Entendimento de Diretrizes para Comissionamento de Subestação de Energia Elétrica Industrial

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DOUGLAS DA SILVA

MARLON ANTUNES DELLA GIUSTINA

ENTENDIMENTO DE DIRETRIZES PARA COMISSIONAMENTO DE SUBESTAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA INDUSTRIAL

Tubarão 2020

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Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Elétrica da Universidade do Sul de Santa Catarina como requisito parcial à obtenção do título de Engenheiro Eletricista.

Orientador: Sérgio Martins Barcelos, Ms.

Tubarão 2020

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Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado à obtenção do título de Engenheiro Eletricista e aprovado em sua forma final pelo Curso de Engenharia Elétrica da Universidade do Sul de Santa Catarina.

Tubarão, (dia) de (mês) de (ano da defesa).

______________________________________________________ Professor e orientador Sérgio Martins Barcelos, Ms.

Universidade do Sul de Santa Catarina

______________________________________________________ Prof. Nome do Professor, Dr./Ms./Bel./Lic

Universidade...

______________________________________________________ Prof. Nome do Professor, Dr./Ms./Bel./Lic

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Dedicamos primeiramente a Deus que ilumina todos os nossos passos, aos nossos pais, que sempre acreditaram em nossos potenciais de crescimento, e a todos os envolvidos que apoiaram esse grande sonho.

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AGRADECIMENTOS

Nossos primordiais agradecimentos são para Deus, que nos dá força e capacitação para atingir os objetivos almejados.

Aos nossos pais, por estarem sempre presente, se dedicando e nos apoiando em todos os momentos.

Agradecemos as amizades realizadas nessa caminhada em busca do tão sonhado certificado.

Aos professores da instituição, pelos ensinamentos que nos fez chegar até aqui. Ao nosso orientador, Sérgio Martins Barcelos, por nos ajudar em todos os momentos na elaboração deste projeto.

Agradecemos o coordenador do curso de Engenharia Elétrica, Francisco Duarte de Oliveira, por sempre trabalhar de forma focada em busca de recursos e melhorias para o curso.

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“Lute com determinação, abrace a vida com paixão, perca com classe e vença com ousadia, porque o mundo pertence a quem se atreve e a vida é muito para ser insignificante. ” (AUGUSTO BRANCO).

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RESUMO

Este trabalho tem como intuito, entender e elaborar um procedimento de comissionamento de subestação de energia elétrica. Na fundamentação teórica, serão descritos os principais equipamentos que compõem uma subestação industrial de energia elétrica, as definições de cada equipamento e, também, será dado um conceito de subestação de energia elétrica. Logo após, será elaborado um roteiro para a prática de comissionamento, onde será destacado cada passo que o corpo técnico deve fazer durante a realização dos ensaios.

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LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1: Subestação a céu aberto. ... 19

Figura 2: Subestação abrigada ... 20

Figura 3: Subestação blindada. ... 20

Figura 4:Barramento Simples ... 21

Figura 5: Barramento principal e transferência ... 22

Figura 6: Barramento duplo. ... 22

Figura 7: Barramento em anel. ... 23

Figura 8: Comparativo tipo de barramento ... 23

Figura 9: Disjuntor de média. ... 25

Figura 10: TC Comum ... 25

Figura 11: TC de corrente. ... 26

Figura 12: Transformador de corrente. ... 27

Figura 13: Transformador de Potência. ... 28

Figura 14: Para raios tipo Franklin ... 29

Figura 15: Para raios tipo Faraday ... 29

Figura 16: Para-raios Óxido de zinco ... 30

Figura 17: Aterramento. ... 31

Figura 18: Chave seccionadora... 32

Figura 19: Chave seccionadora semi-pantográfica ... 32

Figura 20: Chave seccionadora tipo faca ... 33

Figura 21: Cabo isolado de alta tensão. ... 34

Figura 22: Muflas. ... 36

Figura 23: Relé de proteção. ... 37

Figura 24: Megôhmetro ... 39

Figura 25: Fonte de corrente ... 40

Figura 26: Medidor de tempo triplo ... 40

Figura 27: Limites de Tensão de Teste ... 43

Figura 28: Microhmpímetro Digital ... 43

Figura 29: Medidor de relação de transformação ... 50

Figura 30: Medidor fator de potência de isolamento ... 51

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LISTA DE QUADROS

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LISTA DE EQUAÇÕES

Equação 1: Resistência mínima de isolamento do transformador ... 53 Equação 2: Tensão de passo calculada em projeto ... 58 Equação 3: Tensão de toque calculada em projeto ... 59

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SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO... 14 1.1 JUSTIFICATIVA ... 14 1.2 DEFINIÇÃO DO PROBLEMA ... 15 1.3 OBJETIVOS ... 15 1.3.1 Objetivo Geral ... 15 1.3.2 Objetivos Específicos... 15 1.4 DELIMITAÇÕES ... 16 1.5 METODOLOGIA ... 16 1.5.1 Método ... 16 1.5.1.1 Tipo de pesquisa ... 16

1.5.1.2 Instrumentos e procedimentos utilizados na análise e coleta de dados ... 16

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 18

2.1 SUBESTAÇÕES DE ENERGIA ELÉTRICA ... 18

2.1.1 Classificação quanto a função ... 18

2.1.2 Classificação quanto ao nível de tensão ... 19

2.1.3 Quanto ao tipo de instalação ... 19

2.1.4 Classificação quanto a forma de operação ... 20

2.2 ARRANJOS DE BARRAMENTOS ... 21

2.2.1 Arranjo de barramento simples ... 21

2.2.1.1 Arranjo de barramento principal e transferência ... 22

2.2.1.2 Arranjo de barramento duplo... 22

2.2.1.3 Arranjo de barramento em anel ... 23

2.3 PRINCIPAIS EQUIPAMENTOS DE UMA SUBESTAÇÃO INDUSTRIAL DE ENERGIA ELÉTRICA ... 24 2.3.1 Disjuntor ... 24 2.3.2 Transformador de Corrente (TC) ... 25 2.3.3 Transformador de potencial (TP) ... 26 2.3.4 Transformador de potência ... 27 2.3.5 Para-raios ... 28 2.3.6 Aterramento ... 30 2.3.7 Chave seccionadora ... 31 2.3.8 Barramento ... 33

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2.3.9 Cabos isolados ... 34

2.3.10 Mufla ... 35

2.3.11 Relés de proteção ... 36

2.3.12 Sistema de medição para faturamento (SMF) ... 37

3 ENTENDIMENTO DE DIRETRIZES PARA COMISSIONAMENTO DE SUBESTAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA INDUSTRIAL ... 38

3.1 COMISSIONAMENTO ... 38

3.2 DISJUNTOR ... 38

3.2.1 Cadastro ... 38

3.2.2 Inspeção visual ... 39

3.2.3 Teste funcional ... 39

3.2.4 Ensaio de resistência de isolação ... 39

3.2.5 Ensaio de resistência ôhmica dos contatos ... 40

3.2.6 Ensaio de tempo de fechamento e abertura ... 40

3.2.7 Parâmetros para aceitação ... 41

3.3 TRANSFORMADOR DE CORRENTE (TC) ... 42

3.3.1 Cadastro ... 42

3.3.2 Inspeção visual ... 42

3.3.4 Ensaio de resistência ôhmica dos enrolamentos secundários ... 43

3.3.5 Ensaio de relação de transformação ... 44

3.3.6 Ensaio de saturação ... 45

3.3.7 Ensaio de polaridade ... 45

3.4 TRANSFORMADOR DE POTENCIAL (TP) ... 46

3.4.1 Cadastro ... 46

3.4.2 Inspeção visual ... 47

3.4.4 Ensaio de resistência ôhmica do enrolamento primário ... 47

3.4.5 Ensaio de resistência ôhmica do enrolamento secundário ... 47

3.5 3.5 TRANSFORMADOR DE POTÊNCIA ... 48

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3.5.2 Inspeção visual ... 49

