Transformadores para Instrumentos

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SUMÁRIO
1.
INTRODUÇÃO AOS TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTOS
01
1.1
GENERALIDADES
01
1.2
CARACTERÍSTICA PRINCIPAL DOS TIs
02
1.3
TIPOS DE TIs
03
2.
TRANSFORMADOR DE CORRENTE
06
2.1
GERAL
06
2.2
TIPOS DE TCs
06
2.3
CUIDADOS ESPECIAIS COM O TC
07
2.4
ERRO DE FASE E ERRO DE RELAÇÃO
08
2.5
CURVA DE EXCITAÇÃO
09
2.6
CLASSES DE EXATIDÃO E CARGAS
09
2.7
FATOR TÉRMICO
10
2.8
FATOR DE SOBRECORRENTE
10
2.9
CORRENTES
10
2.10
CORRENTES DE CURTA DURAÇÃO
11
2.11
ESPECIFICAÇÃO
11
2.12
ENSAIOS DE FÁBRICA
13
2.13
INSTALAÇÃO NA SUBESTAÇÃO
14
2.14
MANUTENÇÃO
14
2.15
ENSAIOS DE CAMPO EM TCs
14
2.15.1
Ensaio de polaridade
15
2.15.2
Ensaio de relação de transformação
17
2.15.3
Ensaio de levantamento da característica de magnetização dos núcleos de transformadores de corrente (ensaio de saturação do TCs)
21
2.15.4
Ensaio de resistência ôhmica
26
2.15.5
Ensaios dielétricos
31
3.
TRANSFORMADOR DE POTENCIAL
32
3.1
GERAL
32
3.2 
CUIDADOS ESPECIAIS COM O TP
32
3.3
ERRO DE FASE E ERRO DE RELAÇÃO
33
3.4
CLASSES DE EXATIDÃO E CARGAS
33
3.5
GRUPOS DE LIGAÇÃO
34
3.6
TENSÕES E RELAÇÕES NOMINAIS
34
3.7
POTÊNCIA TÉRMICA
35
3.8
PERFORMANCE AOS TRANSITÓRIOS
35
3.9
FATOR DE TENSÃO
35
3.10
ESPECIFICAÇÃO
35
3.11
ENSAIOS DE FÁBRICA
36
3.12
INSTALAÇÃO NA SUBESTAÇÃO
37
3.13
MANUTENÇÃO
37
3.14
ENSAIOS DE CAMPO EM TPs
37
3.14.1
Ensaio de polaridade
38
3.14.2
Ensaio de relação de transformação (relação de espiras) em TPs
39
3.14.2 Ensaio de resistência ôhmica
41
4.
TRANSFORMADOR DE POTENCIAL CAPACITIVO
46
4.1
GERAL
46
4.2
ERRO DE FASE E ERRO DE RELAÇÃO
47
4.3
SISTEMA DE ONDA PORTADORA
48
4.4
PERFORMANCE TRANSITÓRIO
49
4.5
OUTRAS CARACTERÍSTICAS
50
4.6
ESPECIFICAÇÃO
50
4.7
ENSAIOS
50
4.8
INSTALAÇÃO
51
4.9
MANUTENÇÃO
52
5.
EVOLUÇÃO DOS TIs
53
5.1
GERAL
53
5.2
TRANSFORMADORES INDUTIVOS, PARA REPRODUÇÃO DE CORREN-TES DE CURTO ASSIMÉTRICOS
53
5.2.1
Transformadores de corrente, com núcleos convencionais
53
5.2.2
Transformadores de corrente com entreferro antiremanente
54
5.2.3
Transformadores de corrente com núcleo linear
54
5.3
CLASSES DE NÚCLEOS DE PROTEÇÃO PARA A REPRODUÇÃO DE CORRENTES DE CURTO COMPLETAMENTE ASSIMÉTRICOS, CONFORME “PROJETO IEC” (CLASS TP)
55
5.3.1
Definições de erro e limite de erro, para núcleos de proteção não con-vencionais (classes TP de núcleos de proteção)
55 
TRANSFORMADOR PARA INSTRUMENTOS
1. INTRODUÇÃO AOS TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTOS 
1.1 GENERALIDADES
Pode-se avaliar a importância de um transformador para instrumentos – TI, em um sistema de transmissão de energia, considerando a idéia do capital de retorno da implantação deste sistema. De fato, a detenção da produção de energia deste sistema, se faz medindo a energia entregue ao consumidor,através de duas grandezas fornecidas pelo transformador para instrumento – TI, a saber: corrente e tensão.
Estas mesmas grandezas irão ser analisadas e processadas também pelas proteções cuja função é conservar o sistema de transmissão de energia, contra a sua destruição. Elas comandam, eventualmente, a abertura dos disjuntores de modo a isolar o trecho do sistema supostamente com defeito. Em outras palavras, os TIs possibilitam quantificar financeiramente a produção de energia do sistema de transmissão e ao mesmo tempo proteger esse sistema contra a sua destruição de modo a dar uma continuidade operativa ao mesmo.
np
ns
Figura 1 – Diagrama Esquemático Simplificado de um 
Sistema de Transmissão de Energia Elétrica
Uma outra maneira de se visualizar o TI, é através do conceito de transformador. Consideremos um sistema de transmissão de energia constituído de subestações (SE) e linhas de transmissão (LT) e um sistema de medição e proteção constituído de medi​dores de energia e proteções de equipamentos e LTs. O elo de ligação entre o sistema de transmissão e o sistema de medição e proteção, é o transformador para instrumentos-TI. O primeiro sistema é portador, de altas correntes e altas tensões enquanto que o segundo sistema tem instrumentos de baixa corrente e baixa tensão. Por conseguinte, o TI é um transformador abaixador de duas grandezas elétricas: a corrente e a tensão.
 SISTEMA DE TRANSMISSÃO
 SISTEMA DE MEDIÇÃO E PROTEÇÃO
Figura 2 – Sistema Medição e Proteção
LT
=
Linha de Transmissão
=
TP
M
=
TC
=
 Disjuntor
1.2 CARACTERÍSTICA PRINCIPAL DOS TIs
Para que a medição e proteção do sistema de transmissão se faça com precisão, a transformação da corrente e tensão deve ser realizada com precisão. Esta precisão é caracterizada por dois tipos de erros: erro de fase e erro de relação. Vejamos um transformador de relação 1:1.
Figura 3 – Diagrama Esquemático Simplificado de um 
Transformador de 2 Enrolamentos com Reação 1:1
A tensão ou corrente senoidal de entrada do primário, apresenta as seguintes características:
· amplitude A
· ângulo de fase ( ( t
Essa forma de onda vai se apresentar, no secundário, da seguinte maneira:
· amplitude A’
· ângulo de defasagem (’ ( t’
A tensão ou corrente passando por uma impedância (transformador), irá se atrasar (t’> t) e sofrerá desgastes (diminuição de amplitude). Estes dois elementos, o atraso e o desgaste, deverão ser os mínimos possíveis, para que essas grandezas (corrente e tensão) sejam reproduções fiéis do que acontece no primário.
O atraso é chamado de erro de fase e é medido em minutos. O desgaste é o erro de relação traduzido em porcentagem.
1.3 TIPOS DE TIs
a) Existem dois tipos de TIs, a saber:
· transformador de potencial (tensão) –TP
· transformador de corrente – TC
b) Quanto ao elemento utilizado no transformador, os TPs podem ser de três tipos:
· transformador de potencial indutivo – TPI
· transformador de potencial capacitivo – TPC
· transformador de potencial resistivo – TPR
c) TPI
TPI é um transformador de potencial cujos primário e secundário são constituídos de enrolamentos. Utiliza-se o TPI geralmente em tensões até 230kV.
Figura 4 – Diagrama Esquemático Simplificado de um TPI
d) TPC
O TPC é um transformador de potencial cujo primário é constituído de um divisor capacitivo com um enrolamento de média tensão. O secundário é formado de outro enrolamento. O TPC à partir de 230kV, é construtivamente mais econômico que o TPI.
Figura 5 – Diagrama Esquemático Simplificado de um TPC 
Além disso, utiliza-se o TPC para acoplar O sistema de ondas portadoras (S.O.P.) à linha de alta tensão. As ondas portadoras aproveitam a existência dos cabos de alta tensão das fases, como um eixo físico de transmissão de informações. Devido a esse tipo de transmissão, os níveis de potência empregados são geralmente baixos, possibilitando o uso dos TPCs para o seu acoplamento às linhas de transmissão (LTs).
Deste modo, o TPC além de fornecer as tensões das linhas a um nível compatível com os instrumentos, é um dispositivo de ligação entre o siste-ma de comunicações à baixa tensão aos cabos de alta tensão das LTs.
e) TPR
O TPR é um abaixador de tensão formado, como o próprio nome indica, de um divisor resistivo. Devido a ausência de elementos indutivos e capacitivos, a sua precisão se apresenta usualmente alta, motivo pelo qual ele é empregado em laboratórios de alta tensão. Também é usado nos sistemas de transmissão de corrente contínua.
Figura 7 – Diagrama Esquemático Simplificado de um TPR
f) TC
O TC é um transformador cujo enrolamento primário está conectado em série com o sistema de alta tensão e é constituído de poucas espiras. O secun-dário formado de muitas espiras e a relação entre o secundário e o primário (espiras) é que fornece a relação entre as correntes primária e secundária.
Figura 8 – Ilustração Construtiva de um TC
Geralmente, o primário é constituído de uma barra passando pelo centro de um núcleo onde o secundário é enrolado.
2. TRANSFORMADOR DE CORRENTE
2.1 GERAL
Um TC é um transformador destinado a abaixar a corrente, que circula no sistema, a um valor compatível aos instrumentos de medida e dispositivos deproteção.
Ele é constituído de um primário de poucas espiras, enroladas em torno de um núcleo e em série com a linha de alta tensão. O secundário é formado por um número elevado de espiras e é enrolado neste mesmo núcleo.
O isolamento da TC, normalmente é feito com papel impregnado com óleo. O gás e também utilizado, tal como o SF6 (hexafluoreto de enxofre) a uma pressão superior à atmosférica.
2.2 TIPOS DE TCs
Existem três tipos construtivos de TC de alta tensão a saber:
Figura 9 – Ilustração de Tipos Construtivos de TCs
a) No tipo A, o núcleo e o enrolamento secundário são contidos em um tanque aterrado, na base de um isolador de porcelana, sendo os terminais do enrolamento primário, plenamente isolado, levados ao cabeçote no topo, através do isolador de porcelana.
b) No tipo C, os núcleos e enrolamentos secundários são alojados no cabeçote ou tanque “vivo”, sendo os ter​minais secundários levados para baixo, através do isolador.
Esta forma construtiva é particularmente apropriada quando são envolvidas elevadas correntes primárias, já que ela permite o uso de um condutor primário curto, tipo barra, com conseqüente diminuição dos problemas eletrodinâmicos e de dispersão de fluxo.
Existem também os chamados TCs de bucha que consistem de um núcleo na forma de um anel sobre o qual, o enrolamento secundário, é enrolado. O núcleo “abra-ça” a bucha. Essa bucha constitui o primário. 
2.3 CUIDADOS ESPECIAIS COM O TC
O TC é um gerador de corrente. Por conseguinte, a corrente no secundário é independente da variação da carga. Porém, na prática, essa variação é limitada, cuja ultrapassagem pode ser bastante danosa ao TC. Consideremos a circuito equivalente do TC.
 TC LT
 ZB
Figura 10 – Circuito Equivalente de um TC
onde:
N = 
 = relação espiras do secundário e do primário.
ZB = impedância da carga
ZS = impedância do secundário
Zm = impedância de magnetização
Zp = impedância do primário
E1 = tensão do primário
Em = tensão de magnetização
VS = tensão que aparece nos bornes do secundário
Ip = corrente primária
Im = corrente de magnetização
IS = corrente secundária
N
I
p
 = I m + I S
Se a impedância ZB = (, significando a abertura do secundário, a corrente IS se iguala a zero e 
N
I
p
 = Im. Portanto toda corrente do primário é utilizada na magnetização do núcleo, levando o mesmo à saturação.
A tensão Em = Im Zm se elevará a valores tais, que poderá levar o TC à explosão. Assim, quando da necessidade de retirar a carga de um TC, por exemplo um medidor de energia, um amperímetro etc, deve-se ter o cuidado de curto circuitar o aparelho, de modo que a corrente secundária esteja sempre presente.
Em vista disso, não é permitido o uso de fusíveis nos secundários dos TCs, cuja atuação provocaria altos danos ao equipamento e que de nada serviria pois o curto circuito do secundário do TC representa, pa​ra o mesmo, a carga mínima, ou seja, zero.
2.4 ERRO DE FASE E ERRO DE RELAÇÃO
Consideremos o circuito da Figura 10, anterior. O diagrama vetorial das grandezas se apresenta da seguinte forma: 
Figura 11 – Diagrama Vetorial das Grandezas Envolvidas de um TC
A corrente IS está em atraso em relação a VS devido a carga ser indutiva. ES é a soma da queda de tensão em ZS com VS. Como 
N
I
p
 = I S + I m , o ânguLo ( entre 
N
I
p
 e IS é o erro de fase introduzido pelo TC.
A intensidade de IS só seria igual a 
N
I
p
 se I m = 0. Como I m ( 0, a corrente IS terá amplitude diferente de 
N
I
p
, dando origem ao erro de relação do TC.
2.5 CURVA DE EXCITAÇÃO
Uma curva de excitação típica para um TC é mostrada na Figura 12. A corrente foi obtida, aplicando-se uma tensão ao secundário do TC, com o primário aberto. A curva apresenta os requisitos da corrente de excitação para uma dada tensão secundária.
Figura 12 – Curva de Excitação Típica para um TC
2.6 CLASSES DE EXATIDÃO E CARGAS
Como visto anteriormente, o ângulo de fase (atraso) e o erro de relação (desgaste) sofrido pela corrente ao passar para o secundário do TC, determinam o tipo de classe de exatidão do transformador. Os enrolamentos de medição, sobretudo os de medição de faturamento, requerem atrasos e desgastes, os mínimos possíveis. As classes de exatidão segundo a norma ABNT, são as seguintes:
Medição
FCR
 (
0,3
(0,3%
(32 min.
0,6
(0,6%
(63 min.
1,2
(1,2%
(120 min.
3
(3%
 – 
