
Transformador de Potencial (TP) é um equipamento usado em sistemas de medição e proteção elétrica,
sendo capaz de reduzir a alta tensão do circuito primário para níveis compatíveis dos instrumentos de
medição e proteção. 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 pode-se conectar
instrumentos de medição ou proteção no secundário.
Transformadores de Potencial 
3
Transformadores de Potencial
Transformador de Potencial, ou simplesmente TP é um equipamento usado em 
sistemas de medição, proteção e controle, que reduz, com exatidão, a tensão do 
circuito primario para níveis compatíveis com dos instrumentos. 
Preço: De 30 a 150 mil Reais
4
Transformador de 
Potencial Indutivo -
TPI
Tipos de Transformadores de Potencial 
Transformador de 
Potencial Capacitivo -
TPC
Transformador de 
Potencial Ótico - TPI
Transformador 
Hibrido - Potencial e 
Corrente 
5
TP Capacitvo
6
TP Indutivo
7
Transformadores de Potencial
Que ensaios se pode fazer para avaliar sua saúde?
• Fator de Potência
• Capacitância
• Descargas Parciais
• Relação de transformação
• Polaridade
• Resistencia de isolamento
• Resistência de enrolamento
• Defasagem angular
• Carga imposta
• Termovisão
• Cromatografia Gasosa no óleo
• Teor de umidade no óleo
1. Conector de AT
2. Sistema expansão óleo
3. Porcelana/Polímero
4. Capacitor
5. Derivação capacitiva
6. Enrolamento indutivo
7. Caixa secundária
8
Transformador de Potencial Capacitivo
Os transformadores de potencial capacitivos são formados por um número de capacitores ligados em série,
montados sobre uma caixa no qual está alojada a unidade eletromagnética indutiva (UE). A UE inclui um
transformador indutivo, uma reatância em série e outros elementos auxiliares.
Estes capacitores formam um divisor de tensão entre o terminal de alta tensão e o terminal de alta frequência.
Os capacitores, impregnados com óleo isolante, estão alojados dentro de isoladores hermeticamente
independente, com uma capacitância estável ao longo do tempo.
O terminal de alta frequência para o sinal de onda portadora é externo a caixa da unidade eletromagnética 
que separa a unidade capacitiva do transformador de tensão indutivo.
Uma caixa metálica aloja a parte indutiva, impregnada em óleo mineral. 
Os terminais secundários estão localizados dentro da caixa externa permitindo a conexão de cabos para
alimentar os instrumento de proteção e medição. O secundário normalmente possui fusíveis ou mini
disjuntores para proteção dos enrolamentos.
Os transformadores de Potencial Capacitivo são os mais utilizados para níveis de tensão superior a 69 kV,
devido ao custo e funcionalidades, pois normalmente utilizam os terminais dos capacitores para os sistemas
de proteção por Carrier*. (*chamado no Brasil de OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de Alta Tensão), são
utilizados pelas empresas de energia elétrica para telemetria, teleproteção, controle remoto e comunicações
de voz).
9
Transformadores de Potencial - Verificações
Aterramento
Inspecionar o aterramento verificando os terminais e conectores, checando o reaperto das conexões. Verificar o estado
dos cabos de aterramento, quanto ao rompimento de tentos, excesso de tinta, atos de vandalismo e oxidação
Isoladores de Porcelana e Poliméricos
Verificar a limpeza dos isoladores e se há vazamento de óleo nos flanges e sistema de expansão de óleo.
Nos isoladores de porcelana verificar contaminantes, trincas, partes quebradas e sinais de arco elétrico externo.
Nos isoladores poliméricos verificar contaminantes, ressecamento, aspecto quebradiço, alteração da coloração e sinais de 
arco elétrico externo.
Caixa dos secundários
Verificar a vedação da tampa dos blocos de ligação e terminais, cabos de interligação, buchas dos secundários,
vazamentos, aterramento do lado de não polaridade do enrolamento que não estiver sendo utilizado, funcionamento da
chave de aterramento do Carrier, estado da pintura, pontos de oxidação, condição de fusíveis, reapertar as conexões.
10
Transformadores de Potencial - Ensaios
Ensaio de fator de potência (perdas dielétricas) e capacitância
Ensaio em corrente alternada, por método comparativo, que tem por finalidade a detecção de defeitos no isolamento do transformador de
potencial, podendo determinar se este se encontra contaminado, deteriorado ou em processo de deterioração, através da medição de suas
perdas dielétricas.
