Subestações aula2

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Subestações
Prof. Moacyr Dias de Souza Junior
moacyr_dias@yahoo.com.br
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos
Os estudos básicos para especificação dos
equipamentos instalados em subestações estão
relacionados aos estudos de fluxo de potência para
determinação das correntes nominais, dos estudos
de curto-circuito para capacidade de interrupção
dos disjuntores e dos estudos de sobretensões para a
determinação dos níveis de isolamento.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos
Corrente Nominal: Corrente que o equipamento
deverá conduzir continuamente sem exceder os valores de
temperatura especificados para seus diversos
componentes. Os valores padronizados pela ABNT e IEC de
corrente nominal são: 200, 400, 630, 800, 1250, 1600,
2000, 3150, 4000, 5000 e 6200 A. Para especificação de
corrente nominal dos equipamentos de uma subestação, é
necessário saber o carregamento dos circuitos, através do
estudo de fluxo de potência dentro de um horizonte de
planejamento, além das condições operativas da
subestação (manobras de componentes para manutenção
de equipamentos ou linhas).
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos
Para o estudo de fluxo de potência o Sistema Elétrico
de potência é representado por componentes básicos:
gerador, carga, linha de transmissão e elemento shunt.
Na formulação convencional de fluxo de potência, a
rede elétrica é modelada no nível de barramentos e ramos,
conhecida como modelagem barra-ramo, onde as
subestações são representadas por barras, ou nós, e linhas de
transmissão são representados por ramos que interligam as
barras do sistema. A representação simplificada de cada
subestação é definida de acordo com a configuração e status
das chaves e disjuntores que a compõe.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos
Quando as chaves e disjuntores que “ligam” duas
ou mais seções de barra estão fechados, estas são
consideradas como uma única barra. Por outro lado,
quando qualquer dos dispositivos em série (disjuntor ou
chave estiver aberto, as seções de barra são
representadas separadamente, por duas barras distintas.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos
Modelagem de Linhas de Transmissão: As linhas de
transmissão são usualmente representadas pelo modelo
equivalente , definido por uma impedância série, que
representa as perdas ativas e reativas, e uma admitância
em derivação, que modela o efeito capacitivo da linha. O
elemento série é composto de uma resistência série e
reatância série e a admitância em derivação é
normalmente apresentada apenas pela susceptãncia.

