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Split Core Current Transformers
Os transformadores de corrente (TC) são equipamentos essenciais nos sistemas elétricos. Convertem proporcionalmente correntes elevadas do lado de alta tensão em correntes baixas do lado de baixa tensão e fornecem sinais precisos e fiáveis aos sistemas de medição, contagem de energia e proteção por relés. Dado o seu papel central na rede, o funcionamento correto e a manutenção cuidadosa afetam diretamente a segurança e a estabilidade de todo o sistema elétrico. Este artigo apresenta de forma sistemática os princípios fundamentais do funcionamento e da manutenção dos transformadores de corrente.
Embora os transformadores de corrente sejam concebidos para suportar o funcionamento a 1,2 vezes a corrente nominal durante períodos curtos ou longos, isso não significa que se possam ignorar os riscos da sobrecarga prolongada. O funcionamento contínuo em sobrecarga desencadeia uma série de problemas que prejudicam gravemente o desempenho e a vida útil do equipamento.
Redução da precisão de medição: A sobrecarga põe à prova a gama de funcionamento linear dos TC. Quando a corrente ultrapassa os limites normais, os erros de relação e de ângulo de fase aumentam significativamente. Isto provoca leituras incorretas dos instrumentos, desvios na contagem de energia e incapacidade de representar com precisão a carga real do sistema.
Saturação e sobreaquecimento do núcleo: Durante uma sobrecarga prolongada, a corrente excessiva no primário mantém a densidade do fluxo magnético do núcleo elevada, podendo levá-lo à saturação. A saturação impede que a corrente secundária aumente proporcionalmente e, em casos graves, pode impedir a atuação dos dispositivos de proteção. Ao mesmo tempo, segundo a lei de Joule (Q=I²Rt), o calor gerado é proporcional ao quadrado da corrente. A sobrecarga provoca um aumento rápido da temperatura nos enrolamentos primário e secundário, bem como no núcleo.
Envelhecimento acelerado do isolamento e redução da vida útil: As temperaturas elevadas persistentes são especialmente prejudiciais aos materiais isolantes. O calor gerado pelas sobrecargas acelera o envelhecimento e a fragilização do isolamento dos enrolamentos, reduzindo a sua rigidez dielétrica. Com o tempo, o isolamento degrada-se significativamente e pode originar curtos-circuitos entre espiras ou uma rutura do isolamento. Isto pode destruir completamente o transformador e reduzir drasticamente a sua vida útil.
Manter fechado o circuito secundário dos transformadores de corrente é uma regra fundamental que deve ser rigorosamente cumprida nos trabalhos elétricos. Se houver corrente no primário e o circuito secundário for interrompido inesperadamente, surge de imediato uma situação extremamente perigosa.
Geração de alta tensão perigosa: Em funcionamento normal, a força magnetomotriz produzida pela corrente secundária anula em grande parte a produzida pela corrente primária. Se o secundário ficar aberto, esse efeito desaparece. O elevado fluxo magnético concentra-se no núcleo e induz tensões perigosas de milhares de volts nos terminais do enrolamento secundário. Isto pode provocar de imediato a rutura do isolamento do próprio transformador e representa um risco de eletrocussão mortal para quem esteja perto do circuito secundário ou em contacto com ele.
O aquecimento intenso do núcleo pode queimar os enrolamentos: A elevada densidade do fluxo magnético aumenta acentuadamente as perdas por histerese e por correntes parasitas no núcleo. O calor gerado faz subir rapidamente a temperatura do núcleo até níveis capazes de derreter ou queimar os enrolamentos secundários, causando danos permanentes no equipamento.
O magnetismo residual afeta a precisão: Mesmo que a abertura do circuito seja rapidamente corrigida, a forte saturação magnética deixa magnetismo residual persistente (remanência) no núcleo. A alteração da permeabilidade magnética aumenta os erros de relação e de ângulo de fase nas operações seguintes, degradando permanentemente a precisão da medição e da proteção.
Plano de resposta: O circuito secundário nunca deve ser desligado durante o funcionamento. Ao detetar sinais de circuito aberto (por exemplo, leituras anormais dos instrumentos, ruídos invulgares ou cheiro a queimado), tome imediatamente medidas para reduzir a corrente de carga no primário. Em seguida, use ferramentas isoladas adequadas para estabelecer um curto-circuito seguro no ponto de abertura.
Todas as intervenções nos circuitos secundários devem cumprir rigorosamente os procedimentos de segurança, seguindo o princípio fundamental de “curto-circuitar primeiro, intervir depois”.
É estritamente proibido desligar circuitos: Em tarefas como a substituição de instrumentos ou a inspeção da cablagem, é absolutamente proibido desligar diretamente um circuito secundário em serviço sem tomar medidas para o curto-circuitar.
