NBR 5356-3 CN Aprovado 1a Reuniao 2007

Modelo de editoração de Normas ABNT PROJETO DE REVISÃO ABNT NBR 5356-3:2006 PROJETO DE REVISÃO ABNT NBR 5356-3:2006 3 mar 2006 PROJETO DE REVISÃO ABNT NBR 5356-3 Transformadores de potência – Parte 3: Níveis de isolamento, ensaios dielétricos e espaçamentos externos em ar Origem: Projeto ABNT NBR 5356:2006 ABNT/CB-03 – Comitê Brasileiro de Eletricidade CE-03:014.01 – Comissão de Estudos de Transformadores de Potência ABNT NBR 5356-3 – Power transformers – Part 3: Insulation levels dielectric tests and external clearances in air Descriptor: Transformer. Esta Norma cancela e substitui a ABNT NBR 5356:1993 Esta Norma é baseada na IEC 60076-3:2000 Palavra-chave: Transformador. 37 páginas Sumário Prefácio 1 Objetivo 2 Referências normativas 3 Definições 4 Geral 5 Tensão máxima do equipamento e nível de isolamento 6 Regras para transformadores especiais 7 Requisitos de isolamento e ensaios dielétricos – Regras básicas 8 Ensaios em transformadores que possuem enrolamento de derivação 9 Repetição de ensaios dielétricos 10 Isolamento da fiação auxiliar 11 Ensaio de tensão suportável à freqüência industrial (ou tensão aplicada) 12 Ensaio de tensão induzida (CACD, CALD) 13 Ensaio de tensão suportável de impulso atmosférico (IA) 14 Ensaio de tensão suportável de impulso atmosférico com onda cortada (IAC) 15 Ensaio de tensão suportável de impulso de manobra (IM) 16 Espaçamentos externos no ar ANEXOS A Guia de aplicação para medição de descargas parciais durante o ensaio de tensão induzida em transformadores de acordo com 12.2, 12.3 e 12.4 B Sobretensões transferidas do enrolamento de alta-tensão para o enrolamento de baixa-tensão C Informações sobre níveis de isolamento e ensaios dielétricos a serem fornecidas nas especificações ou ordem de compra D Informação sobre a tensão de ensaio U1 e U2, durante o ensaio de tensão induzida de curta duração Prefácio A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é o Fórum Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB) e dos Organismos de Normalização Setorial (ABNT/ONS), são elaboradas por Comissões de Estudo (ABNT/CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros). Os Projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbito dos ABNT/CB e ABNT/NOS, circulam para Consulta Nacional entre os associados da ABNT e demais interessados. Esta parte da ABNT NBR 5356 contém os anexos A e D, de caráter normativo, e os anexos C e B, de caráter informativo. A ABNT NBR 5356, sob o título geral “Transformadores de potência”, tem a previsão de conter as seguintes partes: - Parte 1 Generalidades - Parte 2 Aquecimento - Parte 3 Níveis de isolamento, ensaios dielétricos e espaçamentos externos em ar - Parte 4 Guia para ensaios de impulso atmosférico e de manobra para transformadores e reatores - Parte 5 Capacidade de resistir a curtos-circuitos - Parte 6 Reatores - Parte 7 Carregamento de transformadores - Parte 8 Guia de aplicação 1 Objetivo Esta parte da ABNT NBR 5356 aplica-se a transformadores imersos em óleo (inclusive autotransformadores), trifásicos ou monofásicos, excetuando-se certos transformadores pequenos e especiais, como definido na ABNT NBR 5356-1. Ela identifica os enrolamentos dos transformadores pela sua tensão mais alta Um associada a seu correspondente nível de isolamento, detalha os ensaios dielétricos aplicáveis e os espaçamentos externos mínimos entre partes vivas das buchas e objetos aterrados. Para as categorias de transformadores e reatores que tem suas próprias normas ABNT, esta parte da ABNT NBR 5356 aplica-se apenas onde for mencionado na norma própria. 2 Referências normativas As normas relacionadas a seguir contêm disposições que, ao serem citadas neste texto, constituem prescrições para esta parte da ABNT NBR 5356. As edições indicadas estavam em vigor no momento desta publicação. Como toda norma está sujeita a revisão, recomenda-se àqueles que realizam acordos com base nesta parte da ABNT NBR 5356 que verifiquem a conveniência de se usarem as edições mais recentes das normas citadas a seguir. A ABNT possui a informação das normas em vigor em um dado momento. ABNT NBR 5034:1989 – Buchas para tensões alternadas superiores a 1 kV – Especificação Projeto de revisão ABNT NBR 5356-1:2006 – Transformadores de potência – Parte 1: Generalidades Projeto de revisão ABNT NBR 5356-4:2006 – Transformadores de potência - Parte 4: Guia para ensaios de impulso atmosférico e de manobra para transformadores e reatores ABNT NBR 6936:1992 – Técnicas de ensaios elétricos de alta tensão – Procedimento ABNT NBR 6937:1981 – Técnicas de ensaios elétricos de alta tensão – Dispositivos de medição – Procedimento ABNT NBR 6939:2000 – Coordenação de isolamento – Procedimento IEC 60270:1981 – Partial discharge measurement IEC 60071-2:1996 – Insulation co-ordination – Part 2: Application guide IEC 60790:1984 – Oscilloscopes and peak voltmeters for impulse tests IEC 61083-1:1992 – Digital recorders for measurements in high voltage impulse tests – Part 1: Requirements for digital recorders IEC 61083-2:1996 – Digital recorders for measurements in high voltage impulse tests – Part 2: Evaluation of software used for the determination of the parameters of impulse waveforms CISPR 16-1:1993 – Specification for radio disturbance ad immunity measuring apparatus and methods – Part 1: Radio disturbance and immunity measuring apparatus 3 Definições Para os efeitos desta parte da ABNT NBR 5356, aplicam-se as definições da ABNT NBR 5356-1 e as seguintes: 3.1 tensão máxima do equipamento que pode ser aplicada ao enrolamento do transformador (Um): Maior valor de tensão eficaz, fase-fase, de um sistema trifásico para o qual o enrolamento de um transformador é projetado com respeito a seu isolamento em regime permanente. 3.2 nível de isolamento nominal: Conjunto de tensões suportáveis padronizadas que caracterizam a suportabilidade dielétrica do isolamento. 3.3 nível de isolamento padronizado: Nível de isolamento nominal cujas tensões suportáveis padronizadas estão associadas a Um , como recomendado nas tabelas 2 e 3 da ABNT NBR 6939:2000. 3.4 isolamento uniforme do enrolamento de um transformador: Isolamento de um enrolamento cujas extremidades estão conectadas a terminais que possuem o mesmo nível de isolamento nominal. 3.5 isolamento progressivo (não uniforme) do enrolamento de um transformador: Isolamento do enrolamento que tem um terminal de neutro para conexão direta ou indireta a terra e que possui um nível menor de isolamento do que o atribuído ao terminal de linha. 4 Geral Os requisitos de isolamento para transformadores de potência e os ensaios dielétricos correspondentes são referidos a enrolamentos específicos e seus terminais. Para transformadores imersos em óleo, os requisitos se aplicam ao isolamento interno apenas. Quaisquer requisitos adicionais ou ensaios com respeito ao isolamento externo que sejam considerados necessários devem ser sujeitos a acordo entre o fabricante e o comprador, incluindo ensaios de tipo feitos em modelos da instalação. Se o usuário pretender conectar o transformador de modo a reduzir os espaçamentos do transformador isoladamente, isto deve ser incluído na especificação ou no pedido. Quando transformadores imersos em óleo são especificados para operar em altitudes superiores a 1 000 m, os espaçamentos devem ser projetados apropriadamente. Neste caso, pode ser necessário selecionar buchas projetadas para níveis de isolamento mais elevados que aqueles especificados para o isolamento interno dos enrolamentos do transformador (ver seção 16 desta norma e 5.2 da ABNT NBR 5034:1989). Buchas são submetidas aos ensaios de tipo e rotina especificados na ABNT NBR 5034, os quais verificam seu isolamento para a terra, tanto externo quanto interno. Buchas e comutadores de derivação devem ser especificados, projetados e ensaiados de acordo com as normas correspondentes. A execução dos ensaios dielétricos no transformador completo constitui uma verificação da aplicação e instalação correta destes componentes. Os ensaios dielétricos devem, preferencialmente, ser feitos na fábrica do fornecedor, com o transformador à temperatura ambiente. O transformador deve estar completamente montado como em funcionamento, incluindo equipamentos de supervisão. Não é necessário, entretanto, a colocação dos acessórios que não influenciem a suportabilidade dielétrica do isolamento interno, como, por exemplo, o equipamento de resfriamento. Se ocorrer uma falha durante os ensaios dielétricos e se for constatado que a falha ocorreu em uma bucha, é permitido substituí-la, temporariamente, por outra bucha, dando-se continuidade aos ensaios do transformador. Nos ensaios de tensão induzida de longa duração com medição de descargas parciais, podem ocorrer dificuldades quando certos tipos de buchas de alta-tensão que possuem alto nível de descargas parciais em seu dielétrico são usadas. Quando estas buchas são especificadas pelo comprador do transformador, é permitido substituí-las por outras buchas livres de descargas parciais durante os ensaios do transformador (ver anexo A). É aconselhável que transformadores com caixas de cabos a óleo, terminações de cabos isolados ou ligados diretamente a instalações blindadas a SF6 sejam projetados de forma que conexões temporárias possam ser utilizadas para os ensaios dielétricos usando, se necessário, buchas provisórias. Por acordo, buchas óleo/SF6 podem ser substituídas por buchas óleo/ar. Transformadores conectados diretamente a barramento blindado isolado a SF6 podem estar sujeitos as sobretensões resultantes de manobras no barramento blindado. As características das eventuais sobretensões devem ser especificadas. O fabricante deve projetar o transformador considerando a influência dessas sobretensões incidentes. Quando o fabricante utilizar resistores não lineares ou pára-raios, interna ou externamente, para a limitação das sobretensões transitórias transferidas, isto deve ser levado ao conhecimento do comprador na proposta ou quando da colocação da encomenda. Recomenda-se que este fato seja indicado no diagrama elétrico da placa de identificação. 5 Tensão máxima do equipamento e nível de isolamento Para cada enrolamento de um transformador, tanto para o lado de linha quanto para o lado de neutro, é atribuído um valor de “tensão máxima para o equipamento” - Um (ver 3.1). As regras de coordenação de isolamento para um transformador com respeito às sobretensões transitórias são formuladas de acordo com o valor de Um. Quando regras a respeito de ensaios específicos para diferentes enrolamentos em um transformador estão em conflito, a regra para o enrolamento de mais alto valor de Um deve ser aplicada. Regras para algumas classes especiais de transformadores são dadas na seção 6. Valores normalizados de Um são listados nas tabelas 2 a 4. O valor a ser utilizado para um enrolamento do transformador é aquele igual, ou imediatamente superior, à tensão nominal do enrolamento. NOTAS 1 Transformadores monofásicos destinados a formar um banco trifásico ligado em estrela são designados pela tensão nominal fase-terra, por exemplo 400/ kV. O valor fase-fase determina a escolha de Um - neste caso, conseqüentemente, Um = 420 kV. 2 Pode acontecer que as tensões de certas derivações sejam escolhidas com valores superiores ao valor normalizado de Um, mas o sistema ao qual o enrolamento é conectado tem uma tensão máxima menor ou igual ao valor normalizado. Os requisitos de isolamento devem, então, ser coordenados com as condições reais do sistema, e, por isso, este valor normalizado deve ser aceito como Um para o enrolamento e não o valor imediatamente superior. 3 Para certas aplicações com condições muito especiais, a especificação de outras combinações de tensões suportáveis pode ser justificada. Neste caso, um guia geral pode ser obtido na ABNT NBR 6939. 4 Em certas aplicações, enrolamentos ligados em triângulo têm um dos terminais externos aterrados. Neste caso uma maior tensão suportável referida à máxima tensão para o equipamento Um pode ser necessária e deve ser objeto de acordo entre o fornecedor e o comprador. A tensão máxima Um para o equipamento e suas tensões suportáveis nominais, isto é, seu nível de isolamento, determinam as características dielétricas de um transformador. Estas características são verificadas por um conjunto de ensaios dielétricos que dependem do valor de Um (ver seção 7). O valor de Um e o nível de isolamento que é atribuído a cada enrolamento de um transformador são parte das informações a serem fornecidas nas especificações ou no pedido. Se existir um enrolamento com isolamento progressivo (não uniforme), o valor atribuído de Um e o nível de isolamento do terminal de neutro também devem ser especificados pelo comprador (ver 7.4.2). As tensões suportáveis nominais para todos os enrolamentos devem estar indicadas na placa de identificação. O princípio da notação abreviada normalizada é demonstrado pelos exemplos abaixo: A indicação dos níveis de isolamento deve, independentemente do procedimento de ensaio, ser derivada dos valores das tabelas 2, 3 e 4 ou da ABNT NBR 6939. Como na maioria dos casos os ensaios de tensão induzida de longa duração são ensaios de controle de qualidade com respeito às condições de serviço e não ensaios para comprovação do isolamento, o nível de isolamento deve ser caracterizado pelas seguintes grandezas: · máxima tensão do equipamento, Um; · tensão suportável de impulso atmosférico; · tensão suportável de impulso de manobra; · tensão suportável à freqüência industrial; · tensão induzida de curta duração. Os níveis de isolamento devem ser identificados na placa de identificação, em forma de tabela, como mostrado abaixo: Nível de isolamento – Tensões suportáveis AT MT BT T N Tensão suportável de impulso atmosférico pleno (kV crista) Tensão suportável de impulso de manobra (kV crista) Tensão suportável à freqüência industrial (kV eficaz) Tensão induzida de curta duração (kV eficaz) Onde: AT: Alta-tensão; MT: Média-tensão; BT: Baixa-tensão; T: Terciário; N: Neutro. 