Operação, Manutenção e Ensaios em

Subestações

FOTO DO PALESTRANTE

Eng. Marcelo Paulino

Vista da Subestação

Projeto de uma Subestação Convencional

Painel de Proteção

Painel de Controle

Painel de Medição

Equipamentos na Subestação

• Especificação?

• Operação?

• Manutenção e Ensaios?

Quais os critérios para:

Componentes de um Sistema de PAC

Transformadores – O ativo mais $$$

• Chama-se “transformador” a um equipamento elétrico, sem partes necessariamente em movimento, que transfere energia elétrica de um ou mais circuitos (primário) para outro ou outros circuitos (secundário, terciário) através da indução eletromagnética.

• Nesta transferência, poderá ocorrer uma alteração dos valores das tensões e das correntes em cada circuito, porém as suas frequências são sempre as mesmas.

Transformadores - Critérios de Classificação

• Finalidade• De corrente

• De potencial

• De distribuição

• De potência

• Função no sistema• Elevador

• De interligação

• Abaixador

• Separação elétrica entre os enrolamentos• De dois ou mais enrolamentos

• Autotransformador

• Material do núcleo • Ferromagnético

• Núcleo a ar

• Quantidade de fases• Monofásico

• Polifásico

Transformador de Potência

A característica nominal é constituída, basicamente, das seguintes grandezas:

• potências nominais dos enrolamentos;

• tensões nominais dos enrolamento

• correntes nominais dos enrolamentos;

• frequência nominal;

• níveis de isolamento dos enrolamentos.

• Transformador de Potência: utilizados para gerar, transmitir e distribuir energia, potência de 5 até 300 MVA e operam com tensões de até 765 kV.

• Transformadores de Distribuição: utilizados para rebaixar a tensão para o consumidor final. Potência de 30 a 300 kVA, alta tensão de 15 ou 24,2 kV e baixa tensão de 380/220 ou 220/127 V.

Transformadores de Distribuição e de Força

Normas

• ABNT. Transformadores de Potência: Partes 1 a 5, ABNT NBR 5356-1:2007, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ. 2007.

• ABNT. Transformadores para redes aéreas de distribuição — Requisitos, ABNT NBR 5440:2014, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ. 2014.

• ABNT. Guia de Aplicação de Transformadores de Potência, ABNT NBR 7276:1998, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ. 1998.

• ABNT. Transformadores de Potência de tensões Máximas de até 145 kV –Características Elétricas e Mecânicas, ABNT NBR 9368:2011, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ. 2011.

• IEC. Power Transformers. IEC60076. IEC International ElectrotechnicalCommission. Geneva, CH. 2000-2011.

• IEEE. IEEE Standard Requirements for Liquid-Immersed Power Transformers. IEEE Std. C57.12.10-2010. IEEE Institute of Electrical and ElectronicsEngineers. New York, USA. 2011.

Transformadores de Corrente

• Os TCs reduzem os níveis de correntes das instalações a valores mais baixos, compatíveis com a segurança de operadores e equipamentos secundário (medidores, relés de proteção, etc.)

Conexão Primária

Conexão Secundária

Transformadores de Corrente – Conforme construção

Vários Enrolamentos Secundários em Núcleos Distintos

• Em geral, os TC’s possuem dois tipos de enrolamentos secundários, um para medição e outro para proteção. Por este fato, nota-se que, neste caso, deve haver dois núcleos diferentes e independentes entre si devido às diferenças de saturação

Transformador de Corrente – Características nominais

• Os valores nominais que caracterizam um TC, de acordo com a NBR 6856/2015, são:

a) Corrente nominal primária (I1n);b) Relação nominal do TC (RTC);c) Tensão máxima e nível de isolamento;d) Frequência;e) Carga nominal;f) Exatidão;g) Número de núcleos para medição e proteção;h) Fator térmico nominal – Ftn; i) Corrente suportável nominal de curta-duração (curto-circuito térmica – Iccth) para um segundo;j) Valor de crista da corrente suportável (corrente de curto-circuito dinâmica – Iccdyn);k) Classe de isolamento;l) Nível básico de isolamento – NBI (BIL);m) Tipo de aterramento do sistema;n) Uso: interior (indoor) ou exterior (outdoor)

Transformador de Corrente – classe de exatidão - Med

Classe de Precisão Aplicação

Menor que 0,3

(não padronizado)

TC padrão; medições em

laboratório; medições especiais.

0,3

Medidas de energia com fins de

cobrança ao consumidor; medidas

em laboratório.

0,6 e 1,2

Alimentação usual de:

amperímetros, wattímetros,

medidores estatísticos,

fasímetros, etc.

3

Aplicações diversas. Não deve

ser usado em medição de energia

ou potência.

Classes Especiais:03S e 06SFCR e ângulo de fase para 20% In

Transformador de Corrente – classe de exatidão - Prot

Transformador de Corrente – para Especificação

TC de MediçãoVerificar a aplicação do TC, para se determinar a classe de exatidão.

Depois determina-se as cargas em termos de suas potências consumidas (tabelas 8 a 11 NBR 6856:2015)

Método antigo

0,6C25Método NBR 6856:2015

25 VA 0,6Método ANSI

0,6B1

Transformador de Corrente – para Especificação

TC de Proteção

Método NBR 6856:2015

25 VA 5P 15Carga secundária 25 VA

Classe de exatidão = 5%

Fator Limite de Exatidão de 15 vezes a Corrente Nominal

Método NBR 6856:2009

5A200Classe de exatidão = 5%

Alta impedância

200 V de tensão secundário nominal

Normas

• ABNT. Transformadores para Instrumentos - terminologia, ABNT NBR 6546:1991, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ. 1991.

