Teste da relação de rotação

Como Escolher a Relação de Transformação Correta de TC/TP?

Como escolher a relação de transformação de transformadores de corrente (TC)?

Resumo: A seleção correta da relação de transformação para Transformadores de Corrente (TC) e Transformadores de Potencial (TP) é fundamental para garantir a precisão das medições elétricas e a confiabilidade da proteção por relés em sistemas de energia. Este guia detalhará os princípios padronizados para a seleção da relação, com base na série da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC 61869) e normas do setor, diferenciando os requisitos para transformadores de instrumentação de medição e de proteção.

Parte I: Seleção da Relação de Transformação do Transformador de Corrente (TC)

A relação de transformação do TC Ki é definida como a razão entre a corrente primária nominal I_1n e a corrente secundária nominal I_2n (Ki= I_1n/ I₂_n) =

9). Internacionalmente, a corrente secundária nominal I₂_n é tipicamente padronizada em 5 A ou 1 A.

1. Princípios Fundamentais para Selecionar a Corrente Primária Nominal I_1n

A seleção de I_1ndeve equilibrar os requisitos de estabilidade térmica e precisão de medição.

(1) Estabilidade Térmica e Capacidade de Condução de Corrente (Limite Superior)

A corrente primária nominal do TC I_1n deve ser maior ou igual à corrente máxima de operação contínua I_max esperada no circuito para garantir a elevação de temperatura de longo prazo e a estabilidade do enrolamento do TC.

Regra de Projeto: Selecione um valor padronizado para I_1n ligeiramente superior a I_max .
$I 1n \geq I max$
Prática de Engenharia: É comum selecionar I_1n para ser cerca de 1,2 a 1,5 vezes I_max para fornecer uma margem de segurança.

(2) Precisão de Medição e Metrologia (Limite Inferior)

Para garantir a precisão da medição, a corrente de carga mínima I_min deve estar dentro da faixa operacional de precisão especificada do TC.

Requisito: TCs de medição (ex.: Classe de Precisão 0.2 S) devem manter sua precisão até um limite baixo, como 1% ou 5% da corrente nominal I_1n. Selecionar uma I_1n excessivamente grande em comparação com I_max fará com que a corrente secundária I₂ seja muito pequena durante condições de carga leve, podendo cair abaixo do limite de precisão do TC e levar a erros de medição aumentados.

2. Requisitos Especiais para TCs de Classe de Proteção

Além dos princípios básicos, os TCs de classe de proteção devem ser capazes de atuar de forma confiável sob condições de falta.

Fator Limite de Precisão (ALF) / Saturação: Os TCs de proteção estão principalmente preocupados com suas características de saturação durante uma falta. Deve-se garantir que a Corrente Limite de Precisão I_ALF= ALF x I_1n cubra a máxima corrente de curto-circuito possível do sistema I_scmax. Isso evita uma saturação severa do TC durante uma falta, garantindo que o equipamento de relé de proteção receba um sinal de corrente preciso para operação confiável.

3. Aviso sobre Riscos na Seleção da Relação

Cenário de Risco

Análise de Consequências

Prática Padrão

Relação Selecionada Muito Pequena

( $I 1n < I max$ )

Alto Risco. Leva ao sobreaquecimento crónico do TC e à degradação do isolamento. Em condições de falta,

ocorre saturação severa, podendo causar falha no disparo da proteção (recusa) ou disparo falso (má operação).

Aderir estritamente ao princípio

$I 1n \geq I max$ .

Relação Selecionada Muito Grande

(( $I 1n ＞ I max$ )

Faz com que a corrente de carga leve $I min$ caia fora da faixa ótima de precisão do TC, aumentando os erros de medição.

Pode também reduzir a sensibilidade dos relés de proteção.

Idealmente, mantenha

I máx

dentro da faixa de

70% a 90%

I 1n

Parte II: Seleção da Relação de Transformação do Transformador de Potencial (TP)

A relação de transformação do TP K_u é definida como a razão entre a tensão primária nominal U_1n e a tensão secundária nominal U_2n（K_u = U_1n / U_2n).

1. Determinação da Tensão Primária Nominal U_1n

U_1ndeve corresponder estritamente à tensão nominal do sistema U_sistemano ponto de conexão e à configuração de ligação do TP.

Ligação Fase-Terra: Utilizada principalmente em sistemas de alta tensão com neutros aterrados diretamente (ex.: 110 kV e acima).
$U 1n = U sistema / \sqrt3$
Ligação Fase-Fase: Utilizada principalmente em sistemas de média e baixa tensão com neutros isolados ou aterrados por bobina de Petersen (ex.: 6 kV, 10 kV).
$U 1n = U sistema$

2. Tensão Secundária Nominal Padronizada U_2n

A tensão secundária nominal U_2n é geralmente um valor padronizado para ser compatível com os equipamentos secundários.

Aplicação	Tipo de Ligação	Tensão Secundária Nominal U2n
Medição & Proteção (Enrolamento Principal)	Ligação Fase-Terra	$100 / \sqrt 3 V$
Medição & Proteção (Enrolamento Principal)	Ligação Fase-Fase	$100 / \sqrt 3 V$
Proteção de Falha à Terra (Enrolamento Auxiliar)	Ligação em Delta Aberto para Tensão de Sequência Zero $3 U 0$	$100 / \sqrt 3 V$

3. Exemplo de Cálculo para a Relação de Transformação K_u

A relação K_u é um número adimensional, enquanto a especificação do TP é tipicamente dada como U_1n / U_2n.

Exemplo: Sistema de 110 kV (Ligação Fase-Terra)

Tensão Nominal do Sistema U_sistema = 110 kV
Tensão Primária do TP U_1n = 110 kV/ √3
Tensão Secundária do TP U_2n = 110 kV/ √3
Cálculo da Relação K_u:

A especificação do TP seria indicada como: 110000 / √3 / 100 / √3/ 100 V (referenciando os enrolamentos principal e auxiliar).(referenciando os enrolamentos principal e auxiliar).

Conclusão: Considerações-Chave de Projeto

Tipo de Instrumento

Critério de Seleção do Núcleo

Princípios-Chave

Normas Aplicáveis

Corrente Primária

I 1n

1. Satisfazer a Carga Máxima ( $I 1n \geq I max$ );

2. Garantir que a Corrente Mínima esteja dentro da Faixa de Precisão.

IEC 61869-2

Tensão Primária

U 1n

1. Corresponder estritamente à Tensão do Sistema $U sistema$ ;

2. Correspondência de Fiação (U/√3 para Fase-Terra ou U para Fase-Fase).

IEC 61869-3

Recomendação: No projeto de engenharia, deve-se sempre consultar as normas nacionais e internacionais mais recentes (como a série IEC 61869) e selecionar a classe de precisão e a relação nominal com base na aplicação específica (medição ou proteção) do TC e do TP.