Universidade Federal do AmazonasFaculdade de TecnologiaDepartamento de EletricidadeCurso: Engenharia EltricaAluno: Whillison Bentes da Costa 20310115Professor: MarcosProteo de Sistemas Eltricos de PotnciaManaus-Am / 2006TC, TP, CKT AUXILIAR

1 INTRODUOSistema Eltrico exige correntes e tenses elevadas para o transporte de energia, devido grandes extenses e com objetivo de reduzir perdas.Economicamente invivel o uso de instrumentos de medio ligados diretamente aos valores de linha.Com isso faz-se uso de Transformadores: TC e TP.

2 TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TCConectam rels e/ou aparelhos de medidas ao sistema de potncia.Basicamente constitudos de um ncleo de ferro, enrolamento primrio e enrolamento secundrio.Adaptam a grandeza a ser medida s faixas de utilizao da aparelhagem correspondente.

2 TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TCCaracterizao de um TC (ABNT)

Corrente e relao nominais;Classe de tenso de isolamento nominal;Freqncia nominal;Classe de exatido nominal;Carga nominal;Fator de sobrecorrente nominal;Limites de corrente de curta durao para efeitos trmico e dinmico.

2 TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TCCorrente e relao nominaisCorrente nominal secundria = 5A (norma), Correntes nominais primrias = 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200, 1500, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000 e 8000 A

2 TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TCRepresentao TC e sua RTC.RTC = I1:I2 = N2:N1RTC = 8:4 = 2:1I1 = 1200 AI2 = 600 A

2 TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TC2. Classe de tenso de isolamento nominal:Definida pela tenso do circuito ao qual o TC ser conectado (tenso mxima de servio).3. Freqncia nominal50 ou 60 Hz

2 TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TC4. Classe de exatido:Valor mximo de erro de relao expresso em porcentagem;TCs de proteo devem retratar com fidelidade as correntes de defeito sem sofrer os efeitos da saturao;Erro de ngulo de fase: geralmente desprezado

2 TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TC4. Classe de exatido:Circuito equivalente:

2 TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TC

2 TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TCCurva de magnetizaoObtida experimentalmente pelo fabricanteRelaciona E2 e IOPermite determinar a tenso secundria apartir da qual o TC comea a saturar (PJ)

E2 funo I0, Z2 e Zc

2 - TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TC5 . Carga Nominal De acordo com a ABNT, as cargas padronizadas ensaio de classe de exatido de TCs , so: C2,5 ; C5,0 ; C7,5. A letra C se refere a TC e o valor aps, corresponde a potncia aparente (VA) da carga do TC.Todas as consideraes sobre exatido de TC est condicionada ao conhecimento da carga secundria do mesmo. Os catlogos dos fabricantes de rels e medidores fornecem as cargas que os mesmos solicitam aos TCs .

2 - TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TC6. Fator de sobrecorrente nominalExpressa a relao entre a mxima corrente com a qual o TC mantm sua classe de exatido e a corrente nominal.ABNT: 5, 10, 15 ou 20 In

2 - TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TC7 . Limite de corrente de curta durao para efeito trmico: o valor eficaz da corrente primria simtrica que o TC pode suportar por um tempo determinado (normalmente 1 s), com o enrolamento secundrio curto-circuitado, sem exceder os limites de temperatura especificados para sua classe de isolamento. Em geral, maior ou igual corrente de interrupo mxima do disjuntor associado.

2 - TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TC7. Limite de corrente de curta-durao para efeito dinmico: Maior valor eficaz de corrente primria que o TC deve suportar durante determinado tempo, com o enrolamento secundrio curto-circuitado, sem se danificar mecanicamente, devido s foras eletromagnticas resultantes.

2 - TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TCOs Tc so ligados em srie com o ckt de potncia e suas ligaes mais comuns so:Estrela: Onde terminais sem marcao de polaridade de cada TC so ligados em um ponto em comum e aterrados e os outros terminais so ligados a carga.Delta (Tringulo): Resulta da interligao do comeo de um enrolamento secundrio de um TC com o trmino do enrolamento do TC de outra fase. Desta forma os 3 enrolamentos so fechados entre s, sendo conectados s cargas.

2 - TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TCPara ckt de proteo ou medioPara ckt de proteo ou medioPara ckt de proteo ou medioFase AFase BFase CLigao de TC em Estrela

2 - TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TCPara ckt de proteo ou medioPara ckt de proteo ou medioPara ckt de proteo ou medioFase AFase BFase CLigao de TCs em Delta (Tringulo)

2 - TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TCTipos Construtivos: So classificados de acordo com o modelo do enrolamento primrio, j que o enrolamento secundrio constitudo por uma bobina com derivaes (taps) ou mltiplas bobinas ligadas em srie e/ou paralelo, para se obter diferentes relaes de transformao.

