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Fascículo
Equipamentos para ensaios em campo
Capítulo IV
Testes em campo de transformadores de
corrente e de potencial de alta tensão
Por Fabio Henrique Dér Carrião, Claudio Mardegan e Claudio Rancoleta*
1- Introdução
Os transformadores de potencial de alta tensão, basicamente, podem ser dos tipos: convencional ou indutivo e a divisor capacitivo, que podem ser aplicados de acordo com aspectos econômicos e nível de tensão do sistema a serem instalados. Ambos operam em paralelo com a linha com o objetivo de fornecer medição da tensão do circuito com valores reduzidos para serem enviados para relés de proteção e medidores. Em termos de ensaios e serviços de campo poucas diferenças se fazem necessárias nos procedimentos em cada tipo. Os transformadores de corrente de alta tensão de forma geral são hermeticamente fechados, a pequeno volume de óleo, estes são projetados para operarem em série com a linha a fim de obter uma imagem de corrente a um nível de tensão muito menor do que a real do circuito.
2 - Manutenção preventiva: inspeções e ensaios
As inspeções indicadas a seguir podem ser aplicadas tanto a transformadores de potencial como de corrente.
2.1 - Inspeções periódicas Periodicamente, devem ser realizadas algumas inspeções nos TPs/TCs:
- deve ser verificado periodicamente a existência de vazamento de óleo. Esses equipamentos possuem normalmente indicadores de nível de óleo instalados no tanque de expansão (esquema ao lado). Se o nível de óleo ficar abaixo do normal, deve-se retirar o equipamento de serviço e se realizar investigação das possíveis causas. De forma geral, é possível completar o nível de óleo abrindo-se a tampa localizada no tanque com óleo de boa qualidade
até o nível ideal, sempre tomando-se cuidado em vedar a tampa para impedir a entrada de umidade;
- inspeção visual do estado das porcelanas e de possíveis pontos de corrosão no tanque;
- inspeção visual das conexões nos enrolamentos secundários dos equipamentos e verificação das caixas de terminais;
- inspeção termográfica das conexões.
A periodicidade dessas inspeções pode variar de acordo com diversos fatores, tais como: criticidade do equipamento, custo do equipamento, recomendações do fabricante etc. Deve sempre se observar as recomendações dadas por cada fabricante dos equipamentos quanto a diferentes procedimentos a serem aplicados aos tipos de equipamentos disponíveis no mercado.
2.2- Ensaios Além das inspeções, também devem entrar no programa de manutenção dos TCs/TPs alguns ensaios, sendo que os seguintes
testes são os mais recomendados:
- medição da relação de transformação;
- medição da resistência ôhmica dos enrolamentos secundários;
- medição da resistência ôhmica de isolamento dos enrolamentos;
- medição do fator de potência do isolamento.
A seguir são descritos os procedimentos adotados em cada ensaio.
a) Medição da relação de transformação A medição da relação de transformação pode ser realizada por vários métodos. Nos Transformadores de Potencial, os mais usuais são:
- método comparativo: trata-se de um método prático para se efetuar a medição da relação em TPs, onde através da injeção de tensão em seu primário, lê-se a tensão em seu enrolamento secundário com um voltímetro de precisão;
- método do potenciômetro: nesse método, como nos ensaios aplicados aos transformadores de potência, utiliza-se o TTR para realizar a medição (Transformer Turn Ratio Test), equipamento específico e fornecido por diversos fabricantes para execução desse tipo de medição.
Para os TPs, os métodos e conexões são bem parecidos com os aplicados aos transformadores de potência de forma geral. Nos transformadores de corrente podemos destacar como método mais adequado para o teste completo da relação de transformação o de injeção de corrente primária. O ensaio é realizado utilizando-se uma fonte de corrente com faixa adequada para se atingir a corrente nominal do TC sob teste. A mesma deve ser conectada ao primário do TC e, após aplicada a corrente, deve-se proceder com a medição das correntes circulantes nos enrolamentos primário e secundário com amperímetros com precisão adequada aos níveis de corrente envolvidos. Deve-se proceder com medições com níveis de 20%, 40%, 60%, 80% e 100% da corrente nominal comparando-se os valores medidos com os esperados de acordo com os dados de placa. O esquema básico de conexão desse teste esta mostrado na figura a seguir.
de medições anteriores realizadas. Como critério geral, considera-se o valor de fator de potência de até 0.5% como satisfatório. No caso dos TPs capacitivos, pode-se comparar diretamente os valores de capacitância medidos com os dados de placa do equipamento.
d) Medição da resistência ôhmica do isolamento A medição da resistência ôhmica do isolamento dos TCs e TPs é realizada através do uso de um Megôhmetro e também tem como finalidade avaliar o estado do isolamento dos equipamentos. O valor da tensão de teste a ser aplicada depende da tensão nominal do enrolamento em que se está realizando o ensaio. Como pode ser verificado na tabela a seguir.