As cargas podem ser: C 2,5 – C 5,0 – C 12,5 – C 25 – C 50 – C 100 – C 200. Devido a não definição ângulo de fase para a classe 3, recomenda-se a utilização desta classe na medição de faturamento.
A ANEEL/ONS, sucessora do antigo GCOI, normatizou a classe 0,3 para os casos de medição de faturamento. Exemplo: 0,3 C 50 – O enrolamento tem uma classe de exatidão 0, 3 e uma carga máxima de 50VA.
 Proteção
FCR
(
5
 5%
–
10
10%
–
A indicação da exatidão de um TC para proteção é composta de classe de exatidão, pela classe do TC quanto a impedância (A ou E), seguida da tensão secundária que aparece nos terminais do TC a 20 vezes a corrente secundária nominal. Para os TCs de classe A, o erro da relação porcentual deve ser determinado mediante ensaio de exatidão pelos métodos diretos ou indiretos. O erro de relação percentual para os TCs de classe E, pode ser determinado por cálculo, uma vez que o valor da reatância de dispersão do enrolamento secundário pode ser desprezado.
Exemplo 5A 200 =TC para serviço de proteção classe de exatidão 5, classe alta impedância e carga nominal C 50.
2.7 FATOR TÉRMICO
É o fator pelo qual deve ser multiplicada a corrente nominal de um TC para se obter a corrente máxima que o TC deve suportar, em regime permanente, operando em condições normais, sem exceder os limites de temperatura especificados para a sua classe de isolamento. Segundo a ABNT, os fatores térmicos normalizados iguais ou inferiores a 2, são: 1 – 1,2 – 1,3 – 1,5 e 2,0.
2.8 FATOR DE SOBRECORRENTE
Segundo a norma ANSI, o fator de sobrecorrente é igual a 20. Este fator define a corrente máxima de curto circuito para o qual a classe de exatidão deve ser mantida.
2.9 CORRENTES
As correntes primárias e relações nominais do TC são normalizadas pela ABNT e alcançam valores até 8.000A e 1.600:1 respectivamente. Para o enrolamento secundário, adota-se o valor de 5A.
As suas representações obedecem as seguintes regras:
a) O hífen ( – ) deve ser usado para separar correntes nominais de enrolamentos diferentes. 
Exemplo: 100 – 5A.
b) O sinal de dois pontos ( : ) deve ser usado para exprimir relações nominais.
Exemplo: 120:1
c) O sinal ( x ) deve ser usado para separar correntes primárias ou relações obtidas de um enrolamento cujas bobinas devem ser ligadas em serie ou em paralelo.
Exemplo : 100 x 200 – 5A 
20 x 40 : 1
d) A barra ( / ) deve ser usada para separar correntes primárias ou relações obtidas por meio de derivações, sejam estas no primária ou secundário. 
Exemplo : 150/200 – 5A
30/40 : 1
2.10 CORRENTES DE CURTA DURAÇÃO
Assim como os outros equipamentos do sistema, o TC será sobrecarregado pelas correntes de curto circuito. A corrente nominal de curta duração é definida como sendo o valor eficaz da componente corrente alternada da corrente que o TC é capaz de suportar durante um tempo, sem sofrer danos físicos ou térmicos. O valor de crista do primeiro ciclo da corrente não deve ser menor que 2,5 do valor eficaz da corrente simétrica. Por outro lado, os efeitos físicos máximos, acontecem durante o primeiro ciclo, e as forças são proporcionais ao quadrado dos valores instantâneos da corrente.
2.11 ESPECIFICAÇÃO
Para se especificar um TC, deve-se levar em conta, principalmente, os seguintes itens:
a) Tipo de serviço – indicação sobre a instalação: 
interior ou exterior.
b) Posição de montagem – posição de montagem desejada:
vertical, horizontal ou invertida.
c) Relação nominal de transformação – deve ser expressa em termos de corrente nominal primária para corrente nominal secundária.
c.1 -
Corrente nominal primária – deve ser especificada para a máxima correntede carga do sistema elétrico ou máxima corrente que a linha pode suportar termicamente.
c.2 -
Corrente nominal secundária – Normalmente é de 5A, exceto em casos em que os TCs estão distantes dos aparelhos medidores (1A).
d) Freqüência nominal – normal 60Hz.
e)
Classe de tensão – Adotar a classe de tensão mais próxima a da tensão mais elevada do sistema.
Pode-se adotar uma classe de tensão superior, de acordo com as condições requeridas pelas instalações.
Exemplo:
Climas insalubres, ambientes poluídos ou altitudes de operação superiores a 1.000m.
f) Classe de exatidão e carga nominal.
f.1 -
Enrolamento de medição – A classe de exatidão é escolhida de acordo com a função dos aparelhos conectados. As classes nominais são: 0,3 – 0,6 – 1,2, 3.
– A carga nominal é adotada, tomando a carga nominal imediatamente superior à soma das cargas que representam os aparelhos conectados ao secundário, devendo também levar em consideração a carga que representa os condutores de conexão entre aparelhos e TC.
f.2-
Proteção – A carga nominal é a soma das impedâncias das proteções e cabos que interligam os relés ao TC. A tensão é obtida como segue:
V = In x FS x Z
In = corrente nominal secundária (5A)
FS = fator de sobrecorrente (20x)
V = tensão no secundário
Z = soma das impedâncias
Vnominal > V
– Erro porcentual – 5 e 10%
g) Fator térmico – Geralmente, é fixado em 1,2 x In, porém de acordo com as necessidades de operação, pode-se adotar um outro valor superior.
h) Corrente Térmica (I t) – A corrente térmica de curto circuito que deve ser suportada pelo TC, depende da potência máxima de curto circuito no local da instalação especificada para 1 ou 3s. A corrente térmica (I t) é determinada como segue:
3
.
)
(
)
(
kV
Tensão
MVA
circuito
curto
de
Potência
I
t
=
i)
Corrente dinâmica (Idin) – É o valor de crista da primeira onda de curto circuito completamente as​simétrica.
I din > 1,8 x 
2
 x I t ( 2,5 x I t
j)
Distância de escoamento – É a menor distância entre duas partes con-dutoras, medida ao longo da superfície do corpo isolante que separa essas partes. Essa distância é definida a partir do meio onde vai ser instalado o TC, ou seja, do grau de poluição da atmosfera da subestação a saber:
j.1 - atmosferas ligeiramente poluídas - 16mm/kV
j.2 - atmosferas medianamente poluídas - 23mm/kV
j.3 -
atmosferas fortemente poluídas - 29mm/kV
j.4 -
atmosferas extremamente poluídas - 35mm/kV
Nota: Atualmente, as especificações da ELETROSUL contemplam o valor de 20 mm/kV 
l)
Cantilever – Uma corrente de curto circuito, ao passar por um TC, gera forças mecânicas instantâneas no topo do transformador, transmitidas a sua base. O momento resultante é tanto maior quanto maior e a altura do TC. Simultaneamente, deve-se levar também em conta, a ação de fortes ventos que no caso da ELETROSUL, adota-se o valor de 150Km/h à 10m de altura e a 15 ºC. Em conseqüência, os fabricantes reforçam o equipamento de modo a suportar essas forças, principalmente a coluna de porcelana que é a parte mais frágil do TC.
2.12 ENSAIOS DE FÁBRICA
Os ensaios existem para que o comprador se certifique de que o equipamento que se está comprando, está conforme as especificações. Eles podem ser divididos em ensaios de:
- Rotina
- Tipo
Os ensaios de rotina são aqueles realizados pelo fabricante em sua fábrica, cabendo ao comprador o direito de designar um inspetor para assisti-los.
Quando solicitado, o fabricante deve fornecer os relatórios de ensaios. Estes ensaios tem a finalidade de verificar e detectar os erros devidos à mão de obra. Se um TC não passar em um ensaio de rotina, o mesmo é recusado pelo comprador. Neste caso, o fabricante deverá repor a unidade defeituosa ou então reparar a que está com defeito.
São os seguintes os ensaios de rotina, segundo norma ABNT:
· tensão induzida
· tensão suportável à freqüência industrial e medição de descargas parciais
· polaridade
· exatidão
· fator de potência do isolamento
· estanqueidade à frio e resistência mecânica à pressão interna.
Os ensaios de tipo são aqueles realizados, geral​mente em uma só unidade escolhida pelo comprador, de modo a verificar o projeto do transformador associa​do à qualidade do material. Caso houver falha no ensaio, o projeto do transformador poderá estar em jogo, chegando, às vezes, a uma recusa de todos os equipamentos. Segundo a ABNT, os ensaios de tipo são:
· todos os ensaios de rotina resistência dos enrolamentos
· tensão suportável de impulso de manobra
· tensão suportável de impulso atmosférico
· elevação de temperatura na corrente térmica nominal
· corrente dinâmica nominal
· rádio interferência
· estanqueidade à quente.
2.13 INSTALAÇÃO NA SUBESTAÇÃO
O TC de alta tensão comprado pela ELETROSUL, é do tipo para montagem vertical sobre pedestal de concreto armado. Sua instalação não requer grandes cuidados como os outros equipamentos da subestação. As conexões de alta tensão são feitas através dos conectores a tubos ou cabos flexíveis. As conexões de baixa tensão dos enrolamentos secundários são realizadas através de uma régua de terminais, insta lada dentro de uma caixa agregada ao tanque do TC.
Enquanto o TC não for energizado, deve-se tomar o cuidado, mesmo durante o transporte, de curto circuitar todos os terminais dos enrolamentos secundários bem como o primário. Isso evita que tensões perigosas possam aparecer nos secundários devido a qualquer motivo.
2.14 MANUTENÇÃO
O TC não possui partes externas móveis, à exceção da caixa de terminais e por conseguinte torna-se bastante simples a sua manutenção no campo. Os serviços de manutenção estão descritos na Instrução de Manutenção II/TC/001, Anexo I deste documento. Quando houver procedimentos específicos para modelos também especí-ficos, estes serão solicitados nos roteiros de manutenção para o modelo em questão.
Embora, como foi dito acima, a manutenção no campo de TCs seja bastante simples, muitas vezes estes equipamentos são reparados nas oficinas ou fabricantes. Quando isto acontece são necessários uma bateria de ensaios. Alguns ensaios também são solicitados durante os testes de recepção de subestações. O item seguinte trata destes ensaios.
2.15 ENSAIOS DE CAMPO EM TCs
Os seguintes ensaios são realizados nestes equipamentos pela manutenção no comissionamento e na manutenção propriamente dita.
· ensaio de polaridade;
· ensaio de relação de transformação;
· ensaio de resistência ôhmica;
· ensaios dielétricos (medição da resistência de isolamento e medição do fator de potência); e
· ensaio de saturação. 
2.15.1 Ensaio de polaridade
Considerando-se as Figuras 13a e 13b abaixo, diz-se que o terminal s1 do secundário tem a mesma polaridade do terminal P1, do primário se, quando a corrente I1 percorre o enrolamento primário de P1 para P2, no mesmo instante a corrente I2 percorre o instrumento A de S1 para S2. Conseqüentemente, diz-se também que S2 tem a mesma polaridade de P2.
a)
 b)
Figura 13 – Diagrama Ilustrativo das Polaridades de TCs
Quando o TC alimenta somente amperímetros, relés de corrente etc., a sua polaridade não precisa ser levada em consideração. Mas, quando ele alimenta instrumentos elétricos cuja bobina de corrente é provida de polaridade relativa,como wattímetros, medidores de energia elétrica, fasímetros etc., então é extremamente importante a consideração da polaridade do TC. A entrada da bobina de corrente destes instrumentos deve ser ligada ao terminal secundário do TC que corres​ponde ao seu terminal primário que esta ligado como entrada ao circuito principal. 
Exemplo: Nas Figuras 13a e 13b, primário do TC for ligado em série com a carga de modo que P1 seja a sua entrada, isto é, P1 esteja ligada no lado da fonte e P2 no lado da carga, então a entrada das bobinas de corrente dos instrumentos será ligada ao terminal S1 do secundário. Da mesma forma, se P2 for ligado como entrada, isto é, P2 no lado da fonte e P1 no lado da carga, então S2 é que será utilizado como entrada das bobinas de correntedaqueles instrumentos elétricos.
Normalmente, os terminais dos enrolamentos primário e secundário dos TCs são dispostos de tal forma que os terminais de mesma polaridade ficam adjacentes, como mostra a Figura 13a, e não em diagonal, como mostra a Figura 13b.
Se um TC alimenta vários instrumentos elétricos, estes devem ser ligados em série a fim de que todos eles sejam percorridos pela mesma corrente do secundário do TC.
a) Procedimento para realização do ensaio
A Figura 14 a seguir mostra o diagrama simplificado do circuito de ensaio.
Figura 14 – Diagrama Esquemático Simplificado 
para Ensaio de Polaridade em TCs
O ensaio é realizado conforme os procedimentos que seguem:
