1. Compatibilidade Dielétrica nas Redes de Distribuição Spacer de 25 kV Autores AES Sul: Edson L. Batista, Juliana I. L. Uchoa, Hermes R. P. M. de Oliveira UNIFEI: Credson de Salles, Alan M. Nóbrega, Manuel L. B. Martinez

2. AES Brasil Outros INVESTIMENTOS 1998-2010: R$ 6,9 bilhões PARTICIPAÇÃO DE MERCADO Distribuidoras (Energia distribuída) Geradoras (Capacidade instalada) 13% 87% 97,7% 2,3% Distribuição Geração Comercialização Telecomunicação 7 MILHÕES DE CLIENTES 7,6 MIL COLABORADORES AES NO BRASIL

3. Introdução Este trabalho apresenta os primeiros resultados, obtidos na pesquisa, sobre o desempenho dos sistemas de redes compactas classe 25 kV frente à compatibilidade dielétrica; Não se tem um documento completo amparado pela ABNT. Os procedimentos de ensaio, geralmente, seguem o recomendado pelo documento elaborado pela Associação Brasileira dos Distribuidores de Energia Elétrica – ABRADEE; O ensaio de compatibilidade dielétrica não é mencionado na NBR 11873; Uma falha de compatibilidade dielétrica não desqualifica o cabo ou acessório, apenas transmite a informação que eles não podem trabalhar em conjunto; Os resultados, aqui comentados, são embasados nos ensaios de cabos, de 5 fabricantes, classe 25 kV e espaçadores, de 3 fabricantes, catalogados como 36,2 kV;

4. A Compatibilidade Dielétrica

5. A Compatibilidade Dielétrica

6. A Compatibilidade Dielétrica A alteração da constante dielétrica do espaçador, de 2,3 para 3, implicou um aumento no gradiente de campo elétrico normal de 1,57 para 1,89 kV/mm; O aumento representa um percentual de aproximadamente 20%, caracterizando o problema de incompatibilidade dielétrica.

7. A Compatibilidade Dielétrica Modelagem de um isolador polimérico com pino polimérico; Gradiente máximo de 1,33 kV/mm. Modelagem de um isolador de porcelana com pino metálico; Gradiente máximo de 6,86 kV/mm. Modelagem de um isolador polimérico com pino metálico; Gradiente máximo de 3,44 kV/mm.

8. A Compatibilidade Dielétrica De acordo com a normatização brasileira a camada semicondutora só é exigida para cabos da classe de tensão de 36,2 kV; A ausência da camada semicondutora resulta em um acréscimo de aproximadamente 60% no valor do campo elétrico normal; A falta de uma camada semicondutora sugere que pode haver o desenvolvimento de uma perfuração iniciando do condutor para a face externa da cobertura do cabo;

9. A Compatibilidade Dielétrica A presença de uma gota de água sobre a cobertura do cabo pode provocar incompatibilidade dielétrica temporária; Com a superfície do cabo seca, o gradiente de campo elétrico normal é de 0,4 kV/mm, Com a gota de água o gradiente passa para 1,1 kV/mm; O aumento é de aproximadamente 3 vezes.

10. O Ensaio de Compatibilidade Dielétrica Todos os ensaios de compatibilidade foram realizados em conforme descrito na ABRADEE – CODI-3.2.18.24.1; No documento da ABRADEE, não faz menções sobre da tensão aplicada, se deve ser trifásica ou monofásica, então os ensaios foram realizados com tensão monofásica; A norma de cabos cobertos da ABNT não menciona o ensaio de compatibilidade dielétrica; Cada conjunto ensaiado consiste de três cabos fase com os anéis de amarração, um cabo guarda aterrado e três espaçadores; A temperatura de 60 ºC é alcançada por meio de indução de corrente elétrica; A temperatura é regulada com o cabo seco.

11. O Ensaio de Compatibilidade Dielétrica

12. O Ensaio de Compatibilidade Dielétrica

13. Medições de Corrente de Fuga Este ensaio não é normatizado; As medições foram realizadas para as ‘a’, ‘b’, ‘c’, ‘ab’, ‘ac’, ‘bc’ e ‘abc’; As fases que não estavam energizadas ficaram flutuando; O procedimento foi tomado para as condições a seco e sob chuva com a água apresentando valores de condutividade de 68, 250, 500 e 750  S/cm; Em outro procedimento o cabo foi envolvido por uma fita metálica na largura do berço do espaçador.

