Por que os religadores Rockwill utilizam um TC de 400/1 A em vez de 400/5 A? Carga secundária e seleção do TC

Em religadores inteligentes de média tensão, como as unidades Rockwill, o TC integrado é comumente especificado em 400/1 A. A razão não é que "1 A é mais preciso". É que um secundário de 1 A é adequado para um controlador digital, reduz a carga do secundário, tolera os longos percursos de cabos das instalações montadas em postes e comprime a corrente de curto-circuito do secundário em uma faixa onde a amostragem eletrônica é confortável.

Com a mesma impedância do circuito secundário, a carga nominal de um TC de 1 A é apenas 1/25 da de um TC de 5 A, porque S = I² × Z. Portanto, a fiação de longa distância pode usar uma seção transversal de cabo menor, e os núcleos de proteção têm menos probabilidade de saturar prematuramente sob uma carga pesada.

Instalação no local do religador Rockwill montado em poste

1. O que é a classificação secundária de um TC e como 1 A e 5 A diferem?

Um transformador de corrente (TC) reduz uma grande corrente primária para uma corrente secundária pequena e padronizada. A IEC 61869-2 abrange os TCs de saída de corrente, onde 1 A e 5 A são os valores secundários nominais usuais; o sistema GB chinês mais antigo também lista 1 A, 2 A e 5 A. Uma relação de 400/1 A significa 1 A no secundário quando o primário conduz 400 A, enquanto 400/5 A significa 5 A no secundário com a mesma corrente primária.

O que é conectado a jusante decide a escolha. Controladores de religadores digitais e terminais autoalimentados preferem uma corrente pequena e uma carga leve; relés eletromagnéticos legados e medidores analógicos preferem o sinal maior de 5 A.

2. Seis vantagens de 400/1 A em relação a 400/5 A

2.1 Com a mesma impedância do cabo, a carga cai para 1/25

A carga secundária do TC (em VA) é aproximadamente S = I_s² × Z, onde I_s é a corrente secundária nominal e Z é a impedância de entrada do controlador mais a resistência do loop do cabo mais a resistência de contato do terminal. Com o mesmo Z, um TC de 400/1 A consome 1²Z = Z VA, enquanto um TC de 400/5 A consome 5²Z = 25Z VA.

Em outras palavras, um esquema de 5 A requer 25 vezes a carga. O resultado prático é que 1 A permite um cabo secundário mais fino e um VA nominal menor, e corresponde muito melhor à entrada de carga leve de um controlador digital.

2.2 Os percursos dos cabos podem ser muito mais longos

A comparação abaixo assume carga nominal igual e seção transversal de cobre igual. Os valores são valores de referência; na prática, verifique-os em relação à resistência real do cabo e à entrada do controlador.

Em um religador montado em poste, a distância do TC no poste até o controlador abaixo do poste pode ser de dezenas de metros, portanto, a vantagem de 1 A é óbvia. Um projeto de 5 A na mesma distância exigiria um cabo mais pesado ou uma carga nominal do TC maior.

2.3 Menor queda de tensão no cabo, portanto, a precisão é mais fácil de manter

Uma vez que a carga total do circuito secundário excede a carga nominal do TC, o erro de relação e o deslocamento de fase aumentam. Sob corrente de falta, um núcleo de proteção carregando carga excessiva pode saturar precocemente e exceder seu limite de erro composto.

Como 1 A reduz a potência em VA produzida pela mesma resistência por um fator de 25, a carga real tem muito mais probabilidade de permanecer abaixo da carga nominal, o que deixa uma margem de precisão maior. A resistência do cabo também deve ser calculada na temperatura máxima de operação, e não na temperatura ambiente.

2.4 Correntes de curto-circuito secundárias mais adequadas para amostragem digital

Cálculo aproximado da relação ideal, ignorando a saturação e a limitação da classe de proteção:

Com um secundário de 5 A, uma falta grave exige centenas de amperes do TC, o que impõe requisitos muito mais rigorosos à capacidade do enrolamento, cabo, terminais, resistores de amostragem e faixa de medição do controlador. O secundário de 1 A reduz a corrente de falta no secundário por um fator de cinco, o que proporciona uma margem consideravelmente maior para a filtragem de Fourier de onda completa, identificação de harmônicos e registro de faltas.