3.5.4 Ensaio de resistência ôhmica dos enrolamentos primários e secundários ... 49

3.5.6 Ensaio de fator de potência de isolamento ... 51

3.5.7 Ensaio de capacitância das buchas ... 51

3.5.8 Ensaio dos instrumentos de proteção ... 52

3.5.9 Ensaio de certificação do óleo isolante ... 52

3.6 PARA-RAIOS ... 54

3.6.1 Cadastro ... 54

3.6.2 Inspeção visual ... 55

3.6.4 Ensaio fator de potência do isolamento ... 55

3.7 ATERRAMENTO ... 55

3.7.1 Cadastro ... 55

3.7.2 Inspeção visual ... 56

3.7.3 Ensaio de medição da resistividade do solo ... 56

3.7.4 Ensaio de medição da resistência ôhmica da malha de aterramento ... 57

3.7.5 Ensaio de medição de tensão de passo ... 57

3.7.6 Ensaio de medição de tensão de toque ... 58

3.8 CHAVE SECCIONADORA ... 59

3.8.1 Cadastro ... 59

3.8.2 Inspeção visual ... 59

3.8.3 Teste funcional ... 60

3.8.5 Ensaio de resistência ôhmica dos contatos ... 60

3.9 CABOS ISOLADOS / MUFLAS ... 60

3.9.1 Cadastro ... 61

3.9.2 Inspeção visual ... 61

3.9.3 Ensaio de tensão aplicada ... 62

3.10 RELÉ DE PROTEÇÃO (FUNÇÕES 50/51) ... 63

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3.10.2 Inspeção visual ... 63

3.10.3 Ensaio de calibração e aferição ... 63

4 CONCLUSÃO ... 66

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1 INTRODUÇÃO

O aumento considerável da demanda de energia elétrica no mundo está diretamente vinculado ao desenvolvimento industrial e a economia mundial, onde as primeiras estações conversoras de energia transformavam as diversas energias em eletricidade para atender as necessidades.

Inicialmente, toda a geração de energia elétrica se concentrava próxima a carga, ou seja, o que era gerado passava a ser consumido na proximidade sem necessidade de qualquer conversão. Com o tempo, novas fontes de energia passaram a ser construídas devido o desenvolvimento de polos industriais e residenciais afastados das usinas geradoras. À vista disso, viu-se à necessidade de criar Linhas de Transmissão.

Com o aumento das distâncias para Transmissão de Energia e Potência, tornou-se mais econômico a transmissão da energia em tensões mais elevadas. O método mais econômico é a Transmissão de Energia em corrente alternada, devido à fácil transformação e a consequente obtenção da tensão mais adequada para cada caso. Diante disso, o emprego de subestações se tornou uma prática na transmissão e distribuição de energia.

Uma subestação (SE) pode ser definida como um conjunto de equipamentos de manobra e/ou transformação. Logo após a instalação de uma subestação de energia elétrica, todos os seus equipamentos devem passar por uma série de ensaios.

Os ensaios são comissionamentos realizados por pessoas qualificadas antes da energização para testar todas as grandezas dos equipamentos emposta pelos os fabricantes. Estes testes demonstram claramente se o produto foi aprovado ou não nas inspeções e/ou ensaios de acordo com os critérios de aceitação definidos.

Neste trabalho, falaremos sobre o desenvolvimento de procedimento e diretrizes de comissionamento para os principais equipamentos de uma subestação de energia elétrica de finalidade industrial.

1.1 JUSTIFICATIVA

Levando em consideração as dificuldades apresentadas por empresas da área elétrica na hora de comissionar equipamentos de uma subestação, observa-se a necessidade de criar diretrizes para sanar esses obstáculos e assegurar as condições técnicas de segurança necessárias adequada para comissionamento de subestação, obedecendo as exigências técnicas

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de segurança recomendadas pela ABNT e em conformidade com os Procedimentos de Distribuição PRODIST e as normativas da Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL.

O plano de comissionamento normalmente tem dois propósitos. O primeiro visa aprovar a instalação dos equipamentos e de todos os itens, garantindo que quando energizados vão apresentar o comportamento de especificação técnica apresentada pelos fabricantes, e o segundo serve para comparativos entre período de startup e da vida útil dos equipamentos.

Para cada teste, deve-se levar em consideração aspectos como integridade física operacional e funcional dos equipamentos, sempre acompanhado de um corpo técnico do setor elétrico de potência.

1.2 DEFINIÇÃO DO PROBLEMA

No cenário atual, o mercado de energia elétrica está muito aquecido, tendo diferentes formas de geração de energia elétrica e, consequentemente, aumento da distribuição da mesma.

Uma subestação (SE), atua como ponto de controle e transferência em um sistema de fornecimento de energia elétrica, direcionando e controlando o fluxo energético, transformando os níveis de tensão e funcionando como pontos de entrega para consumidores industriais.

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 Objetivo Geral

O trabalho tem como objetivo, elaborar procedimentos de diretrizes para comissionamento de subestação de energia elétrica industrial.

1.3.2 Objetivos Específicos

• Descrever e compreender os equipamentos que compõem uma subestação de energia elétrica;

• Estudar os métodos de testes e ensaios funcionais realizados em comissionamentos;

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• Demonstrar as vantagens de se fazer um comissionamento em uma subestação;

• Estabelecer parâmetros para inspeção e ensaios de rotina. 1.4 DELIMITAÇÕES

Propor diretrizes de comissionamento de energia elétrica, buscando mostrar toda a vantagem e a importância abordada nesse procedimento.

1.5 METODOLOGIA

A metodologia deste trabalho consiste em dados relacionados na área de subestações industriais de energia elétrica, proporcionando melhorar as condições de se fazer um comissionamento em equipamentos de uma SE.

Com isso, o presente estudo será a pesquisa bibliográfica sendo a mais citada, buscando explicativa experimental, visando demostrar a importância de um comissionamento.

1.5.1 Método

Os métodos de procedimentos utilizados foram o relato de experiência, onde na prática foi identificado e determinado problema, e ajuda de pesquisa bibliográfica, onde vimos a importância de uma determinada implantação de solução.

Neste trabalho, foram analisados os dados relacionados ao funcionamento de uma SE e suas principais características.

1.5.1.1 Tipo de pesquisa

Quanto ao nível de profundidade, foi utilizada a pesquisa explicativa, com o objetivo de proporcionar entendimento com o objeto de estudo, aprimorando ideias e informações.

1.5.1.2 Instrumentos e procedimentos utilizados na análise e coleta de dados

Este relatório teve como principal caminho a seguir, a pesquisa bibliográfica direcionado para a coleta de dados, onde a leitura de livros e artigos científicos foi de grande

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importância na busca aprofundada de aprimorar os conhecimentos através de fonte seguras e reconhecidas.

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2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1 SUBESTAÇÕES DE ENERGIA ELÉTRICA

Segundo a Lorencini Brasil (LORENCINI, 2015):

Subestação é um conjunto de instalação elétrica que serve para conduzir o fluxo de energia em sistema de alta potência, que contempla equipamentos para transmissão e distribuição de energia elétrica, acompanhado de equipamentos de proteção e controle.

Ela funciona como ponto de controle e transferência em um sistema de transmissão de energia elétrica, direcionando e controlando o fluxo energético, transformando os níveis de tensão e funcionando como pontos de entrega para consumidores industriais.

Durante o trajeto entre as usinas e as cidades, a eletricidade passa por diversas subestações, onde os transformadores aumentam ou diminuem a sua tensão de acordo com as necessidades.

2.1.1 Classificação quanto a função

Subestações Elevadoras:

• Localizadas na saída das usinas geradoras;

• Elevam a tensão para níveis de transmissão e subtransmissão (transporte econômico da energia).

Subestações Abaixadoras:

• Localizadas na periferia das cidades;

• Diminuem os níveis de tensão evitando inconvenientes para a população. Subestações de Distribuição:

• Diminuem a tensão para o nível de distribuição primária; • Podem pertencer à concessionária ou a grandes consumidores. Subestações de Manobra:

• Responsáveis pelo chaveamento de linhas de transmissão. Subestações conversoras:

• Associadas a sistemas de transmissão em CC (SE Retificadora e SE Inversora).

