18.ago topázio 15.15_435_aes sul
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1 Compatibilidade Dielétrica nas Redes de Distribuição Spacer de 25 kV Autores AES Sul: Edson L. Batista, Juliana I. L. Uchoa, Hermes R. P. M. de Oliveira UNIFEI: Credson de Salles, Alan M. Nóbrega, Manuel L. B. Martinez
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Compatibilidade Dielétrica nas Redes de Distribuição Spacer de
25 kV
AutoresAES Sul: Edson L. Batista, Juliana I. L. Uchoa,
Hermes R. P. M. de OliveiraUNIFEI: Credson de Salles, Alan M. Nóbrega,
Manuel L. B. Martinez
00:00AES Brasil
Outros
INVESTIMENTOS 1998-2010:
R$ 6,9 bilhões
PARTICIPAÇÃO DE MERCADO
Distribuidoras(Energia distribuída)
Geradoras(Capacidade instalada)
13%
87%
97,7%
2,3%
Distribuição
Geração
Comercialização
Telecomunicação
7 MILHÕES DE CLIENTES
7,6 MIL COLABORADORES
AES NO BRASIL
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Introdução
Este trabalho apresenta os primeiros resultados, obtidos na pesquisa, sobre o desempenho dos sistemas de redes compactas classe 25 kV frente à compatibilidade dielétrica;
Não se tem um documento completo amparado pela ABNT. Os procedimentos de ensaio, geralmente, seguem o recomendado pelo documento elaborado pela Associação Brasileira dos Distribuidores de Energia Elétrica – ABRADEE;
O ensaio de compatibilidade dielétrica não é mencionado na NBR 11873;
Uma falha de compatibilidade dielétrica não desqualifica o cabo ou acessório, apenas transmite a informação que eles não podem trabalhar em conjunto;
Os resultados, aqui comentados, são embasados nos ensaios de cabos, de 5 fabricantes, classe 25 kV e espaçadores, de 3 fabricantes, catalogados como 36,2 kV;
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A Compatibilidade Dielétrica
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A Compatibilidade Dielétrica
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A Compatibilidade Dielétrica
A alteração da constante dielétrica do espaçador, de 2,3 para 3, implicou um aumento no gradiente de campo elétrico normal de 1,57 para 1,89 kV/mm;
O aumento representa um percentual de aproximadamente 20%, caracterizando o problema de incompatibilidade dielétrica.
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A Compatibilidade Dielétrica
Modelagem de um isolador polimérico com pino polimérico;
Gradiente máximo de 1,33 kV/mm.
Modelagem de um isolador de porcelana com pino metálico;
Gradiente máximo de 6,86 kV/mm.
Modelagem de um isolador polimérico com pino metálico;
Gradiente máximo de 3,44 kV/mm.
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A Compatibilidade Dielétrica
De acordo com a normatização brasileira a camada semicondutora só é exigida para cabos da classe de tensão de 36,2 kV;
A ausência da camada semicondutora resulta em um acréscimo de aproximadamente 60% no valor do campo elétrico normal;
A falta de uma camada semicondutora sugere que pode haver o desenvolvimento de uma perfuração iniciando do condutor para a face externa da cobertura do cabo;
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A Compatibilidade Dielétrica
A presença de uma gota de água sobre a cobertura do cabo pode provocar incompatibilidade dielétrica temporária;
Com a superfície do cabo seca, o gradiente de campo elétrico normal é de 0,4 kV/mm, Com a gota de água o gradiente passa para 1,1 kV/mm;
O aumento é de aproximadamente 3 vezes.
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O Ensaio de Compatibilidade Dielétrica
Todos os ensaios de compatibilidade foram realizados em conforme descrito na ABRADEE – CODI-3.2.18.24.1;
No documento da ABRADEE, não faz menções sobre da tensão aplicada, se deve ser trifásica ou monofásica, então os ensaios foram realizados com tensão monofásica;
A norma de cabos cobertos da ABNT não menciona o ensaio de compatibilidade dielétrica;
Cada conjunto ensaiado consiste de três cabos fase com os anéis de amarração, um cabo guarda aterrado e três espaçadores;
A temperatura de 60 ºC é alcançada por meio de indução de corrente elétrica;
A temperatura é regulada com o cabo seco.
