O nível de isolamento de um transformador de corrente é uma especificação que define a capacidade do TC de suportar os esforços elétricos impostos pela tensão do sistema e pelas sobretensões transitórias. Representa a tensão máxima que o sistema de isolamento do TC pode suportar sem quebra ou descarga elétrica. O nível de isolamento é um parâmetro de segurança crítico que deve ser selecionado para corresponder à tensão do sistema e fornecer proteção adequada contra surtos de raios, transientes de comutação e outros eventos de sobretensão.
O nível de isolamento de um TC é normalmente expresso como uma série de três valores de tensão, como 12/28/75 kV. Nesta notação, o primeiro valor representa a tensão mais alta do equipamento (Um), o segundo valor é a tensão suportável à frequência de energia (rms) e o terceiro valor é a tensão suportável ao impulso atmosférico (pico). Por exemplo, um TC com nível de isolamento de 12/28/75 kV é projetado para tensões de equipamentos de até 12 kV, pode suportar uma tensão de teste de frequência de energia de 28 kV rms por um minuto e pode suportar um impulso de raio de pico de 75 kV.
A tensão mais alta do equipamento (Um) é a principal referência para seleção do nível de isolamento. A regra para seleção é: Um Maior ou igual a Usys, onde Usys é a maior tensão do sistema onde o equipamento será instalado. Os valores padronizados de Um incluem 3,6 kV, 7,2 kV, 12 kV, 17,5 kV, 24 kV e 36 kV, correspondendo a tensões do sistema de até 3,3 kV, 6,6 kV, 11 kV, 15 kV, 22 kV e 35 kV, respectivamente. O valor Um apropriado é selecionado com base na tensão nominal do sistema e na tensão operacional máxima do sistema.
A tensão suportável à frequência de alimentação, o segundo valor na notação do nível de isolamento, representa a capacidade do TC de suportar tensões contínuas de tensão CA acima da tensão normal de operação. Este teste verifica a integridade do sistema de isolamento sob condições temporárias de sobretensão que podem ocorrer durante falhas do sistema ou operações de comutação. A tensão de teste é aplicada por um período especificado, normalmente um minuto, e o TC não deve apresentar ruptura ou corrente de fuga excessiva.
A tensão suportável ao impulso atmosférico, o terceiro valor, representa a capacidade do TC de suportar sobretensões transitórias causadas por descargas atmosféricas ou operações de manobra. Esses transientes têm tempos de subida muito curtos (microssegundos) e tensões de pico altas. O teste de impulso simula estas condições e verifica se o sistema de isolamento do TC pode suportar o estresse elétrico resultante sem falhas. O nível de impulso básico (BIL) é um parâmetro crítico para instalações externas e de alta-tensão onde a exposição a raios é uma preocupação.
A construção física do TC deve ser projetada para atingir o nível de isolamento exigido. Os TCs de média-tensão normalmente usam resina epóxi fundida ou isolamento de papel-impregnado de óleo. A fundição em resina epóxi oferece excelente resistência dielétrica, durabilidade mecânica e resistência à contaminação ambiental. O isolamento de papel-impregnado de óleo é usado em alguns TCs de-alta tensão onde a maior rigidez dielétrica é necessária. A escolha do material de isolamento e a espessura do isolamento são determinadas pelo nível de isolamento necessário e pelo ambiente operacional.
O nível de isolamento também determina as dimensões físicas do TC. Níveis de isolamento mais altos exigem maiores distâncias de fuga e folga, isolamento mais espesso e dimensões gerais maiores. Isso afeta a área ocupada, o peso e os requisitos de instalação do CT. Para aplicações internas em ambientes controlados, o nível de isolamento necessário pode ser menor do que para aplicações externas onde o TC está exposto à contaminação ambiental e descargas atmosféricas.
Além dos valores básicos de nível de isolamento, o sistema de isolamento do TC também deve estar coordenado com os níveis de isolamento dos demais equipamentos da instalação. O processo de coordenação do isolamento garante que a capacidade de resistência do isolamento do TC seja compatível com os dispositivos de proteção contra surtos e outros equipamentos do sistema. Isto evita que o TC se torne o elo mais fraco no sistema de isolamento, onde poderia ocorrer um flashover e causar uma falha no sistema.
O nível de isolamento também deve ser selecionado com base na altitude da instalação. Em altitudes mais elevadas, a densidade reduzida do ar reduz a tensão de ruptura do ar, exigindo maiores folgas de isolamento. Os valores de nível de isolamento padrão são normalmente especificados para instalações até 1.000 metros acima do nível do mar. Para altitudes mais elevadas, os valores do nível de isolamento devem ser ajustados ou devem ser fornecidas folgas adicionais.
O teste do nível de isolamento é uma parte essencial da fabricação e comissionamento do TC. O teste de resistência à frequência de potência é realizado em cada TC para verificar a integridade do sistema de isolamento. O teste de impulso atmosférico é realizado com base em amostras ou em todas as unidades para aplicações críticas. Testes de descarga parcial também são realizados para detectar defeitos de isolamento que podem levar a falhas prematuras. Esses testes garantem que o TC atenda ao nível de isolamento especificado e terá um desempenho confiável durante toda a sua vida útil.
Em resumo, o nível de isolamento de um transformador de corrente é uma especificação fundamental que determina sua adequação para uma determinada tensão do sistema e condição ambiental. A seleção adequada do nível de isolamento-com base na tensão do sistema, altitude e fatores ambientais-é essencial para garantir a segurança e a confiabilidade da instalação do TC.