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2.1.2 Classificação quanto ao nível de tensão

Subestações de Alta Tensão (AT): • Tensão nominal até 230 kV.

Subestações de Extra Alta Tensão (EAT): • Tensão nominal acima de 230 kV;

• São necessários projetos de anéis para equipotencialização, considerando o Efeito Corona1.

2.1.3 Quanto ao tipo de instalação

A subestações a céu aberto são construídas em locais amplos ao ar livre, como demonstrado na Figura 1, e requerem emprego de aparelhos e máquinas próprias para funcionamento em condições atmosféricas adversas (chuva, vento, poluição, etc.).

Figura 1: Subestação a céu aberto.

Fonte: Buriticupu (2020).

As subestações em interiores são construídas em locais abrigados (Figura 2), onde os equipamentos são colocados no interior de construções não estando sujeitos a intempéries.

1_{Efeito Coronal: Resultado do contato de um campo elétrico intenso e elevado com partículas} de ar, umidade ou poeira.

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Figura 2: Subestação abrigada

Fonte: Circuitos Engenharia (2020).

As subestações blindadas são construídas em locais abrigados, onde os equipamentos são completamente protegidos e isolados em óleo com material sólido ou em gás (ar comprimido ou SF 6).

Figura 3: Subestação blindada.

Fonte: GE (2020).

2.1.4 Classificação quanto a forma de operação

Subestações com operador:

• Exige alto nível de treinamento de pessoal;

• Uso de computadores na supervisão e operação local só se justifica para instalações de maior porte.

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Subestações semiautomáticas:

• Possuem computadores locais ou intertravamentos eletro-mecânicos, que inibem operações indevidas por parte do operador local.

Subestações automatizadas:

• São supervisionadas à distância por intermédio de computadores. 2.2 ARRANJOS DE BARRAMENTOS

Quanto à operação e manutenção, a configuração dos barramentos de uma SE influencia diretamente na sua flexibilidade.

Já quanto à continuidade, não existem particionamentos ou interrupções para barramentos CONTÍNUOS. Em contrapartida, os barramentos SECCIONADOS são constituídos por duas ou mais seções interligadas por chaves ou disjuntores, e cada seção pode atender um ou mais consumidores.

2.2.1 Arranjo de barramento simples

A subestação possui uma barra de AT e/ou BT, geralmente usados em pequenas SE’s, pois possuem baixa confiabilidade e, se ocorrer falhas ou alguma manutenção no barramento, implicam na perda total do sistema (USP, 2018).

A manutenção nos dispositivos do sistema requer a desenergização das linhas ligadas a eles. Nos casos em que o barramento é seccionado, pode haver manutenção de trechos do mesmo sem a interrupção de todos os consumidores.

Figura 4:Barramento Simples

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2.2.1.1 Arranjo de barramento principal e transferência

Oferece um bom plano de manutenção devido a energização do barramento de transferência ser através do disjuntor de interligação, possibilitando a manutenção de um dos barramentos e mantendo as cargas no outro barramento, ainda que com limitação de proteção (USP, 2018).

Figura 5: Barramento principal e transferência

Fonte: USP, (2020).

2.2.1.2 Arranjo de barramento duplo

Este esquema apresenta dois barramentos principais ligados a cada linha de transmissão de entrada, possibilitando um bom plano de manutenção devido à presença dos dois barramentos, aumentando, assim, a confiabilidade do sistema onde falhas em um barramento não afetam o outro (USP, 2018).

Figura 6: Barramento duplo.

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2.2.1.3 Arranjo de barramento em anel

Segundo a Universidade de São Paulo (USP, 2018), esse arranjo possibilita boa flexibilidade para manutenção de disjuntores sem interrupção do fornecimento de energia.

Figura 7: Barramento em anel.

Fonte: USP, (2020).

Figura 8: Comparativo tipo de barramento

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2.3 PRINCIPAIS EQUIPAMENTOS DE UMA SUBESTAÇÃO INDUSTRIAL DE ENERGIA ELÉTRICA

Existem inúmeros equipamentos que fazem parte de uma subestação de energia elétrica, e para garantir que ela atenda às exigências operacionais, iremos conhecer alguns dos principais equipamentos de uma SE, que são:

• Disjuntor; • Transformador de corrente; • Transformador de potencial; • Transformador de potência; • Para raio; • Aterramento; • Chave seccionadora; • Barramento; • Cabos isolados; • Muflas; • Relés de proteção. 2.3.1 Disjuntor

Os disjuntores são considerados os principais equipamentos de proteção de uma subestação. Eles têm a capacidade de conduzir, interromper e estabelecer correntes de carga, controlando as condições operacionais do sistema elétrico. Vale lembrar que todo disjuntor deve ser instalado com os seus relés, de acordo com sua especificação técnica, já que são responsáveis pela detecção das correntes elétricas do circuito.

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Figura 9: Disjuntor de média.

Fonte: HALTEC, (2020).

2.3.2 Transformador de Corrente (TC)

Para Bertulucci Silveira (2015), o transformador de corrente é um equipamento que reproduz no seu circuito secundário, a corrente que circula em um enrolamento primário, com sua posição vetorial substancialmente mantida em uma proporção definida, conhecida e adequada.

Ainda de acordo com Bertuluci Silveira (2015), os TC´s, também chamados de transformadores de instrumentos, são utilizados em aplicações de alta tensão, onde circulam, frequentemente, baixas correntes e fornecem correntes suficientemente reduzidas e isoladas do circuito primário, de forma a possibilitar o seu uso por equipamentos de medição, controle e proteção.

Figura 10: TC Comum

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Figura 11: TC de corrente.

Fonte: RHONA, (2020).

2.3.3 Transformador de potencial (TP)

O transformador de Potencial (TP) é um equipamento usado principalmente para sistemas de medição de tensão elétrica, sendo capaz de reduzir a tensão do circuito para níveis compatíveis com a máxima suportável pelos instrumentos de medição (DA SILVA, 2014).

Sua principal aplicação é na medição de tensões com valores elevados, ou seja, em seu circuito primário é conectada a tensão a ser medida, sendo que no secundário será reproduzida uma tensão reduzida e diretamente proporcional a do primário. Assim, com menor custo e maior segurança, pode-se conectar o instrumento de medição no secundário.

Os TPs podem ser considerados especiais, pois são fabricados de forma a apresentar uma ótima exatidão, ou seja, uma pequena variação na tensão do primário, causará uma variação proporcional também no secundário, permitindo, assim, que indicação no voltímetro apresente uma incerteza de medição muito pequena.

A especificação do TP deve ser definida quanto às condições que a sua isolação deve satisfazer, em termos de tensão suportável. Em geral, considera-se a máxima tensão de operação como sendo imediatamente superior à nominal de linha do circuito em que o TP será utilizado.

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Figura 12: Transformador de corrente.

Fonte: ENSINANDOELETRICA, (2020).

2.3.4 Transformador de potência

É um equipamento elétrico estático, que possui dois ou mais circuitos elétricos acoplados por um circuito magnético. Tem como principal função a transferência de potência por indução eletromagnética, transformando tensão e corrente alternadas entre dois ou mais circuitos sem mudança de frequência (TSEA ENERGIA, 2018).

Os transformadores são constituídos pela parte ativa (núcleo e enrolamentos) e por diversos componentes e acessórios, os quais dependem da potência do transformador.

O núcleo é utilizado como circuito magnético para circulação do fluxo criado nas bobinas do enrolamento primário. Sua composição é de chapas de aço-silício laminado com espessuras variáveis, sendo estas agrupadas de modo a formarem o núcleo do transformador, estas chapas são isoladas entre si por verniz.

Os enrolamentos primários e secundários são constituídos de fios de cobre, isolados com esmalte ou papel, de seção retangular ou circular. Nos transformadores trifásicos encontrados nas subestações, o enrolamento secundário (baixa tensão) geralmente constitui um conjunto único para cada fase, ao passo que o primário é fracionado em discos superposto uns aos outros, cada um contendo espiras circulares por motivos de isolamento e para facilitar a manutenção.