· seguir o planejamento prévio obrigatório para execução do serviço em relação ao aspecto de segurança, das Instruções Gerais de Segurança constantes do Manual de Manutenção.
· conecte uma bateria no primário do TC conforme mostrado na Figura 14, tomando-se o cuidado de ligar o polo positivo no terminal P1.
· conecte um voltímetro analógico no secundário do TC.
· feche a chave S com um pequeno golpe e verifique a deflexão do ponteiro. Se esta deflexão for no sentido horário e em seguida no sentido inverso, diz-se que os enrolamentos tem polaridade subtrativa.
· se no entanto a deflexão do ponteiro move-se no sentido inverso ao descrito acima, convencionou-se que trata-se de polaridade aditiva.
· é importante salientar que em alguns casos é extremamente crítico o movimento do ponteiro dificultando demasiadamente a percepção do seu movimento. Esta situação com maior freqüência em TCs de bucha. Nestes casos tentar solucionar o problema utilizando uma fonte mais potente.
b) Ilustração do ensaio
A Figura 15a mostra de forma esquemática o comportamento das correntes no ensaio de polaridade de transformadores e a correspondente deflexão do ponteiro no voltímetro – polaridade substrativa.
Da mesma forma a Figura 15b mostra de forma esquemática o compor-tamento das correntes no ensaio de polaridade de transformadores e a correspondente deflexão do ponteiro do voltímetro – polaridade aditiva. 
Ensaio de Polaridade em Trafos
1º Polaridade Subtrativa
2º Polaridade Aditiva
Figura 15 – Diagrama Esquemático Ilustrativo do Comportamento 
das Correntes no Ensaio de Polaridade de Transformadores
2.15.2 Ensaio de relação de transformação
a) Relação Teórica
A Relação teórica de corrente e a relação dada entre a corrente da linha e a corrente do secundário do trans​formador: 
Is
Ip
 = Relação de transformação.
b) Métodos para Verificação da Relação de Corrente
Existem vários métodos para esta verificação, entre os quais, o método direto e o método da relação inversa.
b.1 - Método direto
Este método é usado quando se dispõe de uma fonte de cor​rentes elevadas.
Aplica-se a corrente no primário do TC e faz-se a leitura da corrente que aparece no secundário. A relação será calculada dividindo-se a corrente do primário pela corrente do secundário.
Nota:
Este método não e valido para TCs de bucha de transformadores.
1) Instrumento utilizado para o Ensaio
· Este ensaio normalmente é realizado com uma fonte de corrente elevada e o instrumento mais utilizado e o denominado “multi-amp”.
A Figura 16 a seguir mostra o diagrama esquemático simplificado do instrumento.
Figura 16 – Diagrama Esquemático Simplificado 
de uma Fonte de Corrente AC
2) Descrição Simplificada do Instrumento
· Um transformador de entrada com vários tapes, de 120V a 460V.
· Um auto transformador, que é alimentado pelo transformador de entrada e através do qual controla-se a corrente de saída.
· Um transformador de saída, que é alimentado pelo auto transformador. Possui vários tapes na saída, de 12,5A a 1.000A.
· Um transformador de corrente de múltipla relação, usado para se obter a indicação.
· Um amperímetro ligado ao secundário do TC de múltipla relação, através de uma chave seletora, possibilitando leituras de 25A a 2.500A.
· Um auto transformador auxiliar ligado em paralelo com o menor tape da transformador de entrada, alimentando um transformador também auxi-liar, cujo secundário está ligado em série com o transformador de saída. Este circuito é usado como ajuste fino de corrente de saída.
· Ao ser energizado o transformador “T3“ (Figura 16), o auto transformador “T1” é alimentado. A excitação do transformador da saída “T2” dependerá da tensão fornecida pelo auto transformador “T1”, que poderá ser variada de zero a 220V.
· O TC sob teste deverá estar conectado entre os terminais “comum” e o de saída da corrente desejada.
· A corrente fornecida circulará pelo primário do TC de múltipla relação “CT1”. O amperímetro “M1”, ligado ao secundário de “CT1” indicará a corrente do circuito.
· O ajuste fino da corrente é feito variando-se a tensão em “T5”, através do auto transformador “T4”. Esta tensão aparecerá no primário de “T2“ somada à tensão aplicada através de “T1”.
3) Cuidados Especiais que devem ser observados nos de Ensaios. 
· Seguir o planejamento prévio obrigatório para execução do serviço em relação ao aspecto de segurança, seguindo as orientações das Instru-ções Gerais de Segurança constantes do ManuaL de Manutenção.
· Marcar e desconectar a fiação do secundário, na caixa de bornes do TC.
· Curto-circuitar os enrolamentos que não estiverem sob teste. 
4) Procedimentos para realização do Ensaio
· Escolher o terminal “comum” de acordo com a corrente a ser utilizada, bem como o tape a ser usado na saída do instrumento (Figura 17).
· Selecionar o amperímetro para a escala adequada do tape de saída usado.
· Conectar os terminais de saída do instrumento aos terminais do primário do TC, conforme ilustrado na Figura 17 a seguir.
· Colocar os ajustes de controle de corrente em zero, e manter as chaves de alimentação do instrumento na posição desligada (off).
· Conectar o instrumento a uma fonte de corrente alternada (C.A.), confor-me a tensão especificada na placa da identificação do mesmo.
· Ligar a chave de alimentação e verificar a lâmpada do sinalização do ins-trumento.
· Aplicar a corrente desejada e fazer a leitura de corrente do primário e do secundário.
· Executadas as leituras, retornar a corrente a zero e desligar o instrumento.
Nota:
1)
Não esquecer de curto-circuitar os secundários que não estão sob teste.
2) Registrar as leituras nos formulários apropriados.
3) Calcular o erro (em %) e registrar nos formulários apropriados. 
Figura 17 – Diagrama Esquemático Simplificado 
de Ligações para realização dos Ensaios
b.2)
Método da relação inversa
Este método é muito utilizado, devido a facilidade que o mesmo oferece para execução do teste.
Consiste em aplicar tensão no secundário e verificar a tensão que aparece no primário.
A relação será calculada, dividindo-se a tensão do secundário pela tensão do primário: Vs/Vp = Relação de Transformação.
1) Instrumentos utilizados no Ensaio
· variac
· transformador 110/220V – 1000V
· voltímetro de escalas 0 – 750V
· Voltímetro eletrônico de alta impedância
Nota:
A tensão a ser aplicada no secundário não deve ultrapassar o valor limitado pela classe de exatidão.
Ex.: 
2,5 H 200
- tensão especificada 200V
C 400
- tensão especificada 400V
2) A seguir é mostrado um diagrama esquemático (Figura 18) do circuito utilizado para o ensaio de relação de transformação em TCs pelo método da relação inversa. 
Figura 18 – Diagrama Esquemático Simplificado para Ensaio de Relação de Transformação em TCs pelo Método da Relação Inversa
3) Cuidados especiais que devem ser observados nos ensaios em TCs.
· Seguir o planejamento prévio obrigatório para execução do serviço em relação ao aspecto de segurança, seguindo as orientações das Instru-ções Gerais de Segurança constantes do Manual de Manutenção.
· Marcar e desconectar a fiação do secundário, na caixa de bornes do TC.
· Curto-circuitar os enrolamentos que não estiverem sob teste.
· Enquanto houver circulação de corrente no primário de um TC nenhum de seus circuitos secundários poderá permanecerou ser aberto, pois neste caso aparecerá uma tensão elevada nos terminais do secundário aberto, sendo esta, suficiente para danificar o TC ou causar um acidente. 
4) Procedimentos para relação do Ensaio.
· Aplicar no enrolamento primário, uma corrente senoidal, com freqüência nominal.
· Medir no enrolamento secundário, a corrente de saída através de um amperímetro.
· Calcular a relação de transformação que é 
S
P
I
I
· Calcular o erro percentual utilizando a seguinte expressão:
Erro% = relação medida (IP/IS) – relação teórica (de placa) . 100
 – relação teórica (de placa) 
2.15.3 Ensaio de levantamento da característica de magnetização dos núcleos de transformadores de corrente (ensaio de saturação de TCs)
a) Generalidades
· Este ensaio é próprio para aplicação em TCs tipo pedestal ou bucha, usados para proteção.
· Para realização do ensaio a aplicação da tensão é feita no enrolamento secundário do TC e na maior derivação do enrolamento.
· Este ensaio não é aplicado em TCs ou enrolamentos destinados para serviço de medidores.
· O ensaio de levantamento da característica de magnetização dos núcleos de TCs tem por finalidade verificar a perda de sua capacidade, ou seja, a desorientação magnética do núcleo do TC formada pelas chapas de ferro silício (Fesi) que pode acontecer pelas várias solicitações magnéticas que o núcleo está sujeito. Estas solicitações são as provocadas por ocasião de ocorrências de curto-circuito e sobre-correntes intensas.
b) Considerações especiais
Na seqüência serão mostrados alguns aspectos normalizados que auxiliarão no entendimento do ensaio.
b.1 – Como são especificados pelas normas “ABNT” e “ANSI”
1) Especificação do “TC” pela norma “ABNT”
0,3 B 0,1; ... ; 2
B10 F20 C100
0,3 B 0,1; ... 2 = É o núcleo correspondente para serviço de medição.
Interpretação:
0,3
=
Classe de exatidão no núcleo para medição
B
=
Carga (Burden)
0,1; ... ; 0,2
=
Carga efetiva em “OHM”
B10 F20 C100 = É o núcleo correspondente ao serviço de proteção.
Interpretação: 
B e A
=
Caracterizam um “TC” de baixa reatância interna (núcleo to-roidal) e alta reatância interna (núcleo retangular), respec-tivamente.
10
=
Significa a classe de exatidão do “TC” em %. Obs.: para núcleo de proteção são definidas apenas duas classes (2,5% e 10%).
F20
=
É o fator de sobrecorrente e significa o número de vezes que a corrente pode ser multiplicada, sem que o “TC” tenha sua classe de exatidão comprometida.
C100
=
É a carga do “TC” em V.A. Obs.: A norma “ABNT” especifica “TCs” apenas com as cargas C12,5, C25, C50, C100 e C200. 
2) Especificação do “TC” pela norma “ANSI” 
0,3 B 0,1; ... 2
C400
Obs.:
O núcleo de medição é especificado de maneira idêntica em ambas as normas, porém o núcleo para serviço de proteção é de maneira diferente, ou seja, para o caso em que o núcleo do “TC” toroidal (baixa reatância) classe de exatidão 10% e fator de sobrecorrente 20. Esta norma simplesmente omite estes parâmetros e especifica apenas a carga (C50, ..., C800).
C50; ...; C800
=
Significa a tensão que o “TC” admite no seu secundário em “Volts”, quando no primário estiver circulando uma corrente igual a corrente nominal multiplicada pelo seu fator de sobrecorrente. 
b.2) Cálculo da tensão máxima para o levantamento da característica de magnetização
Identificação dos parâmetros envolvidos na fórmula para cálculo de VMAX.
VMAX = F.Is 
(
)
(
)
2
2
Xf
Xs
Rf
Rs
+
+
+
Onde:
VMAX
=
É a tensão máxima que se pode aplicar ao secundário do enrolamento para proteção, para qual não deve haver a ultrapassagem da classe de exatidão.
F
=
É o fator de sobrecorrente.
Is
=
É a corrente no secundário do TC.
Rs 
=
É a impedância da carga especificada pela norma.
Rs
=
É a resistência do enrolamento secundário do “TC” mais a resistência da fiação que demanda do “TC” ao relé (corrigida a 75 ºC).
Xf
=
É a resistência do circuito secundário do “TC”.
Obs.: Xf para o TC com núcleo toroidal ( 0
Xf para o TC com núcleo retangular ( 0,7.Rf
Xs
=
Impedância de carga (Burden)
VMAX = ( 1,2 VN
b.3) Cálculo da “VN” dos secundários do “TCs” especificados pelas normas “ANSI” e ABNT”
1) ANSI
Como a carga do enrolamento para proteção especificada nesta norma é em volts, VN vai ser próprio.
Ex.:
C400 = VN = 400V = VMAX = 1,2 x 400 = 480V
C800 = VN = 800V = VMAX = 1,2 x 800 = 960V
2) ABNT 
Nesta norma a carga para o enrolamento de proteção é especificada em (V.A.), portanto para se ter a tensão nominal (VN) do enrolamento para a carga especificada teremos que fazer os seguintes cálculos:
Ex.:
1) B10 F15 C100
2) B10 F20 C50
1) B10 F15 C100
Este “TC” pode alimentar em seu secundário para proteção uma carga de 100 V.A., e sabendo-se que a corrente secundária Is, é normalizada em 5 amperes temos que a impedância é:
Z = 
2
S
I
P
 Z = 
2
5
100
 Z = 4 (
Tendo a carga em OHM e conhecendo-se que o fator de sobrecorrente, podemos calcular a tensão nominal através da fórmula:
VN = F x I’2 x Zn
VN = 15 x 5 x 4 = 300
NV = 300V
VMAX = VN x 1,2
VMAX = 300 x 1,2 = 360
VMAX = 360V 
2) B10 F20 C50
Z = 
2
S
I
P
 
