manutenÇÃo subestaÇÕes

8/12/2019 MANUTENÇÃO SUBESTAÇÕES

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Procedimento de manutenção de subestações

Na execução de trabalhos de manutenção de subestações os profissionais devem ser qualificados e

autorizados para a tarefa, bem como dispor dos equipamentos de proteção coletiva (EPC) e

equipamentos de proteção individual (EPI) necessários.

Os profissionais também devem ter recebido treinamentos técnicos sobre a tarefa que vão executar e

treinamento da norma de segurança NR-10 do Ministério do Trabalho e Emprego. As vestimentas dos

profissionais devem ser adequadas, bem como não devem portar relógio, anéis, pulseira ou qualquer

outro adorno pessoal, conforme determina a NR-10.

Todo equipamento seccionado dentro de uma subestação somente é considerado desenergizado, para

efeito de manutenção, quando estiver:

1. Desligado,

. Isolado,

3. Bloqueado,

4. Testado,

5. Aterrado,

6. Sinalizado.

Essa sequência de operações está defina no Capítulo 5.1 da NR-10

Tipos de manutenção de subestações

Nos equipamentos elétricos se faz necessária a manutenção para que eles possam estar sempredisponíveis, prolongando sua vida útil. Essa manutenção deve obedecer a:

Critérios preestabelecidos pelo fabricante dos equipamentos;

Normas Técnicas;

Especificações de setor de engenharia da empresa.

Nesses critérios deve-se considerar o local de instalação dos equipamentos, a quantidade de operação,

periodicidade de manutenção, condições físico-químicas, tensão e carga dos equipamentos.



A manutenção caracteriza-se como todo serviço de controle, conservação e restauração de um item ou

instalação como objetivo de mantê-lo em condições satisfatórias de uso e prevenir anomalias, que

possa torná-lo indisponível. A manutenção pode ser preventiva, corretiva ou preditiva.

Manutenção preventiva é todo controle, conservação e restauração em um item programado

seguindo os critérios preestabelecidos e com a finalidade de mantê-lo em condições satisfatórias de

operação e protegê-lo contra ocorrências que possam aumentar sua indisponibilidade.

Manutenção corretiva é um item indisponível ou não, com ou sem restrição, visa reparar falha ou

defeito. A manutenção corretiva pode ser:

Manutenção corretiva de emergência: intervenção de um item com a finalidade de corrigir de

imediato as condições normais de operação.

Manutenção corretiva de urgência: intervenção de um item com a finalidade de corrigir falhas ou

defeitos o mais breve possível, retomando as condições normais de operação.

Manutenção corretiva programada: intervenção de um item com a finalidade de corrigir falhasou defeitos a qualquer tempo, voltando ás condições normais de operação.

Manutenção preditiva consiste no controle e na verificação realizados com o objetivo de verificar as

condições de operação das instalações e equipamentos. Caso seja identificada alguma anomalia na

manutenção preditiva, pode-se programar a realização de uma manutenção corretiva ou aumentar a

frequência de monitoramento até a manutenção preventiva.

Em todas as manutenções deve ser constituído um relatório, analisando o estado dos equipamentos, os

valores de ensaios e verificadas se as alterações detectadas em relação aos relatórios anteriores estão

dentro dos limites preestabelecidos. Esse relatório deve fazer parte do prontuário da instalação

conforme determinação da NR-10.

Requisitos para manutenção

Cada fabricante de equipamento pode ter um procedimento de manutenção diferenciado. O que está

apresentado a seguir são os procedimentos, verificações, ensaios e sequência básica, podendo ser

usadas para todos os equipamentos.

Para realização do serviço de manutenção da subestação devem ser providenciados alguns

documentos, conforme relação a seguir.

ART (Anotação de Responsabilidade Técnica) preenchida e recolhida por um profissional legalmente

habilitado;

Manual dos fabricantes dos equipamentos;

Formulário de relatórios técnicos dos ensaios e verificações dos equipamentos;

Folha de registro do relatório da manutenção anterior;

Procedimento de trabalho padronizado conforme item 10.11 da NR-10;

Documento da autorização comprobatória dos profissionais, conforme item 10.8 da NR-10.



Instrumentos de Ensaios

Na manutenção dos equipamentos da subestação é importante ter um diagnóstico mais apurado das

condições dos equipamentos instalados. Os ensaios elétricos apresentam a situação do equipamento,

avaliando a sua atual condição, identificando uma anomalia que eventualmente deixe o equipamento

indisponível. A seguir são apresentados os principais instrumentos de ensaio utilizados na manutenção

de uma subestação.

Megôhmetro

O megôhmetro é o instrumento usado para medir resistência de isolação, permitindo detectar e

diagnosticar falhas nos equipamentos elétricos. Seu princípio de funcionamento tem como base que,

aplicando-se uma tensão de corrente contínua a um isolante, a corrente que circula através dele tem

três componentes distintas:

Corrente de carga de capacitância, natural do material sob ensaio;

Corrente de absorção dielétrica, que circula através do corpo do material;

Corrente de fuga através do isolante, a qual tem dois componentes importantes, um significando

fuga através da superfície do material e outro do próprio isolante.

Com base nesses fatores o megômetro traz uma leitura precisa dos valores de resistência dielétrica do

material isolante. Esse equipamento possui três bornes em que são conectados os cabos de mesma cor

com as seguintes características:

Um borne normalmente de cor vermelha, chamado de linha (LINE), tem a função de enviar tensãopara o equipamento sob ensaio.

Outro borne de cor preta chamado de terra (EARTH), negativo ou retorno, possui a função de

retornar para o instrumento o resultado dos valores de corrente de fuga do equipamento sobre ensaio.