O isolamento se faz necessário nos pontos da parte ativa onde, a diferença de potencial seja expressiva nos condutores, entre as camadas dos enrolamentos, entre o primário e o secundário, entre as fases e entre os enrolamentos e massa. Os materiais empregados para o isolamento são diversos e devem atender as exigências de rigidez dielétrica e temperatura de operação.

Os fluidos dielétricos líquidos são largamente empregados em transformadores e é um de seus mais importantes elementos, isto se deve ao fato de que, além da função básica de

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isolante, atua como meio refrigerante dissipando o calor originado pelas perdas nas partes ativas.

Figura 13: Transformador de Potência.

Fonte: WEG, (2020).

2.3.5 Para-raios

Conforme Helerbrock (2015), para-raios são haste de metal puntiagudas, normalmente de cobre, alumínio, aço inoxidável ou aço galvanizado, aplicado em sistema de proteção contra descarga atimosfericas (SPDA), destinado a dar proteção a estrutura e equipamentos dirigindo as descargas elétricas atmosféricas (raios) para o solo, através de cabos de pequena resistência elétrica e hastes de aterramento. Como o raio tende a atingir o ponto mais alto de uma área, os para-raios são instalados no topo das estruturas.

Existem vários tipos de para-raios e os mais utilizados no Brasil são o de Franklin e de Melsens, também conhecido como Gaiola de Faraday.

Para-raios tipo Franklin são compostos de três hastes metálicas pontiagudas em sua extremidade, ligadas a um fio condutor conectado ao solo. É o tipo de para-raios mais usado em razão de sua grande eficiência em dissipar as descargas elétricas para o solo. Conforme

Benjamin Franklin (1755), o para-raios ou preveniria o raio ou o conduziria para a terra, protegendo a edificação.

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Figura 14: Para raios tipo Franklin

Fonte: FOXTELL, (2020).

Com a mesma finalidade do para-raios de Franklin, o para-raios de Melsens adota o princípio da gaiola de Faraday. O edifício é envolvido por uma armadura metálica, daí o nome gaiola. No telhado, é instalada uma malha de fios metálicos, com hastes de cerca de 50 cm, que são as receptoras das descargas elétricas.

Figura 15: Para raios tipo Faraday

Fonte: HABITISSIMO, (2020).

Nas subestações de energia elétrica são usados os para-raios para proteção das linhas de alta tensão. Os para-raios são produzidos de óxido de zinco, projetado para proteger transformadores e outros equipamentos contra surtos de manobras e descargas atmosféricas.

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Figura 16: Para-raios Óxido de zinco

Fonte: LAYOUT INDUSTRIAL, (2020).

2.3.6 Aterramento

O aterramento elétrico é, basicamente, uma das formas mais seguras de interferirmos na eletricidade de maneira a proteger e garantir um bom funcionamento da instalação elétrica, além, é claro, de atender exigências de normas.

Segundo a Associação Brasileira de Normas Técnica (ABNT), aterrar significa colocar instalações e equipamentos no mesmo potencial, de modo que a diferença de potencial entre a terra e o equipamento seja zero.

Aterrar um dispositivo ou equipamento, está relacionado a interligá-lo com a terra propriamente dita ou a uma grande massa que possa a substituir. Então, quando nos referenciamos a um dispositivo aterrado, estamos afirmando que pelo menos um de seus terminais estão propositalmente ligados a terra.

Numa subestação de energia elétrica, o aterramento é feito em forma de malha. O projeto de uma instalação de média tensão visa buscar uma condição aceitável, uma situação real, onde poderão aparecer gradientes de potencial ao longo da superfície do piso da subestação, devido à circulação de correntes pelo solo.

Uma malha de terra visa proporcionar, de forma a satisfazer os requisitos técnicos e econômicos, uma condição de equipotencialidade satisfatória na superfície do solo de uma subestação. Na prática, sempre irão ocorrer gradientes de potencial quando passarem pelo solo correntes de falta, mas desde que as malhas de terra tenham sido dimensionadas apropriadamente, os máximos valores de gradiente para os níveis da corrente de falta não serão excedidos.

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Figura 17: Aterramento.

Fonte: LCMELETRO, (2020).

2.3.7 Chave seccionadora

É um dispositivo destinado a realizar manobras de seccionar e isolar um circuito elétrico em condições normais e com seus contatos fechados. Elas devem manter a condução de sua corrente nominal, inclusive de curto-circuito, até a abertura do disjuntor sem sobreaquecimento. Basicamente, a Chave Seccionadora Tripolar é uma extensão do condutor que se desloca quando acionado, abrindo e fechando através dos contatos fixo e móvel. Normalmente em média tensão, seu controle é manual através de alavanca ou bastão. (ABRAMAN, p 96, 2006).

As chaves seccionadoras são classificadas de seguintes formas:

• Abertura vertical reversa: Utilizada em entrada/saída de subestações, conexão de barramentos superiores-inferiores e by-pass;

• Dupla abertura lateral: Excelente suportabilidade a curto-circuito, com suavidade na operação por não necessitar de molas de contrabalanço;

• Semi-pantográfica horizontal: Utilizada principalmente em subestações de transmissão devido à sua excelente suportabilidade a curto-circuito. Dado seu porte mais compacto, pode ser utilizada em áreas com limitação de espaço; • Semi-pantográfica vertical: Utilizada em entrada/saída de subestações,

conexão de barramentos superiores-inferiores e by-pass;

• Monopolar tipo faca: Utilizada em subestações de distribuição. Operada por varão de manobra;

• Monopolar tipo faca em tandem: Utilizada em subestações de distribuição. Operada por varão de manobra;

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• Abertura central: Utilizada em subestações industriais devido à sua construção mais simples.

• Abertura vertical: Utilizada principalmente em subestações de transmissão devido à sua excelente suportabilidade a curto-circuito.

Figura 18: Chave seccionadora.

Fonte: WEG, (2020).

Figura 19: Chave seccionadora semi-pantográfica

Fonte: WEG, (2020).

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Figura 20: Chave seccionadora tipo faca

Fonte: WEG, (2020).

2.3.8 Barramento

O barramento é responsável por fazer a ligação dos circuitos que entram na subestação (barramento principal), assim como a interligação dos equipamentos pertencentes a este circuito. Sua estrutura deve ser cuidadosamente projetada para suportar os máximos esforços que podem ser impostos ao condutor ou aos seus suportes, devido as correntes de curto circuito e aos ventos fortes. (HOLDER DE MORAIS, 2010).

Eles podem ser aplicados dentro dos quadros de distribuição de energia elétrica, nas subestações ou em aparelhos elétricos variados como máquinas industriais. Sua função é aprimorar a distribuição da corrente e tensão e, também, energizar e eletrificar equipamentos.

Em subestações de energia elétrica são usados os seguintes tipos de barramentos: • Vergalhões: seções circulares maciças, usados para baixas correntes e

pequenas subestações;

• Tubos: possuem melhor refrigeração do que os vergalhões devido ao maior perímetro, portanto são melhores para transportar correntes mais altas. Além disso, a forma tubular apresenta melhor comportamento mecânico do que a forma maciça;

• Barra chata: Com seções retangulares possuem a vantagem de possuírem uma grande superfície de resfriamento, por isso são usadas para grandes correntes.

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2.3.9 Cabos isolados

Os cabos isolados são aqueles que possuem isolação, ou seja, um conjunto de materiais utilizados para isolar eletricamente o material condutor do meio que o circunda. Usualmente são em cobre, por apresentar facilidade na execução das conexões aos terminais de equipamentos, que geralmente são de cobre.

Os materiais utilizados como isolação, além de alta resistividade, devem possuir alta rigidez dielétrica, principalmente quando empregados em tensões superiores a 1kV.

São vários os materiais empregados na isolação de condutores:

• Materiais termoplásticos: utilizados em cabos de baixa tensão onde o critério de dimensionamento é, em geral, por queda de tensão e não por corrente admissível (temperatura máxima admissível 75°C). São eles o cloreto de polivinila (PVC), polietileno (PE), etc.

