Descrição Geral do Produto
Definição Funcional
Os transformadores de corrente de sequência zero LJ-ZW-10(12) são instrumentos eletromagnéticos de precisão concebidos para deteção de falhas à terra, medição de corrente residual e aplicações de proteção de sequência zero em sistemas de distribuição de energia CA de média tensão. Estes transformadores, classificados para instalação exterior, utilizam o princípio da indução eletromagnética com uma tecnologia especializada de deteção de corrente de sequência zero, fornecendo sinais de corrente secundária isolados galvanicamente, proporcionais à soma vetorial das correntes primárias trifásicas, permitindo assim uma proteção sensível contra falhas à terra.
Características Principais
| Item | Especificação (conforme encomenda / placa de identificação) |
|---|---|
| Classe de tensão do sistema | Classe 10 kV / 12 kV (aplicações de distribuição exterior) |
| Frequência nominal | 50 Hz (60 Hz disponível mediante pedido) |
| Corrente secundária nominal | 1 A |
| Classes de exatidão | Núcleo de proteção: 10P10 |
| Potência nominal | 0,1 Ω ou 0,2 Ω (impedância de saída) |
| Correntes primárias nominais | 20 A, 50 A (medição de sequência zero) |
| Aplicação de sequência zero | Deteção de falhas à terra e proteção por corrente residual |
| Nível de isolamento | 10(12)/42 kV |
| Ambiente de instalação | Exterior (invólucro com grau de proteção IP) |
| Normas aplicáveis | IEC 61869-1 / IEC 61869-2; GB/T 20840.1 / 20840.2; GB 1208-1997 |
Imagens do Produto
Princípio de Funcionamento
Baseado na lei de Faraday da indução eletromagnética e numa topologia específica para deteção de corrente de sequência zero, o transformador possui um núcleo magnético toroidal através do qual passam simultaneamente os três condutores das fases. Em condições equilibradas trifásicas, a soma vetorial das correntes de fase é nula, não gerando fluxo magnético resultante. Durante falhas à terra ou situações desequilibradas, a corrente residual (I₀ = Ia + Ib + Ic) gera um fluxo magnético proporcional no núcleo, induzindo uma tensão no enrolamento secundário e fornecendo uma corrente de saída normalizada aos relés de proteção ligados.
Posição de Aplicação no Sistema
- Distribuição em Média Tensão: Quadros de manobra e redes de distribuição exteriores de 10 kV–12 kV
- Proteção contra Falhas à Terra: Deteção de fugas à terra e esquemas de proteção por corrente residual
- Proteção de Sequência Zero: Proteção direcional contra sobrecorrente à terra e proteção sensível contra falhas à terra
- Monitorização de Alimentadores por Cabo: Vigilância de falhas à terra em sistemas de cabos
- Integração SCADA: Monitorização remota da corrente de falha à terra
Descrição Estrutural
A construção do núcleo em resina epóxi fundida, combinada com uma carcaça exterior em borracha de silicone resistente às intempéries, garante excelente desempenho de isolamento, resistência à humidade, estabilidade aos raios UV e robustez mecânica mesmo em condições ambientais adversas. A configuração toroidal do núcleo permite a passagem simultânea dos condutores trifásicos (cabos ou barramentos), mantendo distâncias adequadas de afastamento elétrico e de escoamento superficial. O invólucro totalmente selado cumpre os requisitos de grau de proteção IP, assegurando funcionamento fiável em ambientes contaminados e de elevada humidade.
Designação do Modelo
Explicação do Código do Modelo
- L — Transformador de corrente (TC)
- J — Configuração para medição de sequência zero (corrente residual)
- Z — Núcleo isolado em resina fundida (epóxi)
- W — Adequado para instalação exterior (resistente às intempéries)
- 10(12) — Classe de tensão: 10 kV ou 12 kV
Configuração de Sequência Zero
A série LJ-ZW utiliza um único núcleo toroidal através do qual passam simultaneamente todos os condutores das três fases. Esta topologia mede a soma vetorial das correntes das três fases (corrente residual I₀), tornando-a especialmente adequada para deteção de falhas à terra, onde as correntes de defeito fase-terra devem ser isoladas das correntes normais de carga. O TC de sequência zero não requer medição individual das correntes de fase e é otimizado para aplicações sensíveis de proteção contra falhas à terra.
