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Os ensaios em isoladores de vidro de alta tensão em cc

Como deve ser feito o ensaio de névoa salina? Qual a construção típica do bico pulverizador de névoa? Como deve ser o processo de precondicionamento? Quais as principais características do material inerte usado em suspensões de camada sólida? Como fazer a determinação do grau de poluição do isolador ensaiado? Qual o arranjo típico de um gerador de névoa a vapor? Essas questões estão sendo apresentadas no texto sobre os ensaios em isoladores de vidro de alta tensão em cc.

23/01/2019 - Equipe Target

NBR 16724 de 12/2018: as características suportáveis em corrente contínua de isoladores de porcelana

A NBR 16724 de 12/2018 - Ensaios com poluição artificial em isoladores de vidro e de porcelana utilizados em sistemas de alta-tensão em corrente contínua especifica a metodologia aplicada para a determinação das características suportáveis em corrente contínua de isoladores de porcelana ou de vidro para uso externo, expostos a atmosferas poluídas, em sistemas de corrente contínua com a tensão máxima do equipamento superior a ± 1.000 V. Não é aplicável diretamente aos isoladores poliméricos, isoladores cobertos com camada de graxa ou tipos especiais de isoladores (isoladores com esmalte vitrificado condutivo ou cobertos com algum material isolante orgânico). O seu objetivo é prescrever os procedimentos para ensaios de poluição artificial aplicáveis aos isoladores para linhas aéreas, subestações e linhas de tração, assim como às buchas.

Este documento pode ser aplicado aos isoladores ocos, considerando as precauções necessárias para evitar a ocorrência de uma descarga disruptiva interna. Ao aplicar estes procedimentos aos equipamentos que utilizam isoladores ocos, os respectivos Comitês Técnicos devem considerar seus efeitos sobre a parte ativa interna aos isoladores ocos e especificar as precauções necessárias.

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Como deve ser feito o ensaio de névoa salina?

Qual a construção típica do bico pulverizador de névoa?

Como deve ser o processo de precondicionamento?

Quais as principais características do material inerte usado em suspensões de camada sólida?

Como fazer a determinação do grau de poluição do isolador ensaiado?

Qual o arranjo típico de um gerador de névoa a vapor?

A suportabilidade dielétrica do isolamento em corrente contínua sob condições de poluição determina, em muitos casos, as dimensões e o projeto do isolamento. Os procedimentos para ensaio em corrente contínua são especificados neste documento seguindo fielmente os procedimentos estabelecidos para corrente alternada pela NBR 10621.

Isso não exclui a possibilidade futura de que outro procedimento de ensaio em corrente contínua seja estabelecido. As principais diferenças entre este Documento e a NBR 10621 são: os requisitos do circuito de ensaio que incluem o fator de ondulação, queda de tensão e sobretensão.

Nenhum requisito é feito para a corrente mínima de curto-circuito ou para a relação entre a corrente de curto-circuito e as correntes de fuga. Os critérios diferentes para a identificação da descarga disruptiva são apresentados. Para o ensaio com névoa salina, o processo de precondicionamento com corrente contínua pode ser usado, mediante prévio acordo entre as partes interessadas.

A taxa de umidificação, melhor que a taxa de injeção de vapor, é prescrita, e a medição da condutância da camada é utilizada para avaliar a ação umidificadora da névoa. Quanto ao método da camada sólida, somente o procedimento de ensaio tipo B é considerado, devido à elevada dispersão dos resultados obtidos nos ensaios realizados de acordo com o procedimento A.

Os ensaios não são considerados uma medida adequada para provar o desempenho do isolamento de isoladores poliméricos ou isoladores com projeto especial (por exemplo, isoladores com verniz semicondutor ou cobertos com qualquer material isolante orgânico) sob condições de poluição. Os procedimentos de ensaio apresentados neste documento não levam em consideração as diferentes propriedades dos isoladores, como hidrofobicidade superficial e transferência de hidrofobicidade pela camada poluente, etc. Estes questionamentos estão em estudo pelo Cigré SC D1.

Para os métodos de ensaio descritos neste documento, recomenda-se que a tensão para os ensaios de verificação da tensão suportável seja especificada como o valor da maior tensão operacional que ocorre sob condições operacionais normais. Outros valores da tensão de ensaio podem ser utilizados, mediante prévio acordo entre as partes interessadas. Se não for especificado de outra forma e acordado previamente entre as partes interessadas, a tensão de polaridade negativa será aplicada no ensaio.