3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos
Os parâmetros série deste modelo podem ser
representados pela admitância série, definida por:
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos
onde gkm e bkm são a condutância e susceptância
série da linha, respectivamente.
No modelo pi da linha de transmissão os
parâmetros série de rkm e xkm são positivos, significando
que a linha de transmissão dissipa potência ativa e que a
reatância é do tipo indutiva, o que implica em gkm positivo
e bkm negativo. Já o parâmetro bkm shunt é positivo, pois
representa o efeito capacitivo da linha de transmissão.
Tensões complexas de cada barramento:
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos
A corrente que flui através do ramo ligando dois
barramentos será dado por:
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos
Sendo Skm a potência complexa que flui por este
ramo.
Esta poderá ser expressa em função dos parâmetros
da linha e da tensão e ângulo de cada barra.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Equipamentos de manobra: são componentes do SEP que têm a
função de estabelecer a união e o seccionamento entre geradores,
transformadores, consumidores e LT's, de acordo com as exigências
de serviço - (Disjuntores e Chaves Seccionadora);
Equipamentos de proteção: tem por finalidade a proteção do sistema
contra descargas de origem atmosféricas e contra surtos
ocasionadas por manobras ou correntes de curto-crcuitos, limitando
conseqüentemente os valores de surtos de tensão – (Pára-raios,
Relés e Fusíveis);
Equipamentos de Transformação: são destinados a modificação dos
níveis de tensão e corrente sem alterar a potência de transmitida –
(Transformadores de Força e de Instrumentos – TCs e TPs);
Chave: Dispositivo mecânico de manobra, que
na posição aberta assegura uma distância de
isolamento e na posição fechada mantém a
continuidade do circuito elétrico, nas condições
especificadas (NBR 6935).
Seccionador: dispositivo mecânico de manobra
capaz de abrir e fechar o circuito quando uma
corrente de “intensidade desprezível” é
interrompida (NBR 6935).
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Correntes de intensidade desprezível –
correntes de característica capacitiva.
Obs.: para tensões iguais ou menores que 460
kV, uma corrente não superior a 0,5 A é
considerada como “intensidade desprezível”
Para valores de tensões superiores ao
determinado, somente sob consulta ao
fabricante. Para correntes superior a
intensidade desprezível, pode ser adaptado à
chave um dispositivo de extinção de arco.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Tipos de acionamento:
Individual: um pólo de cada vez, por vara de
manobra;
Manual: secciona os três pólos de uma vez;
Manual e Motorizada: de comando local ou
remoto.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Seleção e aplicação
Na seleção e adequada utilização das chaves
em sistemas de alta-tensão, devem ser
observadas as características do sistema em
que elas serão aplicadas e a função que devem
desempenhar.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Seleção e aplicação
Características do sistema: as de natureza
térmica e elétrica (capacidade de condução de
correntes nominal e de curto-circuito,
suportabilidade às solicitações dielétricas, etc),
as de natureza mecânica (esforços devido às
correntes de curto-circuito, ventos, etc.), além
do tipo de instalação onde ficará localizada a
chave (se para uso interno ou externo).
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Seleção e aplicação
Funções: seccionamento de circuitos por
necessidade operativa, ou por necessidade de
isolar componentes do sistema (equipamentos
ou linhas) para realização de manutenção nos
mesmos.
Obs.: as chaves abertas que isolam o
componente em manutenção devem ter uma
suportabilidade entre terminais às solicitações
dielétricas.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Função desempenhas pelas Chaves
Seccionadora
1 – “by-passar” equipamentos: disjuntores e
capacitores série para manutenção ou por
necessidade operativa;
2 – Isolar equipamentos: disjuntores,
capacitores série, barramentos,
transformadores, reatores, geradores, ou linhas
para execução de manutenção;
3 – Manobrar circuitos entre barramentos de
uma subestação.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Função desempenhas pelas Chaves
Chave terra
Chave de operação em carga
Chave de aterramento rápido
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Tipos construtivos:
1 - Seccionadores de abertura lateral e de
abertura central
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Tipos construtivos:
2 - Seccionador de dupla abertura
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Tipos construtivos:3 - Seccionadoras pantográficos, 
semipantográficos e verticais reversos
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Tipos construtivos:
3 - Seccionadoras pantográficos, 
semipantográficos e verticais reversos
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Especificações Técnicas
1) Tensão Nominal
Tensão para a qual o equipamento é
projetado para serviço contínuo; deve ser igual
à máxima tensão operativa do sistema no qual
o equipamento será instalado (ABNT ∕ IEC).
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Especificações Técnicas
2) Níveis de Isolamento
As chaves, do ponto de vista do comportamento
de seus isolamentos nos ensaios dielétricos, são
constituídas por isolamentos auto-regenerativos (ar e
porcelana), ou seja, isolamentos capazes de recuperar
suas características dielétricas após uma descarga (em
laboratório) para a terra, entre pólos (fase-fase) e entre
terminais.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
2) Níveis de Isolamento
O isolamento entre terminais de um seccionador aberto pode
desempenhar duas funções quanto aos surtos de manobra:
1_ Função segurança: quando o seccionador pode ser submetido a surtos
de manobra em um terminal, estando o outro terminal aterrado com o
pessoal de campo trabalhando em algum equipamento adjacente a este
seccionador. Nesse caso, a IEC ( International Electrotechnical
Commission) classifica como classe A.
2_Função serviço: quando o seccionador em serviço pode ser submetido a
surtos de manobra em um terminal, estando o outro terminal energizado
com a tensão nominal de freqüência industrial. Nesse caso, a IEC classifica
como classe B.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
2) Níveis de Isolamento
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Especificações Técnicas
3) Freqüência Nominal
Freqüência do sistema no qual o equipamento
irá operar.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Especificações Técnicas
4) Corrente Nominal
Exemplo: Especificação da corrente nominal
dos seccionadores da subestação, com
esquema de manobra em anel, em função do
carregamento máximo dos circuitos e da
condição de operação da subestação com
disjuntores em manutenção.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Especificações Técnicas
4) Corrente Nominal
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Especificações Técnicas
