Curso_Ensaios_Eletricos[1]

7/29/2019 Curso_Ensaios_Eletricos[1]

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INSTITUTO DE TECNOLOGIA PARA O DESENVOLVIMENTO

UHE GOV. NEY BRAGACOPEL GERAO15 19 de Setembro / 2003

Luis R. A. GamboaLACTEC / DPEL / UTAT

CURSO

ENSAIOS ELTRICOSEM EQUIPAMENTOS DE

SUBESTAES E USINAS


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CURSO DE ENSAIOS EM EQUIPAMENTOS ELTRICOS(MDULO: ENSAIOS DE CAMPO)

1) Aspectos gerais Caractersticas dos materiais. Condutores, quase condutores e dieltricos. Materiais

Isolantes vs Dieltricos. Conceitos. Efeito da temperatura.

Propriedades Eltricas: Resistividade, Permissividade, Condutividade, Constantedieltrica, Relaxao Dieltrica.

Comportamento dos materiais com a freqncia e a geometria do Campo Eltricoaplicado. Configuraes de campo eltrico, aplicaes em equipamentos.

Classificao dos materiais Isolantes. Classe trmica. Temperatura do ponto maisquente.

Capacitncia. Correntes de Carga, Descarga, Deslocamento e Conduo. Circuitos equivalentes da Isolao. Caractersticas dieltricas em CA e CC. Tangente Delta, Fator de Potncia e Fator de

Dissipao. Exemplo.

2) Transformadores FLUXOGRAMA DE DIAGNSTICO DO ESTADO GERAL DO TRANSFORMADOR

APLICABILIDADE DOS ENSAIOS DE CAMPO CONVENCIONAIS OU ESPECIAIS DIRETAMENTERELACIONADOS AOS DIVERSOS SINTOMAS E MECANISMOS DE FALHA

ndice de Polarizao, Relao de Absoro, Diagnst ico e cuidados na interpretaode resultados em transformadores (IEEE std 62-1995).

Teor de umidade versus ensaios convencionais. Taxa de envelhecimento do papel impregnado. Isolao tpica de transformador de distribuio. Distribuio de tenses em funo

dos materiais consti tuintes. Sistema papel-leo. Equilbrio da umidade vs temperatura. Eletrificao esttica e

Taxa de difuso da umidade. Cuidados de interpretao. Normas. Isolao entre espiras. Comentrios. Polaridade. Conceito e mtodos de ensaio. Relao de tenses TTR Deslocamento angular. Diagrama vetorial de transformadores. Exemplos: Yy0, Yd1. Megohmmetro analgico. Circuitos Ground e Guard Medio de Resistncia de Isolamento em transformador Ensaiador de Fator de Potncia. Circui tos Ground, Guard (fr io e quente) e UST. Medio de Fator de Potncia em transformador Cancelamento de interferncias em medies no Campo. Mtodo da chave inversora

do Ensaiador de Fator de Potncia. Outros cuidados prticos para minimizar erros Medio da Resistncia dos Enrolamentos. Cuidados com chaveamentos, induo,

correo de valores. Decrscimo de R vs ensaios CA como Iexc (Doble), TTR.Transio de tapes do comutador.

Aterramento do ncleo. Falha da conexo/capacitncias. Aterramento Mltiplo / T.


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PROBLEMAS DE DESLOCAMENTO DE BOBINAS EM TRANSFORMADORES Esforos radiais entre enrolamentos. Foras axiais. Esforos entre espiras. Exemplos

de deformaes. Impedncia de Curto-circuito. Conceito e Medio por fase, no campo. Corrente de Excitao. Medio, Interpretao de Resultados.

Capacitncia entre enrolamentos e entre BT e massa / ncleo. Anlise de resultados.Cuidados na interpretao. Resposta a impulsos de Tenso.

ENVELHECIMENTO TRMICO DO PAPEL ISOLANTE. Evoluo do conceito de fim-de-vida. Mtodos de diagnst ico pontuais e globais. Resistncia Trao, Grau de

Polimerizao (GP), Furfural (2fal), RVM. Instrumento de Ensaio de Tenso de Retorno (RVM). Processos de Polarizao. Circui to Equivalente. Resultados t picos de ensaios.

Efeitos da distribuio da umidade e da degradao do leo isolante. Comparao entre RVM e outros ensaios dieltricos e com o GP Indice de Polarizao vs Umidade do Papel, para diferentes temperaturas. Potncia do transformador / Potncia trmica / Valor de placa. Sobrecarga vs envelhecimento. Fatores limitadores.

3) Buchas Caractersticas construt ivas

Medio de Capacitncias C1 e C2 e FP em buchas condensivas. Interpretao deresultados. Ensaio de Colar quente. Emprego de Colares Guard em buchas com superfcie irregular ou contaminada. Sobrecargas admissveis

4) Compatibi lidade Eletromagntica em SEs. Cuidados na execuo de ensaios

Induo Eletrosttica Induo Eletromagntica. Exemplo prtico e clculo. Cuidados com a instrumentao. Mtodos de cancelamento de interferncias na medio.

5) Geradores Materiais do Sistema de iso lao de mquinas. Degradao trmica. Contro le do Estresse de Tenso. Descargas parciais em geradores.

Polaridade das Descargas Parciais em funo do tipo de defeito no Gerador.


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Efeito da Temperatura. Circui to de Ensaio e formas de onda tpicas. Testes de deteco e mecanismos de falhas para diversos tipos de isolao. Localizao de curtos-circu itos entre espiras de bobinas polares de rotores, motores,

etc. Ensaio de resposta a impulso. Ressonncias srie e paralelo. Circuito equivalente da

isolao. Exemplos de diagnstico. Cuidados. Perdas Parasitas e efeito do nmero de condutores da barra. Exemplo. Tenso aplicada CC em geradores HY-POT Detalhes do mtodo, cuidados, discusso sobre aplicabilidade e limitaes Levantamento de caractersticas em geradores

Ensaio de Saturao em Vazio Levantamento Reta de Curto-circuito Obteno de parmetros caractersticos a partir destes ensaios Curva de Capabilidade. Sobreexcitao Transformadores.

6) Sistemas de Aterramento Conceito de Resistncia de Aterramento. Parmetros Concentrados e Distribudos.

Exemplo. Comportamento de Malhas em baixa freqncia. Comportamento de Malhas durante descargas atmosfricas Comportamento de Malhas em funo da geometria dos eletrodos. Configuraes tpicas e aplicaes de Malhas para Sistemas de Gerao, Distribuio

e Telecomunicaes. Apl icao de Malhas Perimetrais e Peninsulares em SEs. Medidor de Resistncia de Terra Megger de Terra . Caractersticas e Operao Medio da Resistncia de Aterramento. reas de Resistncia Efetiva. Conceito. Mtodo da Queda de Potencial. Mtodo s implif icado dos 62 % Aspectos de segurana para a execuo do ensaio Limitaes dos mtodos convencionais. Mtodo de Injeo de Altas Correntes. Aplicaes, cuidados, limitaes. Exemplo

prtico: SE Cascavel 525 kV / LT CEL- US SCX. Medio da Resistncia de P de Torre de LTs. Medio da Resist ividade do Solo. Mtodo de Wenner. Outros mtodos. Novos instrumentos: O Alicate Terrmetro. Caractersticas, principais aplicaes,

limitaes, fontes de erro e possibilidades para malhas de SEs de pequenasdimenses.

Comparao com o mtodo de Queda de Potencial. Exemplo prtico.

7) Reator Trifsico de Aterramento Impedncia de Seqncia Zero. Conceito bsico

Medio de Z0 no Campo e Clculo.


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8) TCs Ensaio de Saturao em TCs Conceitos bsicos, roteiro de clculo e interpretao dos resultados Normas aplicveis e cuidadas de execuo.

TCs de Bucha. Relao de Transformao. Cancelamento de interferncias indutivasdurante o ensaio em SEs energizadas.

10) Pra-raios Introduo. Evoluo construtiva, materiais e principais mecanismos de avaria. Ensaios de Isolamento no campo Ensaios de Laboratrio

Tenso de Referncia

Corrente de Fuga Tenso Residual

Ap licao de Medidores de corrente de fuga, de p ico e harmnicas em pra-raios dexido de Zinco, no campo.

11) Ensaios em Cabos e Muflas Tipos de isolao sl ida em cabos. Classificao Ensaios de Aceitao e Recebimento Corrente de fuga vs tenso Corrente de Fuga vs Tempo Interpretao de Resultados Esquema do ensaiador HI-POT.