2 - TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TCTipo primrio enrolado: Este tipo usado quando so requeridas relaes de transformaes inferiores a 200/5. Possui isolao limitada e portanto, se aplica em circuitos at 15kV.Tipo bucha: Consiste de um ncleo em forma de anel (ncleo toroidal), com enrolamentos secundrios. O ncleo fica situado ao redor de uma bucha de isolamento, atravs da qual passa um condutor, que substituir o enrolamento primrio. Este tipo de TC, comumente encontrado no interior das buchas de disjuntores, transformadores, religadores, etc..

2 - TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TCTipo janela: Tem construo similar ao tipo bucha, sendo que o meio isolante entre o primrio e o secundrio o ar. O enrolamento primrio o prprio condutor do circuito, que passa por dentro da janela.

2 - TRANSFORMADOR DE CORRENTE - TCFenmeno da saturao Quando um TC satura, surgem dois problemas :Erro elevado (superior a classe de exatido);Distoro da forma de onda da corrente secundria .

Exerccio TCDISJUNTORBARRAMENTOMEDIO PROTEO300:5ALIMENTADORIP1=150AIS1=2,5ASE IP1=1500, TIPICO DE CC, CORRENTE IS1=25A, FAZENDO OPERAR A PROTEO DO ALIMENTADOR

3 - TRANSFORMADOR DE POTENCIAL - TPSo dispositivos que possuem o enrolamento primrio ligado em derivao com o ckt principal e reproduz em seu enrolamento uma tenso cujo valor funo da tenso primria e da relao direta de quantidades de espiras dos enrolamentos.Representao de um TP

3 - TRANSFORMADOR DE POTENCIAL - TPCaracterizao de um TP (ABNT)

Tenso primria e relao de transformao nominal.Classe de tenso de isolamento nominal;Freqncia Nominal;Carga NominalClasse de Exatido nominalPotncia Trmica Nominal

3 - TRANSFORMADOR DE POTENCIAL - TPTenso primria nominal e relao nominalABNT: classes de isolamento de 0,6 a 440kVTenses primrias nominais de 115V a 460kVTenses secundrias de 115 ou 120VSeleciona-se a relao normalizada para umatenso primria igual ou superior a de servio

2 . Classe de tenso de isolamento nominalDepende da mxima tenso de linha do circuito

3 - TRANSFORMADOR DE POTENCIAL - TP3. Freqncia nominal50 ou 60Hz4 . Carga nominalPotncia aparente (VA) indicada na placa e com a qual o TP no ultrapassa os limites de preciso de sua classeABNT: cargas de P12.5, P25, P50, P100, P200 e P400VA

3 - TRANSFORMADOR DE POTENCIAL - TP5 .Classe de Exatido nominal:Enquadram-se em classes 0,3;0,6 ou 1,2, as aplicaes correspondem s dos TCs.0,3 e 0,6 = Aparelhos de medida ou Laboratrio e Faturamento.1,2 = alimentao de aparelhos indicadores diversos e rels.

3 - TRANSFORMADOR DE POTENCIAL - TP6. Potncia trmica nominalMxima potncia que o TP pode fornecer em regime permanente, sob tenso e freqncia nominais, sem exceder os limites de elevao de temperatura especificados.No deve ser inferior a 1,33 vezes a carga mais alta do TP.

3 - TRANSFORMADOR DE POTENCIAL - TPTipos de Ligaes: Os TPs so ligados em derivao (paralelo) com o ckt de potncia e suas ligaes mais comuns so:Ligao MonopolarLigao EstrelaLigao DeltaLigao ResidualLigao em V ou Delta Aberto

3 - TRANSFORMADOR DE POTENCIAL - TP1. Ligao Monopolar.

H1H2H2H1x2x1x2Fase AFase BFase Cx1acbn

3 - TRANSFORMADOR DE POTENCIAL - TP2. Ligao EstrelaH1H2H2H1x1x2x1x2Fase AFase BFase CH1H2x1x2bac

3 - TRANSFORMADOR DE POTENCIAL - TP3. Ligao DeltaH1H2H2H1x1x2x1x2Fase AFase BFase CH1H2x1x2cba

3 - TRANSFORMADOR DE POTENCIAL - TP4. Ligao ResidualH1H2H2H1x1x2x1x2Fase AFase BFase CH1H2x1x2Vres=Van+Vbn+Vcn

3 - TRANSFORMADOR DE POTENCIAL - TP5. Ligao em V ou Delta AbertoH1H2H2H1x2x1x2Fase AFase BFase Cx1acb

3.1 - TRANSFORMADOR DE POTENCIAL CAPACITIVOSTamanho do TP proporcional tenso nominalTP capacitivo: Soluo econmicaMenor preciso que o TP de ncleo de ferroDivisor de tenso capacitivoImpedncia XL varivel: Para fazer com que a tenso na carga esteja em fase com a tenso do sistema.

3.1 - TRANSFORMADOR DE POTENCIAL CAPACITIVOSMinimiza a queda de tenso do circuito auxiliarFaz com que a tenso na carga esteja em fase com a tenso do sistema.