O terceiro borne, normalmente de cor verde, chamado de GUARD, permite eliminar correntes

indesejáveis aquela leitura, como correntes parasitas e indutivas que interferem nas medições.

Nos equipamentos das subestações que possuem uma classe de tensão de 15 kV, o ensaio pode ser

realizado com a tensão de 5 kV ou 10 kV do Megômetro. Deve ser adotado um cuidado especial ao

realizar o ensaio no enrolamento de baixa tensão do transformador, pois nesse caso deve ser utilizada

a menor tensão do equipamento, geralmente 500 V.

Ao desligar o equipamento deve-se aguardar que a luz indicativa de tensão se apague, o que leva

alguns segundos, para que depois seja possível manusear os cabos.

Instrumento de ensaio de tensão aplicada (Hipot)

O Hipot é um instrumento usado para testar a isolação elétrica em aparelhos e equipamentos. O nome

Hipot é a abreviação de elevado potencial em inglês, já que no seu ensaio utiliza-se uma tensãoelevada.



Em condições normais, qualquer dispositivo elétrico vai produzir uma quantidade mínima de corrente

de fuga, conforme a classe de tensão e rigidez dielétrica do material. Esse fenômeno trata-se de uma

condição natural dos materiais, observado em sua fabricação.

No entanto, devido a problemas como absorção de umidade, acúmulo de sujeira, entre outros, a fuga

de corrente pode se tornar excessiva. Essa circunstância pode causar falha na operação do

equipamento, podendo danificá-lo e ainda provocar um choque elétrico em pessoas que possam entrar

em contato com o equipamento defeituoso.

O teste consiste em aplicar uma elevada tensão elétrica no equipamento durante um minuto, e não

pode haver o rompimento da isolação dielétrica do equipamento sob ensaio. Durante a realização do

ensaio, caso ocorra a falha da isolação do equipamento sob ensaio, o Hipot deve identificar essa

corrente de fuga e vir e desligar, e neste caso o equipamento está reprovado.

Eventualmente pode ocorrer de o equipamento sob ensaio apresentar falha na isolação e o Hipot não

desligar, vindo a manter a elevada tensão aplicada e danificando o equipamento sob ensaio.

O instrumento vem acompanhado de um cabo para aplicação de tensão e outro para retorno, caso oequipamento sob ensaio não suporte a tensão aplicada. Normalmente, o Hipot é utilizado para ensaio

em cabos de alta tensão.

Microhmímetro

É um instrumento utilizado para medir com precisão valores baixos de resistência de contato em

disjuntores e chaves seccionadoras. Também pode ser utilizado para medir resistência ôhmica do

enrolamento dos transformadores. Normalmente, a corrente utilizada para testes varia entre 1 mA e

100 A. Durante o ensaio é aplicada uma corrente elétrica que, ao percorrer o equipamento sob ensaio,

promove uma queda de tensão. De acordo com a primeira lei de Ohm, ao dividir a tensão medida pela

corrente elétrica aplicada, obtém-se a resistência elétrica.

Medidor de relação de espiras TTR

TTR é o instrumento utilizado para medir com precisão a relação entre espiras de um transformador.

Sendo o transformador uma máquina magnética que trabalha com uma proporção entre enrolamentos,

pela medição da relação entre eles podemos avaliar a situação dos enrolamentos, quanto á relação de

transformação e também quanto á continuidade.

O instrumento mede a relação de espira, a comutação de fase e a polaridade nos transformadores de

força, nos transformadores de potencial (TP) e de corrente (TC).

Quatro cabos acompanham o instrumento, dois comumente chamados H1 e H2, com a função de

excitar a bobina de maior tensão, e os cabos X1 e X2, com função de medir a corrente na bobina de

menor tensão do transformador.

Na medição é importante buscar a informação do tipo de ligação primária e secundária do

transformador sob ensaio, assim como a sua tensão de operação no primário e no secundário.

O medidor de relação de espiras pode ser digital (TTR eletrônico) ou analógico (TTR de manivela).



ANÁLISE DE ÓLEO DE TRANSFORMADOR

Análise Cromatográfica

A Análise Cromatográfica dos gases determina a concentração dos gases dissolvidos no óleo mineral

isolante. A sua formação no interior dos equipamentos pode ser causa de algum tipo de problema,

como mau contato entre componentes internos, fugas de energia entre espiras, esforço à altascorrentes de curto circuito e tempo de trabalho prolongado com cargas elevadas.

Análise Físico Química

Os óleos minerais nos transformadores, além da propriedade de isolamento, têm a função de

resfriamento. Assim o elemento fluído transfere o calor desenvolvido e gerado nos circuitos magnéticos

dos enrolamentos e também no núcleo ferro magnético, através das correntes convectivas para a

carcaça do transformador e este, por sua vez transfere este calor para o meio ambiente. Como o papel

é também um agente isolante, cabe ao óleo fazer o isolamento dos enrolamentos entre eles e em

relação ao circuito magnético e a carcaça.

A análise físico-química determina a capacidade de isolação e o estado de envelhecimento do óleo

mineral. Os resultados são comparados aos valores pré-estabelecidos em normas. Valores fora dos

limites especificados indicam necessidade de tratamento termo-vácuo, substituição ou regeneração do

óleo mineral

Testes Elétricos de Materiais Isolantes

A preocupação com o desenvolvimento de técnicas e instrumentos de testes de isolação deequipamentos elétricos remonta aos primeiros estágios da produção de energia elétrica para

iluminação e força. A princípio a resistência de isolamento era medida com corrente contínua CC; este

método continua, aplicando-se quase que com exclusividade, mesmo depois do aparecimento da

corrente alternada CA. No início do século, apareceu na Inglaterra o primeiro instrumento, registrado

com o nome de "megger" , construído exclusivamente para medidas de isolamento. Este instrumento foi

aperfeiçoado ao longo dos anos e adaptado à evolução da eletricidade, com escalas de tensões mais

altas, de forma que, hoje em dia, continua send um dos instrumentos mais utilizados para medir a

resistência de isolamento dos equipamentos elétricos.