6 Regras para transformadores especiais Nos transformadores cujos enrolamentos isolados uniformemente possuem diferentes valores de Um e são ligados internamente (geralmente autotransformadores), a tensão para o ensaio de tensão suportável à freqüência industrial deve ser determinada pelo isolamento do terminal comum de menor Um. Para transformadores que têm um ou mais enrolamentos não uniformemente isolados, as tensões para o ensaio de tensão induzida e para o ensaio de impulso de manobra, se aplicável, são determinadas pelo enrolamento de maior valor de Um, e os enrolamentos de mais baixo valor de Um podem não receber seu valor de tensão de ensaio apropriado. Esta discrepância pode ser aceita. Se a relação de tensões for variável através de comutação de derivações, isto pode ser utilizado para ajustar a tensão de ensaio do enrolamento de mais baixo valor de Um para um valor o mais próximo possível do valor apropriado. Durante o ensaio de impulso de manobra, as tensões desenvolvidas nos diferentes enrolamentos são aproximadamente proporcionais à relação de espiras. Uma tensão suportável nominal a impulso de manobra deve apenas ser atribuída ao enrolamento de mais alto valor de Um. As solicitações de ensaio nos outros enrolamentos são proporcionais à relação de espiras e são ajustadas pela escolha apropriada da derivação de ensaio, de maneira a aproximar tanto quanto possível aos valores atribuídos na tabela 4. As solicitações de ensaio de impulso de manobra nos demais enrolamentos devem ser limitadas a aproximadamente 80% do valor atribuído à suportabilidade a impulso atmosférico naqueles terminais. Enrolamentos série de transformadores reguladores (boosters), transformadores defasadores etc., onde a tensão nominal do enrolamento é apenas uma pequena fração da tensão do sistema, devem ter um valor de Um correspondente à tensão do sistema. É freqüentemente impraticável ensaiar estes tipos de transformadores integralmente de acordo com esta Norma e deve ser acordado entre o comprador e o fabricante quais ensaios devem ser modificados ou não realizados. Para transformadores monofásicos a serem ligados entre fases, como no caso de transformadores para rede ferroviária, podem ser necessários valores de ensaios mais elevados do que os indicados nesta parte da ABNT NBR 5356. Considerações especiais com respeito às conexões de ensaio e quantidade de ensaios a serem realizados em transformadores de enrolamentos religáveis para diferentes tensões nominais, devem ser acordadas quando da colocação do pedido. 7 Requisitos de isolamento e ensaios dielétricos – Regras básicas Os enrolamentos dos transformadores são identificados pela sua tensão máxima Um e pelos correspondentes níveis de isolamento. Esta seção detalha os requisitos de isolamento pertinentes e os ensaios dielétricos aplicáveis. Para as categorias de transformadores de potência e reatores que tiverem suas próprias Normas Brasileiras, estes requisitos são aplicáveis apenas quando eles forem especificamente mencionados por outras normas. 7.1 Geral As regras básicas para os requisitos de isolamento e ensaios dielétricos são apresentadas na tabela 1. Os níveis de tensão suportáveis normalizados, identificados pela tensão máxima do enrolamento Um, são dados nas tabelas 2, 3 e 4. A escolha entre os diferentes níveis de tensões suportáveis normalizados nessas tabelas depende do grau de severidade das sobretensões esperadas no sistema e da importância da instalação em particular. Recomendações podem ser obtidas na ABNT NBR 6939. NOTA Transformadores de distribuição para instalações urbanas ou rurais são, em alguns lugares, expostos a severas sobretensões. Nestes casos tensões mais elevadas para ensaios, ensaio de impulso atmosférico e outros ensaios em unidades individuais podem ser acordados entre o fabricante e o comprador. Isto deve estar claramente estabelecido no pedido. Informações sobre os níveis de isolamento e ensaios dielétricos requeridos devem ser fornecidas com o pedido (ver anexo C). Tabela 1 – Requisitos para os ensaios dielétricos Tensão máxima do equipamento Um kV Ensaios Impulso atmosférico (seções 13 e 14) Impulso de manobra (IM) (seção 15) Tensão induzida de longa duração (CALD) (subseção 12.4) Tensão induzida de curta duração (CACD) (seção 12) Tensão suportável à freqüência industrial (seção 11) Onda Plena (IA) Onda cortada (IAC) Um ( 72,5 Tipo Tipo Não aplicável Não aplicável Rotina Rotina 72,5 ( Um ( 170 Tipo Tipo Não aplicável Especial Rotina Rotina 170 ( Um ( 300 Tipo Tipo Rotina (ver nota) Rotina Especial (ver nota) Rotina Um ( 300 Rotina Rotina Rotina (ver nota) Rotina Especial (ver nota) Rotina NOTA Se o ensaio de tensão induzida de curta duração for especificado, o ensaio de impulso de manobra não é necessário. Isto deve estar claramente definido nas especificações. Os requisitos de isolamento estão especificados em 7.2. A verificação das tensões suportáveis por ensaios dielétricos é mencionada em 7.3. Os requisitos de isolamento e ensaios para o terminal de neutro de um enrolamento são mencionados em 7.4. A extensão do ensaio de impulso atmosférico para incluir impulsos cortados na cauda é recomendada nos casos em que o transformador estiver ligado diretamente a subestações blindadas a SF6 por meio de buchas óleo/SF6 ou quando o transformador estiver protegido por meio de centelhadores. O valor de pico da onda de impulso cortada deve ser 10% maior do que o valor da onda plena. Para transformadores com enrolamento de alta-tensão com Um ( 300 kV, o ensaio de impulso atmosférico deve ser realizado como rotina em todos os seus enrolamentos. E quando ensaio de tipo também deve ser realizado em todos os enrolamentos. 7.2 Requisitos de isolamento Os requisitos dielétricos padronizados são: · se indicado na tabela 1, o ensaio de impulso de manobra (IM) padronizado para os terminais de linha, de acordo com a tabela 4; · o ensaio de impulso atmosférico padronizado (IA) para os terminais de linha, de acordo com as tabelas 2, 3 e 4; · se especificado, o ensaio de impulso atmosférico (IA) para os terminais de neutro. Para isolamentos uniformes, o valor de crista da tensão de impulso deve ser o mesmo que o para os terminais de linha. Para isolamentos progressivos (não uniformes), o valor de crista da tensão de impulso deve ser de acordo com 7.4.; · o ensaio de tensão suportável à freqüência industrial, de acordo com as tabelas 2, 3 e 4; · se indicado na tabela 1, o ensaio de tensão induzida de curta duração (CACD) para os terminais de linha, de acordo com as tabelas 2, 3 4; · se indicado na tabela 1, o ensaio de tensão induzida de longa duração (CALD) com medição de descargas parciais, de acordo com 12.4. 7.3 Ensaios dielétricos Os requisitos dielétricos padronizados são verificados através de ensaios. Eles devem, se possível e se não acordado de outra forma, ser executados na seqüência a seguir. · Impulso de manobra (IM) para o terminal de linha, de acordo com a seção 15 Este ensaio pretende verificar a suportabilidade a impulso de manobra dos terminais de linha e dos enrolamentos a eles conectados para terra e para outros enrolamentos, a suportabilidade entre fases e ao longo do enrolamento sobre ensaio. Este ensaio é um requisito essencial para transformadores sujeitos a ensaio de tensão induzida de longa duração (CALD). · Impulso atmosférico (IA) para os terminais de linha, de acordo com a seção 13 Este ensaio pretende verificar a suportabilidade a impulso atmosférico do transformador sob ensaio, quando o impulso for aplicado a seus terminais de linha. Se o ensaio de impulso atmosférico incluir impulsos de onda cortada na cauda (IAC), o ensaio de impulso é modificado de acordo com a seção 14. · Impulso atmosférico no terminal de neutro (IA) (ver 13.3.2) Este ensaio pretende verificar a suportabilidade à tensão de impulso atmosférico do terminal de neutro e dos enrolamentos a ele conectados, para terra e para outros enrolamentos, e ao longo do enrolamento sob ensaio. Este ensaio é requerido se for especificado um nível padronizado de tensão suportável a impulso atmosférico para o terminal de neutro. · Ensaio de tensão suportável à freqüência industrial ou tensão aplicada (ver seção 11) Este ensaio pretende verificar a suportabilidade a tensões alternadas, para a terra e para os outros enrolamentos, dos terminais de linha e de neutro e dos respectivos enrolamentos a eles conectados. - Tensão induzida de curta duração (CACD), de acordo com 12.2 e 12.3 Este ensaio pretende verificar a suportabilidade a tensões alternadas, para a terra e para os outros enrolamentos, de cada terminal de linha e de neutro e respectivos enrolamentos a eles conectados, e a suportabilidade entre fases e ao longo do enrolamento sob ensaio. O ensaio deve ser executado de acordo com 12.2 para isolamentos uniformes e com 12.3 para isolamentos progressivos ( não uniformes). Para Um ( 72,5 kV, o ensaio é normalmente executado com medições de descargas parciais para certificar uma operação livre de descargas do transformador sob condições normais de operação. Por acordo entre o comprador e o fornecedor, a medição de descargas parciais pode ser feita também para Um ( 72,5 kV. · Tensão induzida de longa duração (CALD), de acordo com 12.4 Este ensaio não consiste numa verificação de projeto e sim num ensaio de controle de qualidade e pretende cobrir sobretensões temporárias e solicitações contínuas durante o serviço. Ele certifica a operação livre de descargas parciais do transformador nas condições operacionais. Tabela 2 – Tensões suportáveis nominais para transformadores com enrolamentos com tensão máxima Um ( 170 kV – Série I, baseado na prática européia e brasileira, conforme a ABNT NBR 6939 Tensão máxima para o equipamento Um kV (eficaz) Tensão suportável a impulso atmosférico kV (crista) Tensão induzida de curta duração ou tensão suportável à freqüência industrial kV (eficaz) 0,6 (nota 1) - 4 1,2 30 10 3,6 20 10 40 7,2 40 20 60 12 60 28 75 95 15 95 34 110 17,5 75 38 95 24 95 50 125 145 36 145 70 170 200 52 250 95 72,5 325 140 350 92,4 380 150 450 185 123 450 (185) 550 230 145 (450) (185) 550 230 650 275 170 (550) (230) 650 275 750 325 NOTAS 1 O nível de isolamento correspondente a Um = 0,6 kV só é aplicável à baixa tensão de transformador, cuja alta tensão tem Um superior a 1 kV. 2 Se os valores entre parênteses forem considerados insuficientes para provar que as tensões suportáveis fase-fase especificadas são satisfeitas, ensaios adicionais de suportabilidade fase-fase são necessários. Tabela 3 – Tensões suportáveis nominais para os enrolamentos de um transformador com tensão máxima de Um ( 169 kV – Série II, baseada na prática norte americana ( Tensão máxima do equipamento Um kV (eficaz) Tensão suportável nominal a impulso atmosférico kV (pico) Tensão induzida de curta duração ou tensão suportável à freqüência industrial kV (eficaz) Transformadores de distribuição (nota 1) e de Classe I (nota 2) Transformadores Classe II (nota 3) Transformadores de distribuição e de Classe I Transformadores Classe II 15 95 110 34 34 125 - 40 - 26,4 150 150 50 50 36,5 200 200 70 70 48,3 200 200 70 70 250 250 95 95 72,5 250 250 95 95 350 350 140 140 121 350 140 450 185 550 230 145 450 185 550 230 650 275 169 550 230 650 275 750 325 NOTAS 1 Transformadores de distribuição transferem energia do circuito de distribuição primário para o circuito secundário. 2 Transformadores Classe I incluem enrolamentos de Um ( 72,5 kV. 3 Transformadores Classe II incluem enrolamentos de Um ( 121 kV Tabela 4 – Tensões suportáveis nominais para enrolamentos de transformadores com Um ( 170 kV Tensão máxima do equipamento Um kV (eficaz) Tensão suportável a impulso de manobra kV (crista) Tensão suportável a impulso atmosférico kV (crista) Tensão induzida de curta duração ou tensão suportável à freqüência industrial kV (eficaz) 245 550 (650) (275) 650 (750) (325) 750 850 360 850 950 395 850 1 050 460 300 750 850 395 950 850 950 460 1 050 362 850 950 460 1 050 950 1 050 510 1 175 420 850 1 050 460 1 175 950 1 175 510 1 300 420/460 1 050 1 300 570 1 425 525 950 1 175 510 1 300 525/550 1 050 1 300 570 1 425 1 175 1 425 630 1 550 550 1 300 1 550 680 1 675 765 1 300 1 675 1 800 765/800 1 425 1 800 1 950 1550 1 950 2 100 NOTAS 1 Para transformadores uniformemente isolados com valores nominais de isolamento à freqüência industrial extremamente baixos, medidas especiais devem ser tomadas para executar o ensaio de tensão induzida de curta duração. 2 Se os valores entre parênteses forem considerados insuficientes para provar que as tensões suportáveis fase-fase especificadas são satisfeitas, ensaios adicionais de suportabilidade fase-fase são necessários. 7.4 Requisitos de isolamento e ensaios para terminais de neutro de um enrolamento 7.4.1 Geral O nível de isolamento necessário depende se o terminal de neutro deve ser aterrado diretamente, deixado aberto ou aterrado via uma impedância. Quando o terminal de neutro não for diretamente aterrado, um equipamento de proteção contra sobretensões deve ser instalado entre o terminal de neutro e a terra, a fim de limitar sobretensões transitórias. NOTA As recomendações de 7.4.2 e 7.4.3 tratam da determinação da tensão suportável mínima para o terminal de neutro. Qualquer aumento neste valor pode ser aceitável e pode melhorar a intercambiabilidade com outros transformadores no sistema. Para enrolamentos com isolamento progressivo (não uniforme), pode ser necessário projetar o enrolamento com um maior nível de isolamento do terminal de neutro em função das conexões a serem utilizadas durante o ensaio de tensões suportáveis em c.a. (ver 12.3). 7.4.2 Terminal de neutro diretamente aterrado O terminal de neutro é aterrado diretamente a terra ou através de um transformador de corrente, mas sem qualquer impedância instalada intencionalmente na conexão. Neste caso a tensão suportável à freqüência industrial deve ser de pelo menos 38 kV (para prática européia) ou 34 kV (para a prática americana e brasileira). Não é recomendável o ensaio de impulso atmosférico no terminal de neutro. Durante o ensaio de impulso atmosférico no terminal de linha, o terminal de neutro deve ser ligado diretamente a terra. Ensaio de impulso atmosférico com onda cortada não é aplicável para terminal de neutro. 