• Materiais termofixos: utilizados em geral, para cabos de média e alta tensão devido à alta confiabilidade esperada, apresentam temperatura máxima admissíveis igual a 90°C.

• Os isolantes termofixos não amolecem com o aumento da temperatura como os termoplásticos. Ao atingir uma temperatura máxima (cerca 250ºC), a isolação carboniza-se.

Figura 21: Cabo isolado de alta tensão.

Fonte: INDUSCABO, (2020). Descrição da imagem:

1 - Condutor: alumínio, têmpera mole encordoado circular compactado (classe 2), bloqueado contra penetração longitudinal de água;

(36)

3 - Isolação: Composto termofixo de polietileno reticulado retardante à arborescência TR XLPE (Tree Retardant) 90° C;

4 - Blindagem da Isolação: Composto termofixo semicondutor;

5 - Enfaixamento da isolação: Fita semicondutora bloqueadora contra penetração longitudinal de água;

6 - Blindagem metálica: Fios de cobre nu com seção adequada ao projeto e bloqueada contra penetração longitudinal de água;

7 - Separador: Fita semicondutora bloqueada contra penetração longitudinal de água;

8 - Bloqueio: Fita de alumínio politenada (APL) contra penetração radial de água; 9 - Cobertura: Composto de polietileno termoplástico PE ST7 (HDPE).

2.3.10 Mufla

As muflas elétricas são dispositivos terminal para cabos de potência em alta tensão, com isolação extrudada, unipolar ou tripolar (GUIMARÃES, 2019).

Estes componentes necessitam estar conectados a condutores elétricos, como barramentos, para o seu correto funcionamento. As mesmas, têm como função criar a transição no campo elétrico, impedindo interrupções bruscas, que podem causar avarias a todo o sistema elétrico.

Elas podem ser utilizadas em cabos com isolação XLPE, EPr ou HEPR, que utilizam condutores de cobre ou alumínio, tanto em áreas internas quanto externas. Em geral, as muflas elétricas são utilizadas em tensões entre 3,6 e 35 kV, e sua aplicação pode ser realizada tanto em ambientes normais quanto poluídos.

Além disso, oferecem inúmeras vantagens dielétricas e de campo magnético, e tem como função, também, evitar que a umidade penetre nas terminações dos cabos, o que pode ser muito prejudicial aos sistemas elétricos de alta tensão. No mercado, estão disponíveis diversos modelos de muflas elétricas, sendo cada um deles empregado em uma aplicação específica.

Os modelos de muflas elétricas podem variar em acabamento, tipo de utilização e bitola. Esses componentes são fabricados de acordo com rígidas normas técnicas e de segurança, devendo ser seguidas as instruções do fabricante quanto a cortes, distância entre partes de cabos, afastamento das bobinas elétricas, posicionamento no momento da montagem, entre outros. Com isso, as muflas elétricas apresentarão alto desempenho, excelente

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durabilidade e funcionamento adequado, proporcionando segurança e uma boa performance ao sistema elétrico como um todo.

Figura 22: Muflas.

Fonte: JUNDLIGHT (2020) 2.3.11 Relés de proteção

De acordo com ELMORE (2003), relés são dispositivos conectado ao sistema elétrico para detectar condições intoleráveis e indesejáveis.

O modo geral de atuação de um relé pode ser sintetizado em quatro etapas:

• O relé encontra-se permanentemente recebendo informações da situação elétrica do sistema protegido sob a forma de corrente, tensão, frequência ou uma combinação dessas grandezas (potência, impedância, ângulo de fase, etc.);

• Se, em um dado momento, surgirem condições anormais de funcionamento do sistema protegido, tais que venham a sensibilizar o relé, este deverá atuar de acordo com a maneira que lhe for própria;

• A atuação do relé é caracterizada pelo envio de um sinal que resultará em uma ação de sinalização (alarme), bloqueio ou abertura de um disjuntor (ou nas três ao mesmo tempo);

• A abertura ou disparo do disjuntor, comandada pelo relé, irá isolar a parte defeituosa do sistema.

Os relés de sobrecorrente, conforme o próprio nome sugere, têm como grandeza de atuação a corrente elétrica do sistema. Isto ocorrerá quando atingir um valor igual ou superior

(38)

ao ajuste previamente estabelecido (corrente mínima). No caso de serem usados para proteção de circuitos primários, são ligados de forma indireta através de transformadores de corrente.

Quanto ao tempo de atuação, possuem curvas características de dois tipos:

• Quando o tempo é definido para qualquer valor de corrente igual ou maior do que o mínimo ajustado;

• Quando o tempo de atuação do relé é inversamente proporcional ao valor da corrente. Isto é, o relé irá atuar em tempos decrescentes para valores de corrente igual ou maior do que a corrente mínima de atuação.

Figura 23: Relé de proteção.

Fonte:SCHNEIDER, (2020).

2.3.12 Sistema de medição para faturamento (SMF)

O conceito do SMF foi desenvolvido em meados do ano 2000 e se aprimorou ao longo dos anos seguintes, resultando num sistema nacional para atender a sua finalidade de medição das usinas participantes do SIN, em sintonia com o “Novo Modelo do Setor Elétrico” do ano de 2004 (CCEE, 2014 apud CALDART, 2017).

Segundo ANEEL (2012), o Sistema de Medição para Faturamento (SMF) é composto pelos medidores principal e retaguarda, transformadores de instrumentos (TI) (transformadores de potencial – TP e de corrente – TC), canais de comunicação, entre os agentes e a CCEE, e pelos sistemas de coleta de dados de medição para faturamento.

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3 ENTENDIMENTO DE DIRETRIZES PARA COMISSIONAMENTO DE SUBESTAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA INDUSTRIAL

O procedimento elaborado será apresentado como modelo de roteiro proposto para ser implantado por empresas que não possuem esse entendimento de medidas a serem seguidas.

3.1 COMISSIONAMENTO

Comissionar significa integrar, testar e garantir que todos os itens, que compõem uma determinada instalação, irão operar de forma correta e satisfatória.

A partir do conhecimento das características do trabalho a ser desenvolvido e das necessidades do cliente, estas atividades deverão ser planejadas e desenvolvidas em consonância com as diretrizes das Normas Técnicas e de Segurança aplicáveis, de modo a se obter o desejado sucesso na operação do empreendimento.

Comissionamento tem por objetivo estabelecer uma sistemática de ações junto aos equipamentos e sistemas, através da realização de testes que irão garantir a operacionalidade e segurança das instalações (SÊNIOR ENGENHARIA, 2018).

3.2 DISJUNTOR

Este procedimento tem por objetivo, estabelecer parâmetros para inspeção e ensaios de rotina, tais como:

• Cadastro;

• Inspeção Visual; • Teste Funcional;

• Ensaio de Resistência de Isolação;

• Ensaio de Resistência Ôhmica dos Contatos; • Ensaio de Tempo de Fechamento e Abertura. 3.2.1 Cadastro

Conferir placa de características do equipamento com especificações técnicas e anotar os dados na devida ficha de inspeção.

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3.2.2 Inspeção visual

Verificar estado de conservação quanto a: sujeiras, pintura, corrosão; extração, inserção, acoplamento dos pólos e aterramento; indicação de aberto, fechado e mola carregada. Além disso, verificar, também: isoladores quanto a trincas; estado, nível e se há vazamentos do óleo isolante; buchas de vedação; mecanismo de acionamento (manual e elétrico) e lubrificações.

3.2.3 Teste funcional

Extrair o disjuntor até a posição de teste e com o auxílio do desenho funcional testá-lo da seguinte forma: acionar a manopla ou botoeiras testá-locais e remotas para fechar e abrir o disjuntor, observando as sinalizações de fechado, aberto e mola carregada e, verificando através de um multímetro a comutação de todos os contatos auxiliares do mesmo.

Durante o teste funcional, é importante também, verificar as proteções (trip’s através de relés), as proteções físicas (trip’s através de trafos) e verificar intertravamentos elétricos.