À medida que as máquinas elétricas aumentavam de tamanho, foram introduzidas novas técnicas detestes para cobrir algumas lacunas existentes, não satisfeitas plenamente com os testes com CC.

Graças a isso, hoje se dispõe de uma variedade de técnicas de ensaios para verificar as condições de

isolamento dos equipamentos elétricos.

a) Testes CC

Testes de alta tensão em gradientes escalonados.

Testes de alta tensão de valor fixo.

Teste de resistência de isolamento.

Determinação dos índices de polarização e absorção.



b) Testes com CA

Testes de alta tensão com frequência industrial.

Teste de ala tensão com transformador ressonante.

Testes de alta tensão com baixa frequência (0,1 Hz).

Testes das perdas dielétricas e fator de potência.

Testes de descargas por corona (valor médio e de pico).

Testes de impulso com alta frequência.

Técnicas modernas de eletrônica e de software estão sendo aplicadas no esforço de detectar pequenos

sinais na presença de ruído. Também está em estudo o desenvolvimento de geradores compactos e

leves que gerem ondas senoidais amortecidas em forma exponencial. Desta maneira serão conseguidos

sinais de alta tensão e baixa frequência com fontes de tamanho e peso relativamente reduzidos. Outro

problema em estudo se refere à determinação da vida remanescente de isolação. Estudos para

responder a estas perguntas estão sendo desenvolvidos por meio de sistemas inteligentes que

analisam os parâmetros fornecidos por testes na isolação.

2.2 TESTES COM CORRENTE CONTÍNUA

O circuito dielétrico equivalente de um equipamento elétrico, formado pelos condutores dos

enrolamentos, material isolante e a estrutura de ferro, pode ser considerado, para nosso objetivo, um

condensador de placas paralelas.

Ao aplicar ao enrolamento de uma máquina uma tensão CC, Figura 2.1 (a), podemos observar a

circulação de uma corrente elétrica, it, de características transitórias. Estudos a respeito têm

demonstrado que esta corrente é formada por três componentes básicos: a) corrente capacitiva ic; b)

corrente de absorção ia; e c) corrente iônica ou de condução ii.

Figura 2.1 a) Teste de um dielétrico com CC.



Figura 2.1 b) Corrente capacitiva;

Figura 2.1 c) Corrente de absorção;

Figura 2.1 d) Corrente de condução.

Desta forma temos:



O processo de polarização é relativamente lento; as moléculas não polares se orientam mais

rapidamente do que as moléculas polares, já que, para formar dipolos orientados, necessitam de um

deslocamento eletrônico muito menor. O tempo necessário para a polarização de todas as moléculas

depende fundamentalmente das características do dielétrico, ou seja, da quantidade e tendência à

polarização das moléculas polares existentes no mesmo. Na pratica, o tempo necessário para

considerar um isolante polarizado (um motor, por exemplo, em condições normais de funcionamento) é

de dez minutos.

A energia aplicada ao dielétrico se transforma uma parte em calor, devido à fricção intermolecular no

acomodamento dos dipolos; outra parte é absorvida pelo dielétrico e armazenada no mesmo, em

função do alinhamento dos dipolos; esta energia se manifesta na tensão remanescente entre as placas

do capacitor após desligada da fonte de tensão. Por razões de segurança, tanto das pessoas como do

equipamento, esta energia deverá ser descarregada imediatamente após o teste, curto-circuitando os

enrolamentos contra o núcleo, por um tempo nunca inferior a quatro vezes o tempo que a tensão

permaneceu aplicada.

A corrente de absorção pode ser expressa pela fórmula abaixo:

Se a constante de tempo é pequena, a corrente capacitiva será desprezível depois de alguns segundos,

por outro lado, se a corrente de condução for muito pequena, a corrente lida no microamperímetro

poderá ser confundida com a corrente de absorção. Se a corrente de condução não for desprezível,

como ocorre na maioria dos casos, esta pode ser estimada como aquela corrente que circularia pelo

microamperimetro depois que o dielétrico fosse totalmente carregado, ou seja, quando as correntes

capacitiva e de absorção forem tão pequenas que a corrente no microamperimetro permaneçapraticamente constante, o que normalmente ocorre depois de 8 a 10 min de aplicada a tensão. A

corrente de condução pode também ser calculada pela seguinte equação:

Onde i1, i3,16 e i10 são as correntes lidas no microamperímetro para os tempos de 1, (3,16) e 10

unidades de tempo respectivamente; se a unidade de tempo escolhida é 1 minuto, os tempos seriam 1,

(3,16) e 10 minutos respectivamente. Uma vez calculada a corrente ii, conforme a fórmula acima, a

corrente de absorção ia, será calculada subtraindo, da corrente lida no microamperimetro, a corrente

de condução ii.

Trançando sobre um gráfico de coordenadas de tempo-corrente, em escala logarítmica, os valores de

corrente obtidos para os tempos 1, (3,16) e 10 unidades de tempo, resultará uma linha reta.

A constante n pode ser calculada pela fórmula:



O valor de n varia entre zero e um, e define a taxa de absorção do dielétrico e suas impurezas para

cada caso em particular. Uma vez que a corrente de absorção é uma função exponencial, n definirá a

inclinação da reta.

