sensores não convencionais de medida de tensão e corrente em alta e muito alta tensão

alta tensĂŁo

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sensores nĂŁo convencionais de medida de tensĂŁo e corrente em alta e muito alta tensĂŁo Manuel Bolotinha (QJHQKHLUR (OHFWURWÂŤFQLFR Ě° (QHUJLD H 6LVWHPDV GH 3RWÂŹQFLD ,67 Ě°

0HVWUH HP (QJHQKDULD (OHFWURWÂŤFQLFD H GH &RPSXWDGRUHV )&7 81/ Ě°

0HPEUR 6QLRU GD 2UGHP GRV (QJHQKHLURV &RQVXOWRU HP 6XEHVWDŠ¡HV H )RUPDGRU 3URͤVVLRQDO

1. INTRODUĂ‡ĂƒO 2 GHVHQYROYLPHQWR WHFQROÂľJLFR GDV comunicaçþes entre VXEHVWDŠ¡HV e entre estas e os centros de comando e controlo da rede elĂŠctrica REH decendo aos requisitos da Norma IEC1 61850-9-2 – Communication QHWZRUNV DQG V\VWHPV IRU SRZHU XWLOLW\ DXWRPDWLRQ Ě° 3DUW 6SHFLͤF communication service mapping (SCSM) – Sampled values over ISO2 / IEC 8802-3, requerem cada vez mais a digitalização das subestaçþes. (VWH SURFHVVR GH GLJLWDOL]DŠ¼R HQFRQWUD VH MÂŁ implementado nos sistemas de comando, controlo e protecção RQGH WRGDV DV informaŠ¡HV VLQDLV GH FRPDQGR DFWXDŠ¼R GDV SURWHFŠ¡HV H GH HQFUDYDPHQWR sĂŁo digitais R TXH QÂĽR DFRQWHFH QDV PHGLGDV GDV grandezas elĂŠctricas tensĂŁo e corrente. 5HTXHU VH WDPEÂŤP XPD maior precisĂŁo na medida daquelas grandezas R TXH ÂŤ particularmente relevante TXDQGR HVWÂŁ HP MRJR a contagem de energia (activa e reactiva H TXH SDUD incrementar o processo de GLJLWDOL]DŠ¼R GD VXEHVWDŠ¼R RV sinais correspondentes VHMDP WDPEÂŤP digitais ou Ăłpticos.

2. OS TRANSFORMADORES DE MEDIDA CONVENCIONAIS. PRINCIPAIS INCONVENIENTES 2V sinais de saída GRV HTXLSDPHQWRV XWLOL]DGRV KDELWXDOPHQWH SDUD REWHQŠ¼R GDV medidas das grandezas elÊctricas anteriormente refe ULGDV ̰ transformadores de medida GH WHQV¼R (TT) e de corrente (TI) ̰ V¼R analógicos ( ͛ 9 ou ͛ 9 nos TT e 1 A ou 5 A nos TI). Acresce ainda que os TT e TI PHVPR FXPSULQGR RV limites de erro HVWDEHOHFLGRV QDV QRUPDV DSOLF£YHLV TXDQGR D VXD FRQVWUXŠ¼R GH EDVHLD HP núcleos de material magnÊtico (caso dos TT indutivos e dos TI LQWURGX]HP erros de medida. (VWD VLWXDŠ¼R  SDUWLFXODUPHQWH VHQV¯YHO QRV núcleos de protecŠ¼R TXH HQWUDP HP saturação magnÊtica4 devido aos elevados valores da corrente em caso de defeito. 2V TT indutivos SRGHP WDPEP DSUHVHQWDU IHQ¾PHQRV GH ferro-ressonância5 HQTXDQWR RV TT capacitivos6 podem dar origem a sinais de alta frequência R TXH SURYRFD interferência nas comunicaçþes. 1

IEC: International Elechtrotecnical Comission.

ISO: International Organization for Standardization.

1HVWH DUWLJR XVD VH FRPR norma de referência para TT e TI a Norma IEC 61869 – Instrument transformers.

8P material magnÊtico entra em saturação quando o aumento do campo magnÊtico aplicado não origina o aumento da densidade de fluxo magnÊtico ou indução magnÊtica LVWR  não aumenta a magnetização do material. Campo magnÊtico ̰ V¯PEROR H XQLGDGH Ampère por metro (A/m). Fluxo magnÊtico ̰ V¯PEROR B XQLGDGH tesla (T).