12) Capacitores Medio da Capacitncia. Determinao da Potncia Reativa. Critrios de aceitao Isolao total. Isolamento entre buchas

13) Disjuntores Resistncia de Contatos Isolamento CA, TLI em Disjuntores GVO. Medio de Tempos de Operao. Circuito de ensaio Tempos de: Abertura, Fechamento, Discordncia de Plos, Religamento, Curto-

Circuito, deslocamento e velocidade dos contatos mveis.


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EQUIPAMENTOS ELTRICOS

COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS

Conceito de Campo Eltrico:

Fora sobre uma carga eltrica => Ecs

ALGUMAS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS ELTRICOS

Condutividade = [S/ m] ==> esta propr iedade est associada com aCorrente de Conduo e a Resistividade ( = 1/)Permissividade = =Ko (com o =8,85x 10-12[F/m] ) ==> associada com aCorrente de Deslocamento (capacitncia, carga/descarga, polariz., CA, FP)

Onde K a Constante Dieltrica (ou Permissividade Relativa r)Quanto resposta no tempoO comportamento do material definido pela relao / d [adimensional]Onde= Freqncia angular = 2 f (excitao peridica)

++

+

+

+

F

E

F E q


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CLASSIFICAO DOS MATERIAIS ELTRICOS

Se >> (pelo menos 100 vezes maior) o material CondutorSe ento o material Quase Condutor

Se 14 x 0 = 14 x 8,85x 10-12 [F/m]

para f = 1 kHz

/ = 0,01 / (2x 1000 x 14 x 8,85x 10-12) 13000 => Condutorpara 10 MHz => / = 1,3 => Quase condutor

para 30 GHz => / = 0,00043 => Dieltricogua Doce:: At 1 kHz --> Condutoraa Acima de 10 MHz --> Dieltr ica.

gua Salgada: At 10 MHz --> Condutoraa Acima de 10 GHz --> Dieltr ica.


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ISOLANTES e DIELTRICOS

a) A caracterstica Isolante est relacionada com a habilidade delimitar o fluxo da Corrente. Est relacionada com aResistividade do Material a as caractersticas do campoeltrico.

b) Um material dieltrico deve tambm ser um meio isolante, massuas propriedades so descritas por sua constante dieltrica,

rigidez dieltrica, absoro dieltrica e fator de potncia.

c) Portanto, como um dieltrico deve possuir algumaspropriedades de um isolante, e vice-versa, ambos termoscostumam ser usados indist intamente.

d) A propriedade isolante est mais associada funo que omaterial deve atender para uma dada situao.

e) Assim, um dieltrico com diferentes espessuras, ou usado emdiferentes temperaturas, freqncias ou intensidade de campoeltrico, poder ser ou no um isolante adequado.


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CLASSIFICAO DOS MATERIAIS ISOCLASSETRMICA

T DO PONTOMAIS QUENTE ( C) *

MATERIAIS OU COMBINAA

O 90 Algodo, Seda e Papel no impregn

A 105Algodo, Seda e Papel adequadamenvolvidos ou imersos em dieltric

B 130Mica, Fibra de vidro, Asbesto, etc., aglutinadas adequadas para opera

F 155Mica, Fibra de Vidro, Asbesto, etc.,aglutinadas adequadas para opera

H 180Elastmero de Silicone, Mica, Fibracom substncias aglutinadas adeqe outros materiais com capacidade

220Materiais em que a experincia ou omostrem que so adequados para o

C Acima de 220Isolao que consiste inteiramentevidro, quartzo ou materiais orgnic

operar com temperaturas acima de

* Obs.: A temperatura do ponto mais quente o valor com que osclasse de temperatura podem operar continuamente sem apresentar d


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Algumas configuraes de Campo Eltrico

Campo Eltrico: Intensidade e Geometria

Linhas deCampo Eltrico

LinhasEquipotenciais

As linhas que representam o Campo Eltricoso perpendiculares aos eletrodos da fonte.No h componente tangencial superfciedos eletrodos em condies estticas.

+ + + + + + + + + +

Corona

O Campo Eltrico numa regio proporcional ao nmero de linhas / cm2


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DIELTRICOS CONCEITOS BSICOS

+ + + + + + +

d

A

d

A

Ar Dieltrico C = A K o / d

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Corrente Totalde Carga

Corrente deDeslocamento

Corrente de AbsoroReversvel

Corrente de CargaIrreversvel

(-) Corrente de AbsoroReversvel

CARGA

DESCARGA

G

C

Ch

V

min0 1

Corrente deConduo

tempo

C = Q / V = I t / V

+ + + + + + +

I

+ Q

Q

1

2


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MEDIDAS DIELTRICAS EM DC (RI, IP, RA)

Circuito de ensaio

A Resistncia de Isolamento (isolao?) varivel no tempo. Costumaestabilizar antes de 10 minutos em isolaes mais comuns, comopapel-leo

A Resistncia de Isolamento, RI, depende da temperatura da isolao.No caso de transformadores, considera-se que seu valor cai para ametade a cada 10 de aumento na temperatura. Os valores costumamser referidos para 75C.

Relao de Absoro, RA = R1min / R15segndice de Polarizao, IP = R10min / R1min

A anl ise de resultados comparativa, ao longo da vida doequipamento, e dos equipamentos da mesma famlia.

RA (R1min / R15s) IP (R10min/R1min) Condio da Isolao

< 1 < 1 Pobre

1 1,4 1 - 2 Questionvel

1,4 1,6 2 - 4 Aceitvel

> 1,6 > 4 Bom

Tabela orientativa para diagnst ico da Isolao de Transformadores

E R CIr Ic

ChI

I

R

R (M)I (mA)

1 10 T (min)


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Alguns cuidados na interpretao de resultados

Para transformadores pequenos, o IP prximo de 1 (IEEE std 62-1995)

Estudos comparativos entre RI, IP, FP e outros tm sido realizadosrecentemente. O teor de umidade da isolao tambm hoje est sendoconsiderado..

1

10

100

0,1 1 10

Teor de Umidade (%)

TaxadeEn

velhecimento

4

3

2

1

IP

25 C

50 C

75 C

100 C

0 1 2 3 4 Teor de Umidade (%)

6

30

3


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TAXA DE ENVELHECIMENTO EM FUNO DA UMIDADE DO PAPEL

CARACTERSTICAS DIELTRICAS EM CA

Circuito paralelo simples

F. D. - Fator de Dissipao = Ir/ IcF. P. - Fator de Potncia = cos = Ir/ I

Exemplo:

= 10 ==> = 90 10 = 80Num caso mais prtico de isolao, para cos = 4,00% a tan = 4,003 %

Ento, para ngulos pequenos entre Ic e I: F. P. (cos ) tan dO Fator de Potncia varia com:

a temperatura (valores so referidos, normalmente a 20 C) a umidade (nem sempre de forma sensvel ou conhecida) a freqncia (mtodo tan vs freqncia)

~E R C

I

Ir Ic

I 90

Ir

Ic

E

tan 10= 0,1763cos 80 =0,1736


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TRANSFORMADOR DE DISTRIBUIO(ISOLAO TPICA)

DISTRIBUIO DA TENSO APLICADA EM DIELTRICOS EM SRIE

NOS ENSAIOS COM DC, PRATICAMENTE TODA A TENSO FICA NOPAPEL IMPREGNADO COM LEO. A TENSO SE DIVIDE EM FUNODAS ESPESSURAS E RESISTIVIDADES DOS MATERIAIS. A INFLUNCIADO ESMALTE USADO NA ISOLAO ENTRE ESPIRAS, PORTANTO,

DESPREZVEL, NESTES ENSAIOS.

NOS ENSAIOS EM CA, A TENSO FICA DISTRIBUDA EM FUNO DASCAPACITNCIAS (PERMISSIVIDADES E ESPESSURAS) DOSMATERIAIS, ESPECIALMENTE EM ALTAS FREQNCIAS.

EQUILBRIO DE UMIDADE DO SISTEMA LEO-PAPEL VS T ELETRIFICAO ESTTICA. TAXA DE DIFUSO. ESPESSURAS... CURTO-CIRCUITO DO ENROLAMENTO SOB TESTE E ISOLAO

ENTRE ESPIRAS. (ENSAIOS DE TENSO INDUZIDA, IMPULSO...)