No TPC, sob o ponto de vista de isolamento, somente a sua coluna capacitiva poderá ser ensaiada (totalmente e/ou por partes) por representar
a parte mais importante do sistema de isolamento do equipamento. As isolações envolvidas para os TPC’s são mostradas esquematicamente na
figura:
Sendo:
C1 = Isolação do primeiro elemento capacitivo
CN-1(C2) = Isolação do penúltimo elemento capacitivo
CN (C3) = Isolação do último elemento capacitivo
CT(CTot) = Isolação total do divisor capacitivo
Procedimentos para o ensaio
• Isolar o TPC das barras energizadas e de todos os cabos a ele ligados;
• limpar da superfície do capacitor com pano seco, ou álcool 
isopropílico; 
• Manter o tanque da parte indutiva aterrado;
• Conectar o instrumento de ensaio ao TPC para execução dos ensaios;
• O ensaio deverá ser realizado com umidade relativa ≤ 70%.
11
Transformadores de Potencial – Ensaio de FP com Varredura de Frequencia
O ensaio de fator de potência com variação de frequência é realizado em diferentes valores de frequência e tem o objetivo de expandir a
avaliação da elevação das perdas dielétricas medidas a 60 Hz, permitindo identificar de forma prematura, a deterioração do isolamento.
O ensaio é realizado em uma faixa de frequências entre 15Hz e 400Hz, para a qual é obtida uma tendência dos valores onde é possível avaliar o
estado de deterioração do sistema de isolamento do papel-óleo.
Com a variação de frequência, pode-se observar o comportamento das componentes resistivas e capacitivas da corrente, sabendo-se que com
as variações de frequência, a magnitude da Ir (Corrente Resistiva) permanecerá constante independentemente do valor de frequência aplicado.
Aplicando essa mesma análise, a magnitude da Ic (Corrente Capacitiva) variará (valor se eleva se a frequência aumentar e haverá decréscimo se
a frequência diminuir), por esse motivo, ao comparar em baixas frequências a magnitude de Ir será maior que Ic, conforme os vetores da
figura, representando como grandes variações no fator de potência para os equipamentos que apresentarem contaminantes ou deterioração
no isolamento sólido e liquido.
12
Transformadores de Potencial – Ensaio de FP com Varredura de Frequencia
Verifica-se a tendência para valores mais elevados do fator de potência/tangente delta para a faixa de frequências situadas entre 15 e 45 Hz,
para o TP do caso 1, conforme demonstrado no diagrama vetorial. Para o TP do caso 2, os resultados apresentados indicam valores baixos
para a componente resistiva da corrente, sem indicação de problemas devido à não utilização do equipamento, que não sofreu com os
fenômenos presentes no sistema elétrico.
13
Transformadores de Potencial – Resistencia de Isolamento
Ensaio dielétrico em corrente contínua (DC) que tem por finalidade avaliar as condições do isolamento de um TP.
O fluxo total de corrente que circula através do isolante possui três componentes distintas:
a) Corrente capacitiva: é a corrente de carga da capacitâncianatural do isolamento sob ensaio e depende da sua geometria (tamanho, forma e
natureza). Após ser aplicada a tensão de ensaio, esta componente inicia-se num valor máximo, decrescendo a um valor desprezível num tempo
de aproximadamente 15s;
b) Corrente de absorção dielétrica: componente que circula através do corpo do dielétrico que é resultado da absorção de energia requerida
para estabelecer um campo eletrostático no isolamento. Após o estabelecimento do campo, o valor dessa componente decresce a valores
mínimos, num intervalo de tempo que pode levar alguns minutos.
Onde:
RP = Isolamento entre o enrolamento primário e carcaça (carcaça + terra).
RS = Isolamento entre o enrolamento secundário e carcaça (carcaça + terra).
RPS ≈ RSP = Isolamento entre os enrolamentos primário e secundários.
c) Corrente de fuga: corrente que circula através do isolamento que por sua vez possui duas
componentes distintas: uma representando a fuga da corrente pela superfície do isolamento e a
outra representa a fuga da corrente através do isolamento propriamente dito.
Portanto, para obter um valor real no ensaio de resistência de isolamento deve-se aguardar o tempo
necessário para a estabilização do valor da corrente do ensaio, ou seja, a componente capacitiva e a
de absorção dielétrica devem ser nulas, de tal modo que a componente de corrente para o ensaio
seja apenas a corrente de fuga.
14
Transformadores de Potencial – Relação de Transformação e Resistência 
Ôhmica dos enrolamentos
Ensaio da relação de transformação
Tem a finalidade de determinar se o transformador de potencial está com a relação de transformação especificada.
