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1. Pára-Raios
1.1 Tipos de pára-raios
Pára-Raios de carboneto de silício Os pára-raios de carboneto de silício são aqueles que utilizam como resistor não linear o carboneto de silício (SiC) e têm em série com este um centelhador formado por vários gaps (espaços vazios). Esses pára-raios são constituídos basicamente das seguintes partes:
a) Resistores não-lineares
A matéria-prima do principal componente do pára-raios, o carboneto de silício, é adquirida de fabricantes específicos que, no Brasil, destinam basicamente a sua produção para o setor de industrialização de pedras de esmerilhamento. O carburundo, como é conhecido neste estágio, ao ser adquirido pelos fabricantes de pára- raios, sofre um processo de beneficiamento com a adição de alguns produtos, como o bismuto, inclusive reduzindo a granulometria de suas partículas. Neste estágio de pureza, o carburando é usado no processo de fabricação do bloco de carboneto de silício. Inicialmente, misturado com uma substância aglomerante e, logo em seguida, através de doses medidas de , aproximadamente, 180 gramas para pára-raios de distribuição, é levado a uma máquina de compressão que molda cada bloco individualmente. O aglomerante serve para manter, após a compressão, a integridade física do bloco, antes de sofrer o processo de sinterização, pois o bloco, apesar de compacto, ainda é facilmente destruído com qualquer esforço mais acentuado. Desta etapa, os blocos são encaminhados a uma estufa a resistência elétrica, no interior da qual são aquecidos a uma temperatura de aproximadamente 2.000 °C. Este processo, chamado sinterização, consiste em elevar, gradativamente, a temperatura dos blocos, de modo a provocar as reações químicas necessárias nas cadeias de carbono. Os blocos devem ser aquecidos de maneira uniforme, de fora para dentro, e resfriados da mesma forma, a fim de evitar fissuras nas peças. Durante este processo, a substância aglomerante, por ser de baixo ponto de ebulição, evapora no interior da estufa, liberando-se do bloco. Este, ao final do processo, transforma-se em uma peça de cerâmica de dureza relativamente elevada. Em seguida, o bloco é conduzido ao processo de metalização de suas faces de contato, que consiste em pulverização cobre nas faces inferiores e superiores do bloco de carboneto de silício, com um auxílio de uma pistola de acetileno, utilizando-se um fio de liga de cobre, introduzido gradativamente no bico da chama. A metalização permite melhor contato entre os blocos quando montados no interior do corpo de porcelana. Após a etapa de metalização, cada bloco é levado ao ensaio de tensão de descarga que consiste na aplicação de uma onda padronizada, medindo-se a queda de tensão resultante. Durante esse ensaio, os blocos são separados, d acordo com a tensão de descarga obtida, nos tipos A, B e C, para valores compreendidos, respectivamente, entre 8-10, 10-12 e 12-14 KV. Para valores superiores, os blocos são refugados. Já os centelhadores série são fabricados através da estampagem de uma chapa de liga de cobre e adquirem uma forma circular. A prensa molda em suas faces uma saliência que serve para disrupção da tensão. A montagem é feita de forma que a corrente de descarga ao atravessar o centelhador o faça em forma helicoidal, produzindo o efeito de bobina e melhorando as condições de corte da corrente subseqüente. As chapinhas do centelhador são montadas sobre peças de esteatita a fim de formar o gap. Em ambiente onde há o controle da umidade, geralmente situada em 52%, são montadas as partes componentes do pára-raios (os blocos, o centelhador e a mola de compressão) no
interior do corpo de porcelana. Em seguida, o pára-raios é levado a uma máquina para ser hermeticamente fechado. Como a estanqueidade é fundamental no desempenho do pára-raios, cada unidade é ensaiada, injetando-se nitrogênio extra-seco no seu interior, através de um orifício feito no terminal de ligação de fase, levando-o, em seguida, a um tanque de água dentro do qual fica submerso por um minuto. A pressão do nitrogênio é de 5 kg/cm². Fechado o orifício por onde se injetou o nitrogênio, depois de aliviar a pressão interna deste gás, o pára-raios é levado ao laboratório da fábrica para ser submetido a um ensaio de tensão aplicada na freqüência industrial. As unidades, nas quais a disrupção neste ensaio se dá de acordo com