2.2.3 Corrente de condução

A corrente de condução representa a verdadeira corrente de fuga que define a resistência de

isolamento do dielétrico. Esta corrente te dois componentes básicos: a) componente superficial, que

flui sobre a superfície do dielétrico; e b) componente volumétrica, que flui através da espessura do

isolante. A corrente superficial é devida a ionizações formadas por dissoluções de uma infinidade de

partículas ambientais depositadas sobre a superfície do isolante, tais como: óleo, graxa, polvo de

carvão de escovas e outros materiais oriundos do processo de fabricação. Esta corrente poderá

fornecer uma ideia das condições reais da isolação, por esta razão deverá ser, sempre que possível

medida à parte. A corrente de condução volumétrica é uma indicação da concentração iônica emobilidade no material. Estes íons são frequentemente originados pela dissolução de materiais

eletrolíticos procedentes de impurezas de fabricação e montagem, e por umidade absorvida d

ambiente. A água é sumamente eficiente na redução da resistência ôhmica por incrementar a

concentração iônica e mobilidade dos materiais, tanto superficial como volumetricamente.

A corrente de condução iiestá determinada pela lei de Ohm:

Onde Ri é a resistência ôhmica de isolamento, e E, a tensão aplicada ao dielétrico.

Figura 2.3 Exemplo de um teste de cc.



Teoricamente a resistência de isolamento deverá permanecer constante para qualquer valor de tensão

da classe de tensão do mesmo. Se isso acontecer, poderemos afirmar que a isolação está suportando e

que o dielétrico poderá ser destruído se a tensão continuar aplicada.

2.3 MEDIDAS DE ISOLAMENTO, O MEGGER

A resistência de isolamento pode ser determinada pela lei de Ohm, como vimos na seção anterior,

aplicando uma tensão de corrente contínua e medindo a corrente que circule pelo galvanômetro. A

resistência de isolamento é expressa em megaohms (106 ohms) em função dos grandes valores

manipulados.

Um dos primeiros instrumentos projetados exclusivamente para as medidas de isolamento foi o

"megger" , marca registrada da James Bidle.

O megger foi introduzido na Inglaterra no ano de 1904 e na América em 1910; ao longo dos anos foi

honrado como um dos instrumentos mais eficientes nos testes de avaliação do isolamento dos

equipamentos elétricos. O "megger" acompanhou o desenvolvimento industrial de forma que, à medidaque os equipamentos elétricos aumentavam de potencia e tensão, eram introduzidos novos

instrumentos, com tensões e escalas maiores, desta maneira encontram-se, hoje em dia, instrumentos

com escalas que chegam a 500.000 MW e 100.000V, em comparação com os fabricados originalmente

de 500 MW e 500 V.

A importância atual do "megger" , como instrumento de avaliação da isolação, baseia-se em uma

compreensão melhor dos fenômenos de polarização dos dielétricos e no aperfeiçoamento das técnicas

de teste com corrente contínua.

2.3.1 Princípio de funcionamento

O "megger" é fundamentalmente um ohmímetro de ímã permanente e bobinas cruzadas, de forma que

as leituras são precisas e independentes da tensão de alimentação. Figura 2.4. O ohmímetro consiste,

em essência, de duas bobinas montadas sobre um mesmo sistema móbil, juntamente com o ponteiro,

livre para rodas num campo magnético permanente. O sistema é fixado em uma mola e gira sobre um

mancal de rubi. A bobina deflectora A é conectada em série com a resistência de amortecimento R' e a

resistência de teste, conectada aos terminais "line" e "Earth" . A bobina B está ligada em série com a

resistência de controle R. As boinas A e B estão montadas no sistema móbil com determinado ângulo

entre elas e conectadas de tal forma que produzam torques em sentidos opostos. O ponteiro, não

obstante, se deslocará em um sentido tal que os dois torques fiquem em equilíbrio.



Figura 2.4 Princípio de funcionamento do megger: A, bobina principal; B, bobina de retenção; R, R'

resistências de amortecimento.

Quando a isolação em teste for perfeita, ou não for colocada nenhuma resistência entre os terminais

"line" e "Earth" , não circulará corrente pela bobina A. A bobina B, no entanto, receberá corrente e

tenderá a ocupar uma posição perpendicular aos polos, indicando sobre a escala a leitura de "inf"

(infinito). Quando uma resistência de valor infinito for conectada nos terminais "line" e "Earth" ,

circulará uma corrente pela bobina deflectora A, que produzirá um torque de sentido contrário dabobina B, de forma que a estrutura girará até os dois torques se igualarem. A bobina B atua, pois,

como uma mola de retenção.

A bobina de controle é dividida em duas partes, formando um sistema instável. A parte principal B

desenvolve um torque proporcional ao campo do ímã permanente. A outra parte B' é montada fora do

campo do ímã permanente, e conectada em série com a principal B, mas conectada em oposição, de

forma que os campos magnéticos externos tenham os seus efeitos neutralizados mutualmente. Em

outras palavras, qualquer campo externo que tenda a deslocar a estrutura da posição de infinito

produzirá torques idênticos e de sentidos contrários; o instrumento é imune a esse tipo de erro.

Se os terminais "line" e "Earth" forem curto-circuitados, o ponteiro simplesmente se deslocará para a

posição zero da escala. A resistência amortecedora R' oferece proteção contra correntes excessivas na

bobina A. Retirando o curto-circuito, o ponteiro se deslocará para a posição de "inf" na escala.

Em "meggers" manuais a precisão do instrumento não é afetada por variações de velocidade da

manivela, nem pela perda parcial do magnetismo do ímã permanente, uma vez que as duas bobinas

são atingidas pelo mesmo efeito.