Esmalte 0,080 mmCilindro de Papel AT-BT 3,5 mmCilindro de Papel Ncleo-BT 2 mmCadaro 0,3 mmCondutor AT 1 mmAT BT 10 mmleo AT-BT 6 mmBT e ncleo 2 13 mmTinta 1017.cm (espessura 80 m)Papel (parafinado) 1018.cmleo isolante 1012 a 1015 .cmRevestimento chapas: 100 /cm2 / lminaResistividade chapas : 50 .cm (6 m/face)

esleo papel leo sm esm leo cad alg leo tinta

Condutor AT Porcelana TanqueCondutor BT

7 mm

Ncleo

Re leopap leo

17 mm

Rev papel esm esm leo papel leo esm esm leo cadg leo tinta

~=

Ra Rb

Ca (XCa) Cb (XCb)

Material a Material b

Va Vb


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GASCROMATOGRAFIA eENSAIOS FSICO-QUMICOS

NO LEO ISOLANTE

ARCO

ELTRICO

CENTELHA -MENTO

ATERRAM.DO NCLEO

CAVIDADES

BLINDAGEMMAGNTICA

PONTAS

ATERML

AQUDO N

ATERRAM.BLIND. ELET.

CURTO ENTREESPIRAS

CURTO , Tou AT / BT

DESCARGASPARCIAIS

DETETORACSTICO

CELULOSEENVOLVIDA

ESTANQU.COMUTADOR

OPERAOREL 87 T

CAPACITNCIAPARA A MASSA

IMPULSOCOM B. T.

CHAPCU

ENTFER

DETECOM

CONTINUIDADE

FLUXOGRAMA 1

S

SN

N

S

N


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OUTROS SINTOMAS(HISTRICO OPERAO)

FLUXOGRAMA 2

DESLOCAMENTODO BOBINADO

AQUECIMENTODO TANQUE

IMPEDNCIA DECURTO-CIRCUITO

POR FASETERMOVISOR

CAPACITNCIAENTRE

ENROLAMENTOS

COMPARAOCOM FAMLIA(LOTE - ODC)

IMPULSO COMTENSO

REDUZIDA

UMIDADE DAISOLAO

RVM

ISOLAMENTODC / AC .....

ESTANQUEIDADEVAZAM, SLICA, BOLS

DE NEOPRENE...FURFURAL

REGENERAOPERIDICA


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CUIDADOS NA EXECUO DE ENSAIOS CEM EM SEs

Induo Eletromagntica em SEs (e = d/dt)a) Chaveamento de circuito indutivo. Medio da Resistncia hmica

de Enrolamentos

e = d/dt x N

Cuidados adicionais com a instrumentaoDesligar o vol tmetro (ou galvanmetro, no caso de empregar ponte) antes

de chavear a fonte de corrente.

e

CH

Massa dotransformador

V

Piso

I

X2

X1

H2

H1

tempo

Desliga: maiordi/dt

Liga

I

Corrente estabilizada de Ensaio


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Ligao longa de cordoalha de aterramento no instrumento de ensaio

rea do Loop cordoalha conexo malha: ~ 6 m

2

R = 7 metros; Surto de manobra: Ipico = 1000 A ; 10 MHz

T = 0,1s==> Rampa 0,1 / 4 = 0,025s => di/dt = 40 x 109 A/se = d/dt = (dB/dt) x A = (dH/dt) xo x A = (di/dt) xo x A / (2x R)e = 40 x 109x4 10-7 x 6 /(2x 7) [V] = 40 x 109x 2 x 10-7 x 6 / 7 [V]

eepico 6,9 kVVsc) Induo Eletrosttica (Descarga por Acoplamento Capacitivo)

0,5 m

10 m

R

A

Seccionadora

Malha de Terra

Barramento AT

Pisoe

Cordoalha

Malha de Terra

Barramento AT

Piso

+ + + + + + + + + + + + + + + +

+ ++ + +

C1

C2

++ +

++ +

kV

+ + + + + + +

+ + + + + + +

+ + + + + +

kVC1

C2


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Envelhecimento Trmico do Papel Isolante

Material: celulose, um composto orgnico polimrico, cujas molculasconsistem em longas cadeias de anis de glicose (monmeros).Resistncia mecnica proporcional aocomprimento das cadeias.

MOLCULA DA GLICOSE

Grau de Polimerizao (GP): Nmero mdio de anis de glicose na

molcula. Tipicamente varia entre 1000 e 1400 para um papel novo.Devido aos processos de secagem em fbrica, o GP da isolao de umtransformador menor que em papel novo e no raro especificar umvalor mnimo de 800.

GP na faixa de 100 a 250 serve como critrio de fim-de-vida.

Mecanismos de envelhecimento:hidrlise, oxidao e pirlise

(gua) (oxignio) (calor)

CONSEQNCIAS DESTES 3 MECANISMOS:

QUEBRA DE LIGAES

GERAO DE GUA

H OH

H C O

OH CH2

... O C OH H C ...

C C H


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Envelhecimento Trmico do leo IsolanteDurante a fase inicial de oxidao dos leos isolantes so formadoscompostos polares no-cidos, tais como lcoois, aldedos, cetonas,

etc. medida que o processo avana, formam-se cidos e borra: ==>FIM-DE-VIDA DO LEO ISOLANTE.

Com a borra, o transformador sofre aquecimento adicional. a) pelaobstruoque a borra promove nos canais da circulao de leo dosenrolamentos e nos radiadores; b) a borra um bomisolante trmico.

Para garantir a qualidade do leo isolante, comum a adio deinibidores que retardam a velocidade do processo de oxidao, almda realizao de tratamentos peridicos.

Mtodos invasivos pontuais A Resistncia Trao, Grau de Polimerizao GPAlternativa (atualmente usada): Colocao de ti ras de papel emtransformadores de fora novos. (Tcnica apenas orientativa).

Mtodos no invasivos globais

Furfural (2Fal )O 2Fal o mais representativo de uma famlia de furfuraldedos queresultam especificamente da degradao do papel. Representa ocomportamento global, a partir da amostra de uma pequena quantidadede leo do transformador.

H estudos que correlacionam o GP com o 2Fal.

Sua anlise inicialmente era feita em funo de sua concentrao noleo, com a relao mg2Fal / lLEO [ppm]. Mais recentemente, a relao

considerada mais significativa a concentrao de 2Fal com relao massa de papel do transformador, ou seja, mg2Fal / kgPAPEL [ppm].

Atualmente, o 2Fal includo nos diagnsticos de fim-de-vida detransformadores de potncia das principais concessionrias.

No se aplica diretamente aos casos em que o leo do transformadortenha sido filtrado ou substitudo.

Tenso de Retorno RVM (sigla de Recovery Voltage Meter)


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ENSAIO DE TENSO DE RETORNO

(Espectro de Polarizao)

Processos de Polarizao aspectos gerais

Alguns processos de polar izao dependem somente da orientaode cargas no campo eltrico aplicado (processos elsticos, semperdas, extremamente rpidos, da ordem de 1014 s).

Outros, como o caso da polarizao interfacial (quando mais deum material isolante est na presena do campo externo) so maislentos porque sua resposta envolve o deslocamento de cargas at aregio de fronteira dos materiais envolvidos. No caso, papel e leoisolante. O tempo em que o processo se d depende dapermissividade e resistividade dos materiais que formam este sanduche dieltrico . Este um processo que apresenta perdas.

Com a umidade, a capacitncia de polarizao aumenta vriasvezes, porm a resistncia diminui centenas de vezes de modo queo tempo de relaxao ( = RpCp) reduzido sensivelmente,acelerando a resposta deste processo. Em termos prticos, umaumento de 1% no teor de umidade do papel pode acelerar aresposta em mais de 10 vezes.

O tempo de resposta depende tambm da temperatura da isolao,que acelera a mobilidade das cargas eltricas e, portanto, osprocessos de polarizao nos materiais isolantes. Desta forma, osvalores deste ensaio so referidos temperatura de 20 C.

Para uma determinada freqncia de excitao e temperatura domaterial, ocorrer ressonncia. Nos processos com perdas, estafreqncia representa um valor de pico para as perdas.


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CIRCUITO EQUIVALENTE DA ISOLAO

CIRCUITO DE ENSAIO

DESENVOLVIMENTO DA TENSO DE RETORNO

Rp1 Rp2 Rp3

Cp3Cp2Cp1

Rg

Cg

Vo Ch2

V (Eletrmetro)

Ch1

Isolao

TR - Tenso de Retorno

Tenso de Descarga (sem cur to-circuitar)kV

t (s)

2,0

tc td

Valor de Pico


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Repetindo este procedimento para vrios tempos de carga emantendo-se uma relao tc/td=2, obtem-se uma famlia de curvas detenso de retorno. A envoltria dos picos chamada de Espectro de

Polarizao. O pico desta envoltria representa uma resposta globaldominante para a isolao e tambm um determinado teor de umidade.