Somente os métodos de ensaio nos quais a tensão é mantida constante durante todo o ensaio são considerados adequados para normalização. Variantes nas quais a tensão é elevada continuamente até que ocorra uma descarga disruptiva não estão incluídas neste documento. A corrente de fuga pode ser usada na interpretação dos resultados dos ensaios e, portanto, é recomendável que esta corrente seja medida continuamente durante a realização do ensaio de poluição artificial.

Para se obterem resultados repetitivos, a camada de poluição artificial para os ensaios de poluição em corrente contínua deve estar o mais uniforme possível, pois a não uniformidade da camada poluente pode influenciar na tensão suportável e na tensão disruptiva em corrente contínua. A quantidade de material não solúvel na superfície do isolador pode afetar os resultados dos ensaios.

Embora este assunto esteja em estudo e nenhuma solicitação possa ser apresentada, a definição da densidade de depósito não solúvel foi apresentada neste documento como referência. O tipo e quantidade de material não solúvel, a taxa de vapor e os procedimentos de precondicionamento com névoa salina (tanto para corrente contínua quanto para corrente alternada) podem afetar os resultados dos ensaios.

Os resultados normalizados são apresentados como resultados obtidos em laboratórios próximos ao nível do mar (altitude ≤ 1.000 m). Recomenda-se que os resultados de ensaios obtidos em altitudes mais elevadas ou em câmaras de ensaio com valores e densidade do ar não normalizadas tenham seus valores corrigidos para a densidade do ar.

Ensaios de poluição podem ser executados com dois objetivos principais: para obter informações sobre o desempenho sob poluição de isoladores para comparação dos diversos tipos/perfis de isoladores; para verificar o desempenho em uma configuração mais semelhante possível da condição em operação. Para alcançar o primeiro objetivo, ensaios em cadeias reduzidas normalizadas (isto é, distância de arco ≤ 1,5 m), se elas forem representativas da cadeia completa em termos de geometria radial e perfil, podem ser suficientes.

Ensaios para atingir o segundo objetivo podem ser realizados mediante prévio acordo entre as partes interessadas, sempre que a otimização do projeto for necessária e/ou sempre que se esperar que a parte ativa interna do equipamento possa afetar seu desempenho. Tais ensaios devem ser executados simulando, da maneira mais semelhante possível, as condições operacionais mais importantes.

Em casos particulares, mediante prévio acordo entre as partes interessadas, outras posições de ensaio, que não a vertical (inclinada, horizontal), podem ser utilizadas na montagem do arranjo de ensaio, de modo a simular mais adequadamente as condições operacionais. Ensaios em sistemas com tensões mais elevadas (± 600 kV e acima) podem apresentar solicitações especiais, como mostrado no Anexo E.

São recomendados os seguintes métodos de ensaio de poluição: ensaio de névoa salina, conforme a Seção 5, onde o isolador é submetido a uma poluição ambiental especificada; ensaio da camada sólida, conforme a Seção 6, onde uma camada razoavelmente uniforme de poluição sólida especificada é depositada sobre a superfície do isolador. Nestes métodos de ensaio a tensão é mantida constante durante um período de pelo menos vários minutos. Variações onde a tensão é elevada continuamente até a disrupção não são normalizadas, mas podem ser utilizadas para finalidades particulares.

Nos ensaios em isoladores em tamanho real para sistemas com tensão igual ou superior a ± 600 kV, o método de ensaio da camada sólida pode ser a melhor opção, devido à falta de experiência e possíveis dificuldades para realizar o ensaio de névoa salina. Para mais informações sobre o método da camada sólida para tais isoladores, ver o Anexo E.

A posição vertical é sugerida, geralmente, para comparação entre diferentes tipos de isoladores. Ensaios em outras posições (inclinada, horizontal), reproduzindo condições reais de serviço, podem ser executados mediante acordo prévio entre as partes interessadas. Quando existirem razões particulares para não ensaiar os isoladores na posição vertical (por exemplo, buchas de passagem e isolamento longitudinal de disjuntores), somente a posição de serviço deve ser considerada.

As distâncias mínimas de isolamento entre qualquer parte do isolador e qualquer objeto aterrado que não seja a estrutura que sustenta o isolador e as colunas de bicos pulverizadores, quando utilizados, não podem ser inferiores a 0,5 m por 100 kV da tensão de ensaio e, em qualquer caso, não podem ser inferiores a 1,5 m. As configurações da estrutura de suporte e das partes metálicas energizadas, pelo menos dentro de suas distâncias mínimas de isolamento, devem reproduzir aquelas previstas em serviço.