4) Corrente Nominal - Sobrecarga contínua
Quando o seccionador está trabalhando a uma temperatura
ambiente inferior a 40° C ele poderá trabalhar em sobrecarga
contínua, isto é, poderá conduzir continuamente uma corrente
superior (IA) à corrente nominal (IN) sem exceder os limites
máximos de temperatura especificados.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Especificações Técnicas
4) Corrente Nominal - Sobrecarga contínua
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Sobrecarga de curta duração → as chaves poderão se submetidas a
sobrecargas de curta duração (IS) durante um intervalo de tempo (ts), quando,
operando a uma determinada temperatura ambiente, estiverem conduzindo uma
corrente inferior à corrente (IA) que poderiam conduzir continuamente a esta
temperatura sem exceder os limites de temperatura especificados. Este tipo de
sobrecarga pode ser observado nas seguintes condições operativas:
_ durante a partida de motores ou compensadores síncronos as chaves ao
submetidas a correntes elevadas durante um curto intervalo de tempo, não
acarretando, entretanto, uma elevação apreciável de temperatura na chave;
_durante condições operativas de emergência ou em aplicações específicas:
chaves utilizadas para a frenagem eletromagnética de compensadores
síncronos.
IS > IA
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Especificações Técnicas
5) Corrente Nominal de Curto-circuito
Valor eficaz da corrente que a chave (lâmina
principal ou de terra) pode conduzir por um pequeno
intervalo sem sofrer danificação mecânica, devido ao
aquecimento superior a máxima temperatura permitida
quando a chave conduz sua corrente nominal.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Especificações Técnicas
6) Esforços Mecânicos
Ocasionados por ação do vento e correntes de curto-
circuito.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
A recomendação geral
dos fabricantes de
colunas de porcelana é
de que os esforços
terminais calculados não
ultrapassem 50% dos
esforços nominais.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Primeiramente deve-se assumir ou calcular a velocidade do vento 
(intensidade do vento).
1 – Valor do vento adotado: através de consulta em atlas climatológico, 
estabelecendo um vento máximo para região.
2 – Cálculo: consulta a uma estação meteorológica, verificando a altura 
do anemômetro da estação para correção da intensidade do vento 
informada para a altura dos condutores terminais da chave.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Corrigida a altura do vento, calcula-se a pressão do vento.
Calcula-se o esforço longitudinal do vento (vento atuando
perpendicularmente ao plano formado pelas colunas de porcelana
da chave e ao barramento ligado aos seus terminais)
Assim, o esforço terminal resultante será:
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Ensaios – Diagrama de Conexões em Ensaios
Dielétricos
1 – Pólos da chave: Aa, Bb, Cc;
2 – Terminais da chave: A, B, C, a, b, c
3 – Base da chave: T
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Ensaios de Rotina
a. Ensaios de tensão aplicada de freqüência industrial, a
seco (1 minuto ABNT, IEC e ANSI)
A tensão de freqüência industrial é aplicada ao
equipamento elevando o seu valor até atingir a tensão
nominal especificada para o equipamento, a qual deverá
ser mantida durante o período de 1 minuto. O
equipamento passará no ensaio se não apresentar
nenhuma descarga (neste período de tempo) para a terra
ou entre pólos ou entre terminais.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Ensaios de Rotina
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Ensaios de Rotina
A ANSI também estabelece os
ensaios #13 a #18 com chave
aberta, aplicando-se a cada
terminal uma tensão 10%
superior ao valor da tensão
nominal de freqüência
industrial fase-terra, com os
demais terminais da chave
aterrados.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Ensaios de Tipo
a.Ensaio de tensão aplicada de freqüência industrial.
Procedimento semelhante ao ensaio realizado nos
ensaios de rotina, com a diferença de realização deste
sob chuva.
ABNT e IEC: 1 min. (seco e sob chuva)
ANSI: 1 min. (seco) e 10 segundos (sob chuva)
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Ensaios de Tipo
b. Ensaio de impulso atmosférico
Este ensaio é realizado a seco para impulsos de polaridade positiva e
negativa. Geralmente as chaves apresentam menor suportabilidade para os impulsos
de polaridade positiva.
B1. Com a chave fechada (lâmina principal) e a lâmina de terra aberta, aplicar 15
impulsos consecutivos a cada pólo da chave com valor de crista igual à tensão
suportável nominal a impulso atmosférico especificada para terra. A chave passará no
ensaio se ocorrerem no máximo duas descargaspara terra ou entre pólos. (ABNT e
IEC)
B2. Com a chave aberta (lâmina principal e terra) aplicar 15 impulsos consecutivos a
cada terminal da chave com valor de crista igual à tensão suportável nominal a impulso
atmosférico especificada entre terminais. O terminal oposto deve ser aterrado (chaves
U ≤ 242 kV) ou com tensão nominal à freqüência industrial (chaves U > 300 kV). Pode-
se aumentar o isolamento para a terra a fim de se evitar descargas. A chave passará
no ensaio se o número de descargas entre terminais ou entre pólos não exceder a
dois. (ABNT e IEC)
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Ensaios de Tipo
c. Ensaio de impulso de manobra
Este ensaio é realizado a seco e ∕ ou sob chuva para impulso de polaridade
positiva e negativa. O ensaio é realizado com a chave fechada e aberta. Geralmente o
isolamento fase-terra da chave apresenta menor suportabilidade para a polaridade
positiva nos ensaios a seco e para a polaridade positiva nos ensaios sob chuva..
C1. Chave fechada – são aplicados 15 impulsos consecutivos, seguindo o mesmo
procedimento do item B1. (ABNT e IEC)
C2. Chave aberta – procedimento semelhante ao item B2, com a aplicação de 15
impulsos. (ABNT e IEC)
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Ensaios de Tipo
d. Ensaio de elevação de temperatura
Este ensaio é executado com a corrente nominal, não devendo haver
elevação de temperatura superior aos valores tabelados.
e. Ensaio de corrente de curto-circuito
Estes ensaios devem ser realizados com as correntes de curto-circuito e
duração especificados. No caso do laboratório não possuir capacidade suficiente, é
possível reduzir a corrente aumentando-se o tempo de duração do curto-circuito,
mantendo-se I² T = constante.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - SC
Definição do arco elétrico: é uma corrente elétrica num meio isolante (ar,
gás, SF6, etc.), que ocorre a partir da ionização desta matéria. Sejam
duas superfícies condutoras que apresentam diferença de potencial.
Quanto mais próximas se encontrarem, mais fácil será a ocorrência deste
fenômeno. Uma vez ionizado, estabelece-se um canal condutor que se
acopla a estas superfícies de contato. O arco não se extinguirá, portanto,
mesmo que os condutores se separem, desde que a diferença de
potencial seja suficiente para mantê-lo ativo. O ponto em que o arco se
