Transformadores de corrente (TCs) desempenham um papel essencial em subestações elétricas, fornecendo valores de corrente adequados para medição e proteção. Porém, uma situação crítica que merece atenção especial é a saturação desses equipamentos. Neste artigo, vamos entender o fenômeno da saturação, suas consequências para os sistemas de proteção e como evitar problemas em seus projetos.
O que é um Transformador de Corrente?
Um Transformador de Corrente é um dispositivo que ajusta as correntes elevadas presentes no circuito primário para níveis seguros e monitoráveis por instrumentos, como medidores e relés inteligentes (IEDs). O objetivo principal é preservar ao máximo a fidelidade do sinal original, essencial especialmente em aplicações de proteção elétrica.
O Fenômeno da Saturação
A saturação ocorre quando o núcleo ferromagnético do transformador de corrente atinge seu limite máximo de magnetização. Imagine que cada núcleo possui pequenos “dipolos magnéticos” que se alinham conforme um campo magnético é aplicado. Ao atingir o alinhamento máximo, o núcleo não consegue mais aumentar sua densidade magnética, independentemente do aumento do campo magnético aplicado. Esse limite é exatamente o ponto de saturação.
Quando a saturação ocorre, o TC deixa de fornecer uma corrente secundária fiel à primária. Em casos extremos, a corrente secundária pode até desaparecer temporariamente, induzindo leituras incorretas nos IEDs e podendo comprometer seriamente as funções de proteção, como a proteção diferencial (87) ou a proteção contra sobrecorrente instantânea (50).
Consequências Práticas da Saturação
Durante curtos-circuitos, especialmente os assimétricos, a saturação pode surgir rapidamente devido à componente contínua (DC) da corrente de falta. Isso significa que a corrente secundária fornecida pelo TC pode cair abruptamente, causando problemas como:
- Falha na atuação de relés: O relé pode não atuar, mesmo com a presença de uma falha real, devido à ausência temporária da corrente secundária.
- Atuação indevida: Sistemas de proteção diferencial podem interpretar incorretamente a saturação como uma falha no sistema, desencadeando interrupções desnecessárias.
Como Avaliar e Evitar a Saturação
Existem duas abordagens principais para lidar com a saturação de TCs:
- Avaliação dos TCs existentes: Determina se o TC atual da subestação atende aos critérios operacionais necessários. O TC deve operar sem saturar até que a proteção atue, tanto em condições normais quanto em ciclos de religamento.
- Especificação correta em novos projetos: Os novos TCs devem ser projetados para evitar a saturação em todas as condições de curto-circuito previstas. Isso envolve escolher corretamente a classe do TC conforme as orientações normativas IEC 61869-2, IEEE Std C37.110 e NBR 6856.
Recomendações Normativas
Para sistemas com tensão igual ou superior a 242 kV, o Operador Nacional do Sistema (ONS) recomenda classes transitórias específicas de TCs (TPX, TPY, TPZ), conforme a norma IEC 61869-2.
Conclusão
Entender a saturação dos transformadores de corrente e suas implicações é crucial para garantir a segurança e a eficiência dos sistemas elétricos. Ao considerar corretamente as diretrizes técnicas e normativas na avaliação e especificação dos TCs, é possível assegurar um funcionamento confiável dos sistemas de proteção.
A ESC Engenharia possui larga experiência na especificação e avaliação técnica de transformadores de corrente. Se precisar de apoio técnico especializado, entre em contato conosco e garanta a eficiência e segurança do seu sistema elétrico.
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