Ensaios para Validação dos Parâmetros do Transformador

Os ensaios económicos (ensaio em vazio e ensaio em curto-circuito) fazem parte de um grupo de ensaios de rotina realizados aos transformadores e são utilizados para determinação de parâ- metros característicos constituintes dos esquemas equivalentes e outras grandezas características de transformadores. No presente caso, irão utilizar-se de forma inversa, ou seja, encontrando-se os parâmetros característicos previamente determinados, o modelo do transformador será válido caso se verifiquem os valores das grandezas determinadas em cada um. A validação do modelo do transformador será complementada com um ensaio para determinação da sobreintensidade de ligação.

• Ensaio em Vazio

O ensaio em vazio é realizado com um dos enrolamentos alimentado com a tensão estipulada, de frequência estipulada, e outro em vazio. O objetivo imediato deste ensaio é, no fundamental, a medição da corrente e da potência ativa primárias (em vazio) e da tensão secundária. Neste caso, irá alimentar-se o enrolamento terciário com a sua tensão estipulada (10 kV), permanecendo os restantes em circuito aberto. Para o modelo do transformador ser válido, terá de surgir no enrolamento primário a corrente e a potência em vazio (recorde-se que a corrente considerada foi de 1,3 A e a potência de 19,6 kW). Na Figura4.6, apresenta-se o esquema do circuito para a realização do ensaio em vazio no PSCAD.

O registo das medições encontra-se na Figura 4.7. A corrente e potência em vazio foram medidas considerando os respetivos valores eficazes e não os valores de pico pois, tanto a corrente

Figura 4.6: Esquema do circuito utilizado para a realização do ensaio em vazio no PSCAD.

como a potência, contêm harmónicos. A tensão secundária foi medida considerando, igualmente, o seu valor eficaz.

Figura 4.7: Registo da corrente no primário, perdas no primário e tensão no secundário, do ensaio em vazio.

O valor eficaz de corrente em vazio obtido foi de 1,295 A e o da potência em vazio de 19,35 kW. A tensão secundária possui um valor máximo instantâneo, por fase, de 111 kV o que, rea- lizando uma conversão para um valor eficaz entre fases representa 135,95 kV. Conclui-se, desta forma, que os valores obtidos estão concordantes com os previstos.

O ensaio em curto-circuito é realizado com um dos enrolamentos curto-circuitados, sendo o outro alimentado com um valor percentual da tensão estipulada, à frequência estipulada, que leve à circulação da corrente estipulada naquele enrolamento. O seu objetivo imediato consiste na medição da tensão e potência ativa primárias. Neste caso, visto o transformador possuir três enrolamentos, terão de se realizar três ensaios, com as diferentes combinações possíveis. Os parâmetros do transformador serão os corretos caso o enrolamento primário seja percorrido pela corrente estipulada desse enrolamento, quando alimentado com um valor percentual da tensão (tensão de curto-circuito) correspondente à impedância de curto-circuito dessa combinação de enrolamentos.

Apresenta-se, na Figura4.8, o esquema do ensaio em curto-circuito realizado para a combina- ção de enrolamentos AT/BT no PSCAD.

Figura 4.8: Esquema do circuito utilizado para a realização do ensaio em curto-circuito no PS- CAD.

Os valores das impedâncias de curto-circuito (base de 30 MVA) e tensões de curto-circuito para as diferentes combinações de enrolamentos encontram-se na Tabela4.2.

Tabela 4.2: Impedâncias de curto-circuito e tensões de curto-circuito (30 MVA).

Enrolamentos Zcc(%) Ucc(kV)

AT/BT 10,90 14,82 AT/TERC 17,10 23,26 BT/TERC 4,17 0,88

A título exemplificativo, apresenta-se, na Figura4.9, os resultados obtidos para a combina- ção de enrolamentos AT/BT. Neste caso, a corrente registou um valor de 127,3 A. A Tabela4.3

apresenta o conjunto dos valores de corrente obtidos para os três ensaios e os respetivos desvios absolutos face aos valores de corrente estipulada.

Conclui-se, desta forma, que tanto o ensaio em vazio como o ensaio em curto-circuito permi- tiram obter os valores esperados, validando o modelo de transformador desenvolvido. Contudo, devido ao facto de o transformador em estudo ter sido ligado e percorrido pela sobreintensidade

Figura 4.9: Registo da tensão e corrente primárias no ensaio em curto-circuito.

Tabela 4.3: Corrente primária e respetivo desvio absoluto para os três ensaios em curto-circuito realizados.

Enrolamentos I1(A) Desvio Absoluto (%)

AT/BT 127,3 0,078 AT/TERC 127,4 0,000 BT/TERC 821,0 0,460

subsequente, será necessário identificar se o modelo conseguirá, de facto, reproduzir essa mesma corrente.

• Ensaio com Sobreintensidade de Ligação

O ensaio para determinação da sobreintensidade de ligação foi realizado alimentando o trans- formador pelo enrolamento de AT, com a sua tensão estipulada, de frequência estipulada, e colo- cando os restantes em vazio. Efetuou-se a ligação do transformador pelo fecho de um disjuntor aos 250 ms (considera-se que, neste instante, a tensão da rede já se encontra no regime permanente). Apresenta-se, na Figura4.10, o resultado obtido para um período de 10 s. Verifica-se que o modelo desenvolvido consegue representar uma sobreintensidade de ligação cujo valor máximo inicial é de, aproximadamente, 260 A. Aquela possui um decaimento inicial acentuado, diminuindo ao longo do período considerado e aproximando-se do valor da corrente em vazio.

No gráfico da Figura4.11reduziu-se o intervalo de tempo considerado, por forma a visualizar- se a forma de onda da sobreintensidade de ligação.

Devido ao facto de a sobreintensidade de ligação se encontrar, entre outros fatores, estreita- mente dependente do instante de ligação e da indução magnética remanescente (ver Secção2.1.1),

Figura 4.10: Sobreintensidade de ligação do transformador.

Figura 4.11: Forma de onda da sobreintensidade de ligação do transformador.

não é possível identificar um valor fixo de corrente no qual este ensaio teria de resultar. Contudo, o valor de corrente e a forma de onda obtidos indicam que o modelo desenvolvido possui uma representação da sobreintensidade válida.

Encontram-se, desta forma, concluídos os ensaios para validação do modelo do transformador.