7.4.3 Terminal de neutro não diretamente aterrado O terminal de neutro não é aterrado diretamente a terra. Ele deve ser ligado a terra através de uma impedância de valor considerável (por exemplo, aterramento por meio de bobina de supressão de arco). Os terminais de neutro de enrolamentos de fases separadas podem ser conectados a transformadores reguladores. É responsabilidade do comprador selecionar o equipamento de proteção contra sobretensões, determinar seu nível de proteção contra surtos e especificar a correspondente tensão suportável a impulso para o terminal de neutro do transformador. Um valor normalizado de Um deve ser preferencialmente escolhido nas tabelas 2, 3 ou 4, e a correspondente tensão suportável à freqüência industrial deve também ser escolhida das tabelas. A tensão suportável à freqüência industrial escolhida deve ser maior do que a máxima sobretensão causada por uma falta no sistema. A tensão suportável nominal a impulso do terminal de neutro é verificada por um dos dois ensaios descritos em 13.3.2. Ensaio de impulso atmosférico com onda cortada não é aplicável para terminal de neutro. Para transformadores com um enrolamento de derivação perto do neutro deve ser escolhida para ensaio de impulso a derivação com a máxima relação de espiras, caso não seja acordado de outra maneira entre o comprador e o fornecedor. 8 Ensaios em transformadores que possuem enrolamento com derivação A escolha da derivação para os ensaios dielétricos deve ser feita considerando que: · as condições de ensaio determinam a escolha da derivação para o ensaio de tensão induzida e impulso de manobra, conforme mencionado na seção 6; · as solicitações dielétricas durante o ensaio de impulso atmosférico se distribuem diferentemente, dependendo da derivação e do projeto do transformador. A menos que tenha sido acordada uma derivação particular para o ensaio de impulso atmosférico, as duas derivações extremas e a derivação principal devem ser utilizadas, uma derivação para cada uma das três fases de um transformador trifásico ou para cada uma das unidades monofásicas de um banco de transformadores. Para ensaio de impulso no terminal de neutro, ver 7.4. 9 Repetição de ensaios dielétricos Para transformadores que já estiverem em operação e foram recondicionados ou sofreram serviços de manutenção, os ensaios dielétricos de 7.2, 7.3 e 7.4 devem ser repetidos com 80% de seus valores originais, a menos de tenha sido acordado de maneira diferente e desde que o isolamento interno não tenha sido modificado. Os ensaios de tensão induzida de longa duração (ACLD) (ver 12.4) devem ser sempre repetidos a 100% do seu valor de ensaio. NOTA O critério de descargas parciais deve ser discutido entre o fabricante e o comprador, dependendo da extensão do reparo. Transformadores que tiverem todos os seus enrolamentos substituídos são ensaiados com 100% da tensão de ensaio, a menos que de outra forma seja acordado ou desde que não haja outros componentes que possam limitar a execução dos ensaios (por exemplo, buchas, comutadores etc.). Repetição de ensaios necessários para provar que transformadores novos anteriormente ensaiados na fábrica conforme 7.2, 7.3 e 7.4 continuam a atender os requisitos desta Norma, devem sempre ser feitos com 100% dos valores de ensaio. 10 Isolamento da fiação auxiliar A menos que de outra forma especificado, a fiação dos circuitos de força e controle auxiliar deve ser submetida a ensaios de tensão aplicada à freqüência industrial com uma tensão de ensaio para terra, de 2 kV eficaz, durante 1 min. Motores e outros acessórios auxiliares devem atender aos requisitos de isolamento de acordo com Normas Brasileiras específicas (que geralmente especificam valores menores de tensão e por isso estes componentes devem ser desligados durante os ensaios). NOTA Acessórios para grandes transformadores são geralmente desmontados para transporte. Após a montagem no campo, recomenda-se um ensaio de isolamento com um Megger de 1 000 V. Quaisquer equipamentos eletrônicos com tensão suportável menor que 1 000 V devem ser removidos antes do ensaio. 11 Ensaio de tensão suportável à freqüência industrial (ou tensão aplicada) O ensaio de tensão aplicada deve ser feito com a tensão monofásica mais próxima da senoidal possível, com uma freqüência não menor do que 80% da freqüência nominal. O valor da tensão de pico deve ser medido. Este valor dividido por deve ser igual ao valor de ensaio. Inicialmente deve ser aplicada uma tensão de no máximo um terço da tensão de ensaio especificada. A a seguir a tensão deve ser elevada para o valor de ensaio tão rapidamente quanto for compatível com a leitura correta dos instrumentos. Ao fim do ensaio a tensão deve ser reduzida rapidamente para um valor menor do que um terço do valor de ensaio e desligada. Para enrolamentos com isolamento progressivo (não uniforme), o ensaio deve ser executado com a tensão de ensaio correspondente ao terminal de neutro e os terminais de linha são então submetidos ao ensaio de tensão induzida modificado, de acordo com 12.3 ou 12.4. A tensão de ensaio deve ser aplicada por 60 s entre todos os terminais do enrolamento sob ensaio interligados e todos os terminais dos demais enrolamentos, núcleo, tanque e demais partes metálicas ligadas e aterradas. O ensaio é considerado satisfatório se não ocorrer colapso da tensão de ensaio. 12 Ensaio de tensão induzida (CACD, CALD) 12.1 Geral Em 12.2 e 12.3 está referido o ensaio de tensão induzida de curta duração (CACD) para enrolamentos com isolamento uniforme e progressivo. Para tensões Um ( 72,5 kV, o ensaio de tensão induzida de curta duração é normalmente feito com medição de descargas parciais. A medição de descargas parciais durante toda a duração do ensaio é uma ferramenta valiosa tanto para o fornecedor quanto para o comprador. O aparecimento de descargas parciais durante o ensaio pode indicar uma deficiência no isolamento antes que ocorra a ruptura. Este ensaio verifica uma operação livre de descargas parciais durante as condições operacionais. A medição de descargas durante o ensaio de tensão induzida de curta duração pode ser dispensada. Isto deve ser claramente definido durante o pedido ou na colocação da ordem. O descrito em 12.4 refere-se ao ensaio de tensão induzida de longa duração (CALD) para isolamentos uniformes ou não. Este ensaio é sempre executado com medição de descargas parciais durante todo o ensaio. Uma tensão alternada deve ser aplicada aos terminais de um enrolamento do transformador. A forma de onda deve ser a mais senoidal possível e sua freqüência suficientemente acima da nominal, para evitar o aparecimento de corrente de excitação excessiva durante o ensaio. O valor de crista da tensão induzida deve ser medido. Este valor dividido por deve ser igual à tensão de ensaio. A menos que de outra forma especificada em outras seções, a duração do ensaio com a tensão especificada deve ser de 60 s para qualquer freqüência até duas vezes a freqüência nominal, inclusive. Se a frequência de ensaio for maior do que duas vezes a freqüência nominal, a duração do ensaio deve ser: s, mas não inferior a 15 s. 12.2 Ensaio de tensão induzida de curta duração (CACD) para transformadores com enrolamento de alta-tensão com isolamento uniforme Todo transformador trifásico deve ser ensaiado com uma tensão trifásica sendo induzida nas três fases. Se o enrolamento tiver terminal de neutro, este pode ser aterrado durante o ensaio. Em transformadores com enrolamento isolado uniformemente, apenas ensaios fase-fase são realizados. Ensaios fase-terra são cobertos pelo ensaio de tensão aplicada, de acordo com a seção 11. Dependendo da tensão máxima do equipamento Um, o ensaio pode ser realizado de acordo com 12.2.1 ou 12.2.2. 12.2.1 Transformadores com Um ( 72,5 kV A tensão fase-fase de ensaio não deve exceder a tensão suportável induzida nominal das tabelas 2 ou 3. Como de regra, a tensão de ensaio através de um enrolamento sem derivações de um transformador deve ser a mais próxima possível do dobro da tensão nominal. Normalmente, não é feita medição de descargas parciais durante este ensaio. Inicialmente deve ser aplicada uma tensão de no máximo um terço da tensão de ensaio especificada e a seguir a tensão deve ser elevada para o valor de ensaio tão rapidamente quanto for compatível com a leitura correta dos instrumentos. Ao fim do ensaio a tensão deve ser reduzida rapidamente para um valor menor do que um terço do valor de ensaio e sua fonte desligada. O ensaio é considerado satisfatório se não ocorrer colapso da tensão de ensaio. NOTA Transformadores com Um ( 36,2 kV, com enrolamentos com terminal aterrado internamente, mesmo com isolamento uniforme, devem ser ensaiados como se tivessem isolamento progressivo. Neste caso, o ensaio deve ser realizado com freqüência superior a 196 Hz e duração de 7 200 ciclos. O transformador deve ser excitado de maneira a se obter 3,46 Un + 1 000 V no enrolamento de alta-tensão, onde Un é a tensão nominal desse enrolamento. O valor da tensão de ensaio deve ser limitado a 50 kV. 12.2.2 Transformadores com Um > 72,5 kV Todos estes transformadores devem, se não for acordado de outra forma, ser ensaiados com medição de descargas parciais. A tensão fase-fase não deve exceder os valores de tensão suportável nominal à freqüência industrial das tabelas 2, 3 e 4. Como regra, a tensão através de um enrolamento sem derivação de um transformador deve ser a mais próxima possível do dobro da tensão nominal. O nível de descargas parciais deve ser controlado durante a aplicação de tensão, na curva de tempo definida na figura 1. A fim de não exceder os valores de tensão suportável à freqüência industrial das tabelas 2, 3 e 4, com respeito a solicitações fase-fase, o nível de tensão de medição das descargas parciais U2 deve ser: 1,3 Um / fase-terra 1,3 Um fase-fase A tabela D.1 mostra os dois valores de tensão de ensaio U1, obtidos das tabelas 2, 3 e 4, e os correspondentes valores de U2. A tensão para terra deve ser: · ligada a um valor de tensão inferior a um terço de U2; · elevada a 1,1 Um/ e mantida neste valor por 5 min; · elevada a U2 e mantida neste valor por 5 min; · elevada a U1 e mantida pelo tempo de ensaio definido em 12.1; · imediatamente após este tempo, reduzida sem interrupção a U2 e mantida neste valor por pelo menos 5 min para medição de descargas parciais; · reduzida a 1,1 Um/ e mantida neste valor por 5 min; · reduzida a um valor de tensão inferior a um terço de U2 e depois desligada. Figura 1 – Seqüência de aplicação da tensão de ensaio Durante a elevação da tensão até um nível e sua redução até valores inferiores de U2, as tensões de eventual aparecimento e extinção de descargas parciais devem ser observadas. O nível de ruído ambiente não deve exceder 100 pC. NOTA Recomenda-se que o nível de ruído ambiente seja consideravelmente inferior a 100 pC, a fim de garantir que qualquer aparecimento e extinção de descargas parciais possa ser detectado e registrado. O valor mencionado de 100 pC a 1,1 Um/ é um compromisso para a aceitação do ensaio. O ensaio é satisfatório se: · não ocorrer colapso da tensão de ensaio; · o valor contínuo de carga aparente em U2 durante o segundo período de 5 min não exceder 300 pC em todos os terminais de medição; · o nível de descargas parciais não mostrar nenhuma tendência de crescimento contínuo; · o nível de carga aparente não exceder 100 pC a 1,1 Um/ . Caso os critérios anteriores não sejam atendidos, isto deve conduzir a um acordo entre o fabricante e o comprador sobre investigações necessárias (ver anexo A). Nestes casos, um ensaio de tensão induzida de longa duração pode ser feito (ver 12.4). Se o transformador atender aos requisitos estabelecidos em 12.4, o ensaio é considerado satisfatório. 12.3 Ensaio de tensão induzida de curta duração fase-terra (CACD), para transformadores com enrolamento de alta-tensão com isolamento progressivo (não uniforme) Para transformadores trifásicos, dois tipos de ensaios são necessários, a saber: a) ensaio fase-terra, com tensão suportável nominal entre fase e terra, de acordo com as tabelas 2, 3 ou 4 e com medição de descargas parciais; b) ensaio fase-fase com o neutro aterrado e com tensão suportável nominal entre fases de acordo com as tabelas 2, 3 ou 4, com medição de descargas parciais. Este ensaio deve ser realizado de acordo com 12.2.2. A tabela D.2 mostra os valores de tensão U1, obtidos das tabelas 2, 3 e 4 e os valores de U2. Em transformadores monofásicos, apenas o ensaio fase-terra é necessário. O ensaio é executado com o terminal de neutro aterrado. Se a relação de transformação for variável através de derivações, este fato pode ser utilizado para ajustar, da melhor maneira possível, a tensão de ensaio nos diferentes enrolamentos simultaneamente. Excepcionalmente (ver seção 6) a tensão no terminal de neutro pode ser elevada através da conexão de um transformador de reforço auxiliar. Nestes casos, o neutro deve ter um isolamento adequado. A seqüência de ensaio para transformadores trifásicos consiste em três aplicações monofásicas da tensão de ensaio com diferentes pontos do enrolamento aterrados a cada vez. Circuitos recomendados de ensaio que evitam sobretensões excessivas entre os terminais de linha são mostrados na figura 2. Outros métodos, entretanto, podem ser utilizados. Outros enrolamentos separados devem ser aterrados no neutro se eles forem ligados em estrela, ou aterrados em um dos terminais se eles forem ligados em triângulo. A tensão por espira durante o ensaio atinge valores diferentes, dependendo do circuito de ensaio. A escolha do circuito de ensaio adequado depende das características do transformador com respeito às suas condições operacionais ou limitação da instalação de ensaio. A duração do ensaio e a seqüência de aplicação de tensão devem ser as descritas em 12.1 e 12.2.2. Para avaliação do nível de descargas parciais durante o ensaio fase-fase, devem ser feitas medidas a U2 = 1,3 Um. NOTA O valor de U2 = 1,3 Um é valido até Um = 550 kV com tensão de ensaio à freqüência industrial maior do que 510 kV. Para Um = 420 kV e 550 kV, com tensão de ensaio à freqüência industrial de 460 kV ou 510 kV, a tensão de medição de descargas parciais deve ser reduzida para U2 = 1,2 Um, a fim de não exceder os valores da tensão de ensaio suportável à freqüência industrial da tabela 4. Para os três ensaios monofásicos no caso de isolamento fase-terra, U1 é a tensão de ensaio de acordo com as tabelas 2, 3 ou 4 e U2 = 1,5 Um/ . Exemplos são dados na tabela D.2. NOTAS 1 No caso de transformadores com arranjos complexos de enrolamentos, recomenda-se que as conexões para ensaio entre enrolamentos sejam analisadas pelo fabricante e comprador, durante a contratação, a fim de que o ensaio represente, tanto quanto possível, uma combinação de solicitações mais próxima do funcionamento. 