fixa é estável. Uma vez que encontra o caminho mais curto, ele se
mantém nesse local, pois, diferentemente do meio que circunda o arco,
este já se encontra ionizado.
Geralmente, a corrente que atravessa o arco
elétrico é intensa e variável, e seu escoamento na
matéria ionizada emite uma radiação cujo
espectro é característico do meio onde se
encontra. Esse fenômeno provoca um barulho
intenso devido à grande expansão da matéria e
emite calor excessivo.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
Período pré-arco: A formação do arco elétrico se dá pela ionização de um
meio isolante e é facilitada pela proximidade entre as superfícies
condutoras. A ionização do meio interior de um disjuntor ocorre de três
diferentes formas:
_ ionização elétrica (eletromagnética), devido ao campo elétrico formado
pela separação dos contatos;
_ ionização mecânica ou por choque devido à colisão de elétrons;
_ ionização térmica devido às altas temperaturas entre os contatos.
No movimento de abertura do disjuntor, os contatos principais,
ao se separarem, provocam a ruptura dielétrica da região entre eles.O
fato da corrente elétrica alternada ser interrompida de forma brusca leva a
uma alta variação de , o que resulta numa sobretensão.Esse fenômeno
provoca o começo da ionização do meio. Inicialmente, enquanto os
contatos de arco ainda se tocam, nos instantes que precedem a sua
separação, devido à diminuição da área de passagem da corrente, a
densidade da corrente aumenta rapidamente, provocando um súbito
aumento da temperatura dos contatos. Inicia-se , portanto, um processo
de ionização térmica do meio.
dt
di
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
Ao se separarem, o meio já se encontra suficientemente ionizado para
formar o arco elétrico e forçar a continuação da passagem de corrente. O
meio passa a ser, então, progressivamente ionizado, não só pela
componente térmica, mas também pela componente eletromagnética
devido ao campo elétrico pela separação dos contatos e pela componente
mecânica devido aos choques ocasionados entre os íons acelerados por
esse mesmo campo elétrico e as moléculas e ∕ ou átomos do meio.
Assim, o meio, que inicialmente era isolante, torna-se um gás ionizado
denso de elétrons. Devido a este fenômeno de ionização, a ruptura
dielétrica e a aparição do arco manifestam-se imediatamente, dando
continuidade ao circuito.
.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
Período de arco ativo e extinção: Quando os contatos do disjuntor se
separam, a região entre eles é submetida a um forte campo elétrico
devido à diferença de potencial entre o terminal energizado e o terminal
com potencial zero. Além disso, a temperatura do meio já se encontra
muito elevada devido ao aumento da densidade de corrente a poucos
instantes antes da separação. Assim, para extinguir o arco elétrico no
disjuntor, o meio deve ser resfriado.
Período pós arco: Depois da fase térmica, ou seja, o resfriamento do
arco, surge a fase de regeneração dielétrica, ou seja, nessa fase o valor
da tensão transitória de restabelecimento (TTR) contínua aumentando até
atingir seu pico máximo. O aumento da tensão entre os contatos
principais do disjuntor provoca a ionização do meio novamente. Assim, se
a velocidade de reionização devido a esta tensão for superior à
desionização resultante do resfriamento, ocorre novamente a formação
do arco, representando um fracasso dielétrico. O aumento da rigidez
dielétrica do meio realizado da desionização da zona de arco pode ser
obtido por dois processos distintos:
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
1 – Recombinação de íons positivos e elétrons por convecção (devido ao
jato de gás) e por condução (forçando o arco contra superfícies de
resfriamento), na zona em que a temperatura é reduzida.
2 – Por difusão e ejeção de partículas ionizadas para fora do espaço
entre os contatos devido ao movimento de gás sobre pressão.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
Extinção ideal do arco: para que um disjuntor consiga realizar com
sucesso a interrupção de uma corrente alternada de maneira ideal, é
preciso que ele passe diretamente do estado condutor ao estado isolante
no exato momento da passagem da corrente por zero. Dessa forma, sua
resistência deve passar do valor zero a infinito em um intervalo de tempo
infinitesimal. Neste caso, o disjuntor deve ser capaz de absorver toda a
energia liberada pelo arco antes do corte e suportar a TTR (tensão
transitória de restabelecimento), presente nos terminais de contato.
Devido à impossibilidade de atender as condições idéias, a manobra de
abertura de disjuntor com o objetivo de cortar a corrente elétrica leva
sempre à formação de um arco elétrico entre os seus contatos . Assim, a
técnica para isolar o arco elétrico é baseada em três fatores:
1 – redução da temperatura;
2 – alongamento do arco elétrico;
3 – velocidade de abertura dos contatos.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
A principal função dos disjuntores é a
interrupção de correntes de falta tão rapidamente
quanto possível, de forma a limitar a um mínimo os
possíveis danos causados aos equipamentos pelos
curtos-circuitos.
Além das correntes de falta, o disjuntor deveser
capaz de interromper correntes nominais de carga, ou
ainda condução de correntes de carga na posição
fechada.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
Tipos de disjuntores
a.Disjuntores a óleo
O óleo mineral possui características isolante e extintor;
Efeitos da característica de extinção: efeito de hidrogênio e efeito de
fluxo (resfriamento)
Efeito de hidrogênio → a altíssima temperatura do arco decompõe o
óleo (ou seja,processo de vaporização do óleo), liberando vários gases com
predominância do hidrogênio. Esse tem um efeito refrigerante acentuado (ou
seja, o resfriamento do mesmo). O volume de hidrogênio formado dependerá
da magnitude da corrente de curto-circuito.
Efeito de fluxo → circular o óleo da região ionizada visando o
alongamento do arco.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
Tipos de disjuntores
a. Disjuntores a óleo
A1. disjuntores de grande volume de óleo → contatos localizados no centro
de um grande tanque com óleo, sendo usado para interrupção das correntes
e prover um isolamento para terra. Não possui câmara de extinção.
A2. disjuntores de pequeno volume de óleo → possui câmara de extinção do
arco com fluxo forçado do óleo sobre o arco.
Obs.: vantagens dos disjuntores de grande volume de óleo em comparação
ao outro modelo → grande capacidade de extinção do arco (usado para
elevadas tensões) e possibilidade do uso de TC’s de bucha..
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
Disjuntor de grande volume de óleo -
GVO
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
Disjuntor de grande volume de óleo -
GVO
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
Tipos de disjuntores
b. Disjuntores a ar Comprimido
Consiste na aplicação de ar comprimido , através de uma fonte pressurizada
de ar) na região do arco, promovendo o resfriamento da região entre os
contatos. Ao mesmo tempo, por meio de válvula este ar ionizado é expelido