Condições de Serviço
Os transformadores de corrente de sequência zero da série LJ-ZW-10(12) são concebidos para operação em exterior nas seguintes condições de serviço em sistemas de distribuição de energia em média tensão:
- Ambiente de instalação: Instalação em exterior com invólucro classificado segundo grau IP
- Altitude: Não superior a 2000 m acima do nível médio do mar (configurações para altitudes superiores disponíveis mediante especificação)
- Temperatura ambiente: −25 °C a +40 °C
- Humidade relativa: Média diária ≤ 95%, média mensal ≤ 90% (ciclos de humidade em exterior)
- Nível de poluição: Classe II conforme IEC 60815 (adequado para ambientes industriais ligeiros e agrícolas)
- Condições ambientais: Resistente à radiação UV, chuva, gelo e contaminação industrial moderada; isento de atmosferas explosivas ou inflamáveis
Construção
Projeto Construtivo
- Estrutura: Núcleo toroidal (tipo anel) com abertura para cabos/barramentos condutores trifásicos
- Isolamento do núcleo: Construção em resina epóxi moldada, para resistência à humidade e robustez mecânica
- Cobertura externa: Invólucro em borracha de silicone, resistente aos raios UV e às intempéries (uso exterior)
- Material do núcleo: Material magnético de alta permeabilidade, otimizado para sensibilidade à corrente homopolar (zero-sequence)
- Vedação: Projeto totalmente vedado com classificação IP, garantindo proteção contra o ambiente exterior
O sistema de isolamento em dupla camada combina um núcleo moldado em resina epóxi para isolamento elétrico com uma cobertura externa em borracha de silicone para proteção ambiental, proporcionando uma vida útil prolongada em ambientes exteriores com requisitos mínimos de manutenção. A geometria toroidal assegura uma distribuição uniforme do campo magnético e elevada sensibilidade na deteção de correntes residuais.
Enrolamentos e Marcação dos Terminais
- Condutores primários: Cabos trifásicos ou barramentos que atravessam a abertura toroidal (sem terminais fixos)
- Terminais secundários: S1 / S2 (saída de corrente homopolar)
A marcação dos terminais segue as convenções padrão de polaridade para transformadores de corrente homopolar (zero-sequence CT). Em condições de falha à terra, com corrente residual positiva a fluir através da abertura, a corrente secundária circula de S1 para S2 em direção à carga ligada. A observância correta da polaridade é crítica em esquemas de proteção direcional contra falhas à terra.
Dados Técnicos
Esta secção fornece dados técnicos orientados para a seleção do transformador de corrente de sequência zero para exterior da série LJ-ZW-10(12), utilizado em sistemas de distribuição CA de classe 10 kV / 12 kV (50 Hz). Os dados apresentados abaixo destinam-se à seleção preliminar da corrente primária nominal, classe de exatidão e resistência de saída.
Definições: A corrente primária nominal indica a gama nominal de medição da corrente de sequência zero. A saída nominal (Ω) corresponde à especificação da resistência do enrolamento secundário. A classe de exatidão 10P10 indica exatidão para proteção, com erro composto de 10% à corrente primária nominal multiplicada por 10.
Notação: Os transformadores de corrente de sequência zero medem a corrente residual (I₀ = Ia + Ib + Ic); em condições equilibradas trifásicas, a saída secundária é nula. A seleção deverá basear-se na magnitude esperada da corrente de defeito à terra e nos requisitos de sensibilidade do relé de proteção.
Referência de Dados
| Modelo | Corrente Primária Nominal (A) |
Corrente Secundária Nominal (A) |
Classe de Exatidão |
Saída Nominal (Ω) |
Nível de Isolamento Nominal (kV) |
|---|---|---|---|---|---|
| LJ-ZW-10(12) | 20 | 1 | 10P10 | 0,1 | 10(12)/42 |
| LJ-ZW-10(12) | 50 | 1 | 10P10 | 0,2 | 10(12)/42 |
Normas e Referências Normativas
| Norma | Título | Aplicação |
|---|---|---|
| IEC 61869-1 | Transformadores de Instrumento – Parte 1: Requisitos Gerais | Requisitos gerais |
| IEC 61869-2 | Transformadores de Instrumento – Parte 2: Requisitos Adicionais para Transformadores de Corrente | Requisitos específicos para TCs |
| GB/T 20840.1 | Transformadores de Instrumento – Parte 1: Requisitos Gerais | Norma nacional (alinhada com o enquadramento IEC 61869) |
| GB/T 20840.2 | Transformadores de Instrumento – Parte 2: Transformadores de Corrente | Requisitos nacionais para TCs (alinhados com a IEC 61869-2) |
| GB 1208-1997 | Transformadores de Corrente | Norma nacional para TCs, quando especificada pelo projeto |
| IEC 60815 | Seleção e Dimensionamento de Isoladores de Alta Tensão – Parte 1: Definições, Informações e Princípios Gerais | Requisitos de isolamento exterior e classe de poluição |
| IEC 60529 | Graus de Proteção Conferidos por Invólucros (Código IP) | Grau de proteção do invólucro exterior |
Conformidade com Ensaios de Fábrica
- Ensaios de rotina conforme os requisitos aplicáveis das normas IEC/GB (incluindo polaridade/marcação, verificação da razão de transformação à corrente nominal e verificação da exatidão conforme classe 10P10)
- Ensaios dielétricos conforme os requisitos de coordenação de isolamento (ensaios de tensão suportável à frequência industrial e ensaios de impulso)
- Verificação da sensibilidade à sequência zero para confirmar a capacidade de deteção aos níveis especificados de corrente de defeito à terra
- Ensaios ambientais quando especificados (ciclos térmicos, resistência à humidade, envelhecimento UV)
- Inspecção visual e dimensional, incluindo dimensão da abertura, conformidade da marcação e integridade da carcaça
- Ensaios de tipo e ensaios especiais conforme exigido pela especificação do projeto
Instalação e Dimensões
- O transformador deve ser montado em equipamentos de manobra exteriores ou em estruturas de terminação de cabos, utilizando o sistema de fixação previsto.
