Quais são as causas da falha dos transformadores de tensão ferromagnéticos nas estações de energia renovável
Por Felix, 15 Anos na Indústria Elétrica
Olá a todos, sou Felix e trabalho na indústria elétrica há 15 anos.
Desde minha participação inicial em comissionamento e manutenção de subestações tradicionais até a atual gestão de operações de sistemas elétricos para múltiplos projetos de energia fotovoltaica e eólica, um dos dispositivos que mais frequentemente lido é o Transformador Eletromagnético de Tensão (PT).
Outro dia, um operador de turno em uma usina de energia renovável me perguntou:
"Temos um transformador eletromagnético de tensão que está superaquecendo, fazendo barulhos estranhos e às vezes causando mal funcionamento da proteção. O que está acontecendo?"
Este é um problema muito comum, especialmente em usinas de energia renovável. Como um componente de medição e proteção chave, quando um PT falha, pode causar desde medições imprecisas até disparos completos ou até danos no equipamento.
Hoje, quero falar sobre:
Quais são as falhas comuns dos transformadores eletromagnéticos de tensão? Por que elas ocorrem? E como resolvê-las?
Sem terminologia complexa — apenas situações reais que encontrei ao longo dos anos. Vamos dar uma olhada no que geralmente dá errado com este "velho amigo."
1. O que é um Transformador Eletromagnético de Tensão?
Vamos começar com uma visão geral rápida de sua função básica.
Um transformador eletromagnético de tensão, também conhecido como VT ou PT, é essencialmente um transformador redutor que converte alta tensão em uma tensão padrão baixa (geralmente 100V ou 110V), utilizada por instrumentos de medição e sistemas de proteção por relés.
Sua estrutura é relativamente simples: a bobina primária tem muitas voltas e fio fino, conectada ao lado de alta tensão; a bobina secundária tem menos voltas e fio mais grosso, conectada ao circuito de controle.
No entanto, devido a essa característica estrutural, ele é facilmente afetado pelas condições de operação, mudanças de carga e fenômenos de ressonância.
2. Falhas Comuns e Análise das Causas Raiz
Com base em minha experiência de 15 anos no campo, os tipos de falhas mais comuns incluem:
Falha 1: Aquecimento Anormal ou até Fumaça/Queima
Este é um dos problemas mais perigosos — pode levar à degradação do isolamento ou até incêndio.
Causas Possíveis:
Curto-circuito ou sobrecarga no secundário (por exemplo, vários dispositivos de proteção conectados em paralelo sem verificar a capacidade);
Saturação do núcleo (especialmente durante a ferroressonância);
Envelhecimento do isolamento ou entrada de umidade;
Terminais soltos causando alta resistência de contato e aquecimento localizado.
Caso Real:
Uma vez, encontrei um PT superaquecendo severamente em uma estação elevatória de energia solar — a termografia infravermelha mostrou temperaturas acima de 120°C. Ao desmontar, descobrimos que o isolamento da bobina secundária havia queimado. A causa foi uma condição de circuito aberto causada por um disjuntor secundário desconectado enquanto ainda estava conectado a um medidor de alta impedância.
Dicas:
Nunca permita que o secundário do PT opere em circuito aberto — embora não seja tão perigoso quanto nos CTs, ainda pode causar distorção de tensão e erros de medição;
Use termografia infravermelha regularmente para verificar as temperaturas dos terminais e da carcaça;
Se for detectado aquecimento anormal, desligue imediatamente para inspeção.
Falha 2: Ferroressonância Causando Flutuações de Tensão
Este é um dos problemas mais negligenciados, mas perigosos, em usinas de energia renovável.
Sintomas:
Tensão trifásica desequilibrada;
Tensão flutuando para cima e para baixo com ruído zumbido;
Mal funcionamento da proteção ou disparos falsos;
Às vezes, até sinais falsos de terra aparecem.
Causa Raiz:
Em sistemas não aterrados ou aterrados com bobina de supressão de arco, quando a capacitância linha-terra se combina com a indutância de excitação do PT sob certas condições, a ferroressonância pode ocorrer;
É frequentemente acionada durante a comutação de disjuntores, perda súbita de tensão ou aterramento monofásico.
Caso Real:
Em um parque eólico, sempre que o transformador principal era energizado, o PT emitia um zumbido e a tensão da barra flutuava violentamente, até mesmo acionando incorretamente o auto-disparo de reserva. Após investigação, descobriu-se que era causado pela ferroressonância. Instalar um resistor de amortecimento no delta aberto resolveu o problema.
Sugestões de Prevenção:
Instale dispositivos antiressonância (como resistores de delta aberto ou supressores baseados em microprocessador);
Use PTs antirressonantes (como a série JDZXW);
Otimizar o modo de operação para evitar operação não completa por longos períodos;
Durante a manutenção de interrupção, realize testes de curva de magnetização para avaliar a tendência de saturação do núcleo.
Falha 3: Baixa ou Nenhuma Tensão de Saída Secundária
Esses problemas frequentemente afetam a medição e a lógica de proteção, e às vezes são confundidos com falhas em outros dispositivos.