a norma, são conduzidas á seção de produtos acabados. O carboneto de silício é um material capaz de conduzir alta corrente de descarga com baixas tensões residuais, no entanto oferece uma alta impedância à corrente subseqüente fornecida pelo sistema. O carboneto de silício apresenta características de tensão X corrente. Se fosse construído sem centelhador um pára-raios SiC conduziria à terra uma elevada corrente, cerca de 200 A, quando submetido à tensão de operação, Vop. Como resultado, o bloco cerâmico, através do qual fluiria a corrente, sofreria um aquecimento exagerado devido às perdas joule nos resistores não-lineares, comprometendo a integridade física do pára-raios e ocasionando um defeito fase-terra no sistema. Conclui-se, desta forma, que os pára-raios SiC podem funcionar com a presença do centelhador série. O aumento da temperatura do bloco cerâmico de carboneto de silício não deve reduzir a sua resistência elétrica quando da passagem da corrente subseqüente. Caso contrário, esta corrente poderia assumir um valor demasiadamente elevado e não permitir a sua interrupção pelo centelhador série, na sua primeira passagem por zero. A não interrupção provocaria uma reignição da corrente no meio ciclo seguinte, reduzindo ainda mais a resistência elétrica do bloco e consequentemente elevando a corrente circulante, e assim sucessivamente, até que este processo resultasse em danos ao pára-raios. Também a resistência do resistor não-linear não deve aumentar com a passagem da corrente de descarga, pois, caso contrário, haverá uma elevação da tensão residual que pode resultar em dano ao equipamento protegido.
b) Corpo de porcelana
Constituído de porcelana vitrificada de alta resistência mecânica e dielétrica, dentro do qual estão alojados os principais elementos ativos do pára-raios. O sistema de vedação é o ponto mais critico de um pára-raios e consiste nas gaxetas de borracha e nas tampas metálicas instaladas nas extremidades. Quando o pára-raios é submetido a uma descarga, a sua temperatura é elevada a um valor que depende da magnitude da corrente. Como os coeficientes de expansão da porcelana, das gaxetas de borracha e das tampas metálicas são diferentes, existe a possibilidade de entrada de ar externo para o interior do pára-raios afetando de imediato o desempenho do centelhador através do qual pode haver disrupção à freqüência industrial motivada pela redução da rigidez dielétrica dos espaços entre os elementos do centelhador.
c) Centelhador série
É constituído de um ou mais espaçadores entre eletrodos, dispostos em série com os resistores não-lineares, e cuja finalidade é assegurar, sob quaisquer condições, uma característica de disrupção regular com uma rápida extinção da corrente subseqüente, fornecida pelo sistema.
Assim como o SiC, o óxido de zinco apresenta uma elevada capacidade de condução de corrente de surto que resulta em baixas tensões durante a passagem da corrente de descarga, ao mesmo tempo que impede a passagem da corrente subseqüente, fornecida pelo sistema. Os pára-raios óxidos de zinco apresentam as seguintes vantagens técnicas e operacionais:
- Não existe corrente subseqüente nos pára-raios a óxido de zinco;
- Apresentam maior capacidade de absorção de energia;
- São dotados de um nível de proteção melhor definido, o que resulta na redução da margem de segurança do isolamento dos equipamentos;
- Por não possuírem centelhadores, a curva de atuação dos pára-raios a óxido de zinco não apresentam transitórios.
b) Corpo de porcelana
É constituído de uma peça cerâmica no interior da qual estão instalados os varistores de óxido metálico. Dada a sua particular construção, o volume interno do invólucro de porcelana é superior ao volume ocupado pelos varistores, permitindo assim um espaço interno lateral razoável. Se há falha de vedação nas gaxetas superiores e/ou inferiores o ar úmido e/ou poluído penetra no interior do invólucro alterando as características elétricas dos varistores. Como os pára-raios estão permanentemente energizados, inicia-se neste momento um pequeno fluxo de corrente entre fase e terra, levando rapidamente à decomposição dos varistores de óxido metálico e conseqüentemente à atuação do elemento de proteção de neutro do sistema elétrico. Vale ressaltar que a penetração da umidade no interior do invólucro de porcelana leva o pára- raios inevitavelmente à falha e perda da umidade.