Com relação à sua influência sobre os resultados dos ensaios, a experiência disponível permite as seguintes observações: as ferragens (anéis-corona, toroides, etc.) não afetam significativamente os resultados; os componentes internos podem ter algum efeito sobre a suportabilidade da superfície externa, particularmente em ensaios com baixos valores da severidade da poluição. O isolador deve ser cuidadosamente limpo, de forma que todos os vestígios de impurezas e graxa sejam removidos.

Após a limpeza, as partes isolantes do isolador não podem ser tocadas por mãos desprotegidas. A superfície do isolador é considerada suficientemente limpa e livre de graxa, se forem notadas grandes áreas úmidas contínuas, isentas de gotas de água. No caso do ensaio com o método da camada sólida, antes da primeira contaminação, esfregar a superfície do isolador com uma suspensão de água e material inerte, tipo caulim.

Após isso, o isolador deve ser completamente enxaguado com água da torneira. Um detergente pode ser acrescentado à pasta de água e material inerte. Antes de cada ensaio de poluição subsequente, o isolador deve ser, novamente, lavado completamente apenas com água potável, para remover todos os vestígios de poluição.

Esfregar a superfície do isolador pode ser necessário, caso contrário, os níveis de DDS ou os resultados do ensaio se tornarão inconsistentes. No caso do método da névoa salina, água, preferencialmente aquecida em torno de 50 °C, com adição de fosfato trissódico ou outro detergente, deve ser utilizada e, em seguida, o isolador deve ser completamente enxaguado com água potável. Antes deste tratamento final, pode ser necessário esfregar o isolador, como indicado no caso do ensaio com a camada sólida.

Quando a condutividade volumétrica da água da torneira for superior a 0,1 S/m, o uso de água desmineralizada é recomendável. Se necessário, as partes metálicas e os materiais de montagem podem ser pintados com tinta resistente à água salina para assegurar que nenhum produto corrosivo seja carregado para a superfície isolante, durante o ensaio.

Durante todo o ensaio, o isolador deve ser continuamente energizado à tensão de ensaio e polaridade especificadas. O fator de ondulação da tensão de ensaio deve demonstrar, de forma inequívoca, ser ≤ 3 % para uma corrente de 100 mA com carga resistiva. A queda relativa da tensão (ver figura abaixo), quando ocorre durante ensaios individuais que apresentam resultado de suportabilidade, não pode exceder 10%.

A sobretensão relativa, geralmente devido à liberação de carga causada pela extinção da descarga elétrica na superfície do isolador, não pode exceder 10%. Se uma descarga disruptiva ocorrer durante o intervalo de tempo no qual a sobretensão relativa estava entre 5 % e 10 %, o ensaio é considerado não válido. A medição da tensão deve ser realizada por um divisor de tensão, de acordo com a NBR IEC 60060-2, adequado para medir tensão contínua e transitórios com a precisão necessária.

Nenhuma correção para umidade deve ser aplicada. A tensão de ensaio deve ser corrigida para a densidade relativa do ar, de acordo com a NBR IEC 60060-1. O uso do expoente m ainda está sob estudo. A temperatura da câmara de ensaio, para o cálculo da densidade relativa do ar, tem que ser medida antes do ensaio, na altura do item sob ensaio. O coeficiente m depende de muitos fatores, como a severidade da poluição e as características do isolador.

Como referência provisória, pode-se adotar o valor m = 0,35. Os fatores para correção atmosférica para isoladores poluídos estão atualmente sendo estudados pelo CIGRÉ SC D1. Os sistemas usados para a medição da tensão de ensaio e da corrente de fuga devem ter um limite superior da frequência de pelo menos 1 kHz.

Clique na imagem acima para uma melhor visualização

O curto-circuito completo do isolador sob ensaio por uma descarga disruptiva, no caso de uma descarga aparente, deve ser demonstrado. Um dos seguintes critérios é suficiente: a tensão registrada indica claramente a ocorrência de uma descarga disruptiva; a medição da corrente de fuga indica o curto-circuito completo do item sob ensaio por uma descarga disruptiva; o valor de pico da corrente do circuito de ensaio, medida na faixa de microssegundo com o uso de um resistor shunt de resposta adequada, é maior que 0,5 Ut/Rs, onde Rs é o valor ôhmico do resistor; os registros fotográficos ou em vídeo, com resolução adequada, devem mostrar claramente o completo curto-circuito do isolador pela descarga disruptiva.

FONTE: Equipe Target

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