3.2.4 Ensaio de resistência de isolação

Equipamento Utilizado: Megôhmetro. Figura 24: Megôhmetro

Fonte: FLUKE, (2020).

Procedimentos: Desligar e extrair o disjuntor, selecionar uma tensão de ensaio do megôhmetro conforme classe de tensão do disjuntor. Anotar, juntamente com a temperatura ambiente e a umidade relativa do ar, os valores de leitura na ficha de ensaios.

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3.2.5 Ensaio de resistência ôhmica dos contatos

Equipamentos Utilizados: Fonte de Corrente de 100 Acc e Milivoltímetro. Figura 25: Fonte de corrente

Fonte: INSTRONIC, (2020).

Procedimentos: Fechar o disjuntor e conectar os cabos de corrente no polo de entrada e na saída do mesmo. Injetar uma corrente de 100 Acc e através do milivoltímetro medir a queda de tensão em mVcc. Calcular o valor em μΩ através da formula R=U/I e anotar na ficha de ensaios. Esse valor deve ser confrontado com o valor recomendado pelo fabricante.

3.2.6 Ensaio de tempo de fechamento e abertura

Equipamento Utilizado: Medidor Digital de Tempo Triplo (MDT). Figura 26: Medidor de tempo triplo

Fonte: EXACTUS, (2020).

Procedimentos: Desligar e extrair o disjuntor, aterrar o MDT através do fio terra incorporado no cabo de alimentação, para segurança do operador e estabilidade do funcionamento.

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Com o MDT devidamente instalado, dar um comando de fechamento do disjuntor. Anotar os tempos de abertura dos três polos na ficha de ensaios. Os tempos e ciclos de operação devem ser confrontados com aqueles garantidos pelo fabricante.

3.2.7 Parâmetros para aceitação

Resistência de Isolamento: Confirme que o valor medido da resistência de isolamento é maior que 10.000M a 20C.

Segundo a NORMA PETROBRAS N-1614B – Construção e Montagem e Condicionamento de equipamentos elétricos, 2014, é o mínimo aceitável.

Resistência de Isolamento das Bobinas de Abertura e de Fechamento: Confirme que o valor medido da resistência de isolamento é maior que 0,5M (Norma ABNT, NBR 5410, Tabela 55 – Valores mínimos de resistência de isolamento) que é o mínimo aceitável.

Resistência Ôhmica dos Contatos: O fabricante ABB recomenda (Instruções de Montagem 1HSB425410-1 pt rev 1, item 8.3) que a resistência do circuito principal por polo seja menor que 40;

Resistência Ôhmica das Bobinas de Abertura e de Fechamento: O fabricante ABB não informou estes valores. Dos relatórios de testes de rotina, obteve-se o valor aproximado de 50. Recomenda-se na prática uma variação de  10% deste valor. Constate que as bobinas não estão abertas (Multímetro sem indicação) ou em curto-circuito (Multímetro com indicação zero) e, se possível, compare com os valores de campo anteriores;

Fator de Potência do Isolamento: A Norma ABNT (NBR 7118, item 7.1.7.1) recomenda que o valor médio calculado do Fator de Potência das 3 fases, seja menor ou igual a 0,15 e que o Fator de Potência de uma das fases, qualquer que seja, não se afaste da média em mais de 25%;

Tempos de Operação (Fechamento, Abertura e Discordância): O fabricante ABB recomenda (Instruções de Montagem 1HSB425410-1 pt rev 1, item 8.1) os seguintes tempos:

• De fechamento: máximo 40ms. • De abertura: 19-25 ms.

Segundo a ABB, os tempos de discordância no fechamento e na abertura, recomenda-se na prática que seja no máximo 10% tanto no fechamento quanto na abertura;

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Estanqueidade: A alteração da frequência sonora do detector de fuga de gás para uma frequência de intermitência maior que a ajustada ou para uma frequência contínua indica a existência de vazamento de gás SF6. No caso do sabão, se as bolhas estourarem há comprovação de vazamento.

3.3 TRANSFORMADOR DE CORRENTE (TC)

O comissionamento do TC tem por objetivo, estabelecer parâmetros para inspeção e ensaios de rotina, tais como:

• Cadastro;

• Inspeção Visual;

• Ensaio de Resistência Ôhmica dos Enrolamentos Secundários; • Ensaio de Relação de Transformação;

• Ensaio de Saturação; • Ensaio de Polaridade. 3.3.1 Cadastro

Conferir placa de características do equipamento com especificações técnicas e anotar os dados na devida ficha de inspeção.

Verificar posição física (lay-out) e identificação do equipamento; reaperto das conexões do primário e dos secundários; aterramento e estado de conservação quanto a sujeiras e trincas do corpo isolante.

Equipamento Utilizado: Megôhmetro.

Procedimentos: Desconectar o circuito primário do TP, sacando os fusíveis de proteção ou extraindo a gaveta. Caso for TP em gaveta extraível, desconectar fiação do secundário.

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A tensão deve ser aplicada entre:

1. Primário para secundário mais terra (coberto durante o teste de manobra); 2. Secundário ao primário mais o solo;

3. Núcleo secundário ao núcleo.

Teste os limites de tensão mencionados na figura abaixo. A temperatura ambiente deve ser anotada durante o teste.

Figura 27: Limites de Tensão de Teste

Fonte:CRUSHTYMKS, (2020).

3.3.4 Ensaio de resistência ôhmica dos enrolamentos secundários

Equipamento Utilizado: Microhmímetro Digital. Figura 28: Microhmpímetro Digital

Fonte: ANT FERRAMENTAS, (2020).

Procedimentos: Desconectar os terminais secundários do transformador de corrente sob ensaio. Conectar um dos cabos do Microhmímetro a uma das extremidades do

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enrolamento secundário do TC. O outro cabo, conectar a uma das derivações do enrolamento secundário. Selecionar a escala para a mais próxima dos valores do fabricante do TC.

Anotar o valor obtido em miliohms (mΩ), juntamente com a temperatura ambiente e a umidade relativa do ar na ficha de ensaios. Para o resultado obtido, admite-se um desvio de no máximo 5% em relação ao valor de fábrica.

3.3.5 Ensaio de relação de transformação

Equipamentos Utilizados: Fonte de Corrente CA e Amperímetro ou Fonte de Tensão CA e Voltímetro.

Procedimentos: Pelo método da corrente, deve-se desconectar fiação dos secundários do TC e conectar os cabos da fonte de corrente aos conectores primários do TC e o amperímetro em série com os conectores secundários do mesmo. Injetar e elevar a corrente da fonte no primário até o amperímetro indicar a corrente nominal de 5,0A no secundário. Na sequência, anotar os valores das correntes Ip e Is na ficha de ensaios, calcular a relação de transformação através da fórmula Ip/Is para comparar com a relação descrita na placa de características e calcular a porcentagem de erro. O erro pode variar entre 0,3 a 1,2% para o enrolamento secundário de medição, no qual, o máximo permitido deverá ser inferior ao especificado na placa de características, para valores de corrente compreendidos entre 10 a 150% da nominal; e entre 5 a 10% para o enrolamento secundário de proteção, no qual esse erro será mantido para valores de corrente compreendidos normalmente entre 1 a 20 vezes o valor da corrente nominal.

Pelo método da tensão, deve-se desconectar cabos de força e abrir equipamento de manobra (disjuntor ou seccionadora) do primário do TC. Desconectar fiação dos secundários do TC, conectar os cabos da fonte de tensão aos conectores do secundário do TC, ligando um amperímetro em série para limitar a corrente no secundário em 5 Ampéres pelo motivo da saturação do mesmo. Variar a tensão da fonte progressivamente partindo do zero até o amperímetro indicar 5 Ampéres. Com o auxílio de um voltímetro, medir e anotar na ficha de ensaios a tensão do secundário e do primário e calcular a relação de transformação através da fórmula Us/Up para comparar com a relação descrita na placa de características e calcular a porcentagem de erro. O erro pode variar entre 0,3 a 1,2% para o enrolamento secundário de medição e entre 5 a 10% para o enrolamento secundário de proteção, cujo o máximo permitido deverá ser inferior ao especificado na placa de características do TC (CRUSHTYMKS, 2020).