Causas Possíveis:
Fusível primário queimado (frequentemente após raios ou eventos de sobretensão);
Fusível secundário queimado ou disjuntor de ar disparado;
Polaridade ou razão de configuração incorreta;
Curto-circuito entre espiras internas;
Conexões de terminais oxidadas ou soltas.
Caso Real:
Em uma usina solar, o SCADA mostrou tensão de barra anormalmente baixa. A inspeção no local revelou que o fusível primário do PT havia queimado. Substituí-lo restaurou a operação normal. Uma análise posterior mostrou que foi causado por um surto de tensão devido a um raio próximo.
Passos de Solução de Problemas:
Verifique primeiro os fusíveis e disjuntores;
Meça as tensões primária e secundária para consistência;
Verifique a fiação e a polaridade;
Realize o teste de razão e teste de resistência de isolamento, se necessário.
Falha 4: Descarga Interna ou Quebra de Isolamento
Isso geralmente ocorre em ambientes úmidos ou altamente poluídos, especialmente em áreas costeiras ou de alta altitude.
Sintomas:
Cheiro de queimado ou marcas visíveis de descarga na carcaça;
Ruídos crepitantes durante a operação;
Resistência de isolamento reduzida;
Em casos graves, explosão ou disparo ocorrem.
Causas Possíveis:
Entrada de umidade causando deterioração do isolamento;
Acúmulo de sujeira ou poeira na superfície, reduzindo a distância de rasteamento;
Sobrecarga a longo prazo ou efeitos harmônicos;
Defeitos de fabricação ou danos durante o transporte.
Caso Real:
Um PT instalado perto da costa disparava repetidamente durante a estação chuvosa. A inspeção revelou sinais claros de descarga interna — a causa raiz foi selagem inadequada permitindo a entrada de umidade.
Medidas de Controle:
Aumente a classificação de proteção (IP54 ou superior);
Instale desumidificadores ou aquecedores de espaço;
Limpeza e secagem regulares;
Realize testes de isolamento e descarga parcial antes da comissão.
Falha 5: Erros Humanos ou Erros de Fiação
Erros humanos permanecem como uma das principais causas de muitos incidentes.
Erros Comuns Incluem:
Comutação de seccionadores sob carga secundária;
Polaridade invertida causando medição incorreta ou julgamento errado da proteção;
Remoção acidental de fios de aterramento levando a potenciais flutuantes;
Execução de trabalhos em vivo sem medidas de segurança adequadas.
Caso Real:
Um novo técnico substituiu um fusível secundário do PT sem desconectar a energia, causando um curto-circuito — o portafusível queimou e quase causou lesões.
Principais Lições:
Fortaleça o treinamento e padronize os procedimentos;
Rotule claramente a fiação para evitar erros;
Imponha procedimentos de travamento e sinalização para eliminar trabalhos em vivo;
Assegure o aterramento em um ponto de todos os circuitos secundários do PT.
3. Minhas Sugestões e Resumo de Experiência de Campo
Como veterano de 15 anos no setor elétrico, sempre digo:
"Embora pequeno, o transformador eletromagnético de tensão desempenha um papel crucial na medição, medição e proteção."
Ele pode não ser tão notável quanto um disjuntor ou tão grande quanto um transformador, mas, quando falha, pode desencadear uma reação em cadeia.
Então, aqui estão minhas recomendações:
Para Operação e Manutenção Diária:
Inspeções regulares — ouça sons incomuns, cheire por queimado e meça a temperatura;
Verifique fusíveis, disjuntores e integridade do aterramento;
Registre dados operacionais e compare com tendências históricas;
Aumente a frequência de inspeção antes e depois das estações de tempestades.
Para Diagnóstico de Falhas:
Priorize as verificações nos circuitos secundários e fusíveis;
Use multímetros para verificar níveis de tensão;
Realize testes de resistência de isolamento, razão e características de magnetização quando necessário;
Tome medidas imediatas para suprimir a ressonância, se suspeitada.
Para Seleção de Equipamentos:
Considere fatores ambientais (umidade, altitude, neblina salina);
Prefira PTs antirressonantes;
Escolha capacidade nominal apropriada para evitar sobrecarga a longo prazo;
Deixe margem para redundância para apoiar expansões futuras.
4. Considerações Finais
Embora estruturalmente simples, os transformadores eletromagnéticos de tensão desempenham um papel vital em usinas de energia renovável.
Eles atuam como os "olhos" do sistema de energia, nos informando exatamente quão "alta" é a tensão.
Após 15 anos no campo, acredito firmemente:
"Detalhes determinam o sucesso ou o fracasso. A segurança está acima de tudo."
Se você estiver lidando com problemas complicados de PT no local, sinta-se à vontade para entrar em contato — ficarei feliz em compartilhar mais experiências práticas e métodos de solução de problemas.
Que cada PT opere de forma estável, mantendo nossa rede segura e inteligente!
— Felix