4 - Circuitos Auxiliares CASo ckts responsveis pelo suprimento de cargas da substao.(carregador /retificador, iluminao etc.Podem ser alimentados de 3 tipos1. Trafo de Servio Local (TSL): alimentado pelo trafo de fora da substao e reduz a tenso de 25 ou 13,8 Kv para 220V.

4 - Circuitos Auxiliares CA2. Trafo de servio local com recurso externo: alimentado por uma linha de distribuio e tambm reduz a tenso de 25 ou 13.8 KV para 220V.3. Motor Gerador a Diesel: Utilizado em algumas substaes com a finalidade de suprir cargas prioritrias na falta dos TSLs.

4 - Circuitos Auxiliares CANa maioria dos casos, a proteo dos TSLs so feita atravs de fusveis e elos fusveis localizados prximos aos TSLs, no lado de alta.J no lado de baixa (220V) a proteo feita com disjuntores termomagnticos trifsicos e fusveis no painel.

4 - Circuitos Auxiliares CANos ckts dos TSLs h um intertravamento mecnico atravs das chaves (KIRK), com a finalidade de aumentar a segurana da manobra.A figura seguinte mostra um exemplo de um circuito auxiliar para alimentao de uma substao onde pode ser vista a alimentao dos TSLs, fusveis de proteo, intertravamento por chave K e contatoras de fora que permitem a transferncia automtica de alimentao para a fonte de emergncia (E), quando a fonte normal (N) estiver fora de operao. Neste caso, a fonte de emergncia o TSLs 42(Trafo 2) ou, dependendo de uma chave de transferncia, passar a ser o TSL44(recurso externo).

4 - Circuitos Auxiliares CAKAo trafo 13P1283F6383W011TSL 4145KVAKAo trafo 23P1093F2213W0654TSL 4145KVAChave de Transferncia1Recurso externo3W187125 ATSL 4475KVA2NEGeral CA125 A

4 - Circuitos Auxiliares CCSo responsveis pelo suprimento das cargas CC. Ex: iluminao de emergncia, ckt de controle, ckt de proteo etc.Estas cargas so essenciais para o funcionamento da substao, tendo como fonte de alimentao o retificador ou, na falta deste, o grupo de baterias.Na perda de alimentao destas cargas os equipamentos da substao devero ser desenergizados por motivos de segurana, pois os esquemas de proteo ficaro comprometidos.

4 - Circuitos Auxiliares CCFontes de Alimentao CC:1. Retificador/Carregador de Baterias: Converte CA em CC destinado a alimentar cargas CC e manter em flutuao ou em carga um conjunto de baterias com tenso estabilizada.Numa anormalidade, o retificador desligado e as cargas CC passam a ser alimentadas pelas baterias.Aps restabelecimento, este entra automaticamente em funcionamento passando a alimentar as cargas CC e paralelamente carregando as baterias.

4 - Circuitos Auxiliares CCEm condies normais de funcionamento, fornece tenso constante, que independe do valor de corrente continua solicitada. Se esta corrente ultrapassa valor nominal retificador, este passa a funcionar como gerador de corrente constante em lugar de tenso, deixando a tenso abaixo do valor nominal e com isso evita que um curto circuito na carga ocasione a queima de seus fusveis protetores.

4 - Circuitos Auxiliares CC2. Baterias: So equipamentos independentes do SE ao qual esto associadas e tm por finalidade manter a confiabilidade da operao do dispositivo de proteo, comando de equipamentos, sinalizao, alarmes e iluminao de emergncia.Ligadas em srie (2,2 V) a fim de atingir a tenso desejvel de trabalho. (60x2,2=132Vdc)

4 - Circuitos Auxiliares CC

BATERIA

RETIFICADOR

CARGA+_ Nestas condies o retificador sustenta as cargas permanente e aquelas transitrias de curta durao dentro de limite de sua capacidade nominal. No excesso de carga, a bateria atende esta diferena, o qual ser automaticamente recarregada quando cessar a carga intermitente.

4 - Circuitos Auxiliares CCBaterias_+~_Vem do TSL (220V)RetificadorFusveisPara alimentao de ckt de controle, comando alarme, proteo e iluminao de emergncia3. Cargas de Corrente Continua:

4 - Circuitos Auxiliares CC 3.1 Superviso de Terra em Corrente Continua.O Sistema ret/bateria no aterrado.Qualquer contato indesejvel de um dos seus polos com a terra compromete o desempenho do esquema.Por isso deve-se ser imediatamente identificado e isolado.

4 - Circuitos Auxiliares CC3.1 Superviso de Terra em Corrente Continua.No painel CA/CC existem 2 lmpadas de mesma potncia que ficam permanentemente acesas com a finalidade de supervisionar a ocorrncia de aterramento nos ckt CC da substao, sendo ligadas com um rel F14 responsvel pelo alarme sonoro, conforme a figura seguinte:

4 - Circuitos Auxiliares CCCargaCondio normal do circuito132 Vdc66 Vdc66 VdcAB74132 Vdc0 Vdc132 VdcAB74Aterramento no plo positivo+_+_