para atmosfera.
Vantagem: expelir o ar ionizado para atmosfera sem qualquer tratamento.
Desvantagem: Grande ruído gerado para liberação dos gases ionizados.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
Mono Blast: apresenta uma câmara de sopro
axial em uma única direção, ou seja, o ar que
se encontra pressurizado nas câmaras de ar
comprimido é canalizado em sentido
longitudinal na direção do contato móvel.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
Duo Blast: apresenta sopro duplo, ou seja,
tanto na direção do contato fixo quanto do
móvel, aumentando consideravelmente a
capacidade de resfriamento.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
Tipos de disjuntores
c. Disjuntores a Vácuo
Devido à alta temperatura a que os contatos principais são submetidos
quando do movimento de abertura do disjuntor, por conta do aumento da
densidade de corrente, ocorre uma emissão de metal líquido dos contatos.
Esta nuvem de partículas metálicas é formada por elétrons e íons, que
servem de caminho para que o arco elétrico se estabeleça e se fixe nos
contatos de arco.
Conforme o disjuntor dá continuidade à sua manobra de abertura e os
contatos se afastam um do outro, as pontes metálicas tendem a diminuir.
Quando a corrente se aproxima do zero, o arco é extinto e, assim que a
corrente é interrompida, essas partículas se depositam rapidamente sobre a
superfície dos contatos.O disjuntor, conseqüentemente, recupera sua rigidez
dielétrica. A ausência de íons logo após a interrupção da corrente faz com
que as características do disjuntor a vácuo se aproximem do ideal no que diz
respeito à suportabilidade dielétrica.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
Tipos de disjuntores
d. Disjuntores a SF6
Característica do gás: é um dos gases mais pesados conhecidos, sendo
cinco vezes mais pesado que o ar. A pressão atmosférica o gás apresenta
uma rigidez dielétrica 2,5 vezes superior à do ar. A rigidez dielétrica aumenta
rapidamente com a pressão, equiparando-se à de um óleo isolante de boa
qualidade à pressão de 2 bars. O gás apresenta a qualidade eletronegativa,
ou seja, possui afinidade pela captura de elétrons livres. Essa propriedade
determina uma rápida remoção dos elétrons presentes no plasma do arco
estabelecido.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
Tipos de disjuntores
d. Disjuntores a SF6
Os primeiros disjuntores de hexafluoreto de enxofre eram do tipo “dupla
pressão”, baseado no princípio de funcionamento dos disjuntores a ar
comprimido. O SF6 era armazenado num recipiente de alta pressão
(aproximadamente 16 bars) e liberado sobre a região entre os contatos do
disjuntor. No entanto, diferentemente dos disjuntores de ar comprimido, aqui
o hexafluoreto de enxofre não é descarregado para a atmosfera após
atravessar as câmaras de interrupção, e sim para um tanque de baixa
pressão. Após a interrupção, o gás descarregado no tanque de baixa pressão
era bombeado novamente para o reservatório de alta pressão, passando por
filtros de alumina ativada para remoção de produtos da decomposição do
SF6.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
Tipos de disjuntores
d. Disjuntores a SF6
As principais desvantagens dos disjuntores de SF6 a dupla pressão eram a
baixa confiabilidade dos compressores de gás e a tendência do hexafluoreto
de enxofre a liquefazer-se à temperatura ambiente quando comprimido (a
temperatura de liquefação do gás a 16 bars é 10° C), o que tornava
necessário instalar aquecedores no reservatório de alta pressão, com
conseqüente aumento da complicação e redução da confiabilidade.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
Tipos de disjuntores
d. Disjuntores a SF6
Disjuntores tipo “puffer” ou tipo “impulso” ou ´”pressão única” → o SF6
permanece no disjuntor, durante a maior parte do tempo, a uma pressão
constante de 3 a 6 bars. A pressão necessária à extinção do arco é produzida
em cada câmara por um dispositivo tipo “puffer”, formado por um pistão e um
cilindro, em que um desses dois elementos ao se movimentar desloca
consigo o contato móvel e comprime o gás existente no interior do cilindro.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - DJ
Transitórios
Fenômenos transitórios são variações súbitas de tensão e corrente
provocados por descargas atmosféricas, faltas no sistema ou operação de
equipamentos.
Sobretensões
Classificação:
_ sobretensões de origem externa: provenientes de causas externas ao
sistema considerado, como por exemplo as descargas atmosféricas que
agem diretamente sobre os sistemas elétricos ou nas suas proximidades.
_ sobretensões de origem interna: causadas por eventos dentro do sistema
em consideração, tais como curto-circuito ou manobras de equipamentos.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - PR
Classificação de sobretensões conforme NBR 6939/99
Classificação conforme NBR 6939.
Classificação de acordo com a forma e a duração da sobretensão.
Sobretensão temporária: sobretensão de freqüência fundamental de duração
relativamente longa.
Obs.: A sobretensão pode ser não amortecida ou fracamente amortecida. Em
alguns casos sua freqüência pode ser várias vezes menor ou maior do que a
freqüência fundamental.
Sobretensão transitória: sobretensão de curta duração, de alguns
milissegundos ou menos, oscilatória ou não oscilatória.
Obs.: sobretensões transitórias podem ser seguidas imediatamente por
sobretensões temporárias. Em tais casos as duas sobretensões são
consideradas eventos separados.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - PR
Sobretensõestransitórias são classificadas em:
a) sobretensões de frente lenta: sobretensão transitória, usualmente
unidirecional, com tempo até a crista tal que 20 μs < Tcr ≤ 5000 μs, e
tempo até o meio valor (na cauda) T2 ≤ 20 ms;
b) sobretensões de frente rápida: sobretensão transitória,
usualmente unidirecional, com tempo até a crista tal que 0,1 μs < T1
≤ 20 μs, e tempo até o meio valor (na cauda) T2 ≤ 300 μs;
c) sobretensões de frente muito rápida: sobretensão transitória,
usualmente unidirecional, com tempo até a crista tal que Tf ≤ 0,1 μs,
duração total Tt ≤ 3 ms, e com oscilações superpostas de
frequências 30 kHz < f < 100 MHz.
.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - PR
.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - PR
Pára-raios ideal
Impedância infinita entre os seus terminais na condição de regime
permanente do sistema, ou seja, comporta-se como um circuito
aberto até a ocorrência de uma sobretensão no sistema;
Entrada instantânea de condução quando ocorrer sobretensão;
Parar de conduzir, ou seja, retornar à condição de circuito aberto
assim que a tensão do sistema retornar ao seu estado inicial;
Tal operação não deve causar nenhum distúrbio ou degradação ao
sistema ou ao próprio dispositivo de proteção.
.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - PR
Funcionamento Básico:
Localizado normalmente na entrada ou saída de circuitos às
subestações, estes estão dispostos um para cada fase. São
compostos por duas placas metálicas, uma ligada à fase e a outra