- Todos os condutores trifásicos (cabos ou barramentos) devem atravessar a abertura central no mesmo sentido, de modo a garantir a correta medição da corrente de sequência zero.
- O diâmetro da abertura toroidal deve permitir a passagem do conjunto de cabos ou barramentos com folga adequada (recomenda-se uma folga radial mínima de 10 mm).
- Devem ser mantidas distâncias adequadas de escoamento superficial e de afastamento elétrico, conforme a norma IEC 60815 para a classe de poluição especificada.
- As ligações dos circuitos secundários devem ser efetuadas através do compartimento de terminais, com vedação adequada das prensa-cabos para preservar a classificação IP.
Desenhos de Contorno
Notas de Segurança
- O circuito secundário nunca deve ficar em aberto enquanto os condutores primários estiverem energizados, pois poderá surgir uma tensão perigosa nos terminais secundários.
- Durante inspeções ou manutenções, o circuito secundário deverá ser colocado em curto-circuito antes de desligar quaisquer relés de proteção.
- Um ponto do circuito secundário deverá ser ligado de forma fiável à terra, em conformidade com as normas aplicáveis.
- Todos os condutores trifásicos devem atravessar a abertura no sentido correto, de modo a garantir a polaridade adequada da sequência zero.
- Todos os trabalhos de instalação e manutenção devem cumprir os regulamentos locais de segurança elétrica e as normas da concessionária.
Informação para Encomenda
Ao efetuar uma encomenda, a configuração necessária deverá ser especificada de acordo com os requisitos da rede local, as normas aplicáveis e a especificação técnica do projeto. Os seguintes parâmetros deverão ser claramente indicados para confirmação técnica e autorização de produção:
- Corrente primária nominal (classificação de sequência zero de 20 A ou 50 A)
- Corrente secundária nominal (1 A padrão)
- Classe de exatidão (classe de proteção padrão 10P10)
- Resistência de saída nominal (0,1 Ω ou 0,2 Ω)
- Classe de tensão de isolamento (10 kV ou 12 kV)
- Requisito de diâmetro da abertura para cabo/barra coletora
- Classe de poluição (caso seja exigida Classe III ou IV)
- Requisito de grau de proteção IP (caso seja superior ao padrão)
Como Selecionar
1: Determine a corrente máxima prevista de falha à terra com base no método de aterramento do sistema (neutro sólido, resistivo, reativo ou isolado) e na capacitância dos cabos de alimentação.
2: Selecione a corrente primária nominal (20 A ou 50 A) de modo a garantir uma gama de medição adequada, mantendo simultaneamente sensibilidade para falhas à terra de baixa magnitude (tipicamente 10-20% da corrente nominal).
3: Confirme a resistência de saída nominal (0,1 Ω ou 0,2 Ω) com base na impedância de entrada do relé de proteção ligado e na resistência da fiação.
4: Verifique se o diâmetro da abertura acomoda o conjunto de cabos ou a barra coletora com a folga necessária (especifique a configuração e as dimensões dos condutores).
5: Especifique a classe de poluição de acordo com a norma IEC 60815 caso as condições do local de instalação excedam a Classe II (ambientes costeiros, industriais intensivos ou desérticos podem exigir Classe III ou IV).
Caso existam requisitos específicos da concessionária local ou do projeto (por exemplo, grau IP reforçado, disposição dos terminais, idioma da documentação ou certificados obrigatórios), estes deverão ser indicados na fase de encomenda. Configurações especiais deverão ser confirmadas mediante acordo técnico e folha de dados final antes do início da produção.