Z = 
2
25
50
 = 2
Z = 2 (
VN = F x I’2 x Zs
ZN = 20 x 5 x 2 = 200
VN = 200 Volts
VMAX = VN x 1,2
VMAX = 200 x 1,2 = 240V
VMAX = 240V
Exemplo Prático
Levantar a característica de magnetização do TC B10 F10 C200 e interpretar a influência desta sobre a corrente de IS do TC.
1º Passo
a) Identificação dos Parâmetros
B = baixa reatância
10 (10%) = classe de exatidão
F10 = fator de sobrecorrente = 10
C200 = carga igual 200 V.A. 
b) Cálculos dos Parâmetros Desconhecidos 
1 – Carga em OHM (Burden)
Z = 
2
S
I
P
 
Z = 
2
5
200
 = 8
Z = 8 (
2 – Cálculo da VN (tensão nominal)
A tensão nominal vai ser a carga que pode ser alimentada pelo “TC” em OHM multiplicada pela corrente secundária nominal (5A) no instante que pelo primário estiver passando uma corrente iguaL a 10 vezes a corrente nominal deste primário, ou seja:
VN = I’2 x Zs x F
VN = 5 x 8 x 10 = 400
VN = 400 Volts
2º Passo
a) Cálculo da VMAX (tensão máxima):
Tensão máxima a ser aplicada para o levantamento da característica de magnetização do “TC”.
1. No caso em que se possui todos os parâmetros do TC, calcula-se a tensão máxima real a ser aplicada para o TC em questão, que é dada pela fórmula:
VMAX = I x Is 
(
)
(
)
2
2
Xf
Xs
Rf
Rs
+
+
+
2. No caso em que não se possui todos os parâmetros calcula-se a tensão máxima (VMAX) através da seguinte fórmula: 
VMAX ( 1,2 x VN
VMAX ( 1,2 x 400 = 480
VMAX = 480 Volts
3º Passo
a) Levantamento da característica de magnetização
I – Circuito Básico
b.4) Circuito de Ensaio
O diagrama esquemático simplificado mostrado na Figura 19 a seguir, ilustra a montagem do circuito de ensaio.
Figura 19 – Diagrama Esquemático Simplificado para 
a realização de Ensaios de Saturação em TCs
Legenda do Circuito
c.1 – Transformador intermediário 1 kVA, relação 100/1000V
c.2 – Variac 0-140V, ou 0-220V
c.3 – Interruptor monopolar tipo faca
c.4 – Miliamperímetro CA, escala 0-100mA
c.5 – Amperímetro CA, escala 0-10A
c.6 – Multímetro ou voltímetro eletrônico escala 0-1000V
Nota: Os instrumentos dos itens c.4 e c.5, não poderão ser do tipo ferro móvel.
c) Procedimentos para realização de levantamentos da característica de magnetização dos núcleos de TCs
O Anexo II deste documento é a ilustração III/TC/001 do Manual de Manutenção que detalha os procedimentos de ensaio. 
2.15.4 Ensaio de resistência ôhmica 
Procedimento para execução do ensaio.
a) Seguir o planejamento prévio obrigatório para execução do serviço ou relação ao aspecto de segurança, baseado nas Instruções Gerais de Segurança, constantes do ManuaL de Manutenção.
b) Para a execução deste ensaio é necessário estar ciente da tensão injetada que é contínua, que inevitavelmente carregará o enrolamento do transformador, por isso deve-se efetuar as conexões com a ponte desligada e após a obtenção das medidas desliga-se a ponte e curto-circuita-se os terminais do enrolamentopara então depois proceder a desconexão dos terminais.
Procedimento dos ensaios:
c) Colocar a ponte em local plano e ajusta-la conforme apostila “módulo de resistência”.
Curto-circuitar por alguns segundos os enrolamentos a serem medidos afim de eliminar possíveis cargas estáticas residuais. (Ver Figuras 20, 21, 22 e 23 a seguir)
d) Com a ponte desligada conectar os terminais da ponte P1-C1 a um dos terminais do enrolamento e P2-C2 ao outro terminal do enrolamento.
e) Efetuar a medida conforme instrução.
f) Esperar por alguns segundo a estabilização do ponteiro do galvanômetro, pois este estará oscilando enquanto o enrolamento não estiver carregado.
g) Desligar a ponte após a obtenção das medidas.
h) Curto-circuitar por alguns segundos o enrolamento do transformador sem retirar as conexões da ponte.
i) Desconectar do enrolamento do transformador os cabos da ponte.
Figura 20 – Diagrama Esquemático Ilustrativo de Conexões 
para Medição de Resistência Ôhmica em TCs – Circuito Primário 
Figura 21 – Diagrama Esquemático Ilustrativo de Conexões 
para Medição de Resistência Ôhmica em TCs – Circuito Secundário nº 1
Figura 22 – Diagrama Esquemático Ilustrativo de Conexões 
para Medição de Resistência Ôhmica em TCs – Circuito Secundário nº 2 
Figura 23 – Diagrama Esquemático Ilustrativo de Conexões 
para Medição de Resistência Ôhmica em TCs – Circuito Secundário nº 3 
2.15.5 Ensaios dielétricos
Os ensaios dielétricos de resistência de isolamento e fator de potência estão detalhados na apostila de “Medição de Resistência de Isolamento” e “Medição de Fator de Potência do Isolamento” parte integrante deste Curso. As Figuras a seguir ilustram os dielétricos, objeto destes ensaios.
a) Medição da resistência de isolamento
Diagrama esquemático simplificado dos isolamentos envolvidos no ensaio de medição de resistência de isolamento num transformador de vários enrolamentos.
Figura 24 – Diagrama Esquemático Simplificado das Resistências de Isolamentos envolvidos em um TC
b) Medição de fator de potência do isolamento 
Diagrama esquemático simplificado dos isolamentos envolvidos no ensaio de fator de potência de um transformador de vários enrolamentos.
Figura 25 – Diagrama Esquemático Simplificado 
dos Isolamentos envolvidos em um TC
3. TRANSFORMADOR DE POTENCIAL
3.1 GERAL
O
transformador de potencial (TP) é um transformador de tensão do tipo indutivo (TPI) instalado em derivação com a LT de modo que as correntes das cargas do sistema de transmissão e as de curto circuito não passam pelo transformador.
O TP possui um primário constituído de um enrolamento com isolação progressiva e um ou mais enrolamentos secundários.
Os secundários têm geralmente uma tensão fase-neutro de 115V e um ponto de derivação de 115/
3
V.
3.2 CUIDADOS ESPECIAIS COM O TP
Ao contrário do TC, o TP é um gerador de tensão, ou seja a tensão será sempre constante independente da variação da carga. Porém na prática, essa variação tem limites. O circuito equivalente do transformador é o seguinte:
Figura 26 – Circuito Equivalente de um TP
Considerando a instalação do TP em derivação na LT e a impedância Zp fixa, tem-se a tensão Es constante qualquer que seja a carga ZB. A potência, a ser fornecida por Es, variará com o valor de ZB. Assim, curto circuitando ZB, a corrente será altíssima, ficando limitada à ZS. Essa corrente pode chegar a centenas de amperes e danificará forçosamente o TP, termicamente. Em vista disso, utiliza-se fusíveis (atualmente disjuntores com contato de alarme) nos secundários dos TPs de modo a proteger o TP contra curtos-circuitos nos seus secundários.
3.3 ERRO DE FASE E ERRO DE RELAÇÃO
Baseado no circuito equivalente da Figura 26, temos o seguinte diagrama vetorial.
Ip/N Xp
Figura 27 – Diagrama Vetorial das Grandezas envolvidas de um TP
( = erro de defasagem
Ie = corrente de excitação
Is = corrente secundária
Ip/N = corrente primária refletida no secundário
Vs = tensão nos terminais do secundário
Es = tensão de excitação
NEp = tensão primária refletida no secundário
Ø
= fluxo no núcleo
O
ângulo entre Vs e NEp é chamado de erro de fase. Na Figura 27 a queda de tensão IsZs está muito acentuada, pois (s é muito pequeno. Se (s é pequeno Es ( Vs e assim Vs ( NEp. A desigualdade Vs e NEp é chamada de erro de relação.
3.4 CLASSES DE EXATIDÃO E CARGAS
Os erros de fase e de relação devem ser os mínimos possíveis. Segundo a ABNT, as classes de exatidão são as seguintes:
0,3 – 0,6 – 1,2 – 3
A classe 3 não possui limitação do ângulo de fase.
	Classe
	%
	Min.
	