ligada a malha de aterramento. Quando ocorre um pico de tensão
este proporciona redução da rigidez dielétrica entre placas
permitindo a condução fase-terra. Reduzido o pico de tensão, a
rigidez dielétrica do meio restabelece sua característica nominal e a
condução de corrente é interrompida.
.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - PR
Evolução – Pára-raios
1 – Centelhador
 característica: o meio dielétrico é o ar
 desvantagens:
_ forte influência das condições atmosféricas em suas características
disruptivas;
_ incapacidade de extinguir, na maioria das aplicações, o arco elétrico de
baixa impedância, formado quando da sua disrupção, ocasionando a passagem da
corrente de curto-circuito do sistema, corrente essa que será mantida até atuação da
proteção de sobrecorrente;
_ elevada corrente de arco produz uma rápida erosão dos eletrodos dos
centelhadores, ocasionando uma variação progressiva nos seus níveis de proteção.
Obs.: a sobretensão máxima dos equipamentos protegidos é limitado pelo
centelhador.
.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - PR
Evolução – Pára-raios
2 – Centelhador em série a resistores não-lineares (tipo válvula)
Formados basicamente por centelhadores montados em série com resistores não-
lineares.
Materiais utilizados na confecção dos resistores não-lineares: hidróxido de alumínio,
óxido de ferro, sulfeto de chumbo e Carboneto de Silício (SiC).
Função dos centelhadores: isolar o pára-raios do sistema sob condições de regime
permanente e auxiliar na extinção da corrente subseqüente que flui através dos
elementos não-lineares, quando da sua passagem pelo zero.
Obs.: a corrente de descarga só é interrompida quando a tensão passa por zero.
Função dos resistores não-lineares: limitar a corrente de arco.
Inconveniente: normalmente os resistores não-lineares possui valores resistivos muito
elevados, acarretando numa tensão elevada nos terminais do pára-raios.
.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - PR
Evolução – Pára-raios
3 – Pára-raios com gap
Funcionamento baseado no alongamento do arco através do “gap” com auxílio de um
campo magnético.
Durante o processo de descarga ocorre ionização do meio (gap) formando
um caminho da corrente para terra. Com a passagem de corrente por uma
bobina (bobina de sopro magnético) cria-se um forte campo magnético, com
a tendência de expandir a corrente através do gap, ou seja, forma-se um
alongado arco elétrico.
.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - PR
Evolução – Pára-raios
3 – Pára-raios somente com resistores não-lineares
Neste caso, são utilizados somente blocos de resistores não-lineares na sua
construção, onde o material utilizado é o óxido de zinco (ZnO) que apresenta uma
característica não-linear muito superior ao do carboneto de silício (SiC).
.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - PR
Definição – Transformador de Potencial
São transformadores para instrumento cujo enrolamento primário é
conectado em derivação com o circuito elétrico, e que se destinam a
reproduzir no seu circuito secundário a tensão do circuito primário com sua
posição fasorial substancialmente mantida em uma posição defendida,
conhecida e adequada para uso com instrumentos de medição, controle ou
proteção.
Desenvolvidos para operar com secundário conectado a cargas de elevadas
impedância (voltímetros, wattímetros, freqüêncímetro e bobinas de aparelhos
eletrodinâmicos). Apresentando um elevado número de espiras no primário
(adequado a tensão nominal que este terminal está conectado) e pequena
quantidade de espiras no secundário (sendo está quantidade proporcional a
tensão padrão estabelecida por norma para os terminais do secundário – 115
Volts).
A condição normal de operação do TP corresponde a operação à vazio do
transformador de potência.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TP
Diferença fundamental entre transformadores de potência e TP
O que limita a máxima potência que se pode transferir por um
transformador de força é o seu aquecimento, que é fixado pela classe de
isolação do material empregado na sua fabricação. Colocando-se, por
exemplo, ventiladores no radiador, pode-se aumentar a capacidade de
transmissão de potência pelo transformador.
Já o TP o que limita a sua máxima potência é o seu erro de
transformação dado pela sua classe de exatidão.
Fonte: Proteção de Sistemas Elétricos de Potência (autor: Geraldo
Kindermann).
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TP
Valores nominais que caracterizam o TP
A.Tensão primária e relação de transformação nominal;
Seleciona-se a relação normalizada para uma tensão primária igual
ou imediatamente superior à tensão de serviço.
A. Classe de tensão de isolamento nominal;
A seleção da classe de tensão de isolamento de um TP depende da
máxima tensão da linha do circuito.
Livro: Introdução a proteção dos sistemas elétricos (pg. 48).
A.Freqüência nominal;
Os TPs são fabricados para 50 e ∕ ou 60 Hz.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TP
Valores nominais que caracterizam o TP
A.Carga nominal;
Para determinação da carga imposta a um TP, basta somar as potências que
cada um dos aparelhos conectados ao seu secundário absorve.
Segundo a ABNT, a carga é indicada por P12,5 (correspondente à potência
aparente de 12,5 VA), P25, P50, P100, P200 e P400. Segundo a norma ASA, os TPs têm
suas cargas indicadas por letras: W (corresponde a 12,5VA), X (= 25 VA), Y (= 75 VA), Z ( =
200 VA) e ZZ (= 400 VA).
Obs.: as cargas devem ser ligadas em paralelo permitindo assim que todas
fiquem sujeitas a mesma tensão medida.
A.Classe de exatidão nominal;
A classe de exatidão exprime nominalmente o erro esperado do transformador de
potencial, levando em conta o erro de relação de transformação e o erro de defasamento
angular entre as tensões primária e secundária. Para se determinar a classe de exatidão do
TP, são realizados ensaios a vazio e em carga com valores padronizados por norma.
A escolha da classe de exatidão dos TPs depende da precisão dos aparelhosa
serem conectados no seu secundário.
Os TPs enquadram-se em uma das seguintes classes de exatidão: 0,3; 0,6 ou
1,2.
As classes 0,3 e 0,6 destinam-se a aparelhos de medida ou laboratório e
faturamento, enquanto a classe 1,2 destina-se à alimentação de aparelhos indicadores
diversos e relés.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TP
Valores nominais que caracterizam o TP
A.Ambiente de utilização;
•uso exterior ou interior
•posição de montagem
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TP
Cálculo do erro
Devido a condições construtivas, a tensão primária nem sempre corresponde
ao produto da relação de transformação com a tensão secundária, sendo
necessário o uso de alguns cálculos para encontrar o valor exato da tensão
primária.
FCR → Fator de correção de relação;
RTPr → relação de transformação real;
RTP → relação de transformação nominal.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TP
Cálculo do erro
,onde: Vp → tensão real aplicada no primário.
O erro percentual pode ainda ser dado por: 
Onde: FCR p - fator de correção de relação percentual
%100


