Estudo do Comportamento Dielétrico de Equipamentos de Manobra em Média Tensão Frente a Impulsos Não Padronizados.

Abstract

As descargas atmosféricas podem causar sobretensões no sistema elétrico de potência, capazes de provocar danos em equipamentos e componentes, principalmente na rede de distribuição de energia elétrica. A sua incidência no sistema elétrico de potência é dividida em dois tipos: direta e indireta. As descargas diretas são as que incidem diretamente na linha, resultando em sobretensões de amplitudes elevadas. Por outro lado, as descargas indiretas incidem nas proximidades da rede, induzindo sobretensões com amplitudes reduzidas se comparadas com as descargas diretas, porém, capazes de afetar o sistema de distribuição de energia elétrica. As normas que estabelecem os ensaios em equipamentos frente a tensões de impulso atmosférico, consideram a utilização da forma de impulso de tensão padrão, com 1,2 μs de tempo de frente e 50 μs de tempo de cauda. Esta forma é representativa de uma descarga atmosférica direta. Entretanto, as formas de impulso induzidas diferem consideravelmente da forma de impulso padrão, apresentando tempos de frente de 1,2 μs a 3,5 μs e cauda de 4 μs a 10 μs, por exemplo. Nesse sentido, este trabalho tem a finalidade de avaliar a suportabilidade dielétrica de equipamentos de manobra, que consistem nas chaves seccionadoras e chaves fusíveis de média tensão, projetadas para operar em linhas aéreas de distribuição, nas classes de 15,0 kV e 24,2 kV. Para isto, são utilizadas a tensão disruptiva crítica (U₅₀%) e a curva tensão x tempo (Curva Vxt). A fim de avaliar a suportabilidade dielétrica frente a sobretensões induzidas, foram selecionadas cinco formas de impulso não padronizadas, com tempo de frente e cauda de 0,5 x 5 μs, 0,5 x 20 μs, 1,2 x 10 μs, 3 x 16 μs e 5 x 50 μs, respectivamente. A forma de impulso padrão também foi avaliada com a finalidade de comparação e os ensaios foram realizados na condição a seco, para as polaridades positiva e negativa. Os resultados oriundos deste trabalho foram comparados com os resultados apresentados na literatura para isoladores de porcelana, também nas classes de 15,0 kV e 24,2 kV. A avaliação destes resultados indica que para ambos os parâmetros utilizados (tensão U₅₀% e Curva Vxt) e formas de impulso, a menor suportabilidade é observada na polaridade positiva para as chaves seccionadoras, mesmo comportamento apresentado pelos isoladores de porcelana. No caso das chaves fusíveis, a menor suportabilidade é observada na polaridade negativa, significando uma mudança da polaridade crítica. Esta mudança pode ser avaliada considerando o processo de formação da descarga disruptiva, que depende da disposição física dos elementos (condutores e isolantes) que compõem os equipamentos. Adicionalmente, os resultados da tensão U₅₀% indicam um aumento da suportabilidade quando os equipamentos são submetidos às formas de impulso com frentes rápidas e caudas curtas – 0,5 x 5 μs e 0,5 x 20 μs. As conclusões apresentadas neste trabalho são importantes para se obter o comportamento dielétrico dos equipamentos e componentes frente a impulsos de tensão, auxiliando na determinação do nível real de isolamento da rede de distribuição.