O ensaio consiste basicamente em aplicar uma tensão conhecida ao primário do TP e obter a leitura da tensão induzida em um Voltímetro
conectado no seu secundário, para em seguida executar o cálculo da relação de transformação e comparar com o dado de placa.
Para obter esta tensão, é recomendado, em TPs de alta relação, a utilização da fonte de tensão de 10 kV.
Ensaio da Resistência Ôhmica dos Enrolamentos
Este ensaio objetiva comparar o valor da resistência ôhmica dos enrolamentos medida no campo, com os valores obtidos nos ensaios de
recepção na fábrica. Empregam-se a Ponte de Wheatstone ou Kelvin, ou outro instrumento mais moderno, que garanta a exatidão das medições.
Devido à variação da resistência ôhmica com a temperatura, os valores obtidos devem ser referidos a uma mesma temperatura para efeito de
comparação e cálculo.
As normas recomendam 75ºC como temperatura de referência.
A resistência ôhmica medida à temperatura “T1” e referida á “75°C”‘ será calculada pela seguinte fórmula:
𝑹𝟕𝟓° = 𝑹𝑻𝟏 × 𝟑𝟎𝟗, 𝟓𝟓/(𝟐𝟑𝟒, 𝟓 + 𝑻𝟏)
T1 é a temperatura medida do lado da sombra na parede do invólucro (que contém os enrolamentos do TP) com um termômetro infravermelho 
ou de contato.
15
Transformadores de Potencial – Carga Imposta
Esse ensaio tem por finalidade verificar se a potência da carga total conectada ao secundário do TP é superior à sua potência máxima projetada,
obrigando o TP a trabalhar fora de suas especificações, não sendo mais garantida a sua exatidão e possibilidade de provocar falha precoce do
equipamento.
Para esse ensaio se utilizam variadores de tensão, voltímetros e amperímetros.
Nota: Quando o TPC opera com carga reduzida, o equipamento fica mais susceptível ao aparecimento de oscilações de baixa frequência e ferro-
ressonância, portanto é indicado que esse equipamento sempre opere com seus secundários carregados próximo à sua carga nominal.
Exemplo: Carga Imposta para 3 TP’s
Após desconectar a fiação dos bornes dos secundários dos 3 TP’s, aplicar tensão nominal trifásica 
ao circuito secundário e medir a tensão entre fase e neutro e a corrente de cada fase, como 
mostra o esquema da figura.
Interpretação dos resultados
Tendo-se a corrente de cada fase e a tensão entre fase e neutro, calcular a potência e a seguir,
comparar com os dados de placa a fim de verificar se a potência instalada não é superior a
potência do transformador de potencial.
Neste caso a potência será calculada pela seguinte fórmula:
P = Vfase-neutro x Ifase (VA)
16
Transformadores de Potencial – Ensaio de Polaridade
A finalidade do ensaio é verificar a polaridade de um TP.
Este ensaio é executado utilizando-se o método do “Golpe Indutivo” com corrente contínua, utilizando uma pilha de 1,5 Volts, conforme mostra
a figura.
Consiste em fechar a chave CH e verificar a deflexão do ponteiro do voltímetro analógico ou polarímetro no instante do fechamento. Se a
deflexão do ponteiro for para a direita, a polaridade será subtrativa, se for para a esquerda, será aditiva.
Nas ligações do circuito de ensaio, observar rigorosamente as polaridades indicadas na figura.
Interpretação dos Resultados
A polaridade do TP deve ser subtrativa, ou seja, a deflexão do ponteiro
do voltímetro deve ser para a direita.
No caso de se encontrar polaridade aditiva, deverá ser invertida a
fiação do secundário ensaiado.
Nota
Os instrumentos de ensaio mais modernos tem a capacidade de
fornecer o resultado desse ensaio, juntamente com o de relação de
transformação, podendo inclusive também indicar o erro de ângulo.
Transformadores de 
Potencial - Falhas
17
18
Transformadores de Potencial – Placa de identificação
19
Transformadores de Potencial
OBRIGADO
	Seção Padrão
	Slide 1
	Slide 2
	Slide 3: Transformadores de Potencial
	Slide 4
	Slide 5
	Slide 6
	Slide 7
	Slide 8
	Slide 9
	Slide 10
	Slide 11
	Slide 12
	Slide 13
	Slide 14
	Slide 15
	Slide 16
	Slide 17: Transformadores de Potencial - Falhas
	Slide 18: Transformadores de Potencial – Placa de identificação
	Slide 19: Transformadores de Potencial