A Figura 2.4 mostra a forma como o terminal de linha é guardado por um anel metálico para prevenir-

se contra erros devidos às correntes de fuga nos outros terminais; esta corrente é derivada e levada

para a fonte sem passar pela bobina deflectora Figura 2.5.

Figura 2.5 Vista externa de um megger manual.

2.3.2 Verificação da calibração

O procedimento exposto é geral e deverá ser validado para a maior parte dos tipos de instrumentosdisponíveis no mercado:



a) Medir a resistência ôhmica da bobina A, com uma ponte de Wheatstone entre os terminais "line" e

"Earth" ;

b) Selecionar uma década, ou reostato, com um valor de resistência nunca inferior a 10% do valor da

resistência encontrada no item a;

c) Conectar aos terminais "line" e "Earth" uma década de 100MW, com isolamento mínimo igual ou

superior à tensão do "megger" ;

d) Selecionar a escala de tensão do megger que se deseja calibrar. Atende para não aplicar na década

uma tensão superior à classe de isolamento da mesma;

e) Energizar o megger e registrar o valor da leitura na ficha de calibração;

f) Conectar o reostato, ou década do item b, nos terminais "line" e "guard" ;

g) Regular a década conectada nos terminais "line" e "Earth" para 1 MW;

h) Energizar o megger e ajustar o reostato para que o ponteiro indique a leitura encontrada para 10

MW. Mantendo o reostato nesta posição, o ponteiro indicará sempre a resistência conectada aos

terminais "line" e "Earth" multiplicada por 10. A resistência está expressa pela seguinte fórmula:

Onde Rm é a resistência indicada pelo instrumento; Rx, a resistência conectada aos terminais "line" e

"Earth" ; Ra, a resistência medida da bobina B; Ry, a resistência ajustada no reostato.

i) Incrementar sucessivamente a resistência da década de 1 MW para 100 MW. O valor máximo da

escala que poderá ser ajustado será 100 x 100 = 10000 MW;

j) Repetir o procedimento para todas as escalas do megger.

2.3.3 Preparativos para o teste

a) Transportar o equipamento para o local do teste na posição horizontal e em base elástica, para

evitar vibrações e golpes;

b) Colocar o instrumento ao lado do equipamento em teste, sobre base firme e horizontal. Nivele o

instrumento ajustando os parafusos da base, de formai que a bolha de água fique totalmente

centralizada;

c) Conectar os cabos aos terminais "line" , "Earth" e "guard" do instrumento; tomar cuidado no

manuseio para não dobrar os cabos excessivamente nem sujar com graxa ou outros produtos que

possam estragar a isolação dos mesmos; evite rigorosamente pisar e colocar pesos em cima dos cabos

e do instrumento;

d) Ajuste do infinito, "inf" . suspender os terminais dos cabos de forma a isolá-los entre si; selecionar

a tensão de teste e a escala inferior, ligar o motor ou girar a manivela manualmente à velocidade



normal. Se o "megger" estiver bem ajustado, o ponteiro se deslocará lentamente para a posição "inf" ,

caso exista algum desvio deverá ser ajustado. Verificar todas as escalar em sentido crescente na

tensão que será realizado o teste;

e) Cheque do zero Depois de checar a posição de "inf" , e com a tensão normal de teste, encostar

rapidamente os terminais "line" e "Earth" e observar se o ponteiro se desloca subitamente para a

posição zero da escala; caso isto não aconteça, verificar se os cabos estão partidos ou mal conectados;

f) Conectar as garras dos cabos ao equipamento de acordo com o teste correspondente. Selecionar a

tensão de teste adequada e a menor escala do instrumento. Vá selecionando as escalas superiores de

forma a obter leituras o mais precisas possível;

g) Tomar as leituras de isolamento nos tempos respectivos conforme o procedimento específico para

cada teste;

h) Desligar o megger e colocar a chave de funções na posição de descarga, "discharge" , para

descarregar as energias capacitiva e de absorção. O tempo necessário para a descarga total do

dielétrico é estimado em quatro vezes superior ao tempo que estiver energizado, ou seja, se o testedurou 1 minuto, o tempo necessário para a descarga total será de 4 minutos. A descarga também pose

ser realizada com ajuda de um bastão de descarga curto-circuitando os terminais do instrumento

contra a carcaça, através de um resistor para limitar o valor da corrente.

Se não existir um megger disponível, a resistência de isolamento pode ser medida com a ajuda do

circuito da Figura 2.6. Um voltímetro de CC de alta sensibilidade, 100 ohms por volts pelo menos, é

conectado em série com o enrolamento da maquina através de um diodo.

Figura 2.6 medida da resistência de isolamento de uma máquina rotativa, quando não se dispõe de

um megger.

A seguinte sequência é recomendada:

1) Selecionar a escala do voltímetro em 500 ou 600 V;

2) Com os cabos L1 e L2, desconectados da máquina, fechar a chave CH1; regular a tensão no

transformados para o voltímetro indicar a tensão de teste desejada U1.

3) Conectar o cabo L1 ao enrolamento da máquina, curto-circuitando todos os extremos do

enrolamento; conectar L2 à carcaça da máquina;

4) Abrir a chave CH1; à medida que o dielétrico se carrega, a tensão no voltímetro cai decrescendo até

estabilizar, leia e registre a tensão U2 nos períodos determinados.

A resistência de isolamento é calculada pela fórmula:



Onde Ri é a resistência de isolamento da máquina; Rv a resistência interna do voltímetro; U1, a tensão

no voltímetro com a chave CH1 fechada; U2, a tensão no voltímetro depois de um determinado período(1 minuto ou dez minutos), com a chave CH2 aberta.