Com as conexões do equipamento dadas pela tabela a seguir (para TCs/TPs com dois enrolamentos secundários), são realizados três registros de isolamento: um após trinta segundos do início da medição, outro após um minuto e por último um após dez minutos do início do teste. Em termos de valor medido de isolamento considera-se o valor medido após um minuto, os outros valores são utilizados para o cálculo dos índices de polarização e absorção. As medições devem medir o isolamento da Alta para a Baixa, da Alta para a Terra, entre Baixa 1 e Baixa 2 e da Baixa para a Terra. Para se avaliar os resultados deve ser feita a correção dos valores obtidos para a temperatura de referência de 75 o^ C pela fórmula:
R 75 = R (^) med / 2a
Onde:
R 75 = resistência ôhmica de isolamento corrigida para 75oC R (^) med = resistência ôhmica de isolamento medida no ensaio a = 75 – t/ t = temperatura ambiente no momento do ensaio
Para TPs e TCs em geral, pode se considerar a seguinte fórmula para o cálculo do valor mínimo aceitável em MΩ:
R (^) min = kV + 1
Também pode-se calcular os índices de polarização e absorção conforme: Ia = R 60 / R 30 ; E Ip = R 10 / R 1 ; Onde:
Ia = Índice de absorção Ip = Índice de polarização R 30 = resistência ôhmica de isolamento após trinta segundos de teste R 60 = resistência ôhmica de isolamento após sessenta segundos de teste R 1 = resistência ôhmica de isolamento após um minuto de teste R 10 = resistência ôhmica de isolamento após dez minutos de teste
e) Outros testes aplicáveis Nos transformadores de corrente, pode-se efetuar também o Ensaio de Excitação do TC, que tem como finalidade testar a qualidade do ferro e o isolamento entre espiras do enrolamento secundário. O ensaio é feito injetando-se uma tensão através de fonte variável no enrolamento secundário sob teste e medindo-se a corrente circulante com amperímetro preciso elevando-se a tensão aplicada em passos gradativos até se chegar a saturação do TC. Como resultado final pode-se desenhar a curva de saturação para verificar se o TC está de acordo com as condições esperadas pela sua especificação.
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Equipamentos para ensaios em campo
Outro teste aplicável a TCs e TPs é a verificação da polaridade, que representa o defasamento relativo entre as correntes/tensões primárias e secundárias. Utilizando-se uma bateria comum e um voltímetro analógico de zero central e fazendo-se as conexões de acordo com a polaridade de cada equipamento de acordo com o esquema a seguir e com um leve contato dos fios que conectam a bateria ao equipamento sob teste, é possível observar a deflexão do ponteiro do voltímetro, que, caso positivo, atesta que a polaridade do equipamento está de acordo com o apontado em sua placa.
Fontes
Manutenção Industrial 2a Edição – Angel Vázquez Moran Electrical Power Equipment Maintenance and Testing Second Edition
- Paul Gill Curso de Manutenção e Operação de Subestações – Engepower Eng. e Com. Ltda.
*Fabio Henrique Dér Carrião é engenheiro eletricista, especialista em energia e automação (USP), gestor de equipes de campo (engenharia, comissionamentos, montagens) em subestações de alta, média e baixa tensão, em usinas, distribuidoras e indústrias. Gerente de Engenheira na ENGEPOWER *Claudio Mardegan é engenheiro eletricista, especialista em proteção de sistemas de potência, membro sênior do IEEE, professor, palestrante e CEO da ENGEPOWER. *Claudio Rancoleta é empresário, pesquisador eletrotécnico, especialista em produtos químicos para área elétrica, membro do COBEI (NBR transformadores elétricos) e CEO da URKRAFT Sistemas.
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