	
	
	0,3
	0,13
	( 16
	0,6
	0,60
	( 32
	1,2
	0,12
	( 63
As cargas normalizadas são as seguintes:
P 12,5 – P 25 – P 75 – P 200 – P 400VA.
A escolha da carga deve ser aquela normalizada, imediatamente superior à carga calculada. A ELETROSUL realizou um estudo em junho de 1981, onde padronizou as cargas para os TPs e TPCs até 230kV. Ficou assim estabelecido para os TPs:
TP 138 kV – barra: 400 VA (P e M)
TP 230 kV – barra: 400 VA (P) e 200VA (M)
Como a escolha da classe de exatidão dos TPs depende da precisão dos aparelhos a serem conectados, devemos escolher para ambos, classe de exatidão compatíveis. 
Para a medição de faturamento, a classe de exatidão deverá ser, no mínimo 0,3. A classe de exatidão de um enrolamento de proteção deve permanecer dentro dos seus limites, para grandes variações de tensões, o que pela norma ABNT vai a 0,85 Un. 
A exatidão e indicada pela(s) classe(s) de exatidão seguida(s) do símbolo da maior carga nominal com a qual se verifica(m) esta(s) classe(s) de exatidão.
Exemplo:
1º secundário: 0,6 – P 75
2º secundário: 0,3 – P 75 ; 0,6 – P 200
3.5 GRUPOS DE LIGAÇÃO
Os TPs estão divididos em três grupos, a saber:
Grupo 1
-
TPS projetados para ligação entre fases.
Grupo 2
-
TPS projetado para ligação entre fase e neutro de sistemas diretamente aterrados.
Grupo 3
-
TP projetado para ligação entre fase e neutro de sistemas onde não se garanta a eficácia do aterramento.
Nota: Os TPS do grupo 1 não são utilizados em (T e EAT, somente são encontrados em Serviços Auxiliares.
3.6 TENSÕES E RELAÇÕES NOMINAIS
De acordo com a norma ABNT, a tensão do secundário é função das rela-ções de transformação nominais padronizadas por norma. Essas relações permitem obter tensões secundárias de 115V e 115/
3
 V, esta última na derivação do enrola-mento. A tabela de relações nominais pode ser encontrada nas normas respectivas.
3.7 POTÊNCIA TÉRMICA NOMINAL
Potência térmica nominal é a potência que o TC pode suprir continuamente sem que sejam excedidos os limites de temperatura nominais. Para os transformadores de potencial pertencentes aos grupos de ligação 1 e 2, a potência térmica nominal não deve ser inferior a 1,33 vezes a carga nominal mais elevada, relativamente à classe de exatidão.
De modo geral, a potência térmica de TPs se relacionam com as cargas nominais de cada enrolamento segundo a tabela abaixo. 
Tabela 1 – Potência Térmica dos TPs
	
	Designação
	Potência Térmica
	
	
	
	Grupos 1 e 2 (VA)
	Grupo 3 (VA)
	
	
	
	
	
	
	