2.4 FATORES QUE INFUENCIAM A RESISTENCIA DEISOLAMENTO

Existem alguns fatores que podem influenciar a resistência de isolamento de forma acentuada, e que

deverão ser levados em conta para uma correta interpretação dos testes.

2.4.1 Influência do estado da superfície

Materiais condutores estranhos, tais como polvo de carbono, quando depositados sobre a superfície dos

isolantes e superfícies não isoladas, como conectores, coletores, etc., reduzem a resistência de

isolamento superficial. Por outro lado materiais não condutores podem fazer-se condutores quando

mesclados com óleos e graxas. Isto alcança importância especial nas maquinas de coletor, devido à

grande quantidade de material condutor exposto. Por esta razão o dielétrico devera estar

perfeitamente limpo, antes da realização dos testes.

2.4.2 Influencia da umidade superficial

Indiferentemente da limpeza, quando o dielétrico estiver a uma temperatura inferior à de orvalho, se

formara um filme de umidade condensada sobre a superfície; esta será absorvida pelos materiais

isolantes, devido à higroscopia dos mesmos. A condensação será mais agressiva no caso em que os

materiais encontrem com a superfície suja. Neste caos a resistência de isolamento será muito pequena.

2.3.3 Influência da temperatura

A resistência de isolamento varia extraordinariamente com a temperatura. Nas maquinas rotativas

pode ser considerado que, a cada 5ºC de elevação da temperatura, a resistência de isolamento se

reduz à metade; por exemplo, se um motor a 20ºC tem uma resistência se isolamento de 50 a 25 MW,respectivamente.

Para poder comparar os valores e isolamento ao longo da vida útil dos equipamentos é necessário que

os resultados dos diferentes testes sejam corrigidos para o mesmo valor de temperatura. Existem

tabelas que fornecem estes índices de correção para os diferentes tipos de equipamento.



Figura 2.7 Verificação da resistividade de um isolante típico com a temperatura.

2.4.4 Influência do nível de tensãoA medida da resistência de isolamentos de m equipamento elétrico em condições satisfatórias de

funcionamento devera incrementas em função do tempo, umas vez que as correntes capacitivas de

absorção são decrescentes, como foi exposto em 2.2.1 e 2.2.2.

A resistência de isolamento não é influenciada pelo nível de tensão do teste, quando a isolação estiver

em boas condições, entretanto, os testes de isolamento são normalmente feitos com tensões que

variam de 500 a 5000 V. Ao longo do teste serão sugeridos níveis de tensão para cada equipamento

em particular.

2.5 ÍNDICES DE POLARIZAÇÃO E ABSORÇÃO

A Figura 2.8 representa a clássica curva se secagem de uma maquina rotativa; o equipamento foi

colocado numa estufa a 25ºC e regulada pela a temperatura final permanente de 75ºC; foram

realizadas medidas da resistência de isolamento a cada 4 horas e as leituras tomadas a 1 e 10 minutos

após a aplicação de cada tensão. Nas abscissas, foi colocado o tempo em horas que o equipamento

permaneceu na estufa e nas ordenadas, as resistências de isolamento lidas com 1 e 10 minutos.

Pode ser observado que, à medida que a temperatura aumenta de 25 para 75ºC, a resistência de

isolamento decresce ( paragrafo 2.4.3); por outro lado, à medida que a umidade é expelida, a

resistência de isolamento aumenta; ao cabo de 100 horas de estufa, aproximadamente, a resistência

de isolamento parou de crescer e permaneceu constante, o que significa que o equipamento já estava

seco.

Define-se o índice de polarização de um equipamento elétrico como a razão das resistências de

isolamento lidas com 10 minutos a 1 minuto. Define-se o índice de absorção como a razão das leituras

de isolamento lidas com 1 minuto e 30 segundos.



Figura 2.8 Curva clássica

Se fossem calculados os índique, durante as primeiras ho

aproximadamente 20 horas

da dilatação das moléculas d

dissolução de impurezas e fo

aumenta, os índices de polar

polarização alcança seu valo

de polarização em um eficie

elétricos. Tabela 14.8.

Tabela 14.8

2.6 TESTE DE IS

Os testes com alta tensão

forma sistemática em pro

controle de qualidade dapara garantir que um det

tensão determinado. Em f

"passa não passa" . Não o

alguma experiência, prev

Por esta razão, os ensaio

A Figura 2.9 representa,

alta tensão CC. O equipa

corrente de fuga através

paralelos diretamente ao

de secagem do enrolamento de uma máquina.

ces de polarização ao longo do período de secageras, o índice de polarização diminui chegando a u

epois de começar a secagem; isto pode ser expli

e agua e do aumento, devido à temperatura, de s

rmação de íons. Por outro lado, à medida que o g

ização e absorção também aumentam; pode obse

máximo quando a maquina está totalmente seca

te método para a avaliação do grau de umidade d

OLAMENTO COM ALTA TENS

CA são considerados normalmente destrutiv

cessos de fabricação, bom como por exigênci

rópria empresa. Estes ensaios são aplicadosrminado isolante suporte, por um tempo def

unção disso, os testes de alta tensão são con

stante, em ensaios com CC, é possível para

nir uma falta, na maior parte dos casos, ant

com CC são amplamente utilizados em man

e forma sucinta, o diagrama de um equipam

ento está conectado ao terminal de um cabo

a superfície da porcelana é levada por meio

terminal do transformador sem passar pelo

, poderíamos verificarvalor crítico

ado como consequência

ua capacidade de

au de secagem

rvar-se que o índice de

. Isto converte o índice

os equipamentos

O CC

os e são aplicados de

as contratuais ou pelo

na maioria dos casosinido, um nível de

siderados testes de

m operador, com

s que ela aconteça.

tenção.

nto para testes de

de alta tensão; a

de um dos cabos

edidor.