V (kV)

t (s)

TR1

TR2

TR3

TR4

TR5

TR6 TR7

Espectro de Polarizao

ESPECTRO DE POLARIZAO E TENSES DE RETORNO

Quando a superfcie isolante exposta umidade ambiente apareceum segundo pico. O mtodo permite avaliar a qualidade dos processos

de manuteno e recuperao de transformadores, onde a isolaofica exposta ao ambiente por tempo prolongado.

Um pico extra na regio mais rpida indicativo leo isolante ruim.

1

10

100

1000

0,01 0,1 1 10 100 1000 10000

Tempo de carga Tc (s)

TensodeRetornomx(V)

ESPECTRO DE POLARIZAO TPICO DE UM TRANSFORMADOR

Tpico

Com umidadeno uniforme

leo isolante ruim

Regio contaminada

Regio seca


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Tenso de Retorno vs Grau de Polimerizao

1

10

100

1000

0,01 0,1 1 10 100Tc (s)

TensodeRetorno(V)

GP =1200 (4.000 horas, 120 C)

GP =600 (2.000 horas, 120 C)

GP =400 (500 horas, 120 C)

ENVELHECIMENTOACELERADO DE PAPEL KRAFT A 120C (TENSO DE RETORNO A 60C)

RVM vs OUTROS ENSAIOS DIELTRICOS

Os ensaios de RI, IP, tg (60 Hz) e tg (0,1 mHz ~ 1 kHz) so poucosensveis para teores de umidade inferiores a 1%, cuja respostadominante da ordem de centenas de segundos (sistema papel-leo).Em 60 Hz, no h tempo sufic iente para observar estes processos.

IP vs Teorde Umidade do Papel, para vrias temperaturas

IP R60 / R10

25 C

50 C

75 C

100 C

0 1 2 3 4 Teor de Umidade (%)

4

3

2

1


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GERADORCOMPONENTES DO SISTEMA DE ISOLAO

ISOLAO ENTRE CONDUTORES ISOLAO ENTRE ESPIRAS ISOLAO PARA A TERRA CAMADA SEMICONDUTIVA (GRAFITE) CAMADA CARBETO DE SILICIO

Construo tipo Tijolo

Condutores deigual tamanho

Cobre

Isolao para a terra

Isolao entre espiras

Isolao entrecondutores


27/91

90

100

T(C)

Cunha

Posio

Cobre

Isolaopara

amassa

Sensorde

tem

eratura


28/91

27

Cin Car

dar

Calo lateral

Ncleo doEstator

Aterrado

Quando Ear= Var > 3 kV/mmdar

==> Ocorrem Decargas Parciais

Semicondutor

EspaamentoNcleo - Bobina

~

Rsemi

CarVar

Cin


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NCLEO

CAMADA SEMICONDUTIVA(CARBETO DE SILCIO)

CAMADA SEMICONDUTIVA(GRAFITE)

REGIO DESOBREPOSIO

NCLEO

CONTROLE DO ESTRESSE DE TENSO

OBJETIVO: EVITAR DESCARGAS PARCIAIS NA SUPERFICIE (CORONA)

PARA MQUINAS A PARTIR DE 6 kV

CAMADAS SEMICONDUTORAS PODEM SER APLICADAS NA FORMA DETINTAS OU FITAS, TANTO NA RANHURA QUANTO NA SADA DA BARRA.


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CONDUTOR

FLUXOPRINCIPAL

FLUXO DISPERSO

FLUXO DISPERSO

CAMPOMAGNTICO

R O T O R

CAMPOMAGNTICO

I

N S

CAMPO MAGNTICO

FLUXOPRINCIPAL

CONDUTOR

ESTATOR


31/91

30

X X X X X X X X X

X X X X X X X X

X X X X X X X X X

X X X X X X X X

X X X X X X X X X

X X X X X X X X

CONDUTOR (EM CORTE)FLUXO DISPERSO

CORRENTESPARASITASFOUCAULT

Isolaopara a terra

Isolaoentre espiras

PERDAS PARASITAS Pp

Pp = V2 / R

V Tenso Induzida no condutor (valor eficaz), proporcional rea cortada pelo f luxo longitudinal ao condutor

R Resistncia equivalente do condutor

Exemplo simpli ficado. Dividindo o condutor em 9 partes

iguais e considerando a corrente concentrada no permetrodestas.

Em cada segmento, V torna-se V / 9 e R torna-se R / 3(usando simpli ficadamente o permetro como caminho dacorrente)

Pp= 9 x [(V/9)2 / (R/3)] = 27 / 81 [V2/R]

Pp= V2 / R3


32/91

31

EFEITO DA LOCALIZAO DAS DPs NA POLARIDADE

EFEITO DA TEMPERATURA

VARIAES SUTIS PARA FAIXAS DE 5 C VARIAES DRSTICAS PARA FAIXAS DE 20 C ENSAIOS FEITOS PARA A MESMA CARGA E DIFERENTES TEMPERATURAS,

PELO MENOS 20 C PODEM SERVIR PARA IDENTIFICAR O MECANISMODA FALHA

Ncleo doEstator

Cobre

Isolao paraa massa

DP positivas > DP negativas

DP positivas DP negativasDP positivas


33/91

32

EFEITO INVERSO () DAS DPs COM A t(QUANDO AS DPs DIMINUEM COM O AUMENTO DA TEMPERATURA)

O TAMANHO DOS ESPAOS VARIA INVERSAMENTE COM ATEMPERATURA. COBRE E ISOLAO AUMENTAM DE TAMANHO,DIMINUNDO OS ESPAOS ENTRE A ISOLAO E O NCLEO, E,PORTANTO, AS DPs

ESTE EFEITO MAIS SIGNIFICATIVO PARA ISOLAES DE POLIESTER EASFLTICAS, MAS TAMBM PODE SER OBSERVADO EM ENROLAMENTOSISOLADOS EM EPOXI

NOTAR QUE A TEMPERATURA DO COBRE OU DAS CAMADAS INTERNASDA ISOLAO NO SO REFLETIDAS COM RAPIDEZ PELOS RTDs.

EFEITO PROPORCIONAL (+) DAS DPs COM A t(QUANDO AS DPs AUMENTAM COM O AUMENTO DA TEMPERATURA)

INDICATIVO DA DETERIORAO DA TINTA SEMICONDUTIVA

COM O AUMENTO DA TEMPERATURA, A RESISTNCIA DESTE MATERIALCRESCE AUMENTANDO O NVEL DE DP POSITIVAS

ESTE UM MECANISMO DE FALHAS MUITO LENTO, PORM PODE LEVARAO APARECIMENTO DE ZONAS DE ELEVADA PRODUO DE OZNIO


34/91

33

DP ()

DP (+)

Pulsos individuaisde Descargas Parciais

Tenso de 60 Hz

0 180 360

Ampl itude

dos Pulsos

~FonteAC

CapacitorP/deteco

de DP

Ao Osc.


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34

MECANISMOS DE FALHA E TESTES DE DETECO

MECANISMO DA FALHA SINTOMAS TESTETIPOS DEISOLAO

DEGRADAO TRMICADP,DESCOLORAODA ISOLAO

DP, INSPEOVISUAL, tan , FP MICA-ASFLTICA

CICLOS DE CARGADP, GIRTHCRACKING

DP, INSPAOVISUAL, tan , FP MICA-ASFLTICA

PERDAS NOENROLAMENTO

DP, DESCARGASNA RANHURA,OZNIO,AFROUXAMENTODE CUNHAS

DP, INSPAOVISUAL, CUNHASBATENDO,OZNIO

SISTEMASDUROSEPXI EPOLIESTER

DESCARGAS ELTRICASNA RANHURA

DP, DESCARGAS

NA RANHURA,OZNIO,

DP, INSPEOVISUAL

MQUINAS

REFRIGERADASA AR

IMPREGNAOIMPRPRIA

DP DP, tan , FPVACUUMPRESSUREIMPREGNATION(VPI) GLOBAL,BOBINAS COMCARGA DERESINA

CONTAMINAO NASADA DO

ENROLAMENTO

DP, P BRANCO,

LEO E GRAXA

DP, INSPEOVISUAL, RI, IP, HI-

POT, FP, tan ESTRESSE DE

ALTA TENSOESPAAMENTOINADEQUADO ENTREBOBINAS

DP, P BRANCO,OZNIO

DP, INSPEOVISUAL

REFRIGERADA AAR

INTERFACESEMICONDUTIVA

DP, P BRANCO,OZNIO

DP, INSPEOVISUAL, FP, tan

REFRIGERADA AAR COM TINTASDE CONTROLEDE ESTRESSE

VIBRAO EM FIM DE

ENROLAMENTO

PERDA DE

APERTO, PBRANCO

ACELERMETRO,

INSPEOVISUAL

MQUINAS DEAT, COM

PROLONGAMEN-TOS E BRAOS?(LONG E ARMS)


