Transformador de Corrente Indutivo TC

O TC é um transformador destinado a reproduzir proporcionalmente em seu secundário uma réplica, em escala reduzida, da corrente de seu circuito primário com sua posição fasorial mantida, conhecida e adequada para uso em instrumentos de medição, controle e proteção, [5].

O TC tem três finalidades básicas, [5], a saber:

• Isolar os equipamentos de medição, controle e relés do circuito de Alta Tensão - AT;

• Fornecer em seu secundário uma corrente proporcional a corrente do primário;

• Fornecer em seu secundário uma corrente de dimensões adequadas para serem usadas pelos instrumentos medidores, tais como relés e oscilógrafos.

O TC é constituído de um primário de poucas espiras, no limite com uma única espira, de fio grosso, ou barramento normalmente de cobre, conectado em série com o circuito - linha de transmissão - por onde circula a corrente a ser medida. O fato de estar em série com a linha de transmissão faz com que o enrolamento deva ser projetado para ter uma impedância baixa em relação à impedância da linha, desta forma, as perdas por efeito Joule e os erros relativos à medição são minimizados. O secundário do TC é conectado diretamente ao instrumento de medição, proteção, controle, oscilógrafos, dentre outros, tendo um de seus terminais aterrados. A Figura 1 apresenta uma representação esquemática do TC.

Figura 1 - TC, diagrama de ligação.

O valor nominal da corrente em seu secundário é padronizado, podendo ser de 1 A, 2 A ou 5 A, [7], [61]. A corrente no secundário é uma réplica - em escala reduzida - da corrente que flui em seu primário, segundo critérios que estabelecem a relação de transformação e a classe de exatidão do TC. Tanto a relação de transformação quanto a classe de exatidão são padronizados pela Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT. No total, existem três normas técnicas brasileiras que regulamentam o TC, [7], a saber:

• NBR 6856/92 - Transformador de Corrente - Especificação;

• NBR 6546/91 - Transformadores para Instrumentos - Terminologia;

• NBR 6821/92 - Transformador de Corrente - Método de Ensaio.

Dado que o TC normalmente opera em condições de tensões elevadas - podendo chegar a valores nominais de 765 kV -, existem critérios que devem ser adotados para garantir a alta isolação elétrica do equipamento, e que definem a sua classe de isolação, [7]. Assim, o enrolamento do TC aplicado em sistema de alta tensão, é imerso em óleo com altíssima pureza e livre de bolhas de ar e umidade, pois qualquer impureza ou umidade que penetre no isolamento, pode dar início a um processo de descargas parciais e desencadear numa perda de isolação, podendo ocasionar uma atuação da proteção com posterior desligamento da linha de transmissão, acarretando prejuízos significativos.

Segundo a norma, [7], além dos fatores que definem classe de isolação, o TC também é classificado segundo a sua classe de exatidão:

- Classe 0,3 - TC aplicado ao serviço de medição; - Classe 0,6 - TC aplicado ao serviço de medição; - Classe 1,2 - TC aplicado ao serviço de medição; - Classe 5 - TC aplicado ao serviço de proteção; - Classe 10 - TC aplicado ao serviço de proteção.

O TC deve estar enquadrado dentro de uma das classes de exatidão citadas acima, ou de uma maneira mais ilustrativa, estar dentro de um paralelogramo de exatidão, conforme a, Figura 2.

Figura 2 - Paralelogramo de um TC de classe de exatidão 0,6.

O paralelogramo da Figura 2 estabelece limites para o Fator de Correção de Relação - FCR - e para o ângulo de fase de um TC de classe de exatidão 0,6. Para pertencer a uma determinada classe de exatidão, o TC deve respeitar o paralelogramo, desta forma, são efetuados dois ensaios, onde o primário deve ser submetido a duas cargas padronizadas:

• Ensaio de plena carga, 100% de corrente primária nominal; • Ensaio a 10% de corrente primária nominal.

O TC pode ser fabricado com um ou mais núcleos secundários independentes entre si. Os núcleos podem ser aplicados ao serviço de medição ou ao serviço de proteção, [6].

Os núcleos aplicados ao serviço de medição caracterizam-se pelo baixo erro de relação e de ângulo de fase. Eles operam na faixa de

corrente de carga nominal. Sendo que a saturação do núcleo aplicado a medição, no instante de curto-circuito, é desejável para evitar que os instrumentos ligados ao secundário sejam danificados, [6].

Os núcleos, aplicados ao serviço de proteção, apresentam alto erro de relação e de ângulo de fase. Isto corre porque eles são projetados para trabalhar numa faixa de medição da ordem de vinte vezes o valor da corrente nominal em regime permanente. Assim, seu ponto de saturação está localizado numa região bem superior aos núcleos aplicados a medição. Porém, em regime de transitório ou curto-circuito, ele deve apresentar em seu secundário, uma corrente proporcional a corrente no primário, sem ocorrer saturação.

Muito embora o acoplamento, entre o primário e o secundário, de um TC seja magnético, ou seja, sem conexão metálica, existem problemas de isolação entre o secundário dos transformadores e os instrumentos de medições que ficam alojados na casa de relés ou casa de controle. Essa conexão metálica pode gerar problemas de compatibilidade eletromagnética, isolação e segurança ao operador.

Os principais problemas relacionados aos TC são: • Risco de explosão;

• Problemas de operação e segurança ligados ao risco de abertura de secundário;

• Suscetibilidade aos problemas de compatibilidade eletromagnética;

• Não linearidade e distorção da forma de onda; • Baixa precisão.

Figura 3 - Transformador de corrente – TC.