c) Corpo polimérico
Os invólucros poliméricos são constituídos de uma borracha de silicone com diversas variedades de propriedades químicas na sua formação, dependendo da tecnologia de cada fabricante. Os pára-raios com invólucro poliméricos têm como vantagem a ausência de vazios no seu interior como ocorre com os pára-raios de corpo de porcelana. Devem ser dotados de um excelente sistema de vedação. Na condição de falha por excesso de energia de um pára-raios de corpo de porcelana, os blocos de ZnO entram em decomposição, liberando gases, elevando a pressão interna até o rompimento do corpo de porcelana, onde seriam expelidos fragmentos para o ambiente próximo ao ponto de instalação do pára-raios. No caso de falha por excesso de energia de um pára-raios de corpo polimérico, devido à inexistência de espaços internos e à própria tecnologia do material, o risco de liberação de fragmentos para o ambiente é muito remoto. Uma outra vantagem do corpo polimérico reside na sua aplicação em áreas de elevada poluição. Assim, em um pára-raios de corpo de porcelana, por dispor de espaços internos de razoável volume, a penetração de ar poluído para o interior do mesmo por perda de vedação propicia a ocorrência de descargas parciais nos espaços que circundam os blocos de ZnO, degradando-os até o ponto de falha. Já nos pára-raios de corpo polimérico, pelas inexistências de espaços interiores, o seu desempenho em condições similares é muito superior. Por não possuírem centelhador, os pára-raios poliméricos permanecem continuamente energizados. Devido a essa condição os blocos varistores estão continuamente energizados, exigindo que o material de que são constituídos seja de alta qualidade. Alguns pára-raios de invólucro polimérico não possuem desligador automático. A falha dos blocos cerâmicos leva o sistema elétrico à condição de curto-circuito monopolar cuja identificação do pára-raios defeituoso a olho nu é praticamente impossível. Para evitar tais
situações os pára-raios são equipados com um indicador de falta para a identificação da unidade defeituosa. Em geral, a sensibilidade do indicador de falha é de 15.
1.2 Características dos pára-raios
1.2.1 Características Elétricas dos Pára-Raios de carboneto de silício
- Tensão nominal de um pára-raios é o valor de tensão na freqüência fundamental para qual o pára-raios foi projetado e em relação ao qual todas as demais características estão relacionadas.
- Freqüência nominal é a freqüência para qual foi projetado o pára-raios.
- Corrente de descarga nominal é a corrente tomada em seu valor de crista, com forma de onda de 8/20 micro segundos, que é usada para classificar o pára-raios.
- Corrente subseqüente é a corrente fornecida pelo sistema, e que conduz o pára-raios, logo depois de cessada a corrente de descarga. A corrente subseqüente deve ser extinta pelo centelhador série na sua primeira passagem por zero. Caso contrário, o pára-raios poderá encontrar dificuldades em interrompê-la, por causa das seguidas reignições, provocando excessivas perdas joule e conseqüente falha deste equipamento.
- Tensão de reseal é a maior tensão para a qual os pára-raios têm condições de interromper a corrente subseqüente, isto é, ocorrido o disparo devido a um surto de tensão o pára-raios deve interromper a corrente de disparo, inclusive a corrente subseqüente, e não deve conduzir novamente no primeiro meio ciclo seguinte de tensão.
- Tensão máxima de disparo para onda escarpada (KV pico) ou tensão de disparo na frente de onda é a tensão de disparo dos pára-raios quando submetido a um surto de tensão com uma inclinação uniforme e alta taxa de crescimento.
- Tensão máxima de disparo para impulso atmosférico (KV pico) é o maior valor de tensão de disparo do pára-raios quando submetido a impulsos do tipo 1,2x 50 micro segundos.
- Tensão máxima de disparo para impulso de manobra é o maior valor de tensão de disparo do pára-raios quando submetido a impulsos considerados como sendo características das ondas tipo impulso de manobra. Geralmente, os tempos para frente de onda estão na faixa de 30 a 2000 micro segundos.
- Nível de proteção a impulso de manobra (KV pico) é a maior tensão que pode aparecer nos terminais de um pára-raios para impulsos do tipo manobra seja a tensão de disparo ou então a tensão residual.
- Tensão residual (KV pico) é a tensão que aparece nos pára-raios quando da passagem de uma corrente de impulso na forma 8x50 micro segundos. Normalmente, os ensaios são realizados para impulsos de corrente de valor 1,5, 5, 10, 15, 20 e 40 KA.