36/91

35

CARACTERSTICAS DAS DPs E MECANISMOS DE FALHA

MECANISMO DA

FALHA

PREDOMINNCIA

DE POLARIDADE

EFEITO DA

CARGA

EFEITO DA

TEMPERATURA

NGULO DE

LOCALIZAODETERIORAOTRMICA

SEM SEM INVERSO 45 e 225

CICLOS DECARGA

NEGATIVA INVERSO INVERSO 45

PERDAS NOSENROLAMENTOS

POSITIVA DIRETO INVERSO 225

DESCARGABARRA/NCLEO

POSITIVA SEM INVERSO 225

IMPREGNAOINADEQUADA

SEM SEM INVERSO 45 e 225

CONTAMINAOEM SADA DOENROLAMENTO

SEM SEM IMPREVISVEL15, 75, 195 e

255

ESPAAMENTOINADEQUADOENTRE BOBINAS

SEM SEM IMPREVISVEL15, 75, 195 e

255

DETERIORAODE INTERFACESEMICONDUTORA

POSITIVA SEM DIRETO 225


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36

LOCALIZAO DE CURTOS-CIRCUITOS ENTRE ESPIRAS DEBOBINAS POLARES DE ROTORES, MOTORES, TFs...

Em regime, o calor e a fora centrfuga promovem cur tos-circuitos entre asespiras dos plos do rotor, provocando desbalanceamento e vibrao mecnicano gerador. Quando o gerador pra para inspeo, o defeito dific ilmente localizvel com os mtodos usuais CC e CA.

ENSAIO DE RESPOSTA A IMPULSO

Princpio: Comparao das impedncias de surto de bobinas de mesmas

caractersticas (duas a duas), usando uma onda impulsiva.Impedncias iguais ==> freqncias de ressonncia e osci laes iguais.

Descr io do Instrumento. Comparador de Resposta a Impulsos, da BakerInstrument Co. At 12 kVp e mdulo de expanso para 24 kV

Freqncia de Ressonncia Fo = 1 / ( 2 )

Circuito ressonante paralelo Circuito ressonante srie

C

Z

Fo F

R

Z

Fo F

R

F

F

R

R

LL

C

C


38/91

37

Circuito equivalente da isolao para resposta a impulso (alta freqncia)

Aplica-se tenso compatvel com o NBI do enrolamento. Em bobinasrotricas, na Copel, o valor empregado 250 volts de pico.

No caso de compararpolos desmontados, a simetria fundamental(tomar cuidado com objetos ferrosos prximos aos polos ensaiados,como por exemplo cubculos).

Transformadores: a indutncia da bobina da perna central maior que adas laterais.

Ondas coincidentes

Ondas no coincidentes

CUID

ADO

S


39/91

38

TENSO APLICADA CC HY-POT EM GERADORES

Tenso de prova Up (mxima) = (2 x Unom) + 1 Acima de 26 kV o efeito corona influi fortemente: faixa inadequada Primeiros 10 minutos: degrau in icial 0,3 x Up (mximo de 10 kV). Nos degraus

seguintes: acrscimos de 20 %

Ajuste para 90 ~ 95 % do valor (a tenso sobe, por efeito capacitivo) Tempo de durao de cada degrau: Mtodo de Schleif. Consiste em

ajustar os tempos de aplicao dos degraus para conseguir uma reta

Leitura da corrente de fuga para 1, 3 e 10 minutos Clculos:

C = [(I1 x I10) I32] / (I1 + I10 2 I3)

Relao de Absoro (N) = (I1 C) / (I10- C)

N ==> Tabela de tempos de aplicao

Aterramento: usar basto de aterramento com resistor entre 1 e 6 k / kVNorma: aterrar durante 1 hora antes de testar a fase seguinte.

Discusso:

Segurana: Tempo para descarga total suf iciente?

Controle da umidade e condio da superfcie?

Influncia da temperatura, correes, etc?


40/91

39

LEVANTAMENTO DE CARACTERSTICAS EM GERADORES

Freq

SHUNT

DISJ.DECAMPO

V

Iexc

SHUNT

TC

TC

TC

DISJ.DECAMPO

VCC

I 1

I 2

I 3

TP TP TP

RETA DE CURTO-CIRCUITO - CIRCUITO DE MEDIO

SATURAO EM VAZIO CIRCUITO DE MEDIO

Iexc

V

V1 V2 V3

Freq

V


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40

Comparao com dados do fabricante

ALGUNS PARMETROS TIRADOS DESTES ENSAIOS

0 I (In) I (Un)

Un

In

I de Excitao

I

ULinha de entreferro

Curva de Saturao em Vazio

Reta de Curto-circui to

RELAO DE CURTO-CIRCUITO = I (Un) / I (In)

A E

C D

B

F

REATNCIA SNCRONA DE EIXO DIRETONO SATURADA = AC / BCSATURADA = ED / FD


42/91

41

POLARIDADE CONCEITO / MTODOS

POLARIDADE SUBTRATIVA POLARIDADE ADITIVA

VMENOR QUE A TENSO DA FONTE VMAIOR QUE A TENSO DA FONTE

H1 H2

X1 X2

H1 H2

X2 X1

H1 H2

H2 H1-X1 X2

X2 X1

H1 H2

v v

X1 X2

H2 H1-X2 X1


43/91

42

RELAO DE TENSES TTR

Abre Fecha

H1 X1

8 Vac

Detetorde Nulo

TRANSFORMADORSOB TESTE

H2 X2

H1

H2

TRANSFORMADORDE REFERNCIA

Cabo vermelho

Cabo preto

I Exc

+

MTODO DO GOLPE INDUTIVO

+

I1 I2

X2

X1


44/91

43

DESLOCAMENTO ANGULAR

H0 H1 H2 H3

X0 X1 X2 X3

H0

H1

H2H3

X0

X1

X2X3

LIGAO Yyo

DIAGRAMA VETORIAL


45/91

44

H1 H2 H3

X0 X1 X2 X3

H1

H2

H3

X1

30

X3

X0H0

LIGAO Dyn1

H1

DIAGRAMA VETORIAL

X2

H1

H2

120


46/91

45

INSTRUMENTOS PARA ENSAIOS DIELTRICOS

MEGAOHMMETRO ANALGICO

CIRCUITOS GROUND E GUARD

RESISTNCIA RH EM TRANSFORMADORES COM DOIS ENROLAMENTOS

0

RHX

RXRH

H X

EARTH +

LINE

GUARD

+

A

B

IB

RA

() ()

IX

IH + IX

IH

RB

IH

IX

IB + IH + IX

S


47/91

46

CHX

CXCH

H X

IX = 0IH

HV

LV (GROUND)IHX

IHX

IH

H

M

CABO DE ALTA TENSO HV

CABO DE BAIXA TENSO LV

1

2

3

ENSAIADOR DE FATOR DE POTNCIAESQUEMA SIMPLIFICADO

MEDIO DA ISOLAO CH + CHX (LIGAO GROUND)


48/91

47

CHX

CXCH

H X

IX = 0IH

HV

LV (GUARD)

IHX IH

HIHX

MEDIO DA ISOLAOCH (LIGAO GUARD FRIO)

CHX

CXCH

H X

IX = 0IH

HV

LV (UST)IHX

IHH

MEDIO DA ISOLAO CHX (LIGAO UST)

IHX


49/91

48

MEDIO DA CAPACITNCIA EM BUCHAS CONDENSIVAS

DERIVAODE ENSAIO

C1C2

HV

LV (UST)M

IHC1

C2

CHCX

CHX


50/91

49

MATERIAL: FITA DE BORRACHA SEMICONDUTORA

LV (GUARD)

M

HV

LV (GROUND)

HV

COLAR QUENTE EM BUCHAS

LIGAO GUARD (PORCELANA CONTAMINADA)

LIGAO GROUND NORMAL


51/91

50

INTERFERNCIA ELETROSTTICA EM MEDIES DE CAMPOMTODOS DE CANCELAMENTO

CHAVE INVERSORA DO ENSAIADOR DE FATOR DE POTNCIA

C

M

1

2

1

2I C IINT

I C

IINT

CHAVE INVERSORA

OBSERVAES:

QUANDO O VALOR DA CORRENTE DE INTERFERNCIA SUPERIOR AO VALOR A SER MEDIDO, A INVERSO DACHAVE NO PROVOCA MUDANA NA POLARIDADE DACORRENTE TOTAL VISTA PELO MEDIDOR, IC - IINT

NESTE CASO, A VERIFICAO DAS POLARIDADES COMA CHAVE NAS POSIES 1 e 2 MOSTRAR SENTIDOSOPOSTOS (PORQUE MUDA A POLARIDADE DA FONTESEM MUDAR A POLARIDADE DA CORRENTE). ORESULTADO CORRETO SER DADO PELA METADE DADIFERENA DAS LEITURAS.