p
ps
p
V
VVRTP

 %100 pp FCR
%100
RTP
RTP
FCR rp
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TP
Exemplo: Uma medição efetuada por um voltímetro indicou que a tensão no
secundário do transformador de potencial é de 112,9 V. Calcular o valor real
da tensão primária, sabendo-se que o TP é de 13.800 V, e que este
apresenta um fator de correção de relação igual a 100,5%.
→ RTPr = 120,6
→ Vp real = 13.615,74 Volts
%100
Pr

RTPnom
RT
FCRp
VS
Vp
RT Pr
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TP
Exemplo: No ensaio do TP de 13.800 – 115 Volts, grupo de ligação 1, foram
anotados os seguintes resultados:
Tensão primária aplicada: 13.800 V
Tensão secundária medida: 113,6V
Com base nestes resultados, determinar a classe de exatidão do
transformador sob ensaio.
225,101%10001225,1
01225,1
120
47,121Pr
47,121
6,113
800.13
Pr
120
115
800.13




FCRp
RTPnom
ealRT
FCR
ealRT
RTPnom
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TP
+10
Ângulo de Fase (ß) em Minutos
Fa
to
r d
e 
C
or
re
çã
o 
da
 R
el
aç
ão
 (F
C
R
)
-40
99,0
Atrasado
-70 -50-60
99,2
99,6
99,4
100,2
100,0
99,8
-30 -20 -10 0
101,0
100,8
100,6
100,4
101,2
101,4
Adiantado
+30+20 +40 +50 +70+60
99,6
98,8
Classe 0,6
Classe 0,3
Classe 1,2
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TP
Tipos de TP’s
1)TP’s indutivos
2)Grupos de Ligação: Segundo ABNT, estes são definidos
3)de acordo com o tipo de conexão do primário do TPI e
4)o aterramento do sistema.
5)Grupo I: são aqueles projetados para ligação entre fases. São basicamente
os do tipo utilizados nos sistemas de até 34,5 kV.
6)Grupo II: são aqueles projetados para ligação entre fase e neutro de sistema
diretamente aterrados.
7)Grupo III: são aqueles projetados para ligação entre fase e neutro de
sistemas onde não se garante a eficácia do aterramento.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TP
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TP
Tipos de TP’s
2) TP’s Capacitivos
A medida que se aumenta a tensão nominal, o número de espiras
necessários para se estabelecer a densidade de campo magnético desejado
também aumenta. Po outro lado, a corrente primária nominal diminui. Isto
significa construir, para níveis de tensões elevadas, Tps com enrolamento
primário dotado de elevado número de espiras de fio muito fino (capaz de
suportar uma corrente primária nominal cada vez menor). Do ponto de vista
construtivo isto significa maiores custos pela dificuldade de execução da tarefa
(a chance de romper o fio fica muito grande), sem esquecer a natural
necessidade de maiores quantidades de isolamentos, para tensões maiores.
Desta forma é praticamente impossível bons projetos de Tps com tensão
primária nominais acima de 138 kV. Desta forma, é usual construir-se TPIs até
138 kV e para aplicações em sistemas com tensões superiores utilizam-se Tps
acoplados a um divisor de potencial capacitivo (TPCs transformadores de
potencial capacitivo).
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TP
Os TPCs basicamente utilizam-se de dois conjuntos de capacitores 
(C1 e C2) que servem para fornecer um divisor de tensão. A tensão no ponto B 
é ajustada próxima a Vp do Transformador de potencial. 
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TP
Circuito equivalente do TPC referente ao primário.
Desprezando o circuito de excitação e tomando-se o circuito 
equivalente de Thevenin visto dos terminais do secundário do TP, temos:
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TP
Para que a tensão V's independa da corrente de carga I's, o reator XL
deve ser ajustado de forma que Zo = 0.
Ou seja,
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TP
Dessa forma, a tensão no secundário V's não será influenciada pela 
corrente de carga I's sendo dada por:
Obs.: estando um TP com carga e havendo a necessidade de retirá-la, é
necessário que o enrolamento secundário fique aberto. O fechamento do
secundário de um TP através de um condutor de baixa impedância provocará
um curto-circuito; em outras palavras, uma corrente secundária
demasiadamente elevada, e em consequência a primária, pode provocar a
danificação do TP e, ainda, uma possível perturbação no sistema do circuito
principal.
Obs.: estando um TP alimentando vários instrumentos elétricos, estes devem
ser ligados em paralelo a fim de que todos eles fiquem submetidos à mesma
tensão secundária do transformador.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TP
É um transformador destinado a reproduzir proporcionalmente em seu circuito
secundário a corrente de seu circuito primário com sua posição fasorial mantida,
conhecida e adequada para uso em instrumentos de medição, controle e proteção.
Isto é, o transformador de corrente de reproduzir, no seu secundário, uma
corrente que é uma réplica da corrente do primário do sistema elétrico.
O transformador de corrente tem basicamente três finalidades, que são:
_ Isolar os equipamentos de medição, controle e relés do circuito de Alta Tensão (AT);
_ Fornecer no seu secundário uma corrente proporcional à do primário;
_ Fornecer no secundário uma corrente de dimensões adequadas para serem usadas
pelos medidores e pelos relés.
Observações:
Composto por fios grossos para que sua resistência elétrica seja bem pequena;
Poucas espiras, para que sua reatância seja a menor possível;
Instrumentos ligados no secundário do TC estão todos em série, para garantir
que a corrente elétrica seja a mesma em todos os equipamentos.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TC
RELAÇÃO DE TRANSFORMAÇÃO
Dentro da precisão requerida, considera-se o TC um transformador
operando dentro das características ideais. Deste modo, vale a lei similar à Lei
de Ohm, aplicada a circuitos eletromagnéticos, isto é:
.
Fp => Força magnetomotriz da bobina primária do TC;
Fs => Força magnetomotriz da bobina secundária do TC;
R => Relutância do circuito magnético do núcleo do TC;
Φ => Fluxo magnético no núcleo do TC.
..
 sp FF
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TC
Supondo o transformador ideal (relutância magnética = nula).
 ... IsNsIpNp
Is
Np
Ns
Ip
Is
Ns
Np
Ip
IsNsIpNp
oIsNsIpNp
.
1
.
..
..









3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TC
Definindo a relação de transformação do TC, como sendo o termo
designado pela expressão abaixo:
Assim,
Como os equipamentos são padronizados para 5 A, as relações de
transformação do TC são convencionalmente denotados por x ∕ 5.
Np
Ns
RTC 
RTC
Ip
Is 
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TC
Exemplo: Considerando o TC da figura abaixo, determine a relação de
transformação e a corrente secundária que passa pelo relé.
5
150
5
5
.3030
30
20
600