- Tensão mínima de disparo à freqüência industrial (kV RMS) é o maior valor de tensão na freqüência do sistema que o pára-raios pode suportar sem disparar.
- Capacidade de absorção de energia do pára-raios é de grande importância nos sistemas de EAT e UAT, onde a energia disponível é muito elevada. Normalmente, a capacidade de absorção de energia dos pára-raios providos de centelhadores não consta dos catálogos, devendo ser obtida diretamente dos fabricantes. Esta capacidade de energia abrange a capacidade do resistor não-linear e a do centelhador, e, geralmente, é a da ordem de 5KWs por KV de tensão nominal dos pára-raios.
1.2.2. Características dos pára-raios de óxido de zinco
- Tensão nominal (KV RMS) é o valor máximo RMS da tensão na freqüência industrial aplicada aos seus terminais no ensaio de ciclo de serviço para qual o pára-raios foi projetado e tem condições de operar satisfatoriamente, durante o ensaio.O valor da
As funções básicas do centelhador são: suportar a tensão normal do sistema, disparar para um nível de tensão bem definido e recuperar a sua característica isolante após a dissipação do surto que provocou o disparo. Os resistores não-lineares têm a função básica de absorver a energia e limitar a corrente do surto. Além da porcelana e dos componentes internos (resistores não-lineares e centelhadores), merece ainda destaque o dispositivo de alívio de pressão. Este dispositivo tem por finalidade impedir que os pára-raios seja danificado de forma explosiva quando houver uma solicitação superior àquela para qual foi especificado, evitando a danificação de outros equipamentos e eliminando a possibilidade de risco para o pessoal, porventura, situado nas suas proximidades na hora da ocorrência. A finalidade principal do dispositivo de alívio de pressão está na transferência para o exterior dos gases quentes originados por uma excessiva do pára-raios, impedindo a sua explosão. Nos pára-raios convencionais o resistor não linear é fabricado basicamente com cabornato de Silício. Com este material pode observar que, por ocasião de tensões baixas tem-se uma resistência elevada e, com tensões elevadas, uma resistência baixa.
Figura SEQ Figura * ARABIC 1-esquema construtivo de um pára-raios
2. MUFLAS
2.1 Introdução
Mufla elétrica é uma terminação nos cabos de alta tensão, aplicada onde existe uma transição do tipo de isolamento. A rigor deve existir uma mufla em cada ponto de mudança de tipo de isolamento, mas na maioria das vezes a mufla está em uma transição de isolamento sólido (ou liquido) para ar.
O objetivo da mufla é fazer uma transição suave nos campos elétricos nestas transições, já que a simples interrupção do isolamento cria um estresse (linhas de campo muito densas) que danificam o isolamento naquela região (devido à brusca mudança de permeabilidade elétrica, que é muito diferente do isolante sólido para o ar).
Adicionalmente, as muflas são projetadas para fazer também a impermebilização no ponto de término do isolamento, para evitar a entrada de umidade, que também pode danificar o cabo naquele ponto.
Tambem chama-se mufla ao tipo de isolação aplicado em conexões de alta tensão em transformadores, elas tem uma cobertura metalizada e um revestimento isolante que reduzem o risco de ruptura do dielétrico principalmente em conexões subterrâneas.
2.2 Características das muflas
O sistema modular dos componentes, permite variar o comprimento da linha de fuga tornando a mufla(terminal) adequado às tensões de 5 a 35kV. Composto de tubo de alívio de campo elétrico (TVR) em EPDM, cobertura de aterramento e saias isolantes em borracha à base de silicone. Pode ser montado na posição invertida. Resistente a radiação UV, ao trilhamento (tracking) e à erosão.Rapidez e simplicidade de montagem (dispensa o uso de massas de preenchimento e maçarico).