2 Um ensaio adicional de tensão induzida com tensões trifásicas simétricas produz maiores solicitações entre fases. Se este tipo de ensaio for especificado, os espaçamentos entre fases devem ser ajustados de acordo e especificados durante a contratação. O ensaio é bem sucedido se não ocorrer colapso da tensão de ensaio e se as medições de descargas parciais atenderem aos requisitos estabelecidos em 12.2.2 com a seguinte alteração: · o valor contínuo de carga aparente durante a segunda aplicação de 5 min de U2 não deve exceder: - 500 pC em todos os terminais de medição para ensaios monofásicos com U2 = 1,5 Um/ fase-terra, ou - 300 pC para ensaios fase-fase com U2 = 1,3 Um ou como requerido para valores extremamente baixos de coordenação de isolamento de U2 = 1,2 Um. e Onde: 1 = transformador auxiliar (booster); U = tensão de ensaio fase-terra como estabelecido nas tabelas 2, 3 e 4. Ligação a) pode ser usada quando o neutro for projetado para suportar pelo menos um terço da tensão U. São mostradas três diferentes ligações da alimentação ao enrolamento de baixa tensão. Apenas a1 é aplicável se o núcleo do transformador tiver colunas de retorno não bobinadas (tipo shell ou núcleo com 5 pernas). Ligação b) é aplicável e recomendada a transformadores trifásicos cujos núcleos possuam coluna de retorno não bobinadas para o fluxo na fase sob ensaio. Se houver um enrolamento ligado em triângulo, este deve ser aberto durante o ensaio. Ligação c) mostra um transformador de reforço auxiliar que fornece uma tensão U1 no terminal de neutro de um autotransformador sob ensaio. As tensões dos enrolamentos do autotransformador são Ur1 e Ur2 e as tensões de ensaio correspondentes são U e Ux. Esta ligação tambem pode ser utilizada para um transformador trifásico que não possua colunas de retorno não bobinadas, cujo isolamento do neutro é menor que um terço da tensão U. Figura 2 – Ligações para ensaio monofásico de tensão induzida de curta duração (CACD) em transformadores com isolamento progressivo 12.4 Ensaio de tensão induzida de longa duração (CALD) para transformadores com enrolamento de alta-tensão com isolamento progressivo ou uniforme, de acordo com a tabela 1 Um transformador trifásico deve ser ensaiado fase a fase numa ligação monofásica que produza as tensões da figura 3 nos terminais de linha, ou numa ligação trifásica simétrica. Este último caso requer precauções especiais de acordo com a Nota 1. Um transformador trifásico alimentado pelo lado do enrolamento de baixa tensão com um enrolamento de alta-tensão ligado em triângulo pode receber as adequadas tensões de ensaio, apenas em um ensaio trifásico com o enrolamento de alta-tensão flutuante, como descrito abaixo. Como as tensões em relação a terra neste ensaio dependem completamente das capacitâncias para a terra e para os outros enrolamentos, este ensaio não é recomendado para Um ( 245 kV na tabela 1. Quaisquer descargas disruptivas de um terminal de linha para a terra pode resultar em sérios danos às outras duas fases, devido a súbitas elevações de tensão. Para estes tipos de transformadores, uma conexão monofásica conforme mostrado na figura 3 é preferível, sucessivamente aplicada, a todas as três fases do transformador. Ensaios fase a fase de enrolamentos ligados em triângulo implicam o dobro de ensaios para cada terminal de linha e seu correspondente enrolamento. Como este é um ensaio de controle de qualidade e não de projeto, o ensaio pode ser repetido para o terminal de linha envolvido sem danificar o isolamento. Caso exista, o terminal de neutro do enrolamento sob ensaio deve ser aterrado. Para outros enrolamentos separados, devem ser aterrados o terminal de neutro de enrolamento ligado em estrela e um dos terminais de linha do enrolamento ligado em triângulo ou aterrado através do neutro da fonte de tensão de alimentação. Enrolamentos de derivação devem ser ligados em sua derivação principal, a menos que de outra forma acordado. O esquema de ensaio (trifásico ou monofásico) deve ser acordado entre o comprador e o fornecedor quando da colocação do pedido. NOTAS 1 Se um transformador trifásico ligado em estrela for ensaiado com uma conexão trifásica, a tensão de ensaio entre fases é maior do que se a conexão fosse monofásica. Isto pode influenciar o projeto de isolamento fase-fase, que necessitará de maiores espaçamentos externos. 2 Se um transformador trifásico ligado em triângulo for ensaiado com uma ligação monofásica, a tensão de ensaio entre fases é maior do que na ligação trifásica. Isto pode influenciar o projeto da isolamento fase-fase. Figura 3 – Ensaio fase por fase em um transformador trifásico A tensão deve ser: · ligada a um valor de tensão não superior a um terço de U2; · elevada a 1,1 Um/ e mantida neste valor por 5 min; · elevada a U2 e mantida neste valor por 5 min; · elevada a U1 e mantida lá pelo tempo de ensaio definido em 12.1; · imediatamente após este tempo, reduzida sem interrupção a U2 e mantida neste valor por pelo menos 60 min, se Um ( 300 kV, ou 30 min, se Um ( 300 kV, para medição de descargas parciais; · reduzida a 1,1 Um/ e mantida neste valor por 5 min; · reduzida a um valor de tensão inferior a um terço de U2 e depois desligada. A duração do ensaio, exceto durante o tempo para atingir U1, deve ser independente da freqüência de ensaio. Figura 4 – Seqüência de aplicação da tensão induzida de longa duração (CALD) Durante a aplicação da tensão de ensaio, descargas parciais devem ser monitoradas. As tensões para terra devem ser: U1 = U2 = NOTA Para sistemas onde os transformadores estão expostos a sobretensões mais severas, os valores de U1 e U2 podem ser 1,8 Um/ e 1,6 Um/ , respectivamente. Este requisito deve estar claramente definido no pedido. O ruído ambiente não deve exceder 100 pC. NOTA Recomenda-se que o nível de ruído ambiente seja consideravelmente inferior a 100 pC, a fim de garantir que qualquer aparecimento e extinção de descargas parciais possa ser detectado e registrado. O valor mencionado de 100 pC a 1,1 Um/ é um compromisso para a aceitação do ensaio. As descargas parciais devem ser observadas e registradas como segue (Informações adicionais podem ser obtidas no anexo A, o qual, por sua vez, refere- se à IEC 60270): · medidas devem ser feitas em todos os terminais de linha de enrolamentos com isolamento progressivo, o que significa que os terminais de alta-tensão e baixa-tensão de um autotransformador devem ser medidos simultaneamente; · canal de medição para cada terminal deve ser calibrado com impulsos repetitivos entre o terminal e a terra, e esta calibração deve ser usada para avaliação das leituras durante o ensaio. A carga aparente medida em um terminal específico de um transformador, usando a calibração específica descrita acima, deve ser correspondente aos maiores pulsos em regime contínuo. Picos ocasionais não devem ser considerados. Descargas contínuas por qualquer extensão de tempo, que ocorram a intervalos irregulares, podem ser aceitas até 500 pC, desde que não haja uma tendência de crescimento; · antes e após a aplicação da tensão de ensaio, o nível de ruído do ambiente deve ser medido em todos os canais de medição; · durante a elevação e a redução da tensão até o nível de ensaio, oscilações de tensão podem ser notadas. A medição da carga aparente deve ser feita para 1,1 Um/ ; · as leituras de descargas parciais devem ser feitas durante a primeira aplicação de U2. Nenhum valor de carga aparente deve ser tomado para 1,1 Um/ ; · observações durante o tempo de aplicação de U1 não são necessárias; · durante todo o segundo período de aplicação de U2 a intensidade de descargas parciais deve ser continuamente observada e tomadas leituras a cada 5 min; · o ensaio é considerado bem-sucedido se: · não ocorrerem descargas disruptivas; · a intensidade de descargas parciais não exceder 500 pC durante o ensaio de longa duração à tensão U2; · o comportamento das descargas parciais não mostrar tendência acentuada de crescimento em U2. Picos de descarga ocasionais não sustentáveis devem ser desconsiderados; NOTA A prática norte-americana limita a variação permissível durante o ensaio em 150 pC para reconhecer possíveis problemas internos. · a intensidade de carga aparente não exceder 100 pC em 1,1 Um/ . Desde que não ocorram descargas disruptivas e a menos que um nível muito alto de descargas parciais seja mantido por um longo período, o ensaio deve ser considerado não destrutivo. Se os critérios de aceitação acima não forem satisfeitos, isto não deve levar à rejeição imediata do transformador. Devem ser acordados entre o fabricante e o comprador as investigações a serem efetuadas. Sugestões para tais procedimentos são dadas no anexo A. A respeito das dificuldades com buchas durante o ensaio, ver seção 4. 13 Ensaio de tensão suportável de impulso atmosférico (IA) 13.1 Geral Se solicitado, o ensaio de impulso atmosférico deve ser feito apenas nos enrolamentos que possuem terminais acessíveis externamente. Definições dos termos relacionados aos ensaios de impulso, requisitos para o circuito de ensaio, verificação e calibração dos instrumentos de medição podem ser encontrados nas ABNT NBR 6936 e ABNT NBR 6937. Informações adicionais são dadas na ABNT NBR 5356-4. Para transformadores imersos em óleo isolante a tensão de ensaio tem normalmente polaridade negativa, para reduzir o risco de descargas externas no circuito de ensaio. Centelhadores de buchas podem ser removidos ou seu espaçamento aumentado, para evitar centelhamentos durante o ensaio. Quando elementos não-lineares ou pára-raios, colocados dentro ou fora do transformador, forem instalados para limitar transferência de sobretensões transitórias, os procedimentos de ensaio devem ser discutidos previamente para cada caso em particular. Se tais elementos estiverem presentes durante o ensaio, a avaliação dos resultados (ver 13.5) pode ser diferente, se comparada com um ensaio de impulso normal. Por sua natureza, elementos não lineares ligados através dos enrolamentos podem causar diferenças entre os oscilogramas de impulso com ondas reduzidas e plenas. Para comprovar que estas diferenças são realmente causadas pela operação destes dispositivos, dois ou mais impulsos reduzidos com diferentes níveis de tensão devem ser feitos para mostrar sua influência. Para mostrar o caráter reverso de qualquer efeito não linear, os mesmos impulsos reduzidos devem ser feitos após a onda plena, de modo reverso. Exemplo: 60%, 80%, 100%, 80%, 60%. O ensaio de impulso deve ser feito com impulsos plenos com a seguinte forma de onda: 1,2 (s ( 30% / 50 (s ( 20%. Existem casos, entretanto, onde a forma de onda padronizada pode não ser atingida em função de baixa indutância do enrolamento ou sua alta capacitância para a terra, resultando em forma de onda oscilatória. Nestes casos, mediante acordo entre fabricante e comprador, devem ser acordadas tolerâncias mais amplas (ver ABNT NBR 5356-4). Dificuldades com a forma de onda podem ser resolvidas através de métodos alternativos de aterramento durante o ensaio (ver 13.3). Os circuitos de medição e ensaio não devem ser alterados durante a calibração e ensaio. NOTA A informação dada na ABNT NBR 5356-4, com respeito à avaliação da forma de onda, é baseada em registros oscilográficos, regras de engenharia e avaliação visual dos parâmetros da forma de onda. Com a utilização de registradores digitais, de acordo com as IEC 61083-1 e IEC 61083-2, nos ensaios de impulso atmosférico de transformadores de potência, cuidados com os parâmetros de amplitude e tempo devem ser tomados com respeito à avaliação de formas de ondas não padronizadas. Em particular, quando ensaiados enrolamentos de baixa-tensão e alta potência com oscilações monopolares de freqüências menores do que 0,5 MHz, a IEC 61083-2 não é aplicável no que diz respeito à avaliação da amplitude destas ondas não padronizadas. Erros maiores do que 10% têm sido observados devido à presença de algoritmos amortizadores dentro dos digitalizadores. Nestes casos, uma avaliação cuidadosa dos dados registrados usando uma análise de engenharia é necessária. De acordo com a IEC 60790, são recomendadas medições paralelas da tensão de crista, usando voltímetros de valor de crista. 13.2 Seqüência de ensaio A seqüência de ensaio deve consistir em um impulso de tensão reduzida, com valor entre 50% e 75% do valor pleno especificado seguido de três impulsos plenos. Se, durante a aplicação de qualquer impulso, ocorrer uma descarga externa no circuito ou nos centelhadores das buchas, ou ainda se ocorrer falha de registro no oscilógrafo em qualquer dos canais de medição, esta aplicação deve ser desconsiderada e feita outra. NOTA Impulsos adicionais de amplitude não maiores do que 50% podem ser necessários, mas não precisam constar nos relatórios de ensaio. 