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3.3.6 Ensaio de saturação

Equipamentos Utilizados: Variador de Tensão, Voltímetro e Amperímetro digital. Procedimentos: Desconectar fiação dos secundários do TC, conectar os cabos do variador de tensão no secundário do TC, ligando em um amperímetro em série e um voltímetro em paralelo com o variador. Elevar a tensão do variador lentamente até o ponto da curva de saturação do TC e anotar essa tensão. Reduzir a tensão lentamente para zero e dividir a tensão de saturação esperada em 5 ou 6 níveis (escolher o número de níveis de forma a facilitar as leituras de tensão no voltímetro). Elevar a tensão para o primeiro nível e registrar na ficha os valores de tensão e corrente correspondentes. Elevar a tensão para o próximo nível e assim sucessivamente até a saturação do TC, registrando sempre os valores da tensão e da corrente na ficha de ensaios. Diferenças superiores a 15% poderão indicar espiras em curto-circuito. Um TC nessas condições não oferece nenhuma garantia de proteção e deverá ser retirado de imediato de operação (CRUSHTYMKS, 2020).

3.3.7 Ensaio de polaridade

Equipamento Utilizado: Polarímetro.

Procedimentos: Desconectar fiação dos secundários do TC, verificar a marcação de polaridade, que normalmente os TC’s saem de fábrica com a polaridade marcada (um ponto em cada terminal primário e secundário) ou indicada pelos terminais marcados com o mesmo dígito (P1-S1). A polaridade significa que quando a corrente Ip entra pelo terminal P1, a corrente secundária sai pelo terminal S1 em fase com Ip.

Conectar duas pilhas de 1,5 Volts cada em série com um disjuntor aos terminais do primário do TC, e conectar um amperímetro C.C. analógico aos terminais do secundário do mesmo. Fechar o disjuntor, observar o deslocamento do ponteiro do amperímetro e reduzir a escala do mesmo até o ponteiro indicar pelo menos 1/3 da escala e desligar o disjuntor 3 segundos depois. Se ao fechar o disjuntor, o amperímetro medir a corrente no sentido positivo, a marcação da polaridade está correta, caso contrário está invertido (CRUSHTYMKS; 2020).

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Resistência de Isolamento: Confirme que o valor medido da resistência de isolamento é maior que 2 M/kV a 40C (Norma Petrobrás N-1614, item 8.2.8), que é o mínimo aceitável;

Relação de Transformação: O erro de relação é orientativo, pois o que se busca é identificação da relação nominal, a fim de se utilizar terminais conforme indicado no projeto;

Polaridade: Será considerada aceita, quando a polaridade encontrada no ensaio for idêntica a informada na placa;

Resistência Ôhmica dos Enrolamentos: Confirme que o valor medido não variou mais que 10% do valor obtido em fábrica (recomendação prática);

Fator de Potência de Isolamento: Confirme que o Fator de Potência de uma das fases, não se afaste da média em mais de 25% do valor desta. Confirme que o valor calculado do Fator de Potência é menor ou igual ao valor mínimo recomendado na prática, de 0,15.

3.4 TRANSFORMADOR DE POTENCIAL (TP)

• Cadastro;

• Ensaio de Resistência Ôhmica dos Enrolamentos Primário e Secundário; • Ensaio de Relação de Transformação.

3.4.1 Cadastro

Conferir placa de características do equipamento com especificações técnicas, e anotar os dados na devida ficha de inspeção.

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Verificar posição física (lay-out) e identificação do equipamento, reaperto das conexões do primário e dos secundários, aterramento e estado de conservação quanto a sujeiras, trincas e arcos do corpo isolante.

Procedimentos: Desconectar o circuito primário do TP, sacando os fusíveis de proteção ou extraindo a gaveta. Caso for TP em gaveta extraível, desconectar fiação do secundário do TP. Selecionar uma tensão de ensaio do megôhmetro, conforme classe de tensão do TP.

3.4.4 Ensaio de resistência ôhmica do enrolamento primário

Equipamento Utilizado: Ponte de Kelvin ou Multímetro.

Procedimentos: Conectar as ponteiras do equipamento (ponte de kelvin ou multímetro) ao TP, ajustar a escala em kΩ (quilo ohms) até indicar um valor estável de resistência ôhmica. Anotar juntamente com a temperatura ambiente e a umidade relativa do ar, o valor em kΩ (quilo ohms) na ficha de ensaios. Para esse valor, admite-se um desvio de no máximo 5% em relação ao valor de fábrica.

3.4.5 Ensaio de resistência ôhmica do enrolamento secundário

Equipamento Utilizado: Microhmímetro Digital.

Procedimentos: Conectar o microhmímetro ao secundário do TP. Selecionar o botão do microhmímetro na maior escala (200 W). Anotar juntamente com a temperatura ambiente e a umidade relativa do ar, o valor em mΩ (miliohms) na ficha de ensaios. Para esse valor, admite-se um desvio de no máximo 5% em relação ao valor de fábrica.

Equipamentos Utilizados: Fonte de Tensão Variável de 0 a 1000 VCA e Voltímetro.

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Procedimentos: Desconectar o circuito primário do TP, sacando os fusíveis de proteção ou extraindo a gaveta, caso for TP em gaveta extraível. Desconectar fiação do secundário do TP e conectar os cabos da fonte de tensão aos conectores do primário do TP. Conectar as ponteiras do voltímetro aos conectores do secundário do TP.

Variar a tensão da fonte progressivamente partindo do zero até 1000 V no primário. Medir a tensão no secundário, anotar na ficha de ensaios a tensão aplicada no primário e a tensão medida no secundário, calcular a relação de transformação através da fórmula Up/Us para comparar com a relação descrita na placa de características e, por fim, calcular a porcentagem de erro. O erro pode variar entre 0,3 a 1,2%, no qual o máximo permitido deverá ser inferior ao especificado na placa de características do TP.

Resistência de Isolamento: Confirme que o valor medido da resistência de isolamento é maior que 2 M/kV a 40C (Norma Petrobrás N-1614, item 8.2.8.f), que é o mínimo aceitável;

Resistência Ôhmica dos Enrolamentos: Confirme que o valor medido não variou mais que 10% do valor obtido em fábrica (recomendação prática);

Relação de Transformação: O erro de relação é orientativo, pois o que se busca é identificação da relação nominal, a fim de utilizar terminais conforme indicado no projeto;

Polaridade: Será considerada aceita, quando a polaridade encontrada no ensaio for idêntica a informada na placa;

Fator de Potência de Isolamento: Confirme que o Fator de Potência de uma das fases, qualquer que seja, é menor ou igual a 1% para Transformador de Potencial Indutivo e 0,5% para Transformador de Potencial Capacitivo a 20C (Norma ABNT NBR 10022, item 4.15), que é o máximo aceitável.

3.5 3.5 TRANSFORMADOR DE POTÊNCIA

• Cadastro;

(50)

• Ensaio de Resistência Ôhmica dos Enrolamentos Primários e Secundários; • Ensaio de Relação de Transformação;

• Ensaio de fator de potência de isolamento; • Ensaio de Capacitância das Buchas; • Ensaio dos Instrumentos de Proteção; • Ensaio de Certificação do Óleo Isolante. 3.5.1 Cadastro

Conferir placa de características do equipamento com especificações técnicas, e anotar os dados na devida ficha de inspeção.

Verificar posição física (lay-out) e identificação do equipamento; reaperto das conexões do primário e do secundário; aterramento; estado de conservação quanto a sujeiras, pintura e corrosão; verificar as buchas quanto a arcos e trincas; verificar estado de conservação dos instrumentos de proteção e medição; verificar estado da sílica gel, verificar se há vazamentos do líquido isolante; verificar as válvulas dos radiadores e verificar o sistema de ventilação forçada.

