Os transformadores de instrumentos — transformadores de corrente (TCs) e transformadores de potencial (TPs) — são os olhos da subestação. Toda a proteção e toda a medição enxergam o sistema de 69 kV através deles: é a partir dos sinais reduzidos que entregam que os relés decidem disparar e que os medidores faturam energia. Um TC ou TP com defeito não dá sinal evidente de falha; ele simplesmente passa a entregar um valor errado, e a proteção e a medição erram junto, sem alarme.
Por isso, a manutenção de TCs e TPs em uma SE 69 kV não é opcional. Este artigo, parte da série técnica da Tecnvolt sobre manutenção de subestações, detalha o que se ensaia em cada um, por que a polaridade e a relação são tão críticas e o que a curva de saturação e a isolação revelam sobre a condição real desses equipamentos.
Resumo técnico
O TC reduz a corrente e o TP reduz a tensão a valores normalizados para a proteção e a medição. Como um erro nesses instrumentos compromete proteção e faturamento sem dar sinal, eles devem ser ensaiados periodicamente. No TC verifica-se relação, polaridade, curva de saturação (knee point), resistência do secundário e burden. No TP confirma-se relação e polaridade, avalia-se a isolação e checam-se o aterramento e o burden do circuito secundário, lembrando que o TP indutivo e o capacitivo (TPC) têm particularidades de ensaio.
Quero ensaiar os TCs e TPs da minha SE 69 kV
1. Função e por que ensaiar
O TC reduz a corrente do circuito de alta tensão a um valor padronizado no secundário, e o TP reduz a tensão da mesma forma. Esses sinais reduzidos alimentam relés de proteção e instrumentos de medição. A integridade desses transformadores é, portanto, a base de toda a função de proteção e de todo o faturamento da instalação.
O ponto delicado é que a falha de um transformador de instrumento raramente se anuncia. Diferente de um disjuntor que não fecha ou de um transformador que aquece, um TC com a relação alterada ou um TP com a isolação degradada continua entregando um sinal — só que errado. A proteção pode atuar de forma indevida ou deixar de atuar quando deveria; a medição pode faturar a mais ou a menos. O ensaio periódico é o único modo de confirmar que esses instrumentos ainda traduzem fielmente a grandeza primária, antes que um erro silencioso vire um evento real.
2. Ensaios de TC
No transformador de corrente, o ensaio começa pela relação de transformação: confirma-se que a corrente secundária corresponde à primária na proporção de placa, em cada tape, para garantir que a proteção e a medição leiam o valor correto. A polaridade verifica o sentido relativo entre primário e secundário — fundamental para que funções direcionais e diferenciais somem e subtraiam correntes corretamente. A curva de saturação, ou curva de excitação, levanta o ponto de joelho (knee point) e mostra até que nível de corrente o núcleo responde linearmente; ela define se o TC mantém fidelidade durante uma falta de alta corrente, quando a proteção mais precisa dele. Completam o conjunto a resistência do enrolamento secundário e a verificação do burden, ou carga, do circuito conectado, para confirmar que o TC opera dentro de sua classe de exatidão.
3. Ensaios de TP e conexões secundárias
No transformador de potencial, confirmam-se também a relação e a polaridade, pelos mesmos motivos: leitura correta de tensão e comportamento adequado das funções que dependem do sinal de tensão. Avalia-se a isolação do equipamento, pois o TP fica permanentemente sob a tensão do sistema e sua degradação leva à falha. É importante distinguir o TP indutivo, baseado em enrolamentos, do TP capacitivo (TPC), que usa um divisor capacitivo associado a uma unidade eletromagnética — o TPC exige verificações adicionais da coluna capacitiva, além da relação e polaridade.
As conexões secundárias merecem atenção própria. O circuito secundário do TP deve ter um único ponto de aterramento bem definido, e o burden do circuito precisa estar dentro do previsto para não introduzir erro. Conexões frouxas ou aterramento incorreto comprometem a leitura tanto quanto um defeito no próprio transformador.
Boa prática
Sempre compare os resultados de cada TC e TP com o histórico do próprio equipamento e entre as três fases. Desvios de relação, mudança no ponto de joelho ou queda de isolação que aparecem em uma fase e não nas outras são o indício mais confiável de um problema em desenvolvimento — muito antes de qualquer sintoma na operação.
Aviso técnico
Ensaios em TCs e TPs de 69 kV são feitos com a SE desenergizada. Nunca abra o secundário de um TC energizado: ele desenvolve tensões perigosas nos terminais. O serviço exige profissional habilitado e autorizado, com treinamento em Sistema Elétrico de Potência (SEP), seguindo a NR-10, com desenergização, bloqueio, teste de ausência de tensão e aterramento temporário.
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Como a Tecnvolt Engenharia executa esse serviço
A Tecnvolt Engenharia ensaia TCs e TPs de subestações de 69 kV verificando relação, polaridade, curva de saturação, resistência do secundário, burden e isolação, e checando o aterramento e as conexões dos circuitos secundários, com comparação entre fases e histórico; tudo é consolidado em laudo técnico com ART. Atuamos em campo na região Nordeste, em subestações de indústrias, geração e concessionárias.
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Perguntas frequentes
O que se ensaia em TCs e TPs?
No TC: relação de transformação, polaridade, curva de saturação (knee point), resistência do secundário e burden. No TP: relação, polaridade, isolação e a verificação do aterramento e do burden do circuito secundário, conforme o tipo (indutivo ou capacitivo).
Por que a polaridade é crítica?
Porque funções de proteção direcionais e diferenciais somam e subtraem correntes e tensões de várias fontes. Uma polaridade invertida faz a proteção interpretar a situação ao contrário, podendo atuar indevidamente ou deixar de atuar em uma falta real.
O que é a curva de saturação do TC?
É a curva de excitação que mostra até que nível de corrente o núcleo do TC responde de forma linear, definindo o ponto de joelho (knee point). Ela indica se o TC mantém fidelidade durante uma falta de alta corrente, momento em que a proteção mais depende dele.
TP indutivo e TPC têm o mesmo ensaio?
Ambos têm relação, polaridade e isolação verificadas, mas o TP capacitivo (TPC) usa um divisor capacitivo associado a uma unidade eletromagnética e exige verificações adicionais da coluna capacitiva, que o TP indutivo não possui.
Referências técnicas
- IEC 61869 (série) — Instrument transformers (transformadores de instrumentos).
- IEEE C57.13 — Requirements for Instrument Transformers.
- NR-10 — Segurança em instalações e serviços em eletricidade (e SEP).
As normas são citadas pelo escopo. Confirme sempre a edição vigente junto à fonte oficial e às exigências regulatórias do setor.