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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 ELTRICOS EM EQUIPAMENTOS DE

SUBESTAES E USINAS

1

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, Constante

dieltrica, Relaxao Dieltrica. Comportamento dos materiais com a freqncia e a geometria do Campo Eltrico

aplicado. Configuraes de campo eltrico, aplicaes em equipamentos. Classificao dos materiais Isolantes. Classe trmica. Temperatura do ponto mais

quente. 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 DIRETAMENTE RELACIONADOS AOS DIVERSOS SINTOMAS E MECANISMOS DE FALHA

ndice de Polarizao, Relao de Absoro, Diagnstico e cuidados na interpretao

de 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 constituintes. 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. Circuitos Ground, Guard (frio 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.

2

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 diagnstico pontuais e globais. Resistncia Trao, Grau de

Polimerizao (GP), Furfural (2fal), RVM. Instrumento de Ensaio de Tenso de Retorno (RVM). Processos de Polarizao. Circuito Equivalente. Resultados tpicos 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 construtivas Medio de Capacitncias C1 e C2 e FP em buchas condensivas. Interpretao de

resultados. Ensaio de Colar quente. Emprego de Colares Guard em buchas com superfcie irregular ou contaminada. Sobrecargas admissveis 4) Compatibilidade 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 isolao de mquinas. Degradao trmica. Controle 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. Circuito de Ensaio e formas de onda tpicas. Testes de deteco e mecanismos de falhas para diversos tipos de isolao. Localizao de curtos-circuitos 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. Aplicao 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 simplificado 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 Resistividade 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 pequenas dimenses.

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.

4

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 indutivas

durante 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

Aplicao de Medidores de corrente de fuga, de pico e harmnicas em pra-raios de

xido de Zinco, no campo. 11) Ensaios em Cabos e Muflas Tipos de isolao slida 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.

5

EQUIPAMENTOS ELTRICOS

COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS Conceito de Campo Eltrico:

Fora sobre uma carga eltrica => Ecs

ALGUMAS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS ELTRICOS

Condutividade = [S/ m] ==> esta propriedade est associada com a Corrente de Conduo e a Resistividade ( = 1/) Permissividade = = K o (com o = 8,85 x 10-12 [F/m] ) ==> associada com a Corrente de Deslocamento (capacitncia, carga/descarga, polariz., CA, FP) Onde K a Constante Dieltrica (ou Permissividade Relativa r) Quanto resposta no tempo O comportamento do material definido pela relao / d [adimensional] Onde = Freqncia angular = 2 f (excitao peridica)

+++ + +

F

E

F E q

6

CLASSIFICAO DOS MATERIAIS ELTRICOS

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

Se ento o material Quase Condutor

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

para f = 1 kHz

/ = 0,01 / (2 x 1000 x 14 x 8,85 x 10-12) 13000 => Condutor

para 10 MHz => / = 1,3 => Quase condutor para 30 GHz => / = 0,00043 => Dieltrico

gua Doce:: At 1 kHz --> Condutoraa Acima de 10 MHz --> Dieltrica. gua Salgada: At 10 MHz --> Condutoraa Acima de 10 GHz --> Dieltrica.

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ISOLANTES e DIELTRICOS

a) A caracterstica Isolante est relacionada com a habilidade de

limitar o fluxo da Corrente. Est relacionada com a Resistividade do Material a as caractersticas do campo eltrico.

b) Um material dieltrico deve tambm ser um meio isolante, mas suas propriedades so descritas por sua constante dieltrica, rigidez dieltrica, absoro dieltrica e fator de potncia.

c) Portanto, como um dieltrico deve possuir algumas propriedades de um isolante, e vice-versa, ambos termos costumam ser usados indistintamente.

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

e)

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