52/91

51

PROBLEMAS DE DESLOCAMENTO DE BOBINAS EM TFs

Enrolamento

externo

I I

I I

F F

F

F

ESFOROS RADIAIS: ENTRE ENROLAMENTOS

FR FRFR

FR

Enrolamentointerno


53/91

52

Faxial AT

FR

FR

Faxial BT

FR FR

FR

FR

FR

FR

Faxial BT

Faxial AT

FORAS AXIAIS POR ASSIMETRIAS AT / BT


54/91

53

F I2

ESFOROS AXIAISENTRE ESPIRAS DO MESMO ENROLAMENTO

F

F

F

F

BT

AT


55/91

54

DETECO DE DEFORMAES EM BOBINADOS

MEDIO DA IMPEDNCIA DE CURTO-CIRCUITO. CONCEITO.

A IMPEDNCIA DE CURTO-CIRCUITO PROPORCIONAL DISTNCIAENTRE OS ENROLAMENTOS.

MAIORES TENSES MAIOR NBI MAIOR Z % (DADO DE PLACA) SEU VALOR PODE SER CALCULADO A PARTIR DA Z % MEDIO POR FASE VANTAGENS PARA FINS DE DIAGNSTICO

Z = [Z% X kV] / [ 100 x MVA]

FLUXOMAGNTICO

V

AW

~ I 1 I 2

AT BT

FLUXOMAGNTICO

d


56/91

55

MEDIO DA CORRENTE DE EXCITAO

H1 H2 H3

M

I Exc H1-H0

H0

H1 H2 H3

M

I Exc H2-H0

H0


57/91

56

LEI: O CIRCUITO MAGNTICO TENDE A CONFIGURAR-SE DE MODOA ESTABELECER SEU FLUXO MXIMO.

I EXC NORMAL

I EXC > IEXC NORMAL

ENROLAMENTODEFORMADO

NCLEO COM LMINASEM CURTO-CIRCUITO

I EXC > IEXC NORMAL


58/91


59/91

58

SISTEMAS DE ATERRAMENTO

R = x L / A

Ra Rb

A = [ x L] / R. Considerando Ra + Rb = 20,A = [500 x 50.000] / 20 = 1.250.000 m

2

cil indro de solo com dimetro d = 1,26 km

=500 m

L = 50 km d

SE a SE b


60/91

59

LEI DE OHM, CONSIDERAES

Parmetros concentrados V = I x R (caso particular)Parmetros distribudos E = J x (em cada ponto)

RA RESISTNCIADE ATERRAMENTO

VM

VM

RA = VM / I

I

V

d

I


61/91

60

COMPORTAMENTO FRENTE A SURTO ATMOSFRICO

Velocidade da ondano solo 100 m / s

Surto de Corrente

Variao da Impedncia de Surto de um eletrodo horizontal,L = 100 m; solo com = 1.000 m

120

100

80

60

40

20

01 2 3 4 t (s)

Zo ()

1

2

Surto de Corrente

Caso 2: L = 100 m = 1.000 m

Caso 1: L = 100 m = 1.000 m


62/91

61

CONFIGURAES DE MALHAS

MALHA DE SUBESTAO ATERRAMENTO DE AT EM REDES DEDISTRIBUIO (pra-raios, chaves, TDs...)

5 ~ 10 m

SOLO DE ALTARESISTIVIDADE

MALHA DE ESTAO DE TELECOMUNICAES

TORRE

SALA DE

EQUIPAMENTOS

SOLO DE BAIXARESISTIVIDADE


63/91

62

MALHA DE SE COMPORTAMENTO EM BAIXA FREQNCIA

COMPORTAMENTO COM DESCARGAS ATMOSFRICASElevao de Tenso em Malha de 60 m x 60 m quando uma descarga impulsivade 1,2 / 50 s com amplitude de 1 kA injetada no centro

Tenso

transferida

d

ALIMENTAO

PotencialtransferidokV

a) para t = 0,1 s b) para t =10 s

kV

5 kV

5

Perfil de Potenciais no solo

maior Tensode Toque

Tenso

transferida

t (s)50

1kA

kA

Tenso deMalha

EQUIPAMENTO OUELETRODOMSTICOFONTE

1,2


64/91

63

MEDIO DE RESISTNCIA DE ATERRAMENTO

MTODO DA QUEDA DE POTENCIAL E MTODO DO 62 %

reas de Resistncia Efetiva (No sobrepostas)

I

VEletrodosob teste

EletrodoAuxiliar dePotencial

EletrodoAuxil iar deCorrente

R

distncia

C1, P1 P2 C2

C2

reas de Resistncia Efetiva (sobrepostas)

C1

R

distncia (%) C1-C2

C2

52 62 72 100

P2

C1

reas de Resistncia Efet iva (no sobrepostas)


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64

OBSERVAO:NO MTODO DOS 62 % MEDEM-SE TAMBM OS VALORES DE RESISTNCIAPARA 52 % E 72 % DA DISTNCIA TOTAL.

A DIFERENA ADMISSVEL ENTRE ESTES VALORES DEPENDE DO CRITRIO

ADOTADO (2 %, 5 % OU 10 %).

AS DISTNCIAS MNIMAS RECOMENDADAS ENTRE OS ELETRODOS DECORRENTE, C1 E C2, EM MALHAS DE TERRA DE SE, SO FUNO DA MAIORDIMENSO (MAIOR DIAGONAL).

Maior dimenso(m)

Distncia (C1 C2)(m)

Patamar (P1 P2)(m)

entre 2 e 7 100 62

13 110 6820 130 8127 150 9333 165 10240 180 11245 200 12455 210 13060 225 14065 235 146

> 65 m3,5 x maior dimenso

(no mximo: 600 m)0,62 x (C1--C2)

ATENO: USAR LUVAS!!

SURTOS DE MANOBRA

CURTO-CIRCUITO

TEMPO RUIM INTERFERNCIA DE (LTs, LDs)

LIMITAES DO MTODO CONVENCIONAL Solo de Alta Resistividade (a corrente de ensaio f ica limi tada)

Interferncia

Impedncia dos cabos

MOTIVOS


66/91

65

MTODO DE INJEO DE ALTAS CORRENTES

Aplicao: malhas de SEs novas, malhas de reas grandes. Eletrodo auxiliar de corrente 3 ~ 5 km: LT

Eletrodo remoto de Potencial > 1km (verificao prtica ...)

Interferncia, cancelamento com inverso de polaridade da fonte

Trabalho de isolamento do cabo guarda da torre escolhida

Medio da corrente de retorno pelos cabos de cobertura

Medio de potenciais de passo, toque, malha (contato) Problema com a potncia e controle da corrente. Ex: 10 ohms com 50 A:

25 kVA, 500 V ajustveis. Algumas empresas adotam ligar 220 V desecundrio de TD diretamente e adotar a corrente que aparecer.

Custo elevado

Resultados:

Normalmente os valores obt idos so menores aos estimados.

Comentrios. Distncia vs Profundidade / r ; indutncia em 60 Hz e kHz

Malha daTorre

RptVM

IM

RM

ELETRODOAUXILIAR

DE CORRENTEELETRODOREMOTO DEPOTENCIAL

V1

ANALISADORDE POTNCIA

IM, V1, W1,

VM, WM

TC

TP

Vpt

Malhada SE

IM

IM


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66

RESISTNCIA DE P DE TORRE

PARA MEDIO DA RESISTNCIA DE P DE TORRE USAM-SE 60 OU 80

METROS ENTRE C1 E C2 E UM CRITRIO DE 20 % PARA A VARIAO DARESISTNCIA MEDIDA ENTRE PONTOS INTERMEDIRIOS.DIREO ORTOGONAL AO EIXO DA LT OU NA BISSETRIZ EXTERNA

EIXO DA LT

DIREO DE MEDIO

C2C2

C1C1


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67

MEDIO DA RESISTIVIDADE DO SOLOMTODO DOS QUATRO PONTOS (WENNER)

(ANTES DE DIMENSIONAR MALHA)

A) APS TERRAPLENAGEM DO SOLO PARA CONSTRUO DE SE

MEDE-SE A RESISTNCIA PARA a = 4, 8, 16, 32 m ... EM DOIS EIXOSORTOGONAIS. A RESISTIVODADE DADA POR = 2R

A ANLISE DOS VALORES OBTIDOS PERMITE DEFINIR SE O SOLO HOMOGNEO OU SE DEVE SER MODELADO EM CAMADAS, PARA ODIMENSIONAMENTO DA MALHA.