	P 12,5
	18
	50
	
	
	P 25
	36
	100
	
	
	P 75
	110
	300
	
	
	P 200
	295
	800
	
	
	P 400
	590
	1600
	
3.8 PERFORMANCE AOS TRANSITÓRIOS
Um TP ideal fornecerá uma tensão secundária que é uma cópia fiel de todos os detalhes que constituem a tensão primária. Nos TPs reais, isto não acontece para situações de variações bruscas da tensão primária de curtíssima duração (transitórios). Isto é devido, as capacitâncias parasitas dos enrolamentos e da própria inércia do fluxo no núcleo de ferro do TP. Entretanto, a resposta aos transitórios dos TPs é bem superior a dos TPCs onde as altas capacitâncias da coluna associadas com as indutâncias dos enrola-mentos impõem distorções bastante significativas na tensão secundária.
3.9 FATOR DE TENSÃO
Faltas à terra causam um deslocamento do neutro do sistema, particular-mente no caso de sistemas aterrados através de uma impedância ou simplesmente não aterrados. Isto resulta emum aumento da tensão nas fases onde não existe a falta à terra. No caso da ELETROSUL, que é um sistema efetivamente aterrado, o fator de tensão adotado, segundo a norma IEC, é:
FT
= 1,2 continuamente
e
FT = 1,5 – 30 segundos
3.10 ESPECIFICAÇÃO
Na especificação de um TP, deve-se definir pelo menos, as seguintes características:
a)
tipo de serviço – indicação sobre a instalação: interior ou exterior.
b)
posição de montagem – posição de montagem desejada: vertical ou invertida.
c)
relação nominal de transformação – deve ser expressa pela tensão nominal primária, em volts e pela razão entre a tensão primária e secundária, tomando esta última como unidade.
Exemplo: V1 = 138kV
 relação 700 : 1
c.1 - tensão nominal primária – adota-se a tensão nominal mais próxima da tensão de serviço.
c.2 - Tensão nominal secundária – é a tensão resultante da relação nominal de transformação.
d)
classe de tensão – adotar o valor nominal mais próximo superior ao da tensão mais elevada do sistema, selecionando também o grupo de ligação a que pertence.
- Classes de tensão: 15kV, 72kV, 145kV, 242kV, 550kV. 
e)
freqüência nominal
– normal: 60Hz.
f)
classe de exatidão e carga nominal –
f.1 - classes – as classes de exatidão são escolhidas de acordo com a função dos aparelhos conectados, apresentando uma precisão semelhante às dos mesmos. As classes nominais são: 0,3 – 0,6 e 1,2.
f.2 – cargas – as cargas nominais são adotadas tomando a carga nominal imediatamente superior à soma das cargas que representam os aparelhos conectados ao TP.
Tendo dois ou mais secundários as cargas especificadas serão a soma das cargas de cada secundário, levando-se em conta igualmente o consumo nos condutores secundários, Os TPs podem ser construídos para utilização com um terciário para conexão em triângulo aberto, normalmente com classe de exatidão 1,2 e carga nominal mínima (12,5 VA). As cargas normalizadas são aquelas mostradas no item 3.4 anterior.
g) potência térmica – usualmente o fabricante informa o valor para o qual o seu TP está projetado. Tem-se potências desde 1.000 VA até 7.000 VA no mercado atual.
h)
distância escoamento - idem ao item 2.11 “j”.
i)
cantilever – idem ao item 2.11 “l” (TCs) a menos da ação devida às correntes de curto circuito pois o TP está instalado em derivação com a linha de alta tensão.
3.11 ENSAIOS DE FÁBRICA
Os TPs são submetidos, de acordo com a norma ABNT, aos seguintes ensaios:
a)
ensaios de rotina
· tensão induzida
· tensão aplicada ao dielétrico
· descargas parciais internas
· polaridades
· exatidão
· fator de potência do isolamento
· estanqueidade à frio e resistência mecânica à pressão interna
Dentre os ensaios de tipo, a norma NBR 6855/1981 relaciona os seguintes:
· todos os ensaios de rotina
· resistência dos enrolamentos
· corrente de excitação e perdas em vazio
· tensão de curto circuito e perdas em carga
· tensão suportável de impulso atmosférico
· tensão suportável de impulso de manobra
· elevação de temperatura
· curto circuito
· rádio interferência (RIV)
· estanqueidade à quente
3.12 INSTALAÇÃO NA SUBESTAÇÃO
Segundo as normas de padronização vigentes na ELETROSUL, os TPs são instalados nos barramentos das subestações e os TPCs nas saídas das linhas de transmissão. As cargas padronizadas relacionadas no item 3.4 consideram as cargas padronizadas de cada linha. 
Geralmente os manuais de instruções fornecem suficientes informações para a sua instalação no campo.
3.13 MANUTENÇÃO
A manutenção do TP segue o mesmo princípio básico do TC. Os serviços de manutenção no campo estão descritos na instrução de manutenção II/TP/001, anexa a este documento – Anexo III. As demais considerações feitas para o TCs são aplicadas também para os TPs.
3.14 ENSAIOS DE CAMPO EM TPs
Os seguintes ensaios são realizados nestes equipamentos pela manutenção no 
comissionamento e na manutenção propriamente dita.
· Ensaio de polaridade;
· Ensaio de relação de transformação;
· Ensaio de resistência ôhmica; e
· Ensaios dielétricos (medição da resistência de isolamento e medição do fator de potência).
3.14.1 Ensaio de polaridade
Considerando-se as Figuras 14a e 14b a seguir, e então diz-se que num transformador, o terminal X1 do secundário tem a mesma polaridade do terminal H1 do primário se, no mesmo instante, H1 e X1 são positivos (ou negativos) em relação a H2 e X​2, respectivamente.
 a)
b)
Figura 14 – Diagrama Ilustrativo das Polaridades de TPS 
No caso do TP, a polaridade não precisa ser levada em consideração quando ele alimenta somente voltímetros, relés de tensão etc. Mas, quando ele alimenta instrumentos elétricos cuja bobina de potencial é provida de polaridade relativa, como wattímetros, medidores de energia elétrica, fasímetros etc., então é extremamente importante a consideração da polaridade do TP. A entrada da bobina de potencial destes instrumentos deve ser ligada ao terminal secundário do TP que corresponde ao seu terminal primário que está ligado como entrada ao circuito principal. 
Exemplo: Nas Figuras 14a e 14b, se o primário do TP for ligado ao circuito de modo que H1 seja entrada, então a entrada das bobinas de potencial dos instrumentos será ligada ao terminal X1 do secundário. Da mesma forma, H2 pode ser ligado como entrada do primário, e então X2 é que será utilizado como entrada das bobinas de potencial daqueles instrumentos elétricos, no caso em que a polaridade subtrativa for exigida.
Normalmente, os terminais dos enrolamentos primário e secundário dos TPs são dispostos de tal forma que os terminais de mesma polaridade ficam adjacentes, como mostra a Figura 14a, e não como mostra a 14b.
Se um TP alimenta vários instrumentos elétricos, estes devem ser ligados em paralelo a fim de que todos eles fiquem submetidos à mesma tensão secundária do TP.
Estando um TP alimentado, e havendo necessidade de se retirar todos os instrumentos elétricos do seu secundário, e este enrolamento deve ficar aberto. O fechamento do secundário de um TP através de um condutor de baixa impedância provocara um curto-circuito, ou seja, uma corrente I2 demasiadamente elevada, e conseqüentemente também I1, provocando a danificação do TP e ainda uma possível perturbação no sistema do circuito principal.
3.14.2 Ensaio de relação de transformação (relação de espiras) em TPs
A relação de transformação em TPS é realizada com o instrumento de medição de fator de potência.
A Figura 26 mostra esquematicamente as ligações necessárias para o ensaio.
a) Procedimentos para execução do ensaio:
· Seguir o planejamento prévio obrigatório para execução do serviço em relação ao aspecto de segurança, baseado nas Instruções Gerais de Segurança, constantes do Manual de Manutenção.
· Colocar o cabo HV do instrumento no terminal H1 do equipamento e LV em H2 na posição GND.
· Seguindo os procedimentos para utilização do instrumento, aplicar 2kV entre H1 e H2 do equipamento.
· Com um voltímetro, medir em cada secundário a tensão (X1–X2, Y1–Y2 e Z1–Z2). 
Figura 26 – Diagrama Esquemático Simplificado para 
Medição de Relação de Transformação em TPS
3.14.3 Ensaio de resistência ôhmica
Procedimento para execução do ensaio.
a) Seguir o planejamento prévio obrigatório para execução do serviço ou relação ao aspecto de segurança, baseado nas Instruções Gerais de Segurança, constantes do ManuaL de Manutenção.
b) Para a execução deste ensaio é necessário estar ciente da tensão injetada que é contínua, que inevitavelmente carregará o enrolamento do transformador, por isso deve-se efetuar as conexões com a ponte desligada e após a obtenção das medidas desliga-se a ponte e curto-circuita-se os terminais do enrolamento para então depois proceder a desconexão dos terminais.
Procedimento dos ensaios:
c) Colocar a ponte em local plano e ajusta-la conforme apostila “módulo de resistência”.
Curto-circuitar por alguns segundos os enrolamentos a serem medidos afim de eliminar possíveis cargas estáticas residuais. (Ver Figuras 27, 28, 29 e 30 a seguir)
d) Com aponte desligada conectar os terminais da ponte P1-C1 a um dos terminais do enrolamento e P2-C2 ao outro terminal do enrolamento.
e) Efetuar a medida conforme instrução.
f) Esperar por alguns segundo a estabilização do ponteiro do galvanômetro, pois este estará oscilando enquanto o enrolamento não estiver carregado.
g) Desligar a ponte após a obtenção das medidas.
h) Curto-circuitar por alguns segundos o enrolamento do transformador sem retirar as conexões da ponte.
i) Desconectar do enrolamento do transformador os cabos da ponte.
Figura 27 – Diagrama Esquemático Ilustrativo de Conexões para
Medição de Resistência Ôhmica em TCS ​– Circuito Primário 
Figura 28 – Diagrama Esquemático Ilustrativo de Conexões para
Medição de Resistência Ôhmica em TCS ​– Circuito Secundário nº 1 
Figura 29 – Diagrama Esquemático Ilustrativo de Conexões para
Medição de Resistência Ôhmica em TCS ​– Circuito Secundário nº 2 
Figura 30 – Diagrama Esquemático Ilustrativo de Conexões para
Medição de Resistência Ôhmica em TCS ​– Circuito Secundário nº 3 
4. TRANSFORMADOR DE POTENCIAL CAPACITIVO
4.1 GERAL
O
tamanho dos TPIs em altas tensões é diretamente proporcional à tensão de linha e o custo de sua fabricação tende a crescer numa taxa desproporcional. Considerando estes aspectos, encontrou se no transformador de potencial capacitivo (TPC) uma solução alternativa e mais econômica.
O
TPC é um divisor de tensão capacitivo simples como mostrado na Figura 16, a seguir:
Figura 31 – Diagrama Esquemático Simplificado de um TPC Simples
Como no caso dos divisores resistivos, a tensão na derivação é muito afetada pela carga. Com efeito, as duas partes em paralelo do divisor, podem ser tratadas como uma impedância da fonte, causando uma queda de regulação da tensão quando a corrente de carga é drenada. No caso do divisor capacitivo, a impedância da fonte é capacitiva e pode, por conseguinte, ser compensada por um reator conectado em série com a derivação.
Figura 32 – Diagrama Esquemático Simplificado de um TPC
Um reator real possui sempre uma resistência que limita a saída. Para que 
essa saída esteja dentro de certos limites de erro, os capacitores deverão ser bastante grandes. Para um valor dado do capacitor de alta tensão, obtém-se maior saída quanto maior for a tensão da derivação. Esta tensão da derivação será então transformada para valores mais baixos, usando um transformador relativamente barato.
Figura 33 – Diagrama Esquemático Simplificado de um TPC Real
4.2 ERRO DE FASE E ERRO DE RELAÇÃO
O
circuito equivalente do TPC da Figura anterior é o seguinte:
Figura 34 – Circuito Equivalente do TPC
C
= C1 + C2
L = indutância de sintonização
Rp = perdas do enrolamento primário mais perdas de C e L
Ze = impedância de excitação
Rs = resistência do secundário
Zb = impedância de carga
Todas as impedâncias são referidas à tensão intermediária ou à tensão secundária. A diferença básica entre o circuito equivalente do TP e do TPC é a presença de C e L neste último. Na freqüência da rede, o C e L estão em ressonância e por conseguinte o circuito na freqüência nominal, se comporta como um TP convencional. Em outras freqüências, entretanto, existe uma componente reativa que modifica os erros. Desde que as tensões reativas através de C e L não sejam muito grandes em relação à V1, as variações de erro com a freqüência não são excessivos.
Exemplo:
C
= 2.000 pF.
V1
= 12kV
20 min/Hz – TPCs 230kV
B
= 150VA (cos ( = 1)
Variação do erro angular – 20 min/Hz – TPCS 230CV
Na freqüência nominal, os erros de fase e de relação seguem o que já foi dito para os TPs. Segundo a padronização referida no item (TPs) anterior, os TPCs comprados pela ELETROSUL possuem as seguintes classes de exatidão e cargas:
TPC linha 230kV –
P
=
0,6 WXY (75VA)
M
=
0,3 WXY (75VA)
TPC linha 138 kV –
P
=
0,6 WXY (75VA)
M
=
0,3 WXY (75VA)