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O Ensaio de Compatibilidade Dielétrica
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O Ensaio de Compatibilidade Dielétrica
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Medições de Corrente de Fuga
Este ensaio não é normatizado;
As medições foram realizadas para as ‘a’, ‘b’, ‘c’, ‘ab’, ‘ac’, ‘bc’ e ‘abc’;
As fases que não estavam energizadas ficaram flutuando;
O procedimento foi tomado para as condições a seco e sob chuva com a água apresentando valores de condutividade de 68, 250, 500 e 750 S/cm;
Em outro procedimento o cabo foi envolvido por uma fita metálica na largura do berço do espaçador.
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Medições de Corrente de Fuga
CabosEspaçador em curto
Corrente [A]Fase a Fase b Fase c
Cabo A – 25 kV/50 mm2 352 298 332 Cabo A – 25 kV/95 mm2 385 351 381 Cabo A – 25 kV/95 mm2
Com semicondutora409 375 383
Cabo B – 25 kV/50 mm2 370 302 361 Cabo B – 25 kV/95 mm2 394 404 385 Cabo C – 25 kV/50 mm2 327 300 324 Cabo C – 25 kV/95 mm2 360 335 334
CabosEspaçador BCorrente [A]
Fase a Fase b Fase cCabo A – 25 kV/50 mm2 78 49 60Cabo A – 25 kV/95 mm2 68 63 75Cabo A – 25 kV/95 mm2
Com semicondutora75 64 75
Cabo B – 25 kV/50 mm2 72 66 57Cabo B – 25 kV/95 mm2 69 63 79Cabo C – 25 kV/50 mm2 72 60 58Cabo C – 25 kV/95 mm2 70 66 67
CabosEspaçador BCorrente [A]
Fase a Fase b Fase cCabo A – 25 kV/50 mm2 320 600 430Cabo A – 25 kV/95 mm2 220 690 500Cabo A – 25 kV/95 mm2
Com semicondutora323 723 429
Cabo B – 25 kV/50 mm2 304 542 420Cabo B – 25 kV/95 mm2 320 711 591Cabo C – 25 kV/50 mm2 270 367 385Cabo C – 25 kV/95 mm2 565 877 609
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Ensaios de Radiografia Digital
Amostras de cabos utilizadas nos ensaio de compatibilidade, foram submetidas a um exame de radiografia digital;
Foi verificado problemas de excentricidade em algumas amostras;
Os defeitos analisados eram em forma de perfurações possuindo formato cônico que afunilam no sentido do condutor. Em poucos casos tais defeitos se aproximaram de uma forma cilíndrica.
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Resultados dos Ensaios
No momento da elaboração deste artigo, foram ensaiados vinte conjuntos, segundo os parâmetros recomendados pela ABRADEE, e com a aplicação de tensão monofásica. Apenas um conjunto suportou os 30 dias de ensaio, e ainda assim, apresentou sinais de erosão no cabo;
O acompanhamento do processo de falha permitiu observar que os primeiros sinais de falha do conjunto aparecem na superfície do cabo;
Há casos em que o ensaio foi interrompido devido a sérios danos no cabo, sem que os espaçadores fossem danificados, logo, não houve falhas no espaçador sem a falha simultânea no cabo;
Nas medições de corrente de fuga ficou explícito que durante a chuva o cabo é responsável pela isolação e quando seco quase toda a tensão fica sobre o espaçador;
Para perfurações em uma posição no cabo distante de um acessório, considerando que a solicitação principal é a atribuída ao gradiente de campo, é possível se questionar se a compatibilidade dielétrica entre a cobertura do cabo e a gota de água pode ser uma das causas.
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Conclusão
O ensaio de compatibilidade dielétrica é mencionado apenas nas normas de espaçadores/acessórios e não há qualquer menção nas normas de cabos cobertos. A interpretação atual é que se o sistema falhar é porque o espaçador/acessório não atende aos requisitos mínimos de desempenho;
O trabalho revela vários possíveis pontos responsáveis pela falha do sistema, o elevado gradiente de campo elétrico no ponto de contato entre a cobertura do cabo e o berço do acessório é um. Podendo ser atribuído a compatibilidade dielétrica ou a problemas dimensionais associados à necessidade de reduzir os custos de manufatura;
A presença de uma camada semicondutora pode aumentar, ou não, o desempenho do sistema.
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Obrigada pela atenção!
Dúvidas:Alan Melo Nó[email protected]
Juliana Izabel Lara Uchô[email protected]