13.3 Circuito de ensaio 13.3.1 Circuito de ensaio em terminais de linha A seqüência de impulsos deve ser aplicada sucessivamente a cada um dos terminais de linha do enrolamento sob ensaio. No caso de transformadores trifásicos, os outros terminais de linha do enrolamento devem ser aterrados diretamente ou através de impedância de baixo valor, de valor menor do que a impedância da linha. Se o enrolamento tiver um terminal de neutro, este terminal deve ser aterrado diretamente ou através de impedância de baixo valor, como um derivador (shunt) para medição de corrente. O tanque deve ser aterrado. No caso de transformador com enrolamentos separados, os terminais dos enrolamentos não ensaiados são igualmente aterrados diretamente ou através de impedância, de forma que, sob qualquer condição de ensaio, a tensão que aparece neles fique limitada a 75% da sua tensão suportável a impulso atmosférico para enrolamentos ligados em estrela e 50% para enrolamentos ligados em triângulo. No caso de autotransformadores, durante o ensaio dos terminais de linha do enrolamento de alta-tensão pode acontecer que a forma de onda padronizada de impulso não possa ser obtida se os terminais de linha do enrolamento comum forem aterrados diretamente ou através de um derivador para medição de corrente. O mesmo se aplica ao ensaio do terminal de enrolamento comum quando o terminal de linha do enrolamento de alta-tensão for aterrado. Nestes casos é permitido aterrar os terminais de linha não ensaiados através de resistores menores do que 400 (. Além disto, as tensões que aparecem nos terminais de linha que não estão sendo ensaiados não devem exceder 75% da sua tensão suportável a impulso atmosférico para enrolamentos ligados em estrela ou 50% para terminais ligados em triângulo. Durante ensaio de enrolamentos de baixa impedância, é difícil obter-se a forma de onda padronizada nos terminais sob ensaio. Nestes casos, tolerâncias mais amplas podem ser aplicadas mediante acordo entre o fabricante e o comprador (ver 13.1). É também possível minimizar o problema, aterrando-se os terminais de linha não ensaiados do enrolamento através de resistores. O valor dos resistores deve ser escolhido de forma a limitar a tensão que aparece nos terminais a 75% da sua tensão suportável nominal a impulso atmosférico em caso de enrolamentos ligados em estrela ou a 50%, caso sejam ligados em triângulo. Como alternativa, mediante acordo por ocasião da colocação da ordem de compra, pode ser empregado o método do impulso transferido (ver 13.3.3). Exceções a estes procedimentos são dadas em 13.3.2 e 13.3.3. 13.3.2 Ensaio no terminal de neutro Quando ao terminal de neutro de um enrolamento for especificada uma tensão suportável a impulso atmosférico, esta suportabilidade pode ser verificada através da aplicação de impulso das seguintes maneiras: a) Indiretamente Impulsos são aplicados a qualquer um dos terminais de linha ou aos três terminais de linha de um enrolamento trifásico ligados juntos. O terminal de neutro é ligado a terra através de uma impedância e a tensão que é desenvolvida nesta impedância quando uma onda de impulso padronizada for aplicada ao terminal de linha deve ser igual à tensão suportável nominal para o terminal de neutro. Nenhuma regra é atribuída à forma de onda resultante através da impedância. A amplitude do impulso aplicado no terminal de linha não é prescrita, mas não deve exceder 75% da tensão suportável a impulso deste terminal; b) Diretamente Impulsos correspondentes a tensão suportável nominal do neutro são aplicados diretamente a este terminal com todos os terminais de linha aterrados. Neste caso, contudo, o maior tempo de frente para a onda permitida é de 13 (s. 13.3.3 Método do surto transferido para o enrolamento de baixa-tensão Quando um enrolamento de baixa-tensão não estiver sujeito, em serviço, a sobretensões devido a impulso atmosférico provenientes do sistema de baixa-tensão, este enrolamento pode, se acordado entre o fabricante e o comprador, ser ensaiado por meio de impulso transferido do enrolamento de alta-tensão. Este método é preferível quando o projeto do transformador é tal que um impulso aplicado diretamente ao enrolamento de baixa-tensão resulta em solicitações irreais nos enrolamentos de alta-tensão, particularmente quando existe um grande enrolamento de derivação fisicamente adjacente ao enrolamento de baixa-tensão. Na aplicação deste método, os ensaios no enrolamento de baixa tensão são executados simultaneamente com os ensaios no enrolamento adjacente de tensão mais elevada. Os terminais do enrolamento de baixa tensão são aterrados através de resistores de valor tal que a amplitude do impulso transferido entre o terminal de linha e terra ou entre diferentes terminais de linha ou através do enrolamento de fase seja tão elevada quanto possível, mas não superior à tensão suportável nominal de impulso atmosférico. A amplitude dos impulsos aplicados não deve exceder o nível de impulso do enrolamento onde os impulsos forem aplicados. Os detalhes do procedimento devem ser estabelecidos mediante acordo prévio ao ensaio. 13.4 Registro do ensaio Os oscilogramas ou registros digitais obtidos durante a calibração e ensaio devem mostrar claramente o impulso de tensão aplicado (tempo de crista, tempo de meia onda e amplitude). Pelo menos mais um canal deve ser usado. Na maioria dos casos um oscilograma da corrente circulando do enrolamento sob ensaio para a terra (corrente de neutro) ou a corrente capacitiva, isto é, a corrente transferida para um enrolamento não ensaiado e curto-circuitado, apresenta a melhor sensibilidade para a indicação de falha. A corrente que circula do tanque para a terra, ou a tensão transferida para enrolamentos não ensaiados, são exemplos de grandezas alternativas a serem medidas. O método de detecção escolhido deve ser acordado entre o comprador e o fornecedor. Informações adicionais sobre tempos de varredura adequados são dadas ABNT NBR 5356-4. 13.5 Critério do ensaio A ausência de diferenças significativas entre os transitórios de corrente e tensão registrados com impulso de valor reduzido e aqueles registrados com impulso pleno constitui evidência de que o isolamento suportou o ensaio. Uma interpretação detalhada dos registros oscilográficos ou digitais de ensaios e a distinção entre perturbações não significativas e registros de falhas requerem muita experiência e perícia. Informações adicionais são dadas na parte 4 da ABNT NBR 5356 para ensaio de impulso. Se houver dúvida na interpretação de possíveis discrepâncias entre oscilogramas ou registros digitais, três impulsos plenos adicionais devem ser aplicados ou o ensaio completo no terminal deve ser repetido. O ensaio é então considerado bem sucedido se não ocorrer nenhum desvio adicional ou aumento nos desvios anteriores. Observações adicionais durante o ensaio (sons anormais etc.) podem ser utilizadas para confirmar registros oscilográficos ou registros digitais. NOTA Qualquer diferença entre as formas de onda de impulsos reduzidos e plenos detectados por comparação de dois oscilogramas de corrente pode ser indício de falha ou desvios devido a causas não danosas. Elas podem ser completamente investigadas e explicadas por um novo ensaio com ondas reduzidas e plenas. Exemplos de causas de possíveis diferenças entre formas de ondas são a operação de dispositivos protetores, saturação do núcleo ou influências externas no circuito de ensaio do transformador. 14 Ensaio de tensão suportável de impulso atmosférico com onda cortada (IAC) 14.1 Geral Este é um ensaio a ser feito nos terminais de linha dos enrolamentos. Este ensaio deve ser combinado com o ensaio de impulso pleno como descrito abaixo. O valor de pico para o impulso cortado deve ser 1,1 vez o impulso pleno. Geralmente, o mesmo ajuste para o gerador de impulso e para o equipamento de medição é utilizado, apenas inserindo no circuito o equipamento de corte. Os impulsos cortados devem ser impulsos plenos normalizados cortados entre 2 µs e 6 (s. Diferentes tempos podem ser utilizados para registrar impulsos cortados. 14.2 Circuito de corte e características do corte É recomendado usar um espinterômetro controlado, embora um centelhador tipo haste-haste seja permitido. O circuito de corte deve ser tal que o valor da tensão de polaridade oposta “overswing” após o corte seja limitado a não mais do que 30% do valor de crista do impulso cortado. 14.3 Seqüência e critério de ensaio Como indicado acima, o ensaio é combinado com o de impulso pleno numa única seqüência. A ordem recomendada para a aplicação dos diferentes impulsos é: · um impulso pleno com valor reduzido; · um impulso pleno com o valor especificado - 100%; · um ou mais impulsos cortados com valor reduzido; · dois impulsos cortados com valor especificado - 110%; · dois impulsos plenos com o valor especificado - 100%. São usados os mesmos tipos de canais de medição e oscilogramas ou registros digitais para impulsos plenos. Em princípio, a detecção de falha durante o ensaio de onda cortada depende essencialmente da comparação entre os registros com onda especificada e reduzida. O registro da corrente de neutro (ou qualquer outro registro adicional) apresenta uma superposição de transitórios devido à frente do impulso e ao corte. Considerações devem ser tomadas para possíveis variações, mesmo que pequenas, do tempo de corte. A última parte do oscilograma é então alterada e este efeito é difícil de separar de um registro de falha. Modificações na freqüência depois do corte, contudo, precisam ser esclarecidas. Os registros dos impulsos plenos especificados subseqüentes constituem um critério suplementar para a falha, mas eles não constituem um critério de qualidade do ensaio de impulso com onda cortada. 15 Ensaio de tensão suportável de impulso de manobra 15.1 Geral Definições dos termos gerais relacionados ao ensaio de impulso, requisitos para circuitos de ensaio, ensaios de calibração e de rotina nos instrumentos de medição podem ser encontrados nas ABNT NBR 6936 e ABNT NBR 6937. Informações adicionais são dadas na ABNT NBR 5356-4. Os impulsos devem ser aplicados diretamente pela fonte de tensão de impulso no terminal de linha do enrolamento sob ensaio ou, então, a um enrolamento de tensão inferior, de modo que a tensão seja transferida indutivamente ao enrolamento sob ensaio. A tensão de ensaio especificada deve aparecer entre terminais de linha e de neutro. O terminal de neutro deve estar aterrado. Os transformadores trifásicos devem ser ligados de tal forma que se obtenha uma tensão entre fases igual a 1,5 vez a tensão entre fase e neutro (ver 15.3). A tensão de ensaio tem normalmente polaridade negativa, pois reduz o risco de descargas externas no circuito de ensaio. As tensões desenvolvidas através dos diferentes enrolamentos do transformador são aproximadamente proporcionais ao seu número de espiras, e a tensão de ensaio é determinada pelo enrolamento de mais alto valor de Um (seção 6). A onda de impulso deve ter um tempo virtual de frente de pelo menos 100 (s, tempo acima de 90% da tensão especificada de pelo menos 200 (s e tempo total entre o zero virtual e a primeira passagem pelo zero de pelo menos 500 (s, mas preferencialmente 1 000 (s. NOTA A forma de impulso é propositadamente diferente da onda normalizada de 250 (s x 2 500 (s recomendada pelas ABNT NBR 6936 e ABNT NBR 6937, que se refere a equipamentos com circuitos magnéticos não saturáveis. O tempo de frente deve ser selecionado pelo fabricante, de modo que a distribuição de tensão ao longo do enrolamento sob ensaio seja essencialmente uniforme. Este valor é geralmente maior do que 100 (s, mas inferior a 250 (s. Durante o ensaio uma grande quantidade de fluxo é desenvolvida pelo circuito magnético. A tensão de impulso pode ser sustentada até o instante em que o núcleo atinge a saturação e a impedância de magnetização reduz-se drasticamente. Em alguns casos, a saturação do núcleo pode causar a redução do tempo total para um valor inferior a 1 000 (s; impulsos sucessivos de mesma polaridade podem acentuar essa redução. Para aumentar este tempo, pode ser necessário polarizar magneticamente o núcleo no sentido contrário à magnetização causada pelo impulso de ensaio. Isto pode ser conseguido pela aplicação de corrente contínua de baixa intensidade através do enrolamento entre as aplicações dos impulsos, ou pela aplicação de impulsos de valor reduzido de polaridade oposta. Ver ABNT NBR 5356-4. Recomendações quanto à seleção das derivações para o ensaio são dadas na seção 8. 15.2 Seqüência de ensaio e registro A seqüência de ensaio deve consistir em um impulso de calibração, com tensão entre 50% e 75% da tensão especificada e três impulsos subseqüentes com a tensão especificada. Se o registro oscilográfico ou registro digital falhar, esta aplicação deve ser desconsiderada e outra aplicação feita. Registros oscilográficos ou digitais devem pelo menos ser obtidos da forma de onda do terminal sob ensaio e preferencialmente da corrente de neutro. NOTA Devido à influência da saturação magnética na duração do impulso, oscilogramas sucessivos são diferentes e registros de ondas reduzidas e plenas não são idênticos. Para limitar esta influência após cada impulso com níveis iguais, impulsos desmagnetizantes de polaridade oposta são necessários. 15.3 Circuito de ensaio Durante o ensaio, o transformador deve estar na condição em vazio. Enrolamentos não ensaiados devem ser aterrados solidamente em um ponto, mas não curto-circuitados. Nos transformadores monofásicos, o terminal de neutro do enrolamento sob ensaio deve estar solidamente aterrado. Um enrolamento trifásico deve ser ensaiado fase a fase, com o neutro aterrado e com o transformador ligado de forma que uma tensão de polaridade oposta e com metade da amplitude apareça nos dois terminais de linha que não estão sob ensaio, os quais podem estar ligados juntos. Para limitar o valor da tensão de polaridade oposta a aproximadamente 50% da tensão aplicada, é recomendado conectar resistores de amortecimento de alto valor (10 kΩ a 20 kΩ) para terra nos terminais dos enrolamentos não ensaiados. Centelhadores de buchas ou outros meios para limitar sobretensões devem ser tratados como para impulso atmosférico (ver 13.1). 15.4 Critério de ensaio Um ensaio é bem-sucedido se não ocorrer nenhum colapso repentino da tensão ou descontinuidade da corrente de neutro nos oscilogramas ou registros digitais. Observações adicionais durante o ensaio (sons anormais etc.) podem ser usadas para confirmar os registros, mas não constituem por si só evidência de falha. 