3. Buchas de passagem
3.1 introdução
As buchas são empregadas para a passagem de um condutor de alta-tensão através de uma superfície aterrada, como o tanque de um transformador ou de um reator. As buchas devem ser capazes de transportar as correntes dos equipamentos, em regime normal e de sobrecarga, de manter a isolação, tanto para tensão nominal quanto para sobretensões, e de resistir a esforços mecânicos. É o valor de crista da corrente de curto-circuito, considerando-se o seu primeiro semi ciclo. O valor normalizado é de 2,5 vezes a corrente térmica de curto-circuito. As buchas para transformadores e reatores são do tipo para exterior-imersa, ou seja, uma extremidade é destinada a exposição às imterpéries e a outra a imersão no óleo isolante. As buchas dos terminais de linha são, em geral, de papel impregnado com óleo, com repartição capacitiva, providas de derivação de ensaio e, eventualmente, de derivação de tensão. As buchas de terciário e neutro podem ser de papel impregnado com óleo, papel impregnado com resina, papel aglutinado com resina, moldadas, de cerâmica, etc, com ou sem repartição capacitiva.
3.2 Tipos de buchas de passagem
meio de papel Kraft aglutinado, normalmente, em resina, podendo ser ainda impregnado em óleo isolante. Também são encontradas buchas com isolação moldada. O núcleo da bucha é constituído de um vergalhão de cobre eletrolítico em torno do qual são montadas as diversas camadas de material semicondutor, que Forman os condensadores cilíndricos de controle do campo elétrico. O espaço interno, formado entre o núcleo e o corpo isolante da bucha, é preenchido por um composto de material isolante e é totalmente vedado através de gaxetas de neoprene, devendo-se evitar a formação de bolhas no seu interior. A parte superior da bucha é protegida por um cabeçote de alumínio fundido, acima do qual fica a conexão do condutor a ser instalado externamente. As buchas do tipo condensivas podem ser montadas nas posições horizontal, vertical e inclinada.
3.3 Características elétricas das buchas de passagem
- Tensão nominal É o valor eficaz da tensão de linha para a qual a bucha foi contruída. As tensões nominais das buchas devem ser escolhidas entre os valores discriminados a seguir, de acordo com a NBR 5034: 1,3-3,6-7,2-12-15-25,8-38-48,3-72,5-92,4-145-242-362-460-800 KV.
- Corrente nominal É o valor da corrente que a bucha suporta continuamente em condições de tensão e freqüência nominais. Segundo a NBR 5034, as correntes nominais das buchas devem ser escolhidas entre os seguintes valores: 100-160-250-400-630-800-1.000-1.250-1.600-2.000-2.500-3.150-4.000-5.000-6.300-8.000- 0.000-12.500-16.000-20.000-31.500 A.
- Distancia de escoamento Representa a distancia mais curta ou a soma das distancias mais curtas ao longo do contorno da superfície externa do invólucro isolante, entre a parte metálica condutora e o ponto de terra, normalmente aquele que serve de suporte á bucha.
Os valores mínimos de distancia de escoamento especifica previstos Pela NBR 5034 são:
- Para atmosferas ligeiramente poluídas: 16 mm/KV;
- Para atmosferas medianamente poluídas: 23 mm/KV;
- Para atmosferas fortemente poluídas: 29 mm/KV;
- Para atmosferas extremamente poluídas: 35 mm/KV.
- Sobretensões temporárias Quando a instalação está operando normalmente, a tensão a que ficam submetidos às buchas deve ser a tensão de fase do sistema. No entanto, para certos tipos de sistemas industriais, como os de neutro aterrado sob uma impedância elevada, a tensão resultante de fase para a terra pode atingir valores muitos altos. Segundo a NBR 5034, as buchas devem ser capazes de funcionar submetidas a uma tensão fase-terra igual à tensão de linha, para tensões inferiores a 145 KV, durante períodos de tempo preestabelecidos. No caso de sistemas em que o neutro não é aterrado, onde há possibilidade de se obter tensões mais severas, é de todo conveniente escolher buchas de passagem com tensão nominal superior à normalmente requerida.
- Altitude As buchas são projetadas para altitudes de até 1.000m. Quando utilizadas em locais de altitudes superiores deve-se prever um acréscimo de espaçamento em ar. Isto se deve ao fato de que a densidade do ar, nessas circunstâncias, é inferior à densidade do ar ao nível do mar, resultando numa redução de sua rigidez dielétrica. Em conseqüência, os espaçamentos entre partes vivas e aterradas podem ser comprometidos, isto é, insuficientes para as condições do nível de tensão desejadas.
- Resistência à flexão
- Capacidade de corrente de curto-circuito As buchas de passagem devem suportar os efeitos térmicos e mecânicos das correntes de curto-circuito do sistema.