• ABNT. Transformadores de Corrente – Métodos de Ensaio, ABNT NBR 6821:1992, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ. 1992.

• ABNT. Transformadores de Corrente – Especificação e Ensaios, ABNT NBR 6856:2015, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ. 2015.

• IEC. Instrument Transformers – Part 1: Current Transformers. IEC60044-1. IEC International Electrotechnical Commission. Geneva, CH. 2003.

• IEC. Instrument Transformers – Part 1: Requirments for Protective CurrentTransformers. IEC60044-6. IEC International Electrotechnical Commission. Geneva, CH. 1992.

• IEC. Instrument transformers - Part 1: General requirements. IEC61869-1:2007 IEC International Electrotechnical Commission. Geneva, CH. 2007..

• IEEE. IEEE Standard Requirements for InstrumentTransformers. IEEE Std. C57.13-1993 (R2003). IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers. New York, USA. 2003.

Transformadores de Potencial

• Os TPs reduzem os níveis de tensões das instalações a valores mais baixos, compatíveis com a segurança de operadores e equipamentos secundário (medidores, relés de proteção, etc.)

𝑉1𝑉2=𝑁1𝑁2

Conexão Primária

Conexão Secundária

Tipos de Transformadores de Potencial

Transformador de PotencialIndutivo

Transformador de Potencial Capacitivo

Transformador de Potencial

• Os valores nominais que caracterizam um TP, de acordo com a NBR 6855/2009, são:

a) Tensão primária nominal e relação nominal;

b) Nível de isolamento;

c) Frequência nominal;

d) Carga nominal;

e) Classe de exatidão;

f) Potência térmica nominal.

Classe de Exatidão de TPs

• Classe de exatidão é o valor máximo de erro, expresso em porcentagem, que poderá ser causado pelo TP aos instrumentos a ele conectados.

• De acordo com as normas NBR 6855/2009 da ABNTe C57.13 da ANSI os TPssão enquadrados em umaou mais das três seguintes

classes de exatidão: 0,3, 0,6 e 1,2

Classe de Exatidão de TPs

Especificação do TP

0,3 P 75

Classe de exatidão

Carga 75 VA

Potencial

Representação de TPs

• Representação ABNT0,6P25 -> 0,6 – exatidão e 25 – potência máxima VA

• Representação ANSI:0,3WXY -> TP com cargas padronizadas W, X e Y acopladas ao secundário, tem classe 0,3;0,6Z -> Com carga padronizada Z acoplada ao secundário, tem classe de exatidão 0,6.

Normas

• ABNT. Transformadores para Instrumentos - terminologia, ABNT NBR 6546:1991, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ. 1991.

• ABNT. Transformadores de Potencial Indutivos, ABNT NBR 6855:2009, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, RJ. 2009.

Unifilar de Proteção

Funções de Proteção

• 27 – Subtensão

• 32 – Direcional de Potência

• 47 – Desbalanço de tensão

• 50/50N – Sobrecorrente Instantânea

• 51/51N – Sobrecorrente Temporizada

• 52 – Disjuntor

• 59 – sobretensão

• 67/67N – Direcional de Sobrecorrente

• 81 – Relé de Frequência

Lógicas de Proteção

Top = 50 ms

Top = 200 ms

Comando de Transferência de TRIP

Relé 1

Relé 2

Relé3

Sobre a comunicação: o que queremos?

E como checar a fiação??

O processo de validação dos equipamentos

Testar ou não Testar?

O processo de validação dos equipamentos

Quais testes executar?

O Fator de Decisão!

Transformador de Potencial – Ensaio de Rotina (NBR6855)

• Tensão induzida

• Tensão suportável à frequência industrial

• Medição de descargas Parciais

• Verificação de marcação dos terminais e polaridade

• Exatidão

• Medição de capacitância e perdas dielétricas

• Estanqueidade, a frio.

Devem ser realizados de acordo com a NBR 6820 => NBR 6855

Transformador de Corrente – Ensaio de Rotina (NBR6856)

• Verificação de marcação dos terminais e polaridade

• Ensaio de tensão suportável• Medição de descargas Parciais• Medição de capacitância e perdas

dielétricas• Sobretensão entre espiras• Estanqueidade• Exatidão• Fator de segurança do

instrumento

• Erro composto para classes P e PR

• Fato de remanência para classe PR

• Determinação da constante de tempo secundária para classe PR

• Resistencia de enrolamento

• Curva de excitação (proteção)

• Ensaios no óleo mineral isolante

Cuidado com as suas escolhas!

Quais procedimentos adotar?

• Todos os procedimentos devem apontar para a definição da condição do equipamento ou sistema que deve passar pela manutenção.

Como devemos testar?

• Teste natural do dispositivo

Como devemos testar?

• Teste Natural aplicado a bueiros em Copacabana

Como devemos testar?

Teste...?????

Comissionamento?

• Pessoal Qualificado, Habilitado e Autorizado!

Solução:

• Melhores práticas e Ferramentas adequadas.

Solução:

Façam suas contas!

Marcelo Paulinomarcelo.paulino@omicronenergy.com

www.omicronenergy.com

www.linkedin.com/in/marcelopaulino/

OBRIGADO!