14. Medições de Corrente de Fuga Cabos Espaçador em curto Corrente [  A] Fase a Fase b Fase c Cabo A – 25 kV/50 mm 2 352 298 332 Cabo A – 25 kV/95 mm 2 385 351 381 Cabo A – 25 kV/95 mm 2 Com semicondutora 409 375 383 Cabo B – 25 kV/50 mm 2 370 302 361 Cabo B – 25 kV/95 mm 2 394 404 385 Cabo C – 25 kV/50 mm 2 327 300 324 Cabo C – 25 kV/95 mm 2 360 335 334 Cabos Espaçador B Corrente [  A] Fase a Fase b Fase c Cabo A – 25 kV/50 mm 2 78 49 60 Cabo A – 25 kV/95 mm 2 68 63 75 Cabo A – 25 kV/95 mm 2 Com semicondutora 75 64 75 Cabo B – 25 kV/50 mm 2 72 66 57 Cabo B – 25 kV/95 mm 2 69 63 79 Cabo C – 25 kV/50 mm 2 72 60 58 Cabo C – 25 kV/95 mm 2 70 66 67 Cabos Espaçador B Corrente [  A] Fase a Fase b Fase c Cabo A – 25 kV/50 mm 2 320 600 430 Cabo A – 25 kV/95 mm 2 220 690 500 Cabo A – 25 kV/95 mm 2 Com semicondutora 323 723 429 Cabo B – 25 kV/50 mm 2 304 542 420 Cabo B – 25 kV/95 mm 2 320 711 591 Cabo C – 25 kV/50 mm 2 270 367 385 Cabo C – 25 kV/95 mm 2 565 877 609

15. Ensaios de Radiografia Digital Amostras de cabos utilizadas nos ensaio de compatibilidade, foram submetidas a um exame de radiografia digital; Foi verificado problemas de excentricidade em algumas amostras; Os defeitos analisados eram em forma de perfurações possuindo formato cônico que afunilam no sentido do condutor. Em poucos casos tais defeitos se aproximaram de uma forma cilíndrica.

16. Resultados dos Ensaios No momento da elaboração deste artigo, foram ensaiados vinte conjuntos, segundo os parâmetros recomendados pela ABRADEE, e com a aplicação de tensão monofásica. Apenas um conjunto suportou os 30 dias de ensaio, e ainda assim, apresentou sinais de erosão no cabo; O acompanhamento do processo de falha permitiu observar que os primeiros sinais de falha do conjunto aparecem na superfície do cabo; Há casos em que o ensaio foi interrompido devido a sérios danos no cabo, sem que os espaçadores fossem danificados, logo, não houve falhas no espaçador sem a falha simultânea no cabo; Nas medições de corrente de fuga ficou explícito que durante a chuva o cabo é responsável pela isolação e quando seco quase toda a tensão fica sobre o espaçador; Para perfurações em uma posição no cabo distante de um acessório, considerando que a solicitação principal é a atribuída ao gradiente de campo, é possível se questionar se a compatibilidade dielétrica entre a cobertura do cabo e a gota de água pode ser uma das causas.

17. Conclusão O ensaio de compatibilidade dielétrica é mencionado apenas nas normas de espaçadores/acessórios e não há qualquer menção nas normas de cabos cobertos. A interpretação atual é que se o sistema falhar é porque o espaçador/acessório não atende aos requisitos mínimos de desempenho; O trabalho revela vários possíveis pontos responsáveis pela falha do sistema, o elevado gradiente de campo elétrico no ponto de contato entre a cobertura do cabo e o berço do acessório é um. Podendo ser atribuído a compatibilidade dielétrica ou a problemas dimensionais associados à necessidade de reduzir os custos de manufatura; A presença de uma camada semicondutora pode aumentar, ou não, o desempenho do sistema.

18. Obrigada pela atenção! Dúvidas: Alan Melo Nóbrega [email_address] Juliana Izabel Lara Uchôa [email_address]