- (^) Corrente térmica nominal É o valor eficaz da corrente simétrica de curto-circuito que a bucha deve suportar termicamente por um período de tempo definido, considerando-se que a mesma esteja em operação, sob corrente nominal, a uma temperatura de 40°C.
- Corrente dinâmica de curto-circuito É o valor de crista da corrente de curto-circuito, considerando-se o seu primeiro semi ciclo. O valor normalizado é de 2,5 vezes a corrente térmica de curto-circuito.
3.4 Partes principais da bucha de passagem
- Condutor As buchas possuem um tubo central, de cobre ou alumínio, que pode ser o condutor ou servir de passagem para um condutor rígido ou flexível. Nas buchas para baixas tensões e altas correntes, o condutor é formado por um cilindro central, maciço.
- Isolamento A. Buchas com invólucro isolante de porcelana A porcelana tem suas funções isolantes, oferece proteção contra agentes externos. A parte exposta é formada de saias, que proporcionam a distância de escoamento adequada as condições de poluição.
- Bucha de papel impregnado com óleo- o papel é enrolado no tubo central e, em seguida, impregnado com óleo isolante; o espaço entre este núcleo de papel e o invólucro é cheio de óleo isolante;
- Bucha de papel impregnado com resina- o papel é enrolado no tubo central e, em seguida, impregnado com resina; o espaço entre este núcleo de papel e o invólucro é cheio de óleo isolante;
- Bucha de papel aglutinado com resina- o papel, coberto com resina, é enrolado no tubo central; o espaço entre este núcleo de papel e o invólucro é cheio de óleo isolante; B. Buchas sem invólucro
- Bucha de cerâmica ou vidro- a isolação principal consiste de cerâmica ou vidro, formando um corpo maciço, em torno do condutor central;
- Bucha moldada- a isolação principal consiste de material orgânico, moldado.
No final de 1950, o desenvolvimento de um isolador com peso reduzido e características elétricas e mecânicas melhores em relação aos isoladores cerâmicos convencionais foi considerado um pré-requisito para as linhas de transmissão de 1000 kV. Embora o interesse na transmissão de energia em 1000 kV tenha diminuído, a busca por isoladores mais leves continuou, de modo que o primeiro isolador não-cerâmico foi fabricado em 1959, mas com diversas falhas devido ao trilhamento e à erosão, as quais estavam relacionadas com as saias fabricadas com resina-epóxi. Poucos anos mais tarde, fabricantes europeus introduziram no mercado a primeira geração de isoladores não-cerâmicos com menor percentual de falhas. Estes isoladores tinham um núcleo composto por um bastão em fibra de vidro recoberto por saias de material polimérico e as ferragens unidas ao núcleo de diferentes maneiras.
Na mesma época, os fabricantes utilizavam vários tipos de materiais poliméricos nas saias, entre os quais se destacavam o teflon, a resina-epóxi, a borracha de silicone vulcanizada à temperatura ambiente, a borracha de silicone vulcanizada a altas temperaturas, a borracha de etileno propileno-dieno (EPDM) e o polipropileno. Alguns destes polímeros foram carregados com cargas inorgânicas, tais como a alumina triidratada (ATH) e a sílica, para obter as propriedades anti-trilhamento desejadas. As ferragens foram unidas ao núcleo de diferentes modos, os quais incluíam cola com resina-epóxi, inserção de cones e a compressão do metal no bastão. Hoje, após o desenvolvimento continuado e extensivos testes em campo e em laboratório, isoladores não-cerâmicos estão em uso para tensões de até 765 kV.
4.2.5. Isolador roldana :
O isolador roldana é utilizado predominantemente em redes de distribuição urbana e rural secundária. A aplicação dos isoladores roldana em redes de distribuição é mostrada na figura abaixo.
4.3. Características elétricas dos isoladores
São apresentadas a seguir as principais características elétricas dos isoladores:
- Parâmetros elétricos principais: Para que se possa dimensionar adequadamente os isoladores para um determinado sistema elétrico, é necessario o conhecimento dos principais parãmetros que os caracterizam:
- Distancia de escoamento: É a distância medida entre o ponto de contato metálico energizado e o ponto de fixação do isolador.