Curto-circuito correto: **Devem ser usadas placas de curto-circuito ou cabos próprios para esse efeito** para curto-circuitar de forma segura o circuito secundário em ambos os lados do ponto de abertura, assegurando um percurso contínuo para a corrente. Os pontos de curto-circuito devem ficar o mais próximo possível do próprio transformador de corrente.
Definição dos limites da intervenção: É estritamente proibido trabalhar no segmento do circuito entre o transformador de corrente e o ponto de curto-circuito, para evitar o contacto acidental com partes sob tensão.
Aplicação de medidas de segurança: Deve estar presente um supervisor durante a intervenção. Os profissionais devem usar ferramentas isoladas adequadas e posicionar-se sobre tapetes isolantes para garantir a sua segurança.
Atenção aos pontos de ligação permanente à terra: Ao executar tarefas como a limpeza de blocos de terminais, use o equipamento de proteção necessário e tenha extremo cuidado para não desligar acidentalmente os pontos permanentes de ligação à terra instalados como medida de proteção.
A substituição dos transformadores de corrente ou dos respetivos cabos secundários exige cuidado para garantir a compatibilidade dos parâmetros dos equipamentos antigos e novos, bem como a correção das ligações.
Requisitos para a substituição de TC:
* Compatibilidade do modelo: A relação de transformação, a classe de precisão, a capacidade e os restantes parâmetros do novo TC devem corresponder integralmente às especificações do projeto original.
* Polaridade correta: A cablagem deve respeitar a correspondência original entre os terminais P1 e P2 e os terminais S1 e S2 do TC. Ligações invertidas podem causar atuações indevidas da proteção ou erros de contagem.
* Características tensão-corrente semelhantes: Nos TC de proteção, as características tensão-corrente devem ser semelhantes às dos restantes TC do mesmo grupo para assegurar a precisão da proteção.
* Calibração posterior: Após a substituição dos TC, é necessário voltar a verificar e calibrar todas as definições de proteção relevantes e os fatores de multiplicação dos instrumentos de medição, para garantir o funcionamento correto dos parâmetros do sistema.
* Substituição dos cabos secundários: Ao substituir os cabos secundários, confirme que a secção dos novos cabos cumpre os requisitos de capacidade de condução de corrente e queda de tensão. Após a substituição, meça a resistência de isolamento para verificar a conformidade.
* Verificação final da polaridade: Após todas as substituições e antes da entrada formal em serviço, volte a medir a polaridade de todo o circuito secundário. Esta é a verificação final para assegurar o funcionamento correto do sistema.
Antes da entrada em serviço dos novos TC, ou após uma intervenção de manutenção, deve efetuar-se uma inspeção completa do estado exterior e das ligações antes de restabelecer a alimentação.
* Estado exterior: Confirme que o corpo do TC está limpo e sem pó nem manchas de óleo. Nos TC com óleo, verifique se há fugas; nos TC de baixa tensão de núcleo bipartido, procure pó e ferrugem nas superfícies de contacto do núcleo.
* Componentes de isolamento: Inspecione os isoladores de porcelana para confirmar que não apresentam fissuras, danos ou marcas de descarga.
* Aperto das ligações: Verifique todos os parafusos dos terminais de ligação primários e secundários para garantir um bom contacto, sem ferrugem, e evitar que se soltem devido a vibrações ou à dilatação e contração térmicas.
* Ligação fiável à terra: Verifique se a caixa do TC está devidamente ligada à terra. Além disso, os circuitos secundários dos TC de proteção exigem geralmente uma ligação fiável à terra num único ponto (por exemplo, no bloco de terminais) para evitar tensões induzidas elevadas. Atenção especial: Segundo a origem, os circuitos secundários dos TC usados para contagem de energia geralmente não devem ser ligados à terra, para evitar desvios de corrente que afetem a precisão da contagem.
As inspeções diárias e a manutenção regular são essenciais para assegurar o funcionamento estável dos transformadores de corrente a longo prazo.
*Ensaio preventivo: De acordo com os procedimentos aplicáveis, deve realizar-se um ensaio preventivo completo dos transformadores de corrente a cada 1 a 2 anos, incluindo a medição da resistência de isolamento, da relação de transformação, da polaridade e das características tensão-corrente, entre outros parâmetros, para detetar atempadamente possíveis defeitos.
*Integridade do circuito: Durante as inspeções diárias, deve prestar-se especial atenção à integridade do circuito secundário e confirmar que não há sinais de interrupção.
*Verificação das ligações e do estado:
Inspecione regularmente todos os terminais de ligação, sobretudo os dos equipamentos instalados no exterior, para detetar sinais de desaperto ou ferrugem.
Durante a inspeção, escute atentamente para confirmar que não há ruídos anormais, como os produzidos por descargas no interior do TC.
Observe o equipamento e verifique se há odores que indiquem sobreaquecimento ou queimado.
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