avalia corona em esferas

Grupo de Compatibilidade Eletromagnética Avaliação do gradiente superficial em esferas

anti-corona - Estudo de Caso

AVALIAÇÃO DO GRADIENTE SUPERFICIAL EM ESFERAS ANTI-CORONA

Elaborado pelo Acadêmico Bianco Santana

Supervisionado pelos Professores

Marcos Telló – Dr.

Guilherme Alfredo Dentzien Dias – Dr.

23 de março de 2005



1 Objetivo

O objetivo deste relatório é apresentar uma avaliação para um caso real, onde se pretende encontrar o módulo do campo elétrico (gradiente de tensão) sobre a superfície de esferas, a qual se destina a proteção das conexões contra as perturbações produzidas pelo efeito corona quando da realização de ensaios em transformadores empregando o método de análise de resposta em freqüência (FRA-Frequency Response Analisys). Tal avaliação foi aplicada para diferentes tensões. 2 Metodologia Por se tratar de um estudo pertinente à área do Eletromagnetismo, pode-se determinar o gradiente (campo elétrico) imediatamente fora da superfície esférica utilizando a Lei de Gauss, segundo [1]:

]/[4 2

000

CNr

qEqdsEqEdsSS ∈

=⇒∈

=⇒∈

= ∫∫ π [1]

Pode-se considerar que: 04

1∈π

=K

Considerando uma carga isolada, a tensão entre dois pontos quaisquer de um condutor pode ser definida por:

][)2ln(4

)2ln(4 C

rhK

VqrhKqV =⇒= [2]

Levando [1] para [2] tem-se que:

]/[

)2ln(4 2CN

rhr

VE = [3]

Pode-se adotar ainda uma unidade mais convencional para o Campo Elétrico:

mV

NmJ

JVC

CN

CN

==1

1111 [4]



80cm

60cm

92cm

3 Problema proposto O problema proposto pelo LABELO- Laboratórios Especializados em Eletro-Eletrônica Calibração e Ensaios foi o cálculo do gradiente superficial de esferas anti-corona usadas durante ensaios de resposta em freqüência de transformadores de força de 500 kV e 750 kV, conforme Figuras 1 e 2, a seguir.

Figura 1-Esfera para bucha de 550 kV.

As medidas a considerar para as buchas de 550 kV são, para o encaixe, altura de 75 cm e diâmetro de 50cm. O material utilizado nas esferas é o alumínio liso com espessura de 3 mm. Para definir o plano de terra, considerada a tampa do transformador, empregou-se o comprimento de uma bucha ABB tensão nominal de 550 kV, tipo GOE 1550-1050.



Figura 1-Esfera para bucha de 750 kV. As medidas a considerar para as buchas de 750 kV são, para o encaixe, altura de 67 cm e diâmetro de 70cm. O material utilizado nas esferas é o alumínio liso com espessura de 3 mm. Para definir o plano de terra, considerada a tampa do transformador, empregou-se o comprimento de uma bucha ABB de tensão nominal de 800kV tipo GOE 2100-1425. 4 Resultados obtidos Os resultados foram obtidos considerando a esfera sobre a bucha instalada sobre um plano de terra, conforme Figura 3.

80cm

80cm

102cm



h

r Esfera anti-corona

Bucha de alta tensão

Os valores de gradiente superficial para as esferas anti-corona das buchas de alta tensão estão apresentadas na Tabela 1.

Tabela 1-Gradiente superficial das esferas anti-corona.

Bucha Gradiente superficial

550 kV 2,28 kV/cm

800 kV 2,25 kV/cm

Observe-se que os valores são coerentes ao ser considerado que o gradiente disruptivo do ar é de 21,1 kV/cm a 25 oC e 1000 mbar, empregando-se para projeto de condutores de barramentos e linhas de transmissão o valor máximo de 18 kV/cm. Todos os valores de gradiente adotados neste Relatório são baseados em valores eficazes de tensão (Veficaz). 5 Bibliografia [1] Ramo, S., Hhinnery, J. R., Van Duzer, Theodore, Fields and Waves in

Communication Electronic, 1965, John Wiley & Sons, Inc. [2] David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walter Fundamentos de física –

Eletromagnetismo, Editora Rio de Janeiro, 4a edição, 1995-1996. [3] Westinghouse Electric corporation, Electrical Transmission and Distribution

Reference Book, 4th edition, 1950.



6 Anexos Em anexo são apresentadas as folhas dos catálogos das buchas ABB tipo GOE 1550-1050 e tipo: GOE 2100-1425.



ANEXO 1

Bucha ABB tipo GOE 1550-1050



ANEXO 2

Bucha ABB tipo GOE 2100-1425

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