RTC
Np
Ns
RTC
A
RTC
Ip
Is 4
30
120
5
150
120








Is
Ip
Np
Ns
RTC 
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TC
Determinada carga absorve da rede uma certa corrente Ip que circula
no enrolamento primário do TC. A corrente que circula no secundário do TC
(Is), provoca uma queda de tensão na sua impedância interna (Z2) e na
impedância Zc que por conseqüência afeta o fluxo principal, exigindo uma
corrente magnetizante Io diretamente proporcional. Assim, o erro do TC é
resultado sensivelmente da corrente que circula no ramo magnetizante (Io).
Considerando um TC de relação 1:1, para que a corrente secundária
reproduzisse fielmente a corrente do primário, seria necessário que Ip = Is. No
entanto, a corrente que circula na carga não corresponde exatamente à
corrente do primário, ocasionando o erro do TC.
Ip = Io + Is
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TC
Tipos de TCs.
A) Transformador de Corrente de Alta Reatância
São transformadores de corrente que tem a bobina primária enrolada sobre
o seu núcleo magnético.
B) Transformador de Corrente de Baixa Reatância
Devido à lata corrente primária, a bitola do fio é grande, ficando impraticável
construtivamente fazer espiras no núcleo magnético do TC. Deste modo, o
primário é apenas uma barra que transpassa o núcleo do TC.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TC
Este RC é também conhecido como tipo Bucha. Utiliza o mesmo
princípio usado no TC de medição tipo alicate. Neste caso, a relação de
transformação vale Ns ∕ 1.
Obs.: TC tipo bucha: é aquele cujas características elétricas
são semelhantes ao TC tipo barra, porém sua instalação é
Feita na bucha dos equipamentos (transformadores,
disjuntores, etc), que funcionam como enrolamento primário.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TC
Carga Secundário: Para um TC, a carga secundária representa o valor ôhmico
das impedâncias formadas pelos diferentes aparelhos ligados a seu secundário,
incluindo-se os condutores de interligação.
Exemplo: Considerando uma carga nominal de 300 VA a ser ligada no secundário de um
TC, a sua impedância de carga nominal é dado:
Obs.: a carga dos aparelhos que devem ser ligados aos TCs tem que ser dimensionada
criteriosamente. Assim, como os aparelhos são interligados aos TCs através de fios,
normalmente de grande comprimento, é necessário calcular-se a potência dissipada
nesses condutores e somá-las a potência dos aparelhos correspondentes.
Zc → impedância do condutor , em Ώ/m;
L → comprimento do cabo em metros.
 12
5
300
22Is
P
Zc
  
potência
cosinstrumenttotal IZlPotPot
2
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TC
Fator de Sobrecorrente: é definido pela relação da máxima corrente de
curto-circuito que passar pelo primário do TC e a sua corrente primária nominal,
para que a precisão de sua classe seja mantida.
Os valores máximos das correntes de curto-circuito que podem passar pelo
primário do TC para que o seu erro seja mantido é padronizado de acordo com
as normas do país ao qual o sistema elétrico pertence. Os valores do fator de
sobrecorrente (FS), padronizadas são:
_ Pela ANSI => FS = 20%;
_ Pela ABNT => FS = 5 , 10, 15 e 20%.
A tendência no Brasil é FS = 20%
Exemplo: um TC com RTC de 600 / 5 e FS = 20, só pode ser usado num
sistema elétrico onde a máxima corrente de curto-circuito no local da instalação
do Tc não ultrapassar o valor de 20 x 600 = 12.000 A. A limitação verificada é a
garantia do Tc de não ultrapassar o seu erro de sua classe de exatidão.
TCnom
circuitocurtomáx
Ip
Ip
FS
_
_ 

3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TC
Diferença entre o TC de medição e proteção: Os TCs de medição
devem manter sua precisão para correntes de carga nominal. Já os TCs de
proteção devem ser precisos até o seu erro aceitável para corrente de curto-
circuito de 20In. Portanto o núcleo magnético do TC de proteção deve ter seção
transversal grande, para não saturar no instante do curto-circuito. Os núcleos
magnéticos dos TCs de medição são de seção menor que os de proteção, para
propositadamente saturarem durante os curtos-circuitos. A saturação limita o
valor de sobretensão aplicada nos equipamentos de medição.
Obs.: a máxima corrente de curto-circuito no
local do TC deve estar dentro da limitação
da classe de exatidão do TC, de acordo com
o seu FS, isto é, por exemplo:
AIp
Ip
Ip
Ip
Fs
TCnom
TCnom
TCnom
circuitocurtomáx
400
108
20
_
_
3
_
_





3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TC
TC com secundário em aberto.
No TC é a carga do circuito que impõe a Icarga que passa pelo primário
do TC.
Com o TC funcionando normalmente com carga, ou com o seu
secundário em curto-circuito, vale a seguinte equação:
Quando o secundário do TC abre, Is = 0.
Note que neste caso Np x Icarga fica fixo (constante), porque a carga no circuito
não mudou. Assim, o valor R x Φ aumenta para ficar com o mesmo valor Np .
Icarga.
Como a relutância mantém o mesmo valor, pois não há modificação nos
parâmetros de permeabilidade comprimento e área da seção, o fluxo magnético
dentro do núcleo cresce, entrando na região de saturação do TC.
 SSpp ININ
 0argacp IN
S
11


3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TC
O excessivo aumento do fluxo magnético no núcleo do TC causa os
seguintes efeitos:
1 – excessivas perdas por histerese e correntes no núcleo do TC, aquecendo-o
rapidamente, e queimando o TC;
2 – Produção de elevadas tensões no terminal secundário do TC, vindo a
perfurar isolação.
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TC
Erro de relação de transformação: é aquele que é registrado na
medição de corrente com TC, onde a corrente primária não corresponde
exatamente ao produto da corrente lida no secundário. Os erros de TCs são
devidos basicamente à corrente do ramo magnetizante. Logo a impedância do
enrolamento primário não exerce nenhum efeito sobre o erro do TC. Assim, o
erro pode ser corrigido através do fator de correção de relação (FCRr).
→ onde RTCr é a relação de transformação real e RTC a
relação nominal.
Finalmente, o erro de relação pode ser calculado percentualmente através da
equação:
→ onde Ip é a corrente primária do TC.
O erro também pode ser expresso por Ep = (100 - FCRp).
RTC
RTCr
FCRr 
100


Ip
IpIsRTCr
Ep
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TC
Saturação magnética: é o
estado alcançado quando
um aumento na aplicação
externa de um campo
magnético H não pode
aumentar a magnetização
do material
adicionalmente, de modo
que o campo magnético
total β limita-se.
l
IN
H


Area


3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TC
H → campo magnético [Ae ∕ m];
N → número de espiras;
I → intensidade de corrente [A];
L → comprimentodo núcleo magnético [m].
B → densidade fluxo magnético [Tesla];
Φ → fluxo magnético [Weber];
A → área da seção perpendicular ao fluxo magnético [m²].
→ H = intensidade de campo magnético, β = densidade de
fluxo magnético e μ = permeabilidade magnética
l
IN
H


Area




H
3) Estudos Básicos para Especificação 
dos Equipamentos - TC