Figura 2.9 Diagrama simplificado de um instrumento de teste com CC.

Um dos métodos de teste mais utilizado consiste na aplicação da tensão de forma

escalonada progressiva. Isto tem como objetivo determinar a corrente de fuga em função do

tempo, para cada um dos diferentes níveis de tensão. Em um isolante limpo, seco e livre de

bolhas de ar, a corrente iônica cresce linearmente com a tensão de acordo com a lei de ohm.

A corrente de absorção é calculada pelo principio de superposição e está expressa pela

fórmula:



Onde iaé a corrente de absorção em amperes; Ek é a tensão de cada degrau me volts; C a

capacitância do sistema em Farads; D o fator de proporcionalidade; k o degrau de tensão

considerado; t o tempo de duração de um ensaio em minutos; N o intervalo de tempo entre

cada degrau de tensão, na taxa de absorção como definido em 2.2.2.

2.7 MEDIDAS DAS PERDAS DIELÉTRICAS

A tensão alternada submete as moléculas do dielétrico a uma serie de esforços e

deslocamentos proporcionais à frequência. Como os materiais não são perfeitamente

elásticos, devido à viscosidade ou fricção intermolecular, a energia aplicada ao dielétrico na

expansão não corresponde à devolvida na compressão; a diferença dessa energia é

transformada em calor e constitui o que é chamado, por similaridade com o magnetismo,

histerese dielétrica ou perdas dielétricas.

Além das perdas por histerese, existem as perdas por joule devido às correntes decondução, medidas nos testes de CC; estas perdas não se comete grande erro ao considerar

as perdas por histerese coo perdas dielétricas totais. Estas perdas podem ser

matematicamente pela fórmula:

Onde Kc é uma constante típica do material ( perdas específicas emW/cmpor período e por

kV/mm de campo elétrico); f é a frequência em Hz; e E, o campo elétrico médio do dielétrico

em kV/mm.

Um dielétrico pode ser representado, para efeitos de calculo, por um capacitor ideal em

paralelo com uma resistência de valor tal que V/R represente as perdas no dielétrico. Comoum capacitor ideal não tem perdas, a constante Kc apresenta um ótimo índice para a medida

da qualidade dos materiais isolantes. Não obstante, na prática resulta mais interessante à

medida da tgd conforme mostrado na figura 2.11, já que essa não depende do volume do

dielétrico em teste.

Nos testes práticos de campo o ângulo d resulta muito pequeno, de forma que tgd = send

O tgd representa o fator de potência do dielétrico.

O fator de potência é muito sensível a variações de umidade no dielétrico, o que pode ser

explicado pelo alto fator de potência da agua, comparado com outros materiais (tabela 2.1).

Isto converte a media do fator de potencia num ótimo índice para avaliar as condições dos



dielétricos, no que respei

etc.

Figura 2.11

Diagrama f

Tabela 2.1

A temperatura influencia

Figura 2.12 mostra a vari

temperatura e da frequên

apresentam regiões de te

elevam de forma brusca.

Para poder comparar o va

dos equipamentos, e dest

mesmos sejam relativos

referenciá-los a 20ºC par

aplicado para a determin

especifica do teste a cada

O gelo tem fator de poten

deverão ser realizados ab

Um dos primeiros instruapareceu em 1929, desen

funcionamento de um ca

EngineeringCompany" . A

a a presença de materiais estranhos, tais co

sorial das perdas dielétricas

consideravelmente as características dielétri

ção das perdas dielétricas e constante dielét

cia, para os polímeros polar e não polar. Os p

mperatura critica na qual as perdas e consta

lor do fator de potencia nos diferentes testes

a forma detectar alterações no dielétrico, é n

uma mesma temperatura. Existem tabelas d

os equipamentos mais importantes. O critér

ção da temperatura será discutido oportuna

tipo do equipamento.

cia igual a 1, por esta razão os teses de fator

aixo da temperatura de congelamento da ág

entos desenvolvidos para testes de campo dvolvido por Franck C. Doble. A Figura 2.13 m

po medidor de fator de potencia da empresa

saída "A" serve para ajuste do instrumento.

o agua, pó, graxa,

as dos isolantes. A

rica em função da

olímeros polares

te dielétrica se

ao longo da vida útil

ecessário que os

e correção para

io que deverá ser

ente na aplicação

de potencia nunca

a.

perdas dielétricasstra o principio de

"Doble

om o amplificador



conectado na posição B, a leitura do medidor dependera da tensão nos terminais Rs, ou seja,

do produto da corrente I que circula pelo dielétrico pelo valor da resistência fixa Rs. A escala

do instrumento está ajustada de tal forma que, quando a tensão de teste aplicada ao

dielétrico for de 2500 V, o ponteiro indicara diretamente o valor em milivoltamperes Figura

2.14.

Quando o amplificador for colocado na posição C, a tensão medida será uma resultante das

tensões em Rs e Ra; com respeito ao amplificador, as tensões estão em oposição. É possívelobter-se um balanceamento parcial ajustando o resistor Ra, de forma a obter uma leitura

mínima. Um completo balanceamento só seria possível se a qualidade do dielétrico fosse

equivalente à do instrumento (condensador de ar); de acordo com o diagrama vetorial a

tensão Vc é:

Com a tensão de teste ajustada em 2500 V o instrumento indica diretamente as perdas em

mW.

O instrumento dispõe ainda de uma chave comutadora que permite colocar o medidor em

três posições: "ground" (terra), "guard" (guarda) e "UST" (equipamento não aterrado).

