Avaliação dos fatores de envelhecimento dos cabos cobertos de classe 15 kv e seus impactos sobre a coordenação de isolamento

• Autor(a) principal: FARIA, Gabriel Henrique de
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)
• Texto Completo: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3372
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA::SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA; Rede de distribuição compacta; Cabos cobertos; Isoladores poliméricos; Envelhecimento acelerado; Ensaios físico-químicos; Ensaios elétricos; Coordenação de isolamento

As Redes de Distribuição Compactas (RDCs) proporcionam maior confiabilidade ao sistema elétrico de média tensão devido à proteção de polietileno presente nos cabos, a qual evita desligamentos indevidos por meio de contatos momentâneos entre os cabos e objetos aterrados. Além disto, o ganho de confiabilidade também está relacionado ao aumento da suportabilidade dielétrica do sistema, resultante da maior rigidez dielétrica do polietileno em comparação com o ar. No entanto, o polietileno apresenta envelhecimento acelerado se comparado com a isolação de porcelana e vidro, comumente utilizados nas redes convencionais (sem proteção nos cabos). A degradação do polietileno é ainda maior em áreas de elevada temperatura, umidade e poluição. Desta maneira, o envelhecimento do polietileno pode acarretar ao sistema elétrico diversos transtornos, como o aumento na quantidade de serviços de manutenção na rede, troca de equipamentos, curtos-circuitos, entre outros. Por outro lado, há na literatura uma escassez de métodos laboratoriais capazes de promover o envelhecimento acelerado dos cabos cobertos utilizados na RDC. A maioria dos métodos leva em consideração a avaliação de outros componentes poliméricos e muita das vezes, os métodos mais eficazes, são de difícil implementação laboratorial e apresentam custos elevados. Desta maneira, este trabalho propõe dois métodos próprios para a realização do envelhecimento dos cabos cobertos em conjunto com os isoladores poliméricos. O primeiro método de envelhecimento consistiu na utilização de dois fatores: aplicação de tensão nos cabos igual ao dobro da tensão fase-terra da rede e poluição causada por névoa salina. O segundo método adicionou o efeito térmico, devido a indução de corrente no cabo coberto a fim de obter 60°C em sua superfície. Para caracterizar o envelhecimento e avaliar a qualidade das amostras, foram utilizados nesse trabalho ensaios de acompanhamento, divididos em ensaios físico-químicos e elétricos. O objetivo dos ensaios físico-químicos é de determinar a influência do envelhecimento na estrutura do XLPE, analisando o índice de oxidação (IO), a energia de ativação do processo de degradação (E), o calor de fusão (CF) e a hidrofobicidade superficial do XLPE. Por outro lado, com base em ensaios elétricos, este trabalho avalia o impacto do envelhecimento do polietileno reticulado (XLPE) presente na cobertura dos cabos, na coordenação de isolamento da RDC de classe 15 kV. Os ensaios elétricos realizados foram: medição de descargas parciais (DP), medição de corrente de fuga (CF) e suportabilidade ao impulso atmosférico. Por meio dos resultados, conclui-se que o segundo método de envelhecimento causou a degradação no material, aumentando os índices de oxidação das amostras e reduzindo a suportabilidade dielétrica da rede frente a surtos causados por descargas atmosféricas de polaridade positiva. Considerando o primeiro método, embora as amostras ensaiadas apresentaram falhas pontuais ao longo do ensaio, não foram observadas mudanças estruturais capazes de provocarem reduções na suportabilidade dielétrica da rede. Com bases nos resultados, foi possível equacionar a tendência dos parâmetros IO, CF e Tensão de Disrupção ao impulso atmosférico com relação ao tempo de exposição ao envelhecimento, através de regressão linear. Além disso, verificou-se que, mesmo envelhecido, a suportabilidade do conjunto ensaiado frente a impulso atmosférico é maior do que o Nível Básico de Impulso (NBI) da rede. O problema mais crítico para a rede é a ocorrência de falhas devido às descargas superficiais no material, em forma de erosões e trilhamentos. Portanto, este trabalho sugere uma metodologia de ensaio capaz de envelhecer os cabos cobertos da RDC e avaliar a qualidade do produto.