Procedimentos: Abrir equipamento de manobra (disjuntor ou seccionadora), desconectar cabos de distribuição do primário e do secundário do transformador. Selecionar uma tensão de ensaio do megôhmetro, conforme classe de tensão do transformador.

Anotar o valor de leitura juntamente com a temperatura ambiente e a umidade relativa do ar.

3.5.4 Ensaio de resistência ôhmica dos enrolamentos primários e secundários

(51)

Procedimentos: Conectar os cabos do Microhmímetro nos terminais dos enrolamentos do transformador. Selecionar o valor da escala do instrumento de medida com o valor mais próximo do valor especificado pelo fabricante.

Aguardar a estabilização da leitura e anotar os resultados, juntamente com a temperatura ambiente e a umidade relativa do ar na ficha de ensaios. Para esses valores, admite-se um desvio de no máximo 5% em relação aos valores de fábrica.

Equipamento Utilizado: Medidor de Relação de Transformação (TTR). Figura 29: Medidor de relação de transformação

Fonte: INSTRUTEMP, (2020).

Procedimentos: Abrir equipamento de manobra (disjuntor ou seccionadora) e desconectar cabos de distribuição do primário e do secundário do transformador. Conectar o TTR nos enrolamentos do transformador.

Elevar vagarosamente a tensão de saída até o voltímetro indicar 8Vca e observar o ponteiro do galvanômetro e do amperímetro do TTR. Nas condições normais, o ponteiro do galvanômetro tenderá para a esquerda e o amperímetro indicará uma corrente mínima, devido à redução de carga secundária na condição de equilíbrio.

Observação: Se o amperímetro acusar corrente alta e ao mesmo tempo em que a leitura do voltímetro é praticamente zero, isso indica que o transformador está absorvendo corrente de excitação excessiva. Há, então, razão para suspeitar de: um curto-circuito envolvendo espiras do transformador sob teste ou as garras estão invertidas.

(52)

Se o ponteiro do galvanômetro não se deslocar do zero (nulo), isso indica que o circuito ou o enrolamento está aberto.

Anotar o valor na ficha de ensaios. Para esse valor, admite-se um desvio de + ou – 0,5% em relação ao valor de fábrica.

3.5.6 Ensaio de fator de potência de isolamento

Equipamento Utilizado: Medidor de Fator de Potência de Isolamento. Figura 30: Medidor fator de potência de isolamento

Fonte: UTILI, (2020).

Procedimentos: Desconectar cabos do primário e do secundário do transformador, inclusive o neutro, interligar os terminais das buchas do primário do transformador e interligar os terminais das buchas do secundário do transformador.

Conectar o cabo AT e o cabo BT do medidor aos terminais das buchas do transformador. Aplicar a tensão de ensaio desejada, observando a leitura no voltímetro, geralmente usa-se 2,5 kV. Anotar, juntamente com a temperatura ambiente e a umidade relativa do ar, os valores de ensaio na ficha de ensaios.

3.5.7 Ensaio de capacitância das buchas

Equipamento Utilizado: Medidor de Fator de Potência de Isolamento.

Procedimentos: Conectar o cabo de alta tensão do Medidor de Fator de Potência ao terminal da bucha e o cabo de baixa tensão do Medidor ao terminal de derivação de ensaio

(53)

da mesma. Aplicar a tensão de ensaio desejada, geralmente usa-se 2,5 kV. Anotar, juntamente com a temperatura ambiente e a umidade relativa do ar, os valores de ensaio na ficha de ensaios.

3.5.8 Ensaio dos instrumentos de proteção

Ensaio de resistência de isolação: aplicando 0,5 kV por 01 (um) minuto, através de um megôhmetro. O ensaio deverá ser executado, incluindo a fiação entre a borneira da caixa de auxiliares e os instrumentos. Os valores devem ser de no mínimo 1MΩ.

Ensaio funcional: através de fechamento e abertura dos contatos dos instrumentos e consequentemente a verificação das atuações do alarme e do trip.

3.5.9 Ensaio de certificação do óleo isolante

Ensaio físico-químico para certificação do óleo isolante é realizado através de coletas dos tambores, no qual o ensaio deve ser efetuado em laboratório credenciado pelo INMETRO. A coleta deve ser feita através de seringas e frascos de vidro recebidos pelo laboratório que irá efetuar o ensaio.

As amostras para o ensaio devem ser retiradas aleatoriamente dos tambores armazenados na obra nas seguintes quantidades: 02 (duas) amostras para um lote de até 15 tambores, 03 (três) amostras para um lote de 16 a 25 tambores, 05 (cinco) amostras para um lote de 26 a 90 tambores e 08 (oito) amostras para um lote de mais de 90 tambores. A amostragem deve ser identificada por algumas características e pelo número de série do transformador.

O óleo estará liberado para a montagem se os resultados dos ensaios atenderem ao especificado, caso contrário, o laboratório responsável pelo ensaio e a contratante deverá ser consultada, ficando a critério da contratante a liberação ou não do referido óleo.

As amostras de óleo isolante para análise gás cromatográfica deverão ser coletadas 8 horas após a energização.Os resultados deverão estar de acordo com a especificação do transformador.

(54)

Fator de Potência do Isolamento: O valor máximo admissível para um transformador novo com óleo e adequadamente seco é 0,5% e para um transformador com óleo e em serviço é 2,0% (MILACH, 1984, p. 211).

Fator de Potência de Buchas: O valor máximo admissível é de 1,5% (MILASCH, 1984, P. 64).

Resistência Ôhmica: Recomenda-se na prática, que o valor medido e corrigido à 75ºC não varie mais que 10% do valor obtido em fábrica ou em ensaio anterior.

Resistência de Isolamento: O valor mínimo recomendado a 75ºC para um transformador trifásico com óleo é obtido através da fórmula abaixo (MILASCH, 1984, p. 213):

Rm = 2,65 x E / (P/f) Equação (1)

Onde:

Rm – resistência mínima de isolamento do transformador. E – classe de tensão (kV).

P – potência do transformador (kVA). f – frequência (60hz).

Índice de Polarização:

Quadro 1: Condição da isolação de um transformador

Fonte: Milasch (1984, p. 298).

Relação de Transformação: O erro máximo de relação é de 0,5%;

Estanqueidade: Considere o teste aprovado se a pressão for mantida constante por um período de 24 horas;

Funcionalidade: Considere o componente aprovado se a atuação dos contatos coincidir com o estabelecido no diagrama de fiação do acessório ou na Placa Diagramática;

Condição da Isolação Índice de polarização

Perigosa Menor que 1,0

Pobre De 1,0 a 1,1

Questionável De 1,1 a 1,25

Satisfatória De 1,25 a 2,0

(55)

Isolação: Confirme que o valor medido da resistência de isolamento é maior que os recomendados;

Aferição: O erro máximo admissível é de  2ºC para os indicadores de temperatura do óleo e do enrolamento;

Continuidade: Considere o componente aprovado se a indicação no Multímetro for zero para contato fechado e infinito para contato aberto, conforme diagrama de fiação do acessório ou Placa Diagramática;

Resistência Ôhmica: Recomenda-se na prática que o valor medido e corrigido à 75ºC não varie mais que 10% do valor obtido em fábrica ou em ensaio anterior;

Resistência de isolamento: Confirme que o valor medido da resistência de isolamento é maior que os recomendados.

Polaridade: Será considerada aceita quando a polaridade encontrada no ensaio for idêntica à informada na placa;

Relação de Transformação: O erro máximo de relação é de 0,5%;

Óleo Isolante: Confirme que o laudo emitido pelo Laboratório aprova as análises físico-química e cromatográfica das amostras, conforme normas vigentes.

3.6 PARA-RAIOS

O comissionamento dos para-raios tem por objetivo, estabelecer parâmetros para inspeção e ensaios de rotina, tais como:

• Cadastro; • Inspeção visual;

• Ensaio de resistência de isolação;

• Ensaio de fator de potência do isolamento. 3.6.1 Cadastro

O cadastro é feito através da conferência da placa, onde são verificadas as caracteristicas do equipamento com especificações técnicas. Os dados deverão ser anotados na devida ficha de inspeção.