Figura 2.14

A Figura 2.15 mostra, de forma sucinta, a ligação do medidor concernente aos cabos Hv (alta

tensão) e Lv (baixa tensão); o circuitoem teste representa o dielétrico de um transformadorde dois bobinados. Na posição b) mede as perdas dielétricas na isolação do bobinado

primário contra terra e contra bobinado secundário; na posição c) as perdas na isolação do

bobinado primário contra terra; e na posição d) as perdas na isolação entre o bobinado

primário e o bobinado secundário. A diferença entre as perdas obtidas nos testes a) e b)

deverão ser iguais às perdas em c).



Figura 2.12 Variações típicas de um dielétrico em função da temperatura e da frequência.



Figura 2.13 Diagrama de blocos do medidor de fator de potência da "Doble

EngineeringCompany tipo MEU 2500 V".



Figura 2.14 Vista frontal do medidor de fator de potência da doble tipo MEU 2500 V.



Figura 2.15 Diagrama de ligações da chave de modos do equipamento MEU 2500 da

Doble. a) circuito elétrico de um TF de dois enrolamentos; b) (ground ) medida das perdas

em CH+CHB; c) (guard ) medida das perdas CH; d) (UST ) Medida das perdas CHB.

2.8 TESTES DE IMPULSO COM ALTA FREQUÊNCIA

Uma das dificuldades encontradas nas medidas de isolamento entre espiras nas bobinas das

máquinas rotativas é, sem duvida, o nível de corrente à frequência industrial, necessário

para induzir a tensão requerida, devido à relutância elevada do circuito magnético. Com o

rotor no lugar, a corrente necessária para induzir apenas a tensão nominal entre espiras é,

logicamente, a corrente absorvida na partida da maquina, elevadíssima para efeitos de

testes de isolamento. Sem o rotor no lugar, a corrente alcançaria valores imprevisíveis.



Figura 2.16 Diagrama simplificado de um instrumento de implausos de alta frequência

(Modelo 6925C da Eletrônica INC ).

A Figura 2.16 mostra o diagrama simplificado de um equipamento projetado pela firma

Eletrônica para testes de isolamento entre espiras do bobinado de máquinas rotativas. O

transformador T1 eleva gradativamente a tensão de teste para o valor desejado. Os

capacitores C3 e C4 se carregam com a tensão de pico T1, através dos diodos D1 e D2 e as

bobinas em teste L1 e L2. O circuito é sincronizado de forma que o semiciclo negativo de CA

acione ST1 e descarregue o capacitor C3 através de L1,e C4 através de L2. Durante a fase de

descarga cada capacitância entra em ressonância com sua respectiva bobina de carga e

produz uma corrente CA que será detectada pelos sensores de corrente T6 e T7. A condição

de ressonância é fornecida pelo modulo ressonador de impulsos PR1. A bobina L1 é

identificada como de referencia e a bobina L2, como de teste. Supondo as bobinasL1 e L2

sejam iguais como C3 é igual a C4, as correntes em ressonância produzidas por C3 L1 e C4

L4 deverão ser idênticas.

As formas de onda das correntes ressonantes, captadas pelos sensores T6 e T7, são

mostradas em um osciloscópio. Se o isolante da bobina em teste for diferente ou apresentar

qualquer problema durante o teste, as correntes ressonantes em C4 L4 serão diferentes

das correntes de C3 L1. Quando isso acontecer, serão observadas no osciloscópio duas

ondas de corrente diferentes, Figura 2.18. O operador imediatamente reconhece que a

bobina em teste está com problemas.



Figura 2.17 Exemplos de conexões de testes: a) teste do enrolamento de um motor

trifásico com dois grupos de bobinados em paralelo. b) teste do induzido de uma máquina de

corrente contínua.

Figura 2.18 Exemplos de tipos de ondas que poderão aparecer na pantalha do osciloscópio

e seus respectivos diagnósticos.

2.9 TESTES DE ALTA TENSÃO CA



Estes testes são definidos por normas, como determinantes da garantia de que um

determinado equipamento suportou uma determinada tensão e consequentemente se

encontra livre de defeitos de fabricação. São definidos como testes de "passa-não-passa" . O

nível de tensão normalmente é o dobro da nominal. A tensão é elevada gradativamente

desde zero até o valor especificado de uma forma suave e contínua, em um tempo não

superior a 10 segundos e se manterá aplicada por 1 minuto. A tensão será induzida também

de forma suave e contínua para não induzir sobre tensões.

2.10 TESTES DE ALTA TENSÃO CA VERSUS TESTES CC

Apesar de os testes de CA serem definidos por normas para testes de equipamentos novos,

em manutenção são preferidos os testes com CC, por que:

1. Indicam as condições da isolação melhor que os de CA.

2. São controláveis, ou seja, antecipam a probabilidade de falhas antes que aconteçam, ao

contrário dos testes com CA.

3. A fonte de tensão é relativamente leve e pode ser facilmente transportada, em

comparação com os de CA, que são grandes e pesadas. Este problema está sendo resolvido

com a utilização de transformadores ressonantes e também com a aplicação de testes de

baixa frequência (0,1 Hz ).

Pesa sobre os testes com CC a restrição de que, em equipamentos isolados com diferentes

materiais superpostos, tais como as últimas voltas de fibra de vidro sobre as camadas de

mica nas maquinas rotativas, a relação dos campos elétricos em cada material é diretamente

proporcional a suas respectivas resistividades; entretanto, nos testes com CA, o campo

elétrico é controlado pela constante dielétrica:

Também tem sido observada que em cabos com início de deterioração devido à penetração

de água, a aplicação de tensão CC tem se mostrado um acelerador de ramificações devido à

atividade de descargas por corona.

manutenÇÃo subestaÇÕes

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