B) EM TERRENO DE LT, PARA DIMENSIONAR CONTRAPESOS, A MEDIO FEITA PARA a = 10, 20, 30 m. SE ENTRE A PRIMEIRA E A SEGUNDA MEDIO

A DIFERENA FOR MENOR QUE 20 % A TERCEIRA MEDIO NO NECESSRIA.

a a a

C1 P1 P2 C2

1

2

3 4

5

6


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68

ALICATE TERRMETRO

Mede a resistncia de eletrodos de aterramento (Rg) em sistemas multi-

aterrados. Tambm mede a corrente de fuga em equipamentos aterrados.

Medio de Resistncia de Aterramento com Alicate Terrmetro

O valor de resistncia medido pelo instrumento representa a soma daresistncia Rg com a resistncia equivalente do circuito formado pelasdemais resistncias de aterramento interligadas (em paralelo).

N de eletrodos 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 30 40 50

Erro (%) 100,0 50,0 33,3 25,0 20,0 16,7 14,3 12,5 11,1 5,3 3,4 2,6 2,0

BT

R

AT

R1 R2 R3

Medio de Corrente de Fuga comAlicate Terrmetro (em transformador)

IEI


70/91

69

Alicate Terrmetro x Mtodo da Queda de Potencial

Dois eletrodos de 1,2 metros, = 17,5 mm, enterrados na vertical, em soloargiloso, mido, no centro de um campo de futebol, separados por 10 m e

interligados.

Aplicaes deste mtodo Sistemas multiaterrados. O circuito no precisa ser interrompido.

Indicao de continuidade do circui to sob teste.

Medio da corrente de fuga para a terra de um equipamento ligado a umeletrodo (ou sistema de aterramento).

Cuidados necessrios

Verificar se efetivamente se trata de um sistema multiaterrado. Estimar o nmero de eletrodos interligados.

A presena de outros aterramentos, como fundaes prediais...

Campo magntico 50 A/m e Campo eltrico 1 V/m, respectivamente.(Minipa ET 4300) Obs. No interior de residncias, esto entre 1 e 10 V/m.Em ambientes urbanos, com RDs, os valores podem ser muito maiores.

Em SEs subestaes energizadas, a aplicao do Alicate Terrmetro para

medio de continuidade ou corrente de fuga torna-se inadequada.

50 m

10 m

C1 P1 P2 C215

64

Megger de Terra

AlicateTerrmetro

~30

~30


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70

REATOR TRIFSICO DE ATERRAMENTO

IMPEDNCIA DE SEQNCIA ZERO. CONCEITO BSICO (Z1, Z2 e Z0)

MEDIO DE Z0

Z0 (por fase) = 3 V / I

H0 H1 H2 H3

H0 H3

H3 H2 H1 H0

A

V

H2

H1

H3H0

L = d / dI


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71

TCs de BUCHA RELAO DE TRANSFORMAO

MEDIR TENSO ENTRE AS BUCHASIDENTIFICAOBUCHA DO TC ENROLAMENTO ESTRELA ENROLAMENTO TRINGULO

H1; X1; Y1 H1-H0; X1-X0; Y1-Y0 H1-H2; X1-X2; Y1-Y2

H2; X2; Y2 H2-H0; X2-X0; Y2-Y0 H2-H3; X2-X3; Y2-Y3

H3; X3; Y3 H3-H0; X3-X0; Y3;Y0 H3-H1; X3-X1; Y3-Y1

H0; X0; Y0 H1-H0; X1-X0; Y1-Y0

TENSO A SER APLICADA:1 VOLT / ESPIRA (EX.: 400/5 80 ESPIRAS 80 V(TENSO SEMPRE INFERIOR QUE A TENSO DE SATURAO DO TC)

TENSES ESPERADAS (EX: S1-S5 = 400/5 A; S1-S4 = 200/5 A; S1-S2 = 100/5 A)

AO APLICAR 80 V ENTRE S1-S5 OBTEM-SE, NA AT: 80 x (5 / 400) = 1 VENTRE OS BORNES S1-S4 = 80 x (200 / 400) = 40 V

ENTRE OS BORNES S1-S2 = 80 x (100 / 400) = 20 V

~

V

S1S2S3S4

S5


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72

CANCELAMENTO DE INTERFERNCIA POR INDUO

b) CURTO-CIRCUITO EM ENROLAMENTO NO ENVOLVIDO NO TESTE

H0 H1 H2 H3

X1 X2 X3

a) INVERSO DA POLARIDADE DA FONTE(efetuar a mdia das duas leituras)

~

V


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73

ENSAIO DE SATURAO EM TCs

CONCEITO DE SATURAO EM MATERIAIS MAGNTICOS

OBJETIVO DO ENSAIO, CLASSE DE EXATIDO EM TCs PROTEO

Vs = F x IN x (RI + RC)2 + (XI + XC)2 [V]Onde:

Vs = Tenso de Saturao (Ver tabela de cargas nominais)F = Fator de Sobrecorrente (ASA, ANSI, NBR 6856 = 20 IN)

IN = Corrente Secundria Nominal (5 A, com raras excees)RI = Resistncia do Enrolamento Secundrio a 75CRC = Resistncia da Carga NominalXI = Reatncia do Enrolamento SecundrioXC = Reatncia da Carga Nominal

I (H)

V (B)

= B / H

V Sat

I (ERRO%)


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74

ASA: H, L(Vmx)

ANSI: C, T(Vmx)

EB-251A, B (VA)

NBR 6856A, B (Vmx)

VA Z ( ) XC ( ) RC ( )10 10 C 2,5 10 2,5 B 0,1 0,0436 0,0920 20 C 5,0 20 5,0 B 0,2 0,0872 0,1850 50 C 12,5 50 12,5 B 0,5 0,2179 0,45

100 100 C 25 100 25 B 1,0 0,8660 0,50200 200 C 50 200 50 B 2,0 1,7321 1,00400 400 C 100 400 100 B 4,0 3,4641 2,00

800 800 C 200 800 200 B 8,0 6,9282 4,00

CARGAS NOMINAIS PARA TCs DE PROTEO (60 Hz; 5A)


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ROTEIRO DO ENSAIO E CUIDADOS NA EXECUO

DESMAGNETIZAR NCLEO, COM 1,2 x VN (TABELA). DETALHES

AJUSTAR VALORES DE CORRENTE SEMPRE NO SENTIDO CRESCENTE(NO RETORNAR)

EMPREGAR VALORES PRXIMOS DE 0,01 0,02 0,03 0,05 0,10 0,20 0,30 0,50 0,70 1,00 2,00 3,00 e 5,00 A

PLOTAR DADOS (V x I) EM PAPEL LOG-LOG

EXTRAPOLAR CURVA PARA OBTER VALOR CORRESPONDENTE A 10 A (10% In x F, no caso de 5 A e F = 20)

COMPARAR VALOR OBTIDO COM VN CALCULADO

NO CASO DE TC COM ESPIRAS EM CURTO, O ENSAIO MOSTRA VALORESEXTREMAMENTE BAIXOS DE TENSO (A CORRENTE CRESCERAPIDAMENTE)

AUTOTRANSFORMADORVARIVEL 0-240V; 6 kVA

TP AUXILIAR220 : 1000 V

TC SOBENSAIO

A

V

S2

S1

P1

P2


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ENSAIOS DE ISOLAMENTO EM PRA-RAIOS

RESISTNCIA DA ISOLAOELEMENTOENSAIADO

CABOLINE

CABOEARTH

OBSERVAES

EA A B + TEB B C + TEC C D + T

ED D TCOLUNA A T

MEDIR O VALOR DER (M), 1 MINUTO

(COM 2,5 OU 5,0 kV)

MEDIDOR DE CORRENTE DE FUGA

CRITRIO: I > 3 x I INICIAL

FATOR DE POTNCIA DA ISOLAOELEMENTOENSAIADO

CABOHV

CABOLV

POS.CHAVE

OBSERVAES

EA A B UST

EB B C USTEC C D USTED D C GUARD

COLUNA A T GROUND

MEDIR OS VALORESem mW e mVA

(COM 2,5 OU 5,0 kV)

TERMOVISOR: COERNCIA COM mW E M. CRITRIO: t = + 2 C PARA QUALQUER SEO. CUIDADOS COM REFLEXES INFRAVERMELHAS, PORCELANA COM

SUPERFCIE IRREGULAR, CONTAMINAO...