16 Espaçamentos externos no ar 16.1 Geral Entende-se como espaçamento no ar a distância onde o campo eletrostático está livre de perturbações causadas por corpos isoladores. Esta Norma não trata dos requisitos para a distância disruptiva e distância de escoamento ao longo de isoladores de buchas, nem considera o risco da entrada de pássaros ou outros animais. Durante a definição dos requisitos desta Norma para as classes de tensões mais altas, foi assumido que os terminais das buchas possuem eletrodos de formas arredondadas. Os requisitos de espaçamento são válidos entre tais eletrodos arredondados. Assume-se que os conectores com suas respectivas blindagens são adequadamente projetados, de modo a não reduzirem a tensão disruptiva. Assume-se também que os arranjos dos condutores não reduzem os espaçamentos estabelecidos pelo próprio transformador. NOTA Se o comprador pretender conectar o transformador de modo que os espaçamentos venham a ser reduzidos, isto deve ser mencionado no pedido. Em geral, o estabelecimento de espaçamentos adequados no ar torna-se tecnicamente difícil principalmente em sistemas de alta-tensão, em particular para unidades relativamente pequenas, ou quando a área para a instalação for restrita. O princípio seguido por esta Norma é estabelecer os espaçamentos mínimos, não críticos, que são satisfatórios sem discussões adicionais ou comprovação sobre as variadas condições de sistema e diferentes climas. Outros espaçamentos baseados em práticas antigas ou atuais devem estar sujeitos a acordo entre o fabricante e o comprador. Os espaçamentos recomendados são referidos às tensões suportáveis nominais do isolamento interno do transformador, a menos que de outra forma especificado no pedido ou encomenda. Quando os espaçamentos de um transformador forem iguais ou maiores do que os valores especificados nesta Norma e as buchas tiverem sido apropriadamente selecionadas de acordo com a ABNT NBR 5034, então o isolamento externo de um transformador deve ser considerado satisfatório sem ensaios adicionais. NOTAS 1 A suportabilidade do isolamento externo a impulso depende da polaridade, ao contrário do que é definido para o isolamento interno. Os ensaios definidos para o isolamento interno de um transformador não verificam, automaticamente, se o isolamento externo é adequado. Os espaçamentos recomendados são dimensionados para a polaridade mais crítica (positiva). 2 Se um espaçamento menor do que aquele estabelecido no parágrafo acima for definido no contrato, pode ser necessário um ensaio de tipo simulando um arranjo com espaçamento real, ou no próprio transformador. Procedimentos recomendados para tais ensaios estão contidos nesta parte da ABNT NBR 5356 (ver 16.2.2.3). Se o transformador for especificado para operar em uma altitude maior do que 1 000 m, os requisitos de espaçamento devem ser aumentados de 1% para cada 100 m de altitude que exceda os 1 000 m. Requisitos são dados para os seguintes espaçamentos: · espaçamento fase-terra e fase-neutro; · espaçamento fase-fase entre fases de mesmo enrolamento; · espaçamento entre o terminal de linha do enrolamento de alta-tensão e o terminal de linha do enrolamento de baixa-tensão. Para todos os efeitos, os valores recomendados acima são os valores mínimos. Os espaçamentos de projeto devem ser informados nos desenhos de dimensões externas. Estes são valores nominais sujeitos as tolerâncias de fabricação e devem ser selecionados de maneira que os espaçamentos reais sejam pelo menos iguais aos valores especificados. Estas informações devem ser consideradas como uma comprovação de que o transformador atende às recomendações desta Norma, ou atende aos valores acordados em um contrato específico. 16.2 Requisitos para espaçamentos das buchas determinados pelas tensões suportáveis de isolamento do transformador Os requisitos formulados abaixo dependem do valor da tensão Um do enrolamento. 16.2.1 Um ( 170 kV A mesma distância deve ser aplicada para os espaçamentos fase-terra, fase-neutro, fase-fase e na direção dos terminais do enrolamento de mais baixa-tensão. Os espaçamentos mínimos recomendados são dados nas tabelas 5 e 6 com referência às tensões suportáveis indicadas nas tabelas 2 e 3. Se um ensaio de tipo para um espaçamento reduzido tiver que ser realizado, este deve ser um ensaio de impulso atmosférico, a seco, com três impulsos de polaridade positiva, com os valores de tensão constantes nas tabelas 5 ou 6, respectivamente. NOTA Valores menores de tensão suportável a impulso atmosférico, como indicado na tabela 2, podem ser especificados de acordo com a ABNT NBR 6939. Uma verificação deve ser feita se esta condição requerer um maior espaçamento fase-fase. 16.2.2 Um > 170 kV Para equipamentos com Um > 170 kV, onde um ensaio de impulso de manobra for especificado, os espaçamentos recomendados são dados na tabela 7. Assume-se que os requisitos para o isolamento externo são os mesmos, independentemente do desempenho no ensaio de tensão induzida de curta duração, de acordo com os valores dados na tabela 4. O isolamento interno é verificado pelo ensaio de impulso de manobra com onda de polaridade negativa na fase sob ensaio, e aproximadamente 1,5 vez a tensão de ensaio entre fases de um transformador trifásico (ver ABNT NBR 6939). Para o isolamento externo, a tensão suportável fase-fase é definida diferentemente. Um procedimento de ensaio apropriado envolve impulsos de polaridade positiva para uma configuração fase-terra, e polaridades opostas para espaçamentos fase-fase (ver 16.2.2.3). Isto foi considerado para os espaçamentos dados na tabela 7. 16.2.2.1 Espaçamento fase-terra, fase-neutro e fase-fase entre fases de um mesmo enrolamento O espaçamento do topo da bucha de alta-tensão para a terra (tanque, conservador, radiadores, estruturas do pátio de manobras etc.) ou para o terminal de neutro é determinado na coluna 4 da tabela 7. O espaçamento entre o topo da bucha das diferentes fases é determinado na coluna 5 da tabela 7. 16.2.2.2 Espaçamento entre terminais de diferentes enrolamentos O espaçamento entre terminais de diferentes enrolamentos de um transformador deve ser verificado com respeito a ambas as condições de impulso atmosférico e manobra. O requisito de suportabilidade a impulso de manobra está baseado na diferença de tensão calculada que aparece entre os dois terminais (ver seção 15). Esta diferença de tensão determina o espaçamento requerido com respeito às condições de impulso de manobra. A figura 6 é usada para encontrar o espaçamento recomendado se os terminais receberem tensões de polaridade opostas e se a relação entre as tensões que aparecem for menor ou igual a 2. Em outros casos, aplica-se a figura 5. NOTA Se as figuras 5 e 6 forem comparadas, parece que os espaçamentos fase-fase suportam uma maior diferença de tensão que a mesma distância suportaria numa configuração fase-terra. O motivo é que na configuração fase-fase pressupõe-se que os dois terminais têm polaridades opostas e o gradiente dielétrico máximo em qualquer um deles (o qual é determinado principalmente pela tensão fase-terra) é relativamente menor. Assume-se também que os eletrodos tenham forma arredondada. O espaçamento deve, contudo, também atender aos requisitos de suportabilidade para impulso atmosférico, o qual se pressupõe que o terminal de enrolamento de baixa-tensão esteja no potencial de terra quando for aplicada a tensão suportável a impulso atmosférico no terminal de alta-tensão. Os requisitos de distância na coluna 6 da tabela 7 e a figura 7, correspondentes a esta tensão nominal a impulso atmosférico, têm por isso que ser atendidos entre os dois terminais. O maior entre os dois espaçamentos deve ser utilizado. O ensaio de impulso de manobra em transformadores trifásicos induzirá também tensões entre fases nos outros enrolamentos ligados em estrela. Deve ser verificado se esta condição requer um maior espaçamento fase-fase neste enrolamento do que o prescrito para este enrolamento sozinho como em 16.2.1. 16.2.2.3 Procedimento para ensaio de tipo Se um ensaio de tipo tiver que ser realizado para um espaçamento reduzido, o procedimento de ensaio deve ser como segue. O ensaio na configuração fase-terra (ou fase-neutro, ou contra o terminal do enrolamento de baixa-tensão) deve consistir em um ensaio de impulso de manobra, a seco, de polaridade positiva no terminal de linha do enrolamento (o de mais alta tensão). O outro eletrodo deve ser aterrado. Se o terminal de ensaio pertencer a um enrolamento trifásico, os outros terminais de linha devem também ser aterrados. NOTA Este ensaio não é geralmente exeqüível em transformadores trifásicos completos e pode, por isso, ter que ser conduzido num modelo que simule as reais configurações do transformador. Ensaios dos espaçamentos fase-fase de transformadores trifásicos devem consistir em ensaios de impulso de manobra, a seco, com metade da tensão especificada, polaridade positiva, no terminal de linha, e a outra metade, de polaridade negativa no outro terminal, com o terceiro terminal aterrado. As combinações das tensões de ensaio fase-fase e fase-terra estão reproduzidas na tabela 7. Quando as fases externas são montadas simetricamente com relação à fase do meio, é suficiente realizar dois ensaios separados, um ensaio com polaridade positiva na fase central e com polaridade negativa em uma fase externa, e o outro ensaio com a fase central com polaridade negativa e a fase externa com polaridade positiva. Se o arranjo dos terminais de linha for assimétrico, pode ser necessário realizar mais de dois ensaios. Cada ensaio consiste em 15 aplicações da tensão de impulso com uma onda 250 (s x 2 500 (s de acordo com as ABNT NBR 6936 e ABNT NBR 6937. NOTA O procedimento de ensaio acima para espaçamentos externos fase-fase difere sob vários aspectos do procedimento para o ensaio de impulsos de manobra especificado para a isolamento interno de transformadores (ver seção 14). Os dois procedimentos de ensaio não se substituem. Tabela 5 – Espaçamentos externos mínimos recomendados fase-terra, fase-fase, fase-neutro e para enrolamentos com tensões mais baixas, das partes vivas de buchas de transformadores de potência sendo a tensão máxima do equipamento Um 170 kV – Série I, baseada na prática européia Tensão máxima para o equipamento Um kV (eficaz) Tensão suportável a impulso atmosférico kV (crista) Espaçamentos mínimos em ar mm 3,6 20 - 40 7,2 40 60 60 90 12 60 90 75 110 17,5 75 110 95 170 24 95 170 125 210 145 275 36 145 275 170 280 52 250 450 72,5 325 630 100 325 630 450 830 123 450 830 550 900 145 450 830 550 900 650 1 250 170 550 900 650 1 250 750 1 450 Tabela 6 – Espaçamentos externos mínimos recomendados fase-terra, fase-fase, fase-neutro e para enrolamentos com tensões mais baixas, das partes vivas de buchas de transformadores de potência sendo a tensão máxima do equipamento Um 169 kV – Série II, baseada na prática dos Estados Unidos Tensão máxima do equipamento Um kV (eficaz) Tensão suportável a impulso atmosférico kV (crista) Espaçamentos mínimos em ar mm  15 60 (ver nota) 65 (ver nota) 75 100 95 (ver nota) 140 (ver nota) 110 165 26,4 150 225 36,5 200 330 48,5 200 330 250 450 72,5 250 450 350 630 145 275 121 350 630 450 830 550 1 050 145 450 830 550 1 050 650 1 250 169 550 1 050 650 1 250 750 1 450 NOTA Esses valores são somente para transformadores de distribuição. Tabela 7 – Espaçamentos externos mínimos recomendados fase-terra, fase-fase, fase-neutro e para enrolamentos com tensões mais baixas, das partes vivas de buchas de transformadores de potência sendo a tensão máxima do equipamento Um170 kV Tensão máxima do equipamento Um kV (eficaz) Tensão suportável a impulso de manobra kV (crista) Tensão suportável a impulso atmosférico kV (crista) Espaçamentos mínimos mm em ar Fase-Terra mm Ver nota 1 Fase-Fase mm Ver nota 1 Para outro enrolamento mm Ver nota 2 245 550 650 1 250 1 450 1 250 750 1 250 1 450 1 450 650 750 1 500 1 800 1 450 850 1 500 1 800 1 600 750 850 1 900 2 250 1 600 950 1 900 2 250 1 750 850 950 2 300 2 650 1 950 1 050 2 300 2 650 2 200 300 750 850 1 900 2 250 1 600 950 1 900 2 250 1 750 850 950 2 300 2 650 1 750 1 050 2 300 2 650 1950 362 850 950 2 300 2 650 1 950 1 050 2 300 2 650 2 200 950 1 050 2 700 3 100 1 950 1 175 2 700 3 100 2 200 420 850 1 050 2 300 2 650 1 950 1 175 2 300 2 650 2 200 950 1 175 2 700 3 100 2 200 1 300 2 700 3 100 2 400 1 050 1 300 3 100 3 500 2 400 1 425 3 100 3 500 2 650 1 175 1 425 3 700 4 200 2 650 1 550 3 700 4 200 2 850 550 950 1 175 2 700 3 100 2 200 1 300 2 700 3 100 2 400 1 050 1 300 3 100 3 500 2 400 1 425 3 100 3 500 2 650 1 175 1 425 3 700 4 200 2 650 1 550 3 700 4 200 2 850 1 300 1 550 4 400 5 000 2 850 1 675 4 400 5 000 3 100 800 1 300 1 675 4 400 5 000 3 100 1 800 4 400 5 000 3 300 1 425 1 800 5 000 5 800 3 300 1 950 5 000 5 800 3 600 1 550 1 950 5 800 6 700 3 600 2 100 5 800 6 700 3 800 NOTAS 1 Baseado nas tensões de impulso de manobra. 2 Baseado nas tensões de impulso atmosférico (ver 15.2.2). 3 Espaçamentos podem ser diferentes, se baseados em LI e AC resistindo somente a essas tensões. Figura 5 – Espaçamento fase-terra baseado na tensão suportável nominal de impulso de manobra Figura 6 – Espaçamento fase-fase baseado na tensão de impulso de manobra que aparece entre fases Figura 7 – Espaçamento entre terminais de diferentes enrolamentos baseado na tensão de impulso atmosférico ________________ /ANEXO A Anexo A (normativo) Guia de aplicação para medição de descargas parciais durante o ensaio de tensão induzida em transformadores de acordo com 12.2, 12.3 e 12.4 A.1 Introdução descarga parcial (DP) é uma descarga elétrica que rompe apenas parcialmente o isolamento entre condutores. Em transformadores, esta descarga provoca uma mudança transitória na tensão para a terra em todos os terminais externos do enrolamento. Impedâncias de medição são firmemente conectadas entre o tanque aterrado e os terminais, geralmente através das derivações capacitivas das buchas ou através de um capacitor de acoplamento, como detalhado em A.2. A carga real transferida no local fonte da descarga parcial não pode ser medida diretamente. Preferencialmente, a medida da intensidade de descarga parcial é a carga aparente q, como definida na IEC 60270. A carga aparente q relacionada a qualquer terminal de medição é determinada através de uma calibração adequada (ver A.2). Uma descarga parcial particular dá origem a diferentes valores de carga aparente em diferentes terminais de um transformador. A comparação de indicações coletadas simultaneamente nos diferentes terminais pode fornecer informações a respeito da localização da fonte da descarga parcial dentro do transformador (ver A.5). O critério de aceitação para o ensaio especificado em 12.2, 12.3 e 12.4 é baseado na medição da carga aparente nos terminais de linha dos enrolamentos. A.2 Conexão do circuito de medição e calibração – Procedimento para a calibração O equipamento de medição é conectado aos terminais através de cabos coaxiais com impedâncias casadas. A impedância de medição é, na sua forma mais simplificada, a impedância casada do cabo, que pode, por sua vez, ser a impedância de entrada dos instrumentos de medição. Com a