Poste de epóxi APG com TC integrado

2.5 Uma melhor correspondência para terminais inteligentes autoalimentados e de baixa VA

Um religador inteligente pode coletar energia do TC da linha, com um controlador baseado em microprocessador lidando com a lógica de sobrecorrente, falta à terra e religamento independentemente de um painel de proteção externo. As entradas de corrente de IEDs digitais tipicamente consomem uma fração de VA até alguns VA.

Um TC de 1 A emparelhado com uma carga nominal pequena (por exemplo, 1,5, 2,5, 3 ou 5 VA, dependendo dos dados do fabricante do controlador) é mais econômico que o de 5 A. As soluções de automação de rede inteligente da Rockwill enfatizam a automação da rede e o monitoramento remoto de IEDs, e tais aplicações favorecem uma corrente secundária pequena.

2.6 Pequeno aumento de carga quando vários dispositivos são conectados em série

Quando um núcleo de medição, um núcleo de proteção e um terminal de automação de alimentador são alimentados pela mesma fonte, cada incremento de impedância ΔZ adiciona carga da seguinte forma:

• 1 A: ΔS ≈ 1² × ΔZ = ΔZ
• 5 A: ΔS ≈ 25 × ΔZ

A expansão da automação é, portanto, muito mais tolerante ao crescimento da carga. Mesmo assim, mantenha os núcleos de medição e os núcleos de proteção separados sempre que possível, para que suas cargas não sejam somadas em série.

Um esclarecimento. Um TC de 1 A não é "mais seguro" simplesmente porque seu valor nominal é menor. O secundário de um TC energizado nunca deve ser deixado aberto. A tensão induzida através de um secundário aberto depende da relação, do número de espiras, do núcleo e da classe de proteção, e não se pode dizer em geral que um secundário de 1 A aberto é mais benigno. Escolher 1 A é uma decisão de carga e amostragem, não uma decisão de segurança.

3. Quando 400/5 A ainda é a escolha certa?

• Relés eletromagnéticos e medidores de watt-hora existentes aceitam apenas uma entrada de 5 A, e a modernização não adicionará TCs auxiliares ou conversores de sinal.
• A distância do TC para o relé dentro do painel de distribuição é muito curta (por exemplo, menos de 10 a 20 m), e 5 A aciona medidores analógicos e bobinas de disparo eletromagnéticas de forma mais direta.
• Toda a subestação é padronizada em 5 A, o que simplifica peças de reposição, configurações e gerenciamento de desenhos.
• Medidores de ponteiro legados e medidores de watt-hora de indução são conectados diretamente ao secundário de 5 A.

Para uma nova instalação de religador inteligente ao ar livre, nenhuma dessas restrições se aplica, portanto, 400/1 A é a escolha preferida.

4. Etapas de Verificação de Carga para 400/1 A (para uso em especificações técnicas)

1. Liste a impedância total: impedância de entrada do controlador + resistência do loop do cabo (comprimento de ida e volta × resistência por unidade de comprimento, na temperatura máxima) + resistência de contato do terminal e bloco de teste (0,05 a 0,1 Ω no total é uma estimativa razoável).
2. Calcule a VA real: use S = 1²Z para 400/1 A e S = 25Z para 400/5 A.
3. Selecione uma VA nominal maior ou igual à VA real, com margem. A carga real é normalmente mantida entre 25% e 100% da carga nominal para permanecer dentro da faixa de precisão.
4. Para núcleos de proteção, verifique o ALF. O fator de limite de precisão nominal é definido na carga nominal. Se a carga real estiver abaixo da nominal, o ALF efetivo aumenta e o núcleo satura menos facilmente; se a carga real estiver acima da nominal, o ALF efetivo diminui.
5. Para núcleos de proteção diferencial ou de barramento PX, PS e semelhantes, verifique em relação à tensão no ponto de inflexão. O ponto de inflexão necessário aumenta com a resistência do loop do cabo, e 1 A pode reduzir substancialmente tanto a tensão no ponto de inflexão necessária quanto o tamanho do núcleo.
6. Selecione o cabo de forma inversa. Para longos trajetos montados em postes, primeiro fixe 1 A e uma VA pequena, depois escolha 1,0, 1,5 ou 2,5 mm² de acordo com a queda de tensão e a carga permitidas. Um projeto de 5 A na mesma distância geralmente precisará de um cabo mais grosso.

5. Conclusão