EA

EB

EC

ED

A

B

C

D

T


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Medio da Tenso de Referncia e Corrente de Fuga Circuito de Ensaio

Formas de Onda da Tenso e Corrente

Ensaio de Tenso de Referncia Ensaio de Corrente de Fuga

V

I

Ensaio de Tenso Residual

V

I

V, I

V, I

t (ms)

t (s)

Divisor deTenso8000 : 1

Osciloscpio

Pra-raios

Shunt1 k

Fonte AC

1 mA

kV

I

ZnO


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ENSAIOS EM CABOS / MUFLAS

TIPOS DE ISOLAO SLIDA DE CABOSMATERIAL DENOM.

CLORETO DE POLIVINILA

AT Vo / V = 0,6 / 1,0 kVPVC / A

CLORETO DE POLIVINILA

AT Vo / V = 12 / 20 kV

PVC / BTERMOPLSTICO

POLIETILENO

AT Vo / V = 12 / 20 kVPE

ETILENO + PROPILENO OUSIMILAR (EPM, EPDM)

AT Vo / V = 27 / 35 kV

EPR

TERMOFIXOPOLIETILENO RETICULADOQUIMICAMENTE

AT Vo /V = 27 / 35 kV

XLPE

Onde:

Vo = VALOR EFICAZ DA TENSO ENTRE CONDUTOR E TERRA OU BLINDAGEMDA ISOLAO

V = VALOR EFICAZ DA TENSO ENTRE CONDUTORES ISOLADOS


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CLASSIFICAO DOS ENSAIOS

A) DE ACEITAO OU RECEBIMENTO:

ENERGIZA-SE UM CONDUTOR COM A BLINDAGEM ATERRADA. OS DEMAISCONDUTORES DEVEM SER TAMBM ATERRADOS.

APLICA-SE 80% DO VALOR DA TENSO APLICADA PELO FABRICANTEDURANTE 15 MINUTOS.

CABO EM OPERAO, DENTRO DO PERODO DE GARANTIA, APLICA-SE 65%, DURANTE 5 MINUTOS.

B) DE MANUTENO APS REPAROS NO CABO OU ACESSRIOS; OU PORT ELEVADA (TERMOVISOR)

APLICA-SE 50% DO VALOR DA TENSO APLICADA PELO FABRICANTE

EM INSTALAES COM MAIS DE 20 ANOS APLICA-SE AOS CABOS, POR 5

MINUTOS, A TENSO FASE- FASE DO SISTEMA.(CLASSE 15 = 15 KV; CLASSE 35 = 35 KV)


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CORRENTE DE FUGA x TENSO

AUMENTA-SE A TENSO LENTAMENTE NA FORMA DEGRAUS DE 5 OU

10 KV

ENSAIO INTERROMPIDO SE A CURVA APRESENTAR UMA SUBIDABRUSCA (PONTO INDICADO NA CURVA) PARA NO SOLICITARDESNECESSARIAMENTE A ISOLAO DO CABO

AJUSTAM-SE, LENTAMENTE (DURANTE MEIO MINUTO), OS VALORES DOSDEGRAUS DE TENSO, CONFORME TABELA ABAIXO.

Vo / V (kV) DEGRAUS DE TENSO (kV)

8,7 / 15 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 4012 / 20 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 5515 / 25 10, 20, 30, 40, 50, 60, 7020 / 35 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95

AGUARDA-SE 1 MINUTO PARA A ESTABILIZAO DA CORRENTEREGISTRANDO-SE ENTO O VALOR DA CORRENTE DE FUGA

CORRESPONDENTE.

If (A)

V1minuto

INTERRUPODO ENSAIO


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CORRENTE DE FUGA x TEMPO

IMEDIATAMENTE APS ATINGIR A TENSO DE ENSAIO REGISTRAR OVALOR DA CORRENTE DE FUGA

FAZER MEDIES DE 1 EM 1 MINUTO, AT 10 MINUTOS

PLOTAR OS VALORES PARA O GRFICO CORRENTE DE FUGA x TEMPO

REDUZIR A TENSO AT ZERO E DESCARREGAR O CABO (ATERRAR)

Degraude Tenso

If (A)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t(min)


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INTERPRETAO DOS RESULTADOS

CABOS COM ISOLAO EM BOAS CONDIES

CABOS COM ISOLAO DETERIORADA

I (A) I (A)

t (min) t (min)

I (A)

t (min)

I (A)

t (min)


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ESQUEMA SIMPLIFICADO DE ENSAIADOR TIPO HI-POT

A

Fontede AT

CC

PANELGROUNDINGSWITCH

BYPASSRETURN

METEREDRETURN

HV

HVMETERED RETURN

HV

BYPASS RETURNMETERED RETURN

1

2

3


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ENSAIOS EM CAPACITORES

A) CAPACITNCIA POTNCIA REATIVA

C = (I106) / (E )ONDE:

C = CAPACITNCIA [F]I = CORRENTE EM AMPERES= FREQNCIA ANGULAR 2 f. PARA 60 Hz 377 [rad/s]E = TENSO APLICADA [V]

POTNCIA REATIVA, Q

Q = V2C 10-3ONDE: Q = POTNCIA REATIVA [kVar]

V = TENSO NOMINAL DO CAPACITOR [kV]C = CAPACITNCIA [F]

CRITRIOS ADOTADOS

A DIFERENA ENTRE AS CAPACITNCIAS DE DUAS UNIDADES DE MESMA

ESPECIFICAO PODE SER DE AT 15 %

A POTNCIA OBTIDA ATRAVS DA CAPACITNCIA MEDIDA NO DEVEDIFERIR DA POTNCIA NOMINAL EM:

5 % a + 10 % PARA UNIDADES CAPACITORAS

0 % a + 10 % PARA BANCOS DE CAPACITORES


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B) ISOLAO

RESISTNCIA DA ISOLAO TOTAL: COM 2,5 kV CC, 1 MINUTO. (>1 G )

RESISTNCIA DA ISOLAO ENTRE BUCHASCUIDADOS: UTILIZAR 500 V; LEITURA APS UM MINUTO

RD

RH

C

HV

GROUND

M

RD

RH

C

HV

GUARD

M GROUND

RD = RESISTNCIA DE DESCARGARH = RESISTNCIA DA ISOLAO

C = CAPACITOR


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DISJUNTORES

RESISTNCIA DE CONTATO

MTODO: QUEDA DE TENSO (para Resistncias < 1 m)Lembrando: Resistncias entre 1 m e 1 Ponte Kelvin;

Resistncias > 1 Ponte Weatstone

V

I


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ISOLAMENTO CA

TLI(TANK LOSS INDEX):NDICE DE PERDAS NO TANQUEEM DISJUNTORES DE GRANDE VOLUME DE LEO

IDIA: COMPARAR os mW somados de cada contato (T1 / T2 ou B1 / B2),contra a Massa, medidos independentemente, na condio aberto, com os mWmedidos para a condio fechado (PLO).

Critrio

Discrepncias maiores que + 16 mW ou -16 mW entre as medies mW fechadoe o somatr io dos valores parciais na condio aberto, so consideradasanormais e indicam a necessidade de investigar a causa com a maior rapidezpossvel.

PARA PEQUENO VOLUME ESTE CRITRIO NO ADEQUADO

TAMPOUCO PARA DISJUNTORES A AR COMPRIMIDO, SOPRO MAGNTICO,SF6 OU VCUO ESTE CRITRIO NO APLICVEL. JUSTIFICAR...


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TEMPOS DE OPERAO

Discordnciade plosTempo de Fechamento

t ms

Plo 1

Plo 2

Plo 3

Bobina de Fechamento

Plo 1

Plo 1

Plo 1

Tempo de Fechamento

Entrada de Resistorde pr-insero

Plo 1

Plo 2

Plo 3

t ms

t ms

Tem o de Curto-circuito

Plo 1

Plo 2

Plo 3

Fechamento Abertura


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t ms

Plo 1

Plo 2

Plo 3

Tempo de Religamento

FechamentoAbertura

Discordncia

de plosTempo de Abertura

Plo 1

Plo 2

Plo 3

Bobina de Abertura

Plo 1

Plo 1

Plo 1t ms


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DESLOCAMENTO / VELOCIDADE DOS CONTATOS MVEIS

Curva de Velocidade

Curva de Deslocamento

t (ms)

SobrecursoPlo 1

Plo 2Plo 3

Bobina de abertura

V V

Contato do Plo 1

Contato do Plo 2

Contato do Plo 2

Bobina de Abertura

Documents

Curso_Ensaios_Eletricos[1]