finalidade de melhorar a relação sinal-ruído do sistema completo de medição, pode ser conveniente fazer uso de circuitos sintonizados, transformadores de pulsos e amplificadores entre os terminais do objeto sob ensaio e o cabo coaxial. O circuito deve representar uma resistência razoavelmente constante, quando vista do lado dos terminais do objeto sob ensaio, por toda a faixa de freqüência usada na medição das descargas parciais. Durante a medição das descargas parciais entre o terminal de linha de um enrolamento e o tanque aterrado, é preferível instalar a impedância de medição Z​​m entre a derivação de ensaio de bucha com repartição capacitiva e o flange aterrado (figura A.1). Se a bucha não for provida de derivação para ensaio, é também possível isolar o flange da bucha do tanque e utilizá-la como terminal de medida. As capacitâncias equivalentes entre o condutor central, o terminal de medição e a terra agem como atenuador para o sinal de descarga parcial. Isto é, entretanto, confirmado na calibração que é feita entre o terminal superior da bucha e a terra. Figura A.1 – Circuito de calibração para medição de descargas parciais quando for utilizada a derivação de ensaio de bucha Se as medições tiverem que ser feitas em terminais cujas buchas não sejam dotadas de derivações capacitivas (nem flanges isoladas), as medições podem ser feitas através de um capacitor de acoplamento de alta-tensão. Um capacitor livre de descargas parciais deve ser usado e o valor de sua capacitância deve ser suficientemente grande em comparação com a capacitância de calibração do gerador C0. A impedância de medição (com gap de proteção) é conectada entre o terminal de baixa tensão do capacitor e a terra, conforme mostrado na figura A.2. Figura A.2 – Circuito de medição de descargas parciais utilizando capacitor de acoplamento de alta-tensão A calibração do circuito completo de medição é feita através da injeção de uma carga conhecida entre os terminais de calibração. De acordo com a IEC 60270, o gerador de calibração consiste em um gerador de pulsos de tensão com pequeno tempo de frente e uma série de pequenos capacitores de capacitância conhecida C0. O tempo de frente não deve ser maior do que 0,1 (s e C0 deve estar entre 50 (F e 100 pF. Quando este gerador for conectado entre os terminais de calibração cuja capacitância C seja muito maior do que C0 , então a carga injetada pelo gerador de pulso é: q0 = U0 x C0 onde U0 é o valor do degrau de tensão (geralmente entre 2 V e 50 V). É conveniente que o gerador tenha uma freqüência de pulsos da ordem de 1 pulso por cada meio ciclo da freqüência industrial usada durante o ensaio do transformador. Se os terminais de calibração forem muito separados, existe o risco de as capacitâncias parasitas dos cabos introduzirem erros. Um método aplicável para a calibração entre a terra e outro terminal é mostrado na figura A.1. O capacitor C0 é então colocado no terminal de alta-tensão e ligado ao gerador através de um cabo coaxial com uma resistência apropriada. Se nenhum dos terminais de calibração for aterrado, a capacitância do gerador de pulsos pode ser uma fonte de erro. O gerador deve preferencialmente ser alimentado por baterias e ter dimensões reduzidas. A.3 Instrumentos e faixa de freqüência As características dos instrumentos de medição devem estar de acordo com as especificadas na IEC 60270. O monitoramento dos ensaios através de osciloscópios é geralmente útil, particularmente porque ele oferece a possibilidade de diferenciar, em um transformador, uma descarga parcial real de certas formas de perturbações externas. Isto é baseado na taxa de repetição, ponto da onda, diferenças de polaridade etc. As leituras devem ser efetuadas continuamente ou a intervalos freqüentes durante todo o período de ensaio. O registro contínuo por oscilogramas ou fitas magnéticas não é obrigatório. Os sistemas de medição de descargas parciais são classificados como de banda estreita ou de banda larga. Os sistemas de banda estreita operam com uma largura de banda de aproximadamente 10 kHz ou menos, a certas freqüências de sintonia (por exemplo, medidores de rádio-ruído). Os sistemas de banda larga utilizam faixas relativamente largas entre limites superior e inferior da banda de freqüência, como por exemplo de 50 kHz a 150 kHz ou mesmo de 50 kHz a 400 kHz. Quando se utilizam sistemas de banda estreita, interferências provenientes de estações de transmissão locais podem ser evitadas pelo ajuste adequado da freqüência de meia banda, mas deve ser verificado se ressonâncias do enrolamento próximas à freqüência de medida não afetam significativamente a medição. Os instrumentos de medição de banda estreita não devem operar a freqüências superiores a 500 kHz e preferencialmente menores que 300 kHz. Existem dois motivos para isto. Primeiro, a transmissão de pulsos de descarga leva a uma alta atenuação dos componentes de freqüências mais altas, e segundo, quando da aplicação do pulso de calibração no terminal de linha, este pulso provavelmente causa oscilações locais no terminal ou próximas a ele, e isto irá dificultar a calibração quando forem usadas freqüências maiores do que 500 kHz. Sistemas de banda larga são menos críticos quanto à atenuação e resposta a diferentes formas de pulsos, mas são mais receptivos a perturbações em locais de ensaio sem blindagem eletromagnética. Filtros podem ser usados contra transmissões de rádio. A identificação das fontes de descargas parciais pela comparação da forma e polaridade dos pulsos individuais pode ser possível. NOTA Os instrumentos de banda larga atuais diferem em suas formas de avaliação e nas características dos filtros internos. O modo de transferência de pulsos complexos dentro do enrolamento, aliado a uma resposta com espectro em freqüência decrescente, levarácada instrumento a apresentar diferentes leituras de carga aparente, apesar de os procedimentos de calibração terem sido bem estabelecidos. A última revisão da IEC 60270 ressalta este problema, mas deixa de padronizar instrumentos de medição de banda larga. Este problema não existe para medidores de banda estreita, com avaliação de repetição de pulsos de acordo com CISPR 16-1. A.4 Critério de ensaio – Procedimento depois de um ensaio mal-sucedido Ao fim de 12.2, 12.3 e 12.4, foram estabelecidos os critérios de aceitação. O nível de descargas parciais, expresso como carga aparente medida entre os terminais de medição prescritos, não deve superar os limites especificados nem apresentar tendência significativa de elevação durante todo o ensaio. Caso não ocorram descargas disruptivas, mas tenham sido verificadas descargas parciais num nível moderadamente acima do valor garantido (da ordem de uns poucos milhares de picocoulombs), o ensaio deve ser considerado não destrutivo. Um critério adicional de importância é que o nível de descargas parciais não se sustenta com tensões iguais ou inferiores à tensão nominal, após disparo com a tensão de ensaio. O objeto de ensaio não deve ser imediatamente rejeitado devido a tal resultado, mas investigações devem ser realizadas. Inicialmente deve ser investigado o ambiente do ensaio para se detectar algum sinal evidente de fontes de descargas parciais. Isto deve ser seguido de consultas entre o fabricante e o comprador para acordar ensaios adicionais, outros procedimentos que determinem ainda a presença de alto nível de descargas parciais ou que o transformador esteja satisfatório para a entrada em serviço. Seguem-se algumas sugestões que podem ser úteis durante as investigações a serem realizadas. Investigar se as indicações estão verdadeiramente relacionadas à seqüência de ensaio ou se apenas representam fontes irrelevantes e coincidentes. Isto é normalmente facilitado através do acompanhamento oscilográfico do ensaio - perturbações podem, por exemplo, ser identificadas pelo seu assincronismo com a tensão de ensaio. Investigar se as descargas parciais podem ter sido transmitidas pela fonte de alimentação. Filtros passa-baixa nos cabos de alimentação para o transformador sob ensaio podem ser úteis nestes casos. Investigar se as descargas parciais são provenientes de fontes dentro do transformador ou na parte externa dele (descargas provenientes de objetos submetidos a flutuação da tensão de alimentação, de partes vivas no ar, ou de arestas vivas nas partes aterradas do transformador). Como o ensaio diz respeito ao isolamento interno, é permitida e recomendada a previsão de blindagens eletrostáticas na parte externa do transformador. Investigar a provável localização da fonte (ou fontes) baseada no diagrama elétrico do transformador. Existem diversos métodos conhecidos e publicados. Um deles é baseado na correlação de leituras e calibrações em diferentes pares de terminais (em adição às leituras obrigatórias entre terminais de linha e terra). Este processo é descrito em A.5. É também possível a identificação de formas de pulsos individuais durante o ensaio com as correspondentes formas de onda obtidas na calibração, caso tenham sido utilizados registros provenientes do circuito de banda larga. Um caso particular é a identificação de descargas parciais no dielétrico de buchas condensivas (ver A.5). Investigar através de detector acústico ou ultra-sônico a localização "geográfica" da fonte ou fontes internas ao tanque. Determinar a provável natureza física da fonte através de conclusões obtidas pela variação do nível de tensão de ensaio, efeito histerese, forma do pulso ao longo da onda da tensão de ensaio etc. Descargas parciais no sistema de isolamento podem ser causadas por secagem ou impregnação do óleo insuficientes. Um reprocessamento do transformador ou um período maior de repouso e uma subseqüente repetição do ensaio podem ser então tentados. É também bem conhecido que uma exposição limitada a uma descarga parcial relativamente elevada pode conduzir a uma descarga disruptiva localizada no óleo e temporariamente reduzir as tensões de extinção e reacendimento, mas as condições iniciais podem ser auto-restabelecidas e numa questão de horas. Se as descargas parciais estiverem acima dos limites de aceitação, porém não sendo consideradas como de grande importância, pode ser feito um acordo para a repetição do ensaio, possivelmente com extensão do tempo da aplicação e, mesmo, com o nível de tensão elevado. Variações relativamente limitadas do nível de descargas parciais com o acréscimo da tensão, e o não aumento do nível de descargas parciais com o tempo, podem ser aceitos como evidências de que o transformador está adequado para a operação. Traços de descargas parciais, visíveis após a abertura do transformador, não são usualmente encontrados, a menos que o transformador tenha sido exposto por um período de tempo considerável a níveis de descargas parciais muito altos, comparados com os limites de aceitação. Tal procedimento deve ser o último recurso, se outros meios para melhorar o desempenho do transformador ou para identificar a fonte de descargas parciais tiverem falhado. A.5 Localização de fontes de descargas parciais por meio de medição multiterminais e comparação de perfis Uma fonte arbitrária de descargas parciais emite sinais a todos os pares terminais de medição acessíveis do transformador, e a forma destes sinais é a única fonte de referência. Se pulsos de calibração forem injetados em pares terminais de calibração alternativos, estes pulsos também fornecem combinações características de sinais aos pares de medição. Se existir uma correlação evidente entre o perfil das leituras do ensaio em diferentes pares terminais de medição e o perfil obtido no mesmo terminal de medição para pulsos injetados em um determinado par de terminais de calibração, então pode-se supor que a fonte real de descargas esteja fortemente associada com este par de calibração. Isso significa que é possível chegar-se a uma conclusão, bem como localizar a fonte de descargas parciais através do diagrama elétrico do transformador. A localização física possui um conceito diferente. Uma fonte de descargas parciais, que esteja localizada eletricamente nas vizinhanças de um determinado terminal, pode estar fisicamente localizada em qualquer lugar ao longo dos condutores terminais internos associados a este terminal ou no final da estrutura do enrolamento correspondente. A localização física da fonte de descargas parciais pode ser determinada por técnicas de localização acústica. O procedimento utilizado para se obter a comparação de perfis é descrito a seguir: Enquanto o gerador para calibração é ligado a um determinado par de terminais de calibração, são observadas as indicações em todos os pares terminais de medição. O procedimento é então repetido para outros pares de calibração. As calibrações são efetuadas entre os terminais do enrolamento e a terra, mas podem também ser aplicadas entre terminais de linha das buchas de alta-tensão e suas derivações capacitivas (simulando descargas parciais no dielétrico da bucha), entre terminais de AT e neutro, e entre terminais dos enrolamentos de alta-tensão e baixa-tensão. Todas as combinações de calibração e pares de medição formam uma matriz de calibração que fornece a referência de interpretação para as leituras no ensaio real. Por exemplo, a figura A.3 mostra um autotransformador monofásico de extra alta-tensão com um enrolamento terciário de baixa-tensão. As calibrações e ensaios foram efetuados tomando como referência os terminais conforme indicado na tabela. A linha com o resultado do ensaio com 1,5 Um é comparada com as diferentes calibrações, sendo então fácil notar, neste caso, que corresponde à melhor calibração "Terminal 2.1 - terra". Isto sugere que existem descargas parciais com carga aparente de 1 500 pC, associadas ao terminal 2.1, e provavelmente das partes vivas para a terra. A localização física pode estar em qualquer local ao longo dos condutores de ligação entre os enrolamentos série e comum, ou no final de enrolamentos adjacentes. O método como descrito é bem-sucedido principalmente nos casos em que prevalece uma fonte distinta de descargas parciais e o ruído de fundo é baixo. Isto, certamente, não é o caso mais comum. Um caso particular de interesse é determinar se as descargas parciais observadas podem ter sua origem no dielétrico da bucha de AT. Isso pode