A especificação correta do TC é fundamental para garantir seu bom desempenho e evitar problemas. Ao considerar fatores como corrente suportável, capacidade térmica e mecânica, e compatibilidade com o sistema elétrico, podemos assegurar que o TC será capaz de lidar com as correntes necessárias durante operações normais e em casos de curto-circuito. Neste artigo vamos explicar algumas avaliações realizadas no contexto da especificação de TC:
- Avaliação da Suportabilidade de Corrente
- Avaliação para Curto-Circuito Simétrico
- Avaliação para Curto-Circuito Assimétrico
Introdução
Um transformador de corrente (TC) é um dispositivo utilizado em instrumentos no qual o enrolamento primário é conectado em série a um circuito elétrico. Ele gera, em seu enrolamento secundário, uma corrente proporcional à corrente do circuito primário.
A principal função do TC é:
- Fornecer no enrolamento secundário uma corrente proporcional à corrente do enrolamento primário, com dimensões adequadas para serem usadas em sistemas de controle, medição e proteção.
- Isolar os equipamentos de controle, medição e proteção do circuito de alta tensão (AT).
No Brasil, são comuns TCs com corrente secundária nominal de 5 A, além de aplicações com 1 A.
A avaliação da capacidade dos transformadores de corrente de suportar as solicitações do sistema, sem considerar o envelhecimento dos equipamentos, envolve a análise de dois aspectos. O primeiro aspecto está relacionado à capacidade de suportar correntes em regime permanente e em situações de curto-circuito. O segundo aspecto envolve a análise do desempenho do transformador de corrente em conjunto com os relés de proteção durante eventos de curto-circuito.
A Figura 1 a seguir ilustra estes dois aspectos.
Avaliação da Suportabilidade de Corrente
A avaliação da suportabilidade de corrente do TC é realizada para determinar suas especificações básicas relacionadas aos diferentes níveis de correntes, tanto em condições normais quanto em casos de falha. Isso envolve a análise das correntes de regime permanente e curto-circuito (simétricas e assimétricas).
Nessa avaliação, as correntes obtidas por meio de estudos de fluxo de potência e curto-circuito são comparadas com as especificações nominais, térmicas e dinâmicas do transformador de corrente. Dessa forma, é possível verificar se o TC é capaz de suportar as correntes exigidas em cada situação.
Regime Permanente: a corrente de regime permanente deve corresponder à máxima carga. Através dos resultados obtidos no estudo de fluxo de potência é possível avaliar as condições de carregamento a que o TC estará sujeito e identificar se o equipamento está ou não superado.
A verificação de superação é realizada comparando-se a corrente de regime permanente (Icarga) passante nos enrolamentos primários, com a corrente nominal do TC (In), multiplicada pelo fator térmico (Ft) da relação empregada:
Corrente de carga máxima ≤ fator térmico × corrente nominal.
Avaliação para Curto-Circuito Simétrico
Nessa avaliação, é realizada uma comparação entre a corrente de curto-circuito simétrico e o valor nominal da corrente suportável de curta duração do TC (Icd). Esta corrente corresponde ao valor eficaz da corrente primária que o TC suporta durante o tempo especificado, com o secundário em curto-circuito, sem sofrer danos térmicos. A comparação deve considerar a mesma duração de referência.
A corrente de curto-circuito é determinada levando em consideração a pior condição de falta possível no TC (Iccsim). É essencial avaliar os níveis de corrente em curtos-circuitos tanto monofásicos quanto trifásicos.
No Brasil, no âmbito da rede básica, os agentes e empresas do setor elétrico utilizam o software ANAFAS para obter os resultados das correntes de curto-circuito simétricas. Para saber mais sobre este programa computacional, você pode acessar um artigo completo sobre este assunto, neste artigo sobre estudo de curto-circuito.
A seguinte inequação, se satisfeita, informa que o TC não está superado:
Comparação dos valores eficazes para a mesma duração de referência.
Avaliação para Curto-Circuito Assimétrico
A suportabilidade do TC contra correntes de faltas assimétricas é verificada comparando-se o pico da contribuição da corrente assimétrica (Iccass) com o valor especificado de crista da corrente nominal de curta duração (Icdpk). O Icdpk equivale ao valor de pico do primeiro semiciclo da corrente suportável nominal de curta duração, também chamado em algumas literaturas de corrente dinâmica nominal [2].
Comparação do pico de corrente com a suportabilidade dinâmica nominal.
Conclusão
Em resumo, a especificação correta do TC é fundamental para garantir seu bom desempenho e evitar problemas. Ao considerar fatores como corrente suportável, capacidade térmica e mecânica, e compatibilidade com o sistema elétrico, podemos assegurar que o TC será capaz de lidar com as correntes necessárias durante operações normais e em casos de curto-circuito.
Isso garante o funcionamento adequado dos sistemas de controle, medição e proteção, evitando danos e problemas de segurança. Portanto, uma especificação precisa do TC é essencial para a eficiência e segurança dos sistemas elétricos em que ele é utilizado.
Referências Bibliográficas
[1] ONS — Operador Nacional do Sistema Elétrico. Critérios para análise de superação de equipamentos e instalações de alta tensão. 2015.
[2] MAMEDE FILHO, João. Manual de Equipamentos Elétricos. Grupo Gen-LTC, 2000.
[3] MAMEDE FILHO, João; MAMEDE, Daniel Ribeiro. Proteção de sistemas elétricos de potência. Grupo Gen-LTC, 2000.
[4] ABNT. NBR 6856 — Transformador de corrente com isolação sólida para tensão máxima igual ou inferior a 52 kV — Especificação e ensaios. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2021.
[6] Fonte original: Pronext Engenharia. Suportabilidade dos Transformadores de Corrente — Guia de Aplicação — Parte I.