Aplicações dos Transformadores de Potencial
Os transformadores de potencial (TPs) desempenham um papel fundamental nos sistemas elétricos modernos, permitindo a medição segura e precisa de altas tensões, adaptando-as para níveis compatíveis com instrumentos de medição e dispositivos de proteção.
Em uma era de crescente dependência energética e expansão das fontes renováveis, estes equipamentos tornaram-se essenciais para garantir a eficiência, segurança e confiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuição de energia.
Aplicaçoes dos Transformadores de Potencial: Princípio de funcionamento
O transformador de potencial é um equipamento elétrico cuja principal função é elevar ou rebaixar a tensão elétrica, adaptando-a às necessidades de diferentes sistemas.
Com relação a como funciona um transformador de potencial, baseia-se no princípio da indução eletromagnética, onde a energia da fonte é conectada ao enrolamento primário, enquanto o enrolamento secundário fornece a tensão ajustada para alimentar instrumentos de medição ou circuitos de proteção.
A estrutura básica de um transformador de potencial consiste em:
- Um enrolamento primário conectado à alta tensão.
- Um enrolamento secundário que fornece a tensão reduzida;
- Um núcleo ferromagnético que compõe o circuito magnético, geralmente fabricado em aço silício de grãos orientados.
Quando uma corrente elétrica passa pelo enrolamento primário, cria-se um campo magnético que se propaga através do núcleo, induzindo uma tensão no enrolamento secundário.
A relação entre as tensões do primário e secundário é determinada pelo número de espiras em cada enrolamento.
Se o primário possui mais espiras que o secundário, trata-se de um transformador abaixador de tensão.
Esta relação de transformação (RT) é uma constante definida pela razão entre o número de espiras do enrolamento primário e secundário, permitindo medições precisas e proporcionais da tensão original.
Aplicações do Transformadores de Potencial:Tipos de Transformadores 
Na Aplicações do Transformadores de Potencial podemos destacar quatro tipos de transformadores de potencial:
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Transformadores de Potencial Indutivos (TPIs)
Os indutivos são semelhantes aos transformadores convencionais, compostos por enrolamentos de cobre em torno de um núcleo.
São adequados para aplicações com tensões de até 145 kV e apresentam melhor precisão nas medições quando comparados a outros tipos.
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Transformadores de Potencial Capacitivos (TPCs)
Para tensões superiores a 145 kV, os capacitivos tornam-se economicamente mais viáveis. Estes são amplamente utilizados em redes básicas, especialmente em conexões de parques eólicos e usinas geradoras.
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Transformadores de Potencial para Serviços Auxiliares
Os auxiliares de tensão de serviço (PVT ou SSVT) são usados para fornecer energia de baixa tensão diretamente de uma linha de alta tensão de até 550kV.
Eles combinam os benefícios de um transformador de potencial com as aplicações de um transformador de distribuição, sendo desenvolvidos nos formatos isolados a óleo e isolados.
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Transformadores de Potencial de Alta Frequência
Estes transformadores são projetados especificamente para aplicações que exigem transferência eficiente de energia em altas frequências.
Apresentam alta resistência à corrente e elevada utilização de espaço devido ao seu baixo número de voltas, permitindo altas densidades de potência em um espaço reduzido.
Aplicações dos Transformadores de Potencial
Medição e instrumentação
As principais aplicações dos trasformadores de potencial são na medição de tensões com valores elevados.
O TP – v transformador de potencial – permite a redução da tensão do circuito para níveis compatíveis com a máxima suportável pelos instrumentos de medição.
Isto possibilita que, com menor custo e maior segurança, instrumentos convencionais como voltímetros possam ser conectados ao secundário para realizar medições precisas de altas tensões.
Proteção e controle de sistemas elétricos
Os transformadores de potencial são componentes essenciais nos sistemas de proteção e controle de redes elétricas.
A tensão reduzida do circuito secundário é usada para alimentar, de forma segura, os circuitos de proteção e controle de subestações.
Esta aplicação é crítica para a segurança e confiabilidade das redes de transmissão e distribuição.
Sistemas de energias renováveis
Com o crescimento significativo dos setores de geração eólica e solar na matriz energética, os transformadores de potencial têm aplicação importante na integração destes sistemas à rede elétrica.
São mais de 400 parques eólicos distribuídos pelo Brasil e mais de 5.200 geradores instalados, cuja conexão à rede elétrica é feita por meio de inversores de frequência.
Neste contexto, os TPs são utilizados para monitorar a qualidade da energia e as distorções harmônicas causadas pelos inversores, garantindo que estejam dentro dos limites estabelecidos pelo Operador Nacional do Sistema (ONS).
Serviços auxiliares e aplicações remotas
As aplicaçoes dos transformadores de potencial para serviços auxiliares são utilizados para fornecer energia em áreas rurais isoladas, torres de comunicação em locais remotos e para necessidades temporárias de fornecimento de energia.
Esta aplicação é particularmente valiosa em áreas onde a infraestrutura elétrica convencional é limitada ou inexistente.
Vantagens e benefícios dos Transformadores de Potencial e Aplicações dos Transformadores de Potencial
Segurança operacional
Um dos principais benefícios das aplicaçoes dos transformadores de potencial é a segurança que proporcionam ao permitir que operadores e técnicos realizem medições de altas tensões sem exposição direta a potenciais perigosos.
O isolamento galvânico entre o circuito de alta tensão e os instrumentos de medição protege tanto os equipamentos sensíveis quanto as pessoas que os operam.
Precisão e confiabilidade nas medições
Os TPs são fabricados com alta precisão para garantir uma relação de transformação exata, resultando em medições confiáveis das tensões do sistema.
Esta precisão é primordial para aplicações de faturamento, proteção e controle de sistemas elétricos.
Eficiência econômica
Especialmente as aplicaçoes dos transformadores de potencial para serviços auxiliares oferecem vantagens econômicas significativas.
A colocação dos módulos de corrente e tensão em um único compartimento proporciona economias consideráveis, graças ao menor número de transformadores necessários em uma subestação, menos estruturas de suporte, conexões e espaço requerido.
Durabilidade e baixa manutenção
Os transformadores de potencial modernos são projetados para uma vida útil longa, frequentemente superior a 25 anos, com pouca ou nenhuma necessidade de manutenção.
Esta característica reduz significativamente os custos operacionais ao longo do ciclo de vida do equipamento.
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Conclusão
As aplicações dos transformadores de potencial representam um elo crítico nos sistemas de energia elétrica, permitindo a interface segura entre circuitos de alta e baixa tensão para medição, proteção e controle.
Sua aplicação abrange desde as tradicionais redes de transmissão e distribuição até os modernos sistemas de energias renováveis, demonstrando sua versatilidade e importância contínua no setor elétrico.
À medida que avançamos para redes elétricas mais inteligentes, descentralizadas e sustentáveis, o papel dos transformadores de potencial como componentes essenciais para garantir a segurança, confiabilidade e eficiência do sistema elétrico é incontestável.
O desenvolvimento de tecnologias mais avançadas, eficientes e adaptáveis representa o futuro destes equipamentos fundamentais para nossa infraestrutura energética!