ser investigado pela calibração entre o terminal de linha da bucha e sua derivação capacitiva. Esta calibração fornece a correlação mais próxima para o perfil das descargas parciais na bucha. Canal de calibração 1.1 2.1 2.2 3.1 Unidades arbitrárias 1.1- Terra 2 000 pC 50 20 5 10 2.1- Terra 2 000 pC 5 50 30 8 2.2- Terra 2 000 pC 2 10 350 4 3.1- Terra 2 000 pC 3 2 35 25 Ensaio U = 0 < 0,5 < 0,5 < 0,5 < 0,5 U = Um < 0,5 < 0,5 0,5 0,5 U = 15Um 6 40 25 8 NOTA Para melhorar a eficiência, os terminais 2.2 e 3.2 devem também ser tratados como terminais de medição e calibração, particularmente quando buchas condensivas são usadas. Figura A.3 – Localização das fontes de descargas parciais por meio de medições multiterminais e comparação de dados / ANEXO B Anexo B (informativo) Sobretensões transferidas do enrolamento de alta-tensão para o enrolamento de baixa-tensão B.1 Geral O problema da sobretensão transferida é tratado do ponto de vista do sistema no anexo A da IEC 60071-2:1996. A informação dada abaixo diz respeito apenas a problemas associados com o próprio transformador sob condições particulares de serviço. As sobretensões transferidas a serem consideradas são surtos transitórios ou sobretensões. NOTA É de responsabilidade do comprador definir a carga do enrolamento de baixa-tensão. Se nenhuma informação puder ser dada, o fornecedor provê informações a respeito das tensões transferidas esperadas quando o enrolamento de baixa-tensão estiver em circuito aberto e a respeito dos valores dos resistores ou capacitores necessários para manter as tensões dentro dos limites aceitáveis. B.2 Transferência da tensão de surto B.2.1 Geral Um estudo da instalação de um transformador com respeito a sobretensões transferidas é em geral justificado apenas para grandes transformadores elevadores, que possuem alta relação de transformação, e para grandes transformadores de sistemas de alta-tensão com enrolamentos terciários de baixa-tensão. É conveniente distinguir entre os dois mecanismos de transferências de surto, as transferências capacitivas e as indutivas. B.2.2 Transferências capacitivas A transferência capacitiva de sobretensão para um enrolamento de baixa-tensão pode, numa primeira aproximação, ser descrita como uma divisão de tensão capacitiva. O circuito equivalente mais simples, visto do lado do enrolamento de baixa-tensão, consiste em uma fonte de força eletromotriz (fem) em série com uma capacitância de transferência Ct, como visto na figura B.1. A força eletromotriz equivalente, fem, é uma fração s do surto que entra no lado de alta-tensão. Ct é da ordem de F; s e C1 não são quantidades bem definidas, mas dependem da forma da frente de onda do surto. Elas podem ser determinadas em conjunto por medições oscilográficas. Cálculos preliminares são imprecisos. Um carregamento dos terminais secundários com equipamentos de manobra, cabos curtos ou capacitores (de poucos nanofarads), que agem como uma capacitância de amortecimento Cs, diretamente nos terminais (mesmo durante o primeiro microssegundo), irá reduzir o pico da sobretensão transferida. Cabos mais longos ou barramentos são representados por sua impedância característica. A forma da sobretensão secundária resultante tem normalmente a característica de um pico curto (microssegundo), correspondendo à frente do surto de entrada. Figura B.1 – Circuito equivalente para sobretensões transferidas capacitivamente B.2.3 Transferências indutivas A transferência indutiva de surto de tensão depende do fluxo da corrente de surto no enrolamento de alta-tensão. Se nenhuma carga externa for aplicada ao enrolamento secundário, a tensão transitória usualmente tem uma oscilação amortecida e sobreposta, com uma freqüência determinada pela indutância de dispersão e capacitâncias do enrolamento. A redução da componente da sobretensão transferida indutivamente pode ser obtida pelo amortecimento resistivo através de um pára-raios ou pela modificação da oscilação com uma carga capacitiva. Se forem usados capacitores, o valor da capacitância geralmente tem de ser da ordem de dezenas de microfarads. (Ele irá por isso automaticamente eliminar a componente transferida capacitivamente tanto quanto menor for a indutância do circuito). Os parâmetros do transformador que está envolvido na transferência indutiva são melhores definidos e menos dependentes da taxa de crescimento (ou freqüência) do que aqueles envolvidos na transferência capacitiva. Para mais informações, ver a literatura a respeito deste assunto. B.3 Sobretensões transferidas na freqüência industrial Se um enrolamento de baixa-tensão fisicamente adjacente a um enrolamento de alta-tensão for deixado sem conexão para a terra ou com apenas uma conexão de alta impedância para a terra, enquanto o enrolamento de alta-tensão estiver energizado, há risco de sobretensões na freqüência industrial causadas pela divisão capacitiva. O risco é obvio para enrolamentos monofásicos, mas também pode existir para enrolamentos trifásicos se a tensão do enrolamento primário tornar-se assimétrica, como ocorre durante faltas para a terra. Nestas circunstâncias particulares, podem aparecer condições de ressonância. Enrolamentos terciários e enrolamentos de estabilização em grandes transformadores estão também sujeitos a este mesmo risco. É de responsabilidade do comprador evitar que enrolamentos terciários sejam acidentalmente deixados com altas impedâncias para a terra. Um enrolamento de estabilização deve normalmente ser disposto para uma permanente conexão a terra (tanque), externa ou internamente. As sobretensões são determinadas pelas capacitâncias entre enrolamentos e entre enrolamentos e terra. Estas podem ser medidas em baixas freqüências, no terminal do transformador, nas diferentes combinações e elas podem também ser calculadas com uma precisão suficiente. ________________ /ANEXO C Anexo C (informativo) Informações sobre níveis de isolamento e ensaios dielétricos a serem fornecidas nas especificações ou ordem de compra Para todos os enrolamentos: · valor de Um para os terminais de linha e os valores atribuídos de Um para os terminais de neutro; · tipo de ligação do enrolamento (estrela, triângulo ou ziguezague); · tensões suportáveis nominais que constituem o nível de isolamento para os terminais de linha (ver tabelas 1, 2, 3 e 4); · se o enrolamento deve ter isolamento uniforme ou progressivo (não uniforme). No caso de isolamento progressivo (não uniforme), deve ser informada a tensão suportável à freqüência industrial para o terminal de neutro; · se uma tensão suportável a impulso for especificada para o neutro, deve ser informado seu valor apropriado; · se no ensaio de tensão suportável a impulso atmosférico é incluído o ensaio de onda cortada. Para transformadores cujo enrolamento de alta-tensão tem 170 kV ( Um ( 300 kV: · se não é especificado o ensaio de tensão suportável a impulso de manobra (apenas se o ensaio de tensão induzida de curta duração for especificado), (ver 7.1, tabela 1). Para transformadores cujo enrolamento de alta-tensão Um ( 170 kV: · se o ensaio de tensão induzida de curta duração for especificado, o procedimento para a execução do ensaio para isolamentos uniformes, de acordo com o 12.2, e isolamentos progressivos, de acordo com 12.3, devem ser especificados. Adicionalmente é recomendado que as conexões e procedimentos de ensaio sejam discutidos na hora da colocação do pedido ou durante a revisão do projeto, particularmente com respeito à conexão para o ensaio de tensão induzida em transformadores complexos, com enrolamentos de alta-tensão dotados de isolamento progressivo (não uniforme) (ver nota em 12.3). Também deve ser discutido o método a ser utilizado para o ensaio de impulso nos enrolamentos de baixa-tensão e de alta-potência, e nos terminais de neutro (ver 13.3). A utilização de dispositivos protetores não lineares, instalados dentro do transformador, deve ser indicada pelo fornecedor na proposta e na encomenda, e deve ser mostrada no diagrama de conexões na placa de identificação. ________________ /ANEXO D Anexo D (normativo) Informação sobre a tensão de ensaio U1 e U2, durante o ensaio de tensão induzida de curta duração Tabela D.1 – Tensão para ensaio de curta duração (CACD) em transformadores com isolamento uniforme e Um > 72,5 kV de acordo com as tabelas 2 e 4 e 12.2.2 Tensão máxima do equipamento Um kV (eficaz) Tensão induzida de curta duração ou tensão suportável à freqüência industrial, de acordo com as tabelas 2, 3 ou 4 Tensão de ensaio U1, fase-fase kV (eficaz) Nível de verificação de descargas parciais, fase-terra, U2 = 1,3 Um/ kV (eficaz) Nível de verificação de descargas parciais, fase fase, U2 = 1,3 Um kV (eficaz) 100 150 150 75 130 100 185 185 75 130 123 185 185 92 160 123 230 230 92 160 145 185 185 110 185 145 230 230 110 185 145 275 275 110 185 170 230 230 130 225 170 275 275 130 225 170 325 325 130 225 245 325 325 185 320 245 360 360 185 320 245 395 395 185 320 245 460 460 185 320 300 395 395 225 390 300 460 460 225 390 362 460 460 270 470 362 510 510 270 470 420 460 460 290 505 420 510 510 290 505 420 570 570 315 545 420 630 630 315 545 550 510 510 380 660 550 570 570 380 660 550 630 630 380 660 550 680 680 380 660 NOTA Para Um = 550 kV e parte de Um = 420 kV, o nível de medição de descargas parciais deve ser reduzido para U2 = 1,3 Um/ e U2 = 1,3 Um, respectivamente. Tabela D.2 – Tensão para ensaio de curta duração (CACD) em transformadores com isolamento progressivo e Um > 72,5 kV de acordo com as tabelas 2 e 4 e 12.3 Tensão máxima do equipamento Um kV (eficaz) Tensão induzida de curta duração ou tensão suportável à freqüência industrial, de acordo com as tabelas 2, 3 ou 4 Tensão de ensaio U1, fase-terra, igual à fase-fase kV (eficaz) Nível de verificação de descargas parciais, fase-terra, U2 = 1,5 Um/ kV (eficaz) Nível de verificação de descargas parciais, fase-fase , U2 = 1,3 Um kV (eficaz) 100 150 150 87 130 100 185 185 87 130 123 185 185 107 160 123 230 230 107 160 145 185 185 125 185 145 230 230 125 185 145 275 275 125 185 170 230 230 145 225 170 275 275 145 225 170 325 325 145 225 245 325 325 215 320 245 360 360 215 320 245 395 395 215 320 245 460 460 215 320 300 395 395 260 390 300 460 460 260 390 362 460 460 315 460 362 510 510 315 460 420 460 460 365 505 420 510 510 365 505 420 570 570 365 545 420 630 630 365 545 550 510 510 475 660 550 570 570 475 660 550 630 630 475 660 550 680 680 475 660 NOTA Para Um = 550 kV e parte de Um = 420 kV, o nível de medição de descargas parciais deve ser reduzido para U2 = 1,2 Um/ e U2 = 1,2 Um, respectivamente. � � � � � �( Para o Brasil é recomendado utilizar a tabela 2, sendo que a tabela 3 se destina a atender à prática norte-americana. �PAGE \# "'Página: '#'�'" ��O sumário é um elemento preliminar opcional, mas necessário para permitir uma visão global da norma e facilitar sua consulta. Deve conter uma lista das seções e dos anexos. Todos os elementos listados devem ser relacionados com seus títulos completos. �PAGE \# "'Página: '#'�'" ��O prefácio deve constar de todas as normas; não devendo conter requisitos, figuras ou tabelas. O texto-padrão acima deve ser acrescido das seguintes informações, quando pertinentes: indicação de modificações técnicas e significativas em relação à edição anterior da norma; relação da norma com outra norma ou outros documentos; indicação do caráter normativo ou informativo dos diversos anexos. �PAGE \# "'Página: '#'�'" ��A introdução é um elemento preliminar, opcional, incluída quando necessária, para dar informações específicas ou fazer comentários sobre o conteúdo técnico da norma e as razões pelas quais a norma foi elaborada. Não deve conter requisitos. A introdução não deve ser numerada, a menos que exista a necessidade de se criar subdivisões numeradas. Nesse caso, esta deve ser numerada como 0 (zero) com subseções sendo numeradas 0.1, 0.2, etc. Qualquer figura numerada, tabela, fórmula ou nota de rodapé deve ser numerada de maneira normal, começando pelo número 1. �PAGE \# "'Página: '#'�'" ��O parágrafo é uma subdivisão não numerada de uma seção ou subseção. �PAGE \# "'Página: '#'�'" ��Este elemento deve constar no início de cada norma, a fim de definir, sem ambigüidade, o assunto da norma e os aspectos abrangidos, indicando ao mesmo tempo os limites de aplicabilidade da norma ou de partes específicas da norma. Não deve conter requisitos. �PAGE \# "'Página: '#'�'" ��Este elemento deve conter uma lista completa de todos os documentos normativos (normas, na maioria dos casos), com seus títulos e datas de publicação, cujas referências são feitas no texto de forma que as tornem indispensáveis na aplicação da norma. A lista deve ser introduzida pelo seguinte texto: “As normas relacionadas a seguir contêm disposições que, ao serem citadas neste texto, constituem prescrições para esta Norma. As edições indicadas estavam em vigor no momento desta publicação. Como toda norma está sujeita a revisão, recomenda-se àqueles que realizam acordos com base nesta que verifiquem a conveniência de se usarem as edições mais recentes das normas citadas a seguir. A ABNT possui a informação das normas em vigor em um dado momento.” O texto acima deve ser modificado no caso de referência única e de normas publicadas em partes. �PAGE \# "'Página: '#'�'" ��Este é um elemento opcional que contém as definições necessárias à compreensão de certos termos usados na norma. As definições devem precedidas pelo seguinte cabeçalho, conforme o caso: “Para os efeitos desta Norma, aplicam-se as seguintes definições:”, ou “Para os efeitos desta Norma, aplicam-se as definições da ABNT NBR XXXX e as seguintes:”, ou “Para os efeitos desta Norma, aplicam-se as definições da ABNT NBR XXXX.” _1131813970.unknown _1159805121.unknown _1202885822.unknown _1230874617.unknown _1159805391.unknown _1201616041.doc _1159805376.unknown _1158763292.unknown _1159805062.unknown _1158048753.unknown _1158048767.unknown _1158050993.unknown _1131813981.unknown _1111687536.unknown _1111687941.unknown _1111688577.unknown _1111688699.unknown _1111688700.unknown _1111688698.unknown _1111688697.unknown _1111687942.unknown _1111687576.dwg _1111687939.unknown _1111687940.unknown _1111687938.unknown _1111687537.unknown _1111687403.unknown _1111687405.unknown _1111687534.unknown _1111686907.unknown