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A ferro-ressonância Ê um fenómeno oscilatório FDXVDGR KDELWXDOPHQWH por GHVFDUJDV DWPRVIULFDV PDQREUDV GH GLVMXQWRUHV HQHUJL]DŠ¼R GH WUDQVIRUPDGRUHV H YDULDŠ¡HV EUXVFDV GD FDUJD TXH SRGH RULJLQDU sobretensþes gravosas para os equipamentos. 8P TT do tipo capacitivo Ê constituído por um divisor capacitivo FRP condensadores iguais e ligados em sÊrie entre a fase e a terra XP TT do tipo indutivo  XWLOL]DGR SDUD medir a tensão do condensador inferior.

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As principais causas do erro nos transformadores de medida com núcleo ferromagnÊtico são: • 1HFHVVLGDGH GH PDJQHWL]DU R QŸFOHR • Fluxo remanescente 7 • 'LVSHUV¼R GR IOX[R PDJQWLFR • Perdas devidas a correntes de Foucault8 .

3. O ESTADO ACTUAL DA TECNOLOGIA DA MEDIDA EM INSTALAÇÕES DE ALTA E MUITO ALTA TENSĂƒO 3DUD REYLDU DRV inconvenientes UHIHULGRV QR FDSÂŻWXOR DQWHULRU QDV ÂźO WLPDV GÂŤFDGDV RV IDEULFDQWHV GH equipamentos elĂŠctricos para instaODŠ¡HV GH DOWD WHQVÂĽR WÂŹP YLQGR D GHVHQYROYHU VROXŠ¡HV DOWHUQDWLYDV Ě° RV GHVLJQDGRV sensores nĂŁo convencionais9 GH PHGLGD GH WHQVÂĽR e corrente: • Sensores Ăłpticos para PHGLGD GH WHQV¡HV H FRUUHQWHV • Sensores baseados na Bobina de Rogowski10 para medida de correntes. As principais vantagens dos VHQVRUHV QÂĽR FRQYHQFLRQDLV sĂŁo: • 1ÂĽR DSUHVHQWDP R SUREOHPD GR secundĂĄrio em aberto dos TI • 1ÂĽR WÂŹP IHQÂľPHQRV GH ferro-ressonância nem de saturação • 0HOKRU SUHFLVÂĽR num largo espectro de gama de medida FRP FRUUHFŠ¼R H DMXVWH FRQWÂŻQXR XVDQGR parâmetros estabelecidos na fase de calibração e armazenados numa memĂłria electrĂłnica • Largo espectro de medida quer Ă frequĂŞncia industrial quer na SUHVHQŠD GH KDUPÂľQLFDV • Apresentam menor esforço elĂŠctrico nos materiais isolantes limitando o HQYHOKHFLPHQWR SUHFRFH D SHQHWUDŠ¼R GH KXPLGDGH H R ULVFR GH H[SORVÂĽR • 8P Ăşnico sensor (Ăłptico) pode PHGLU FRUUHQWHV H WHQV¡HV e ser utilizado simultaneamente para medida e protecção • Menores dimensĂľes e peso SHUPLWLQGR HFRQRPLD GH HVSDŠR e melhor manuseabilidade • 6LPSOLͤFDŠ¼R da cablagem de comando e controlo. Apesar de a generalidade dos fabricantes considerar que a tecnoORJLD GRV VHQVRUHV QÂĽR FRQYHQFLRQDLV GH PHGLGD HVWÂŁ madura e de

Fluxo remanescente: PDJQHWL]DŠ¼R que perdura num material ferromagnÊtico após o campo magnÊtico deixar de ser aplicado.

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'HͤQHP VH correntes de Foucault FRPR ̸as correntes induzidas em materiais FRQGXWRUHV TXDQGR HVWHV VH HQFRQWUDP VRE D DFŠ¼R GH XP IOX[R PDJQWLFR YDUL£YHO�.

(VWH DUWLJR DERUGD DSHQDV RV sensores não convencionais para DOWD WHQV¼R (8 ͥ N9 HPERUD RV SULQF¯SLRV H[SRVWRV VH apliquem igualmente a LQVWDODŠ¡HV GH PGLD WHQV¼R ( N9 8 N9). Alguma literatura designa os VHQVRUHV Q¼R FRQYHQFLRQDLV por sensores electrónicos.

9HU &DSÂŻWXOR