Atualmente os TCs estão sendo aquiridos com carga máxima por enrola-mento de 75VA e carga simultânea de 150Va. 
4.3 SISTEMA DE ONDA PORTADORA
No campo das telecomunicações, à conhecido a regra de que quanto menor a freqüência da onda portadora maior será a potência empregada no transmissor, para se alcançar uma dada distância. Porém, se o meio de transmissão não á mais a atmosfera e sim um meio sólido condutor, por exemplo os cabos das linhas de alta tensão, a potência empregada nos transmissores, cai vertiginosamente para se alcançar a mesma distância.
O
sistema de ondas portadoras (S.O.P.) empregado pelas companhias de energia elétrica, utiliza a faixa inicial do espectro de freqüências de transmissão que vai de 30KHz a 500 KHz e potências reduzidas de 5 a 10W. O seu acoplamento as linhas de alta tensão á feito com o uso de TPCS, assim esquematizado:
Figura 35 
As informações, via onda portadora (carrier), são injetadas no terminal S.O.P. e alcançam os cabos de alta tensão através dos capacitores C1 e C2. A bobina de drenagem (BD) impede que o sinal de alta freqüência vindo do S.O.P., vá à terra.
Para a freqüência de 60Hz, o terminal S.O.P. está conectado à terra através de BD. O pára-raio PR serve para curto circuitar BD, quando altas tensões aí estiverem presentes, devido a surtos atmosféricos e/ou de manobra. A chave de aterramento CH tem a finalidade de aterrar o terminal S.O.P., quando se realiza manutenção dos equipamentos do sistema de ondas portadoras a ele associado.
4.4 PERFORMANCE TRANSITÓRIO
Um TPC á um circuito ressonante série, como mostrado na Figura 19 (anterior). A introdução do transformador eletromagnético, entre a tensão intermediária e a saída, possibilita uma ressonância envolvendo a impedância de excitação desta unidade e a capacitância da coluna capacitiva. Quando um degrau súbito de tensão é aplicado ao TPC, aparecerão oscilações no circuito e elas persistirão por um período determinado pela resistência total amortecedora do circuito. Qualquer aumento na carga resistiva, reduz a constante de tempo da oscilação transitória, se bem que a possibi-lidade de se ter uma maior amplitude inicial é também maior.
Objetivando amortecer oscilações que podem ser ressonantes, é prática instalar cargas nos secundários, eletrônicas ou sintonizadas em algumas freqüências. 
Com isso, os TPCs tornam-se maiores e mais pesados e mais caros. Para aliviá-los, os fabricantes estão optando pela inserção dessa resistência, somente quando for detectado essas oscilações. Para isso, é costume empregar uma chave eletrônica de alta velocidade associada a um sensor de início destas oscilações (Ver Figura 21).
Figura 36
Ao “sentir” o início das oscilações, o sensor comanda o fechamento da chave A, eletronicamente. Os tempos dispendidos nessas operações são quase instantâneos em relação ao fenômeno envolvido. Os TPCs, assim construídos, são mais leves e mais similares aos TPs no que diz respeito a resposta aos transitórios.
4.5 OUTRAS CARACTERÍSTICAS
As classes de exatidão, as tensões nominais, a potência térmica, o fator de tensão seguem o que já foi dito para os TPs. Quanto às capacitâncias, existe uma diversidade de valores no mercado. Na ELETROSUL, as capacitâncias mínimas são definidas pela área de Telecomunicações em função da conexão do sistema de ondas portadoras às linhas de alta tensão. Essas capacitâncias tem uma precisão, segundo a norma ANSI, de –5% e +10%.
4.6 ESPECIFICAÇÃO
Além dos itens citados em 3.10 acima, os TPCs requerem também o seguinte:
· capacitância mínima para uso do sistema de ondas portadoras.
· faixa de freqüência de utilização das ondas portadoras.
4.7 ENSAIOS
Ainda não existe uma norma brasileira sobre o TPC. As mais adotadas são a ANSI e a IEC. As especificações da ELETROSUL, prescrevem os seguinte ensaios:
a)
ensaios de rotina:
· medição capacitância e o fator de dissipação
· ensaios dielétricos
· ensaio nos centelhadores
· ensaio de descargas parciais internas
· ensaio de estanqueidade
· ensaio de medição do isolamento (M ()
· ensaio de polaridade
· ensaio na unidade eletromagnética
· relaçãode transformação
· resistência de isolamento
· resistência ôhmica dos enrolamentos
· fator de potência do isolamento
b)
ensaios de tipo:
· ensaios dielétricos
· ensaio de RIV
· ensaio de sobretensão de curta duração
· ensaio de curto circuito
· ensaio de carga térmica
· ensaio de ferro ressonância
· ensaio de resposta aos transitórios
· ensaio de perda de inserção na freqüência portaora
· ensaio de níveis de isolação e queda de tensão à freqüência nominal, da bobina de drenagem do sistema de onda portadora
· ensaio de medição da condutância e capacitância parasitas no terminal de baixa tensão
· ensaio de capacitância e fator de dissipação na freqüência da portadora
· ensaio de corona visual
· ensaio de exatidão
· ensaio de cantilever
· ensaio da determinação do coeficiente de temperatura
· ensaio de medição da resistência série equivalente e capacitância na freqüência portadora, na faixa da categoria de temperatura
· ensaio de aderência e espessura da pintura
4.8 INSTALAÇÃO
Para os TPCs de 230kV e acima, a coluna capacitiva é geralmente formada de duas ou mais peças de porcelana. Neste caso, instala-se inicialmente o tanque, que normalmente é despachada de fábrica com a 1ª seção da porcelana já montada. Em seguida juntam-se as outras colunas de modo a formar um todo tomando-se o cuidado de respeitar a ordem de montagem e o número de série. Além das ligações dos secun-dários, existem também a conexão do cabo coaxial proveniente dos aparelhos do sistema de onda portadora (S.O.P.).
4.9 MANUTENÇÃO
Os serviços de manutenção no campo para este tipo de equipamento estão descritos na Instrução de Manutenção II/CA/001, anexa a este documento – Anexo IV. Os roteiros de manutenção individualiza as características específicas de cada modelo e portanto, deverão ser seguidos durante a manutenção. 
a) Ensaio de resistência Ôhmica em TPS.
A Figura 37e a Tabela 2, seguinte ilustram os ensaios de resistência ôhmica em TPCs. 
Considerando que a resistência ôhmica no TPC restringe-se ao seu TPI, as medições deverão ser realizadas como em 3.14.2. 
Figura 37 – Ensaios Elétricos em Transformador de Potencial Capacitivo – TPCs
Medição da Resistência Ôhmica
Tabela 2
5. EVOLUÇÃO DOS TIs
5.1 GERAL
A espessura de um isolamento á diretamente proporcional à tensão de isolamento e para níveis de extra alta tensões, os valores das resistências térmicas resultantes, se tornam excessivos. Teoricamente, pode-se chegar a um nível de tensão onde qualquer que seja a espessura do isolamento, não é mais possível a dissipação do calor produzido pelas perdas. Isto conduz a construção de transformadores de custo elevado.
Com a diminuição do limite de estabilidade dos Sistemas de transmissão, necessitou-se utilizar relés ultra rápidos o que foi satisfeito com a utilização dos relés estáticos. Conseqüentemente os TIs foram exigidos a terem respostas mais instantâ-neas aos transitórios ocorridos na linha de alta tensão. A solução foi aumentar os núcleos dos enrolamentos o que agrava os problemas anteriores.
Assim a limitação da performance dos TCs, TPs e TPCs quanto a sua capacidade de atender os requisitos do sistema de extra alta tensão, levou os fabricantes a desenvolver novas idéias em relação a atual técnica.
5.2 TRANSFORMADORES INDUTIVOS, PARA REPRODUÇÃO DE CORRENTES DE CURTO ASSIMÉTRICOS
Na maioria dos fenômenos de curto, para os quais os equipamentos de proteção devem reagir, deve-se contar com os componentes de corrente contínua, devido à sobreposição das correntes, no início do curto. Por esta razão, o comportamento dos transformadores de corrente durante este processo deve ser examinado, considerado no projeto e no seu dimensionamento. A precisão, com a qual será reproduzida essa componente não é tão relevante, visto que, é mais fácil compensar essa inexatidão com a assimilação apropriada dos valores no equipamento de proteção com o emprego de transformadores com características compatíveis (casados), do que aceitar a deformação total e grandes erros da corrente secundária, devido a saturação.
Geralmente as exigências feitas aos transformadores de corrente para equipamentos de proteção, podem ser facilmente atendidas utilizando-se núcleos com maiores seções transversais e entreferros.
5.2.1 Transformadores de corrente, com núcleos convencionais
Transformadores com núcleos convencionais sem entreferros, transferem as componentes da corrente contínua e alterada com uma alta exatidão. A falta de entreferros torna a remanência muito alta. Por isso, a indução alcançada após a ocorrência de um curto, permanece quase inalterada. Se houver, logo a seguir, uma interrupção do curto e religamento sem eliminação da causa, o fluxo se duplica e permanece assim, mesmo após desligamento (Figura 38). Este fluxo somente é eliminado ao fluir, pelo transformador, a sua corrente normal de funcionamento. A redução do fluxo necessita de meio a alguns minutos.
5.2.2
Transformadores de corrente com entreferro antiremanente
Os transformadores de corrente com entreferro antiremanente transmitem as componentes de corrente contínua e alterada com a semelhante exatidão dos transfor-madores convencionais, Figura 38. Com a ocorrência de dois processos de curto, sucessivos e em seqüência rápida, resulta também um fluxo quase duplicado no núcleo.
Todavia, o fluxo remanente será suficientemente baixo (fator de remanência (0,1), devido a um pequeno entreferro, de modo que o fluxo formado pelas compo-nentes contínua e alternada da corrente de curto seja reduzido após o desligamento. A constante de tempo desta corrente contínua é da ordem de grandeza de alguns segundos.
5.2.3
Transformadores de corrente com núcleo linear
Transformadores lineares tem entreferros distribuídos em seu núcleo de tal grandeza, que resulta também uma corrente de magnetização elevada já no funcio-namento normal. A corrente secundária apresenta uma defasagem (deslocamento de fases) até 3º, em relação a corrente primária. Na transformação das componentes de cor-rente contínua, os entreferros causam erros consideráveis. Todavia, a fidelidade de ima-gem das componentes da corrente alterada é transmitida com boa exatidão (Figura 39).
Para os equipamentos de proteção atuais, este comportamento de transmis-são é suficiente. Todavia, ao projetar o equipamento de proteção diferencial deve-se tomar cuidado, para que transformadores lineares não sejam utilizados em conjunto com transformadores conforme o item 5.2.1 ou 5.2.2.
Propriamente, a vantagem dos transformadores lineares esta na menor constante de tempo do circuito secundário. Uma pequena constante de tempo resulta em uma elevação do fluxo significativamente lento, durante o surto e uma queda rápida do mesmo (em aproximadamente 60 ms), após o desligamento da corrente de curto.
Adicionalmente deve ser mencionada a vantagem de necessitar, seções transversais do núcleo consideravelmente menores, em comparação com os transfor-madores conforme o item 5.2.1 e 5.2.2.
A reprodução de uma corrente de curto completamente assimétrico, através de um transformador linear e com ocorrência de saturação, é apresentada na Figura 40. Mesmo sob estas condições, o transformador linear satisfaz as exigências a equipa-mentos de proteção, os quais utilizam as componentes da corrente alternada, respecti-vamente que trabalham com estabilização.
Na Figura 41, apresentamos uma visão geral sobre a indução da remanência dos transformadores de corrente, acima descritos, para a reprodução de correntes de curto assimétricos.
5.3
CLASSES DE NÚCLEOS DE PROTEÇÃO PARA A REPRODUÇÃO DE CORRENTES DE CURTO COMPLETAMENTE ASSIMÉTRICOS, CONFORME “PROJETO IEC” (CLASS TP)
Os núcleos de proteção, cujo comportamento de reprodução descrevemos anteriormente, os quais servem para transmitir correntes de curto completamente assimétricos, são normalizados no “IEC-Projeto 38(CO)78”, de setembro/86:
Classes de núcleos de proteção “Transient Performance”:
Class
TPS
Class
TPX
Class
TPY –
Núcleos
com entreferro antiremanenteClass
TPZ –
Núcleos
lineares
A classe TPS
 é idêntica à classe “X” do “British Standard” (BS 3938).
5.3.1
Definições de erro e limite de erro, para núcleos de proteção não conven-cionais (classes TP de núcleos de proteção) 
A avaliação do comportamento de erro em núcleos TP, na reprodução de correntes de curto, se dá através da análise das diferenças das correntes entre os lados secundário e primário.
Erro instantâneo da corrente
 i( = Kn​ . is – ip
Erro máximo instantâneo é o erro instantâneo expresso em percentual do valor de pico da componente alterada da corrente primária.
Erro máximo instantâneo 
100
.
.
2
psc
I
V
I
e
e
=
Tabela 3 – Limite de Erros
 