- Tensão de descarga a seco e sob chuva: É o limite da tensão aplicada a um isolador, acima da qual ocorre uma descarga pela superfície externa durante um ensaio de laboratório realizado a temperatura ambiente, estando o objeto seco e limpo, de acordo com os procedimentos da NBR 5389-técnicas de ebsaio elétricos de alta tensão.
- Tensão suportável, 1 min a seco, a freqüência nominal: É o valor eficaz da tensão à frequencia nominal do sistema que um isolador pode suportar durante 1 min.
4.4 Características construtivas
Atualmente a fabricação dos isoladores está restrita à utilização de três materiais básicos, cerâmica,vidro e fibra.
Composição química: Os principais elementos que compõem os isoladores são os mencionados a seguir. Cerâmica: Dentre as matérias-primas empregadas na fabricação dos isoladores destacam-se o quartzo, o feldspato, o caulim e a argila. Agregados a estes elementos são misturadas a outras substâncias em percentagens bem reduzidas, mas que podem influenciar na qualidade ddiéletrica e mecânica do isolador. O destaque de um ou de outro elemento na composição da massa de fabricação dos isoladores de porcelana pode resultar em algumas propriedades, ou seja,elevando-se o teor de quartzo,obtém-se um isolador mais resistente às altas temperaturas,com maior resistencia mecanica e menor rigidez diéletrica ou elevando-se a percentagem de caulim e argila obtém- se um isolador mais resistente aos choques térmicos,porem com menor rigidez diéletrica.
Vidro: O vidro, que tem o seu emprego concorrente com a porcelana no setor elétrico,é composto de varias matérias-primas,destacando-se o óxido de silício,o óxido de boro e o óxido de sódio. Dentre as diferentes composições químicas, os vidros podem ser classificados em grupos bem como vidro de cálcio-chumbo, vidro de sódio-cálcio, vidro de cálcio-cálcicos. Os vidros que se destinam à atividade elétrica devem apresentar excelentes características mecânicas e térmicas. Fibras: As fibras utilizadas como isoladores, com poucas exceções,têm sido empregadas em instalações abrigadas. Isso se deve à sua pouca resistência aos efeitos danosos dos raios do tipo ultravioleta, que provocam o ressecamento da sua estrutura física eu aparecimento de trincas inicialmente superficiais. Cimento: serve para unir as partes de porcelana e deve ter um reduzido coeficiente de expansão térmica linear que possibilite trabalhar adequadamente durante os vários ciclos térmicos com a porcelana. Ferragens: devem ser submetidas ao processo de galvanização. Quando o isolador é destinado a zonas com elevados níveis de poluentes atmosféricos.
Contrapinos: normalmente são fabricados em latão ou bronze.
Propriedades elétricas e mecânicas: Os isoladores são caracterizados pelas propriedades eletricas e mecanicas especificas para as quais foram fabricados. A porcelana utilizada nos isoladores deve ser do tipo não porosa, de elevada resistencia macânica, quimicamente inerte e de ponto de fusão elevado. Dependendo do tipo de isolador e independente do material a ser utilizado, vidro ou porcelana, podem-se empregar ainda os seguintes elementos na sua fabricação:
4.5. Números de isoladores por tensão
Uma cadeia de isoladores é formada por uma série de isoladores de campânula de porcelana ou vidro. O número de isoladores que forma uma cadeia depende da tensão. Para a tensão de 120 kV usa-se de 6 a 8 isoladores enquanto para linhas de 500 kV são usados de 26 a 32 isoladores. A tensão média por isolador é de 10 kV.
5.2. Muflas
FIGURA1-ASPECTO CONSTRUTIVO DE UM PÁRA-RAIOS
FIGURA 1-ASPECTO CONSTRUTIVO DE UMA MUFLA
FIGURA-
FIGURA-
FIGURAS 1 E 2- ISOLADORES DE PORCELANA
FIGURAS 3 E 4 ISOLADORES POLIMÉRICOS
FIGURA-5 ISOLADORES ROLDANA
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIENCIA E TECNOLOGIA DO PIAUÍ
Alef de Almeida Quaresma Alice Jane costa da silva Danilo Macedo Mateus Dianiele Gomes da silva Eduardo lima Sousa Evenilson Henrique Moura de Oliveira
Trabalho da disciplina de sistema de Potência, Ministrado pelo professor Abraão Galeno, que tem como objetivo o estudo de equipamentos de subestação.
TERESINA/2011.