ANEXO V
Correção dos valores de resistência ôhmica em função da temperatura.
Os valores de Resistência Ôhmica obtidos nos ensaios devem ser corrigidos para 75 ºC, tomando-se como base a temperatura do óleo no topo.
A correção deverá ser feita pela fórmula de “Correção de Temperatura para Cobre Recozido de Condutibilidade 100%”.
R( = Ro x 
o
K
K
q
q
+
+
 onde:
R( = Resistência Ôhmica corrigida
Ro = Resistência medida (com referência a temperatura do óleo)
K = 234,5 (constante do cobre recozido 100%) ou
K = 242 (constante do cobre recozido 97,3%)
( = Temperatura para a qual será corrigida a resistência (75 ºC)
(o = Temperatura do óleo no topo.
Nota:
Embora a condutibilidade do cobre recozido seja especificado em 100%, normalmente a sua industrialização é feita com condutibilidade abaixo deste valor, ou seda aproximadamente 97,3%.
Neste caso teremos K = 242. Foi elaborada a tabela anexa, para correção da resistência ôhmica para o cobre a 97,3%, ficando portanto a fórmula para correção simplificada R( (75 ºC) Ro x K” onde 
K” = 
o
q
+
+
242
75
242
Tabela 4 – Correção de Resistência Ôhmica para o Cobre a 97,35
K”
o
K
K
x
Ro
R
q
q
q
+
+
=
 
R75 = Ro x 
o
q
+
+
242
75
242
V
27
 R
A
	TP/TPC	TC	PRIMÁRIO
	PRIMÁRIO
	SECUNDÁRIO		RELÉ DE CORRENTE
 VOLTÍMETRO
				AMPERÍMETRO
	RELÉ DE
	TENSÃO
	WATTÍMETRO, RELÉ DE DISTÂNCIA ETC. 			 
MEDIÇÃO
PROTEÇÃO
SUBESTAÇÃO A
SUBESTAÇÃO B
T.I
LT
	PRIMÁRIO 	SECUNDÁRIO
		nP	nS 
	I ou V			 I ou V	nP = nS
	A	A’
	 tempo		tempo 
 t		 t’ 
	PL	SL
	 I		 I
 
 +				+
 – 				V 
				– 
 S
		 S2 	 S2 
MULTI-AMP
	Amperímetro
	s
Common 
	CT P
	Transformador de Corrente 
	 Variac
	P1
220V
	S1
	V	 VTVM
	S2
	 P2
	 Trafo 	TC sob teste
	 220/1000V 
	C4 	C5
	C2
	C1	C3
			 C6 
		 RE1T
	E 1
	 RE1E2
RE1E3		 RE2T
		E 2
	 RE2E3
		RE3 T
	E 3	 T
E – enrolamento
T – Tanque ou massa aterrada
R – Resistência de isolamento
E – enrolamento
T – Tanque ou massa aterrada
C – Capacitância 
		 CE1
	E 1
	 1
	 CE1E2
 CE1E3		 CE2
		E 2
	 Enrolamento 2
	 CE2E3
		 CE3 
	E 3	 T
	 Enrolamento 3
Figura 38 – Reprodução de Corrente de Curto Complemento Assimétrica por um Transformador de Corrente com Núcleo convencional e um Transformador de Corrente com Entreferro Antiremanennte no Núcleo (Curvas Teóricas)
S2 AMMETER RANGE
Pos.	1	-	25A
	2	-	50A
	3	-	100A
	4	-	250A
	5	-	500A
	6	-	1000A
	7	-	2500A
OUTPUT
0	-	200V	12,5A
0	-	100V	25A
0	-	75V	33A
0	-	50V	50A
0	-	25V	100A
0	-	10V	250A
0	-	5V	500A
0	-	2,5V	1000A
COMMON
25 – 50A RANGE
 
COMMON
100 – 2500A RANGE
INPUT
120V/208V
220V/480V 
Figura 6 – Diagrama Esquemático Simplificado Ilustrando um TPC Ligado a um S.O.P. (Sistemas de Ondas Portadoras)
 A	B
Figura 39 – Reprodução de Correntes de Curto Complemento Assimétricas com Curta Interrupção e Núcleo Linear (Curvas Teóricas)
Figura 40 – Reprodução de Corrente de Curto Complemento Assimétrica através de um Núcleo Linear com Saturação Inicial (Curvas Teóricas)
Figura 41 – Curvas Características B-H, com Pontos de Remanência
Linha de alta tensão
Bobina de obstrução e centelhador
+
– 
A Aumentando	 Voltímetro
 H1 I (
+
– 
X1
0
(
(
0
X1
–
+ 
 D Diminuindo	 Voltímetro
 H1 I (
+
– 
(
(
X1
–
+ 
 A 
 H1 I (
+
– 
(
(
X1
+
– 
 D 
 H1 I (
+
– 
 F2
10A
20A
Núcleos	convencionais (núcleos fechados)
À Corrente Nominal
No Limite das Condições 
de Exatidão
Classe
Erro
Defasamento
Minutos
Centi
radianos
Erro Instantâneo Máximo
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_1065869707.unknown
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_1062848107.unknown
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