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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAN CURSO DE ENGENHARIA ELTRICA DISCIPLINA DE MANUTENO E ENSAIOS

ELTRICOS PROFESSOR FERNANDO PIAZZA ENSAIOS PARA VERIFICAO DO ISOLAMENTO EM CABOS ENSAIO SEGUNDO MAN MANUAL DE MANUTENO DO SISTEMA ITP 0933026-01

1. Terminologia e Conceitos

Cabo de Energia: conjunto de fios encordoados, isolados ou no entre si, podendo o conjunto ser isolado ou no.

Isolamento: conjunto da propriedades adquiridas por um elemento condutor ou conjunto de elementos condutores, decorrentes de sua isolao, em sentido puramente quantitativo relacionado com a capacidade de suportar as solicitaes de origem eltrica, que vierem a ser impostas.

Mufla: caixa metlica ou no metlica destinada a conter e proteger os condutores de um cabo, nos pontos em que estes devem ser ligados a outros condutores.

Mufla terminal: mufla destinada a selar a extremidade de um cabo e assegurar sada isolada para os condutores do mesmo.

Blindagem: utilizada para confinar o campo eltrico do cabo ao isolamento do condutor, alm de servir como proteo dos cabos conectados a linhas areas ou sujeitos a potenciais induzidos e oferecer segurana no manuseio do cabo.

Corrente de Fuga: corrente num material isolante submetido a um gradiente de potencial menor do que sua rigidez dieltrica.

Tenso de Isolamento: so as tenses para as quais o cabo foi projetado (V0 /V).

Circuito equivalente de uma cabo de energia:

R

Ri Xc

XL

Blindagem XL reatncia indutiva do condutor do cabo; R resistncia do condutor do cabo; Ri imperfeies do dieltrico; XC reatncia capacitiva entre os condutores e sua respectiva blindagem; Circuito simplificado equivalente de um cabo de energia:

Ri X

Como analisado o isolamento do cabo de energia, pode-se considerar XL e R (parmetros do condutor) como desprezveis em relao Ri e XC (parmetros do isolamento).

Quando aplica-se um tenso CA haver uma corrente atravs do capacitor, causando perdas no dieltrico ou ainda uma pequena corrente de fuga atravs da resistncia de isolamento. Como a aplicao de corrente contnua, s haver a circulao de corrente de fuga atravs da resistncia de isolamento.

A corrente total ser a soma de trs componentes: IC, IA, e IF, onde:

a) corrente capacitiva de carga (IC): resultado da aplicao de uma tenso capacitncia do isolamento e funo do material isolante do cabo. Inicia com o valor muito alto e decai muito rpido e exponencialmente at zero, de

acordo com a equao: RCt

C eRVI

= . Esta corrente no considerada para efeito de avaliao da condio do isolamento.


ELTRICOS PROFESSOR FERNANDO PIAZZA b) corrente de absoro dieltrica (IA): surge devido polarizao e acumulao de cargas eltricas no interior de

dieltricos imperfeitos, estando sujeito a uma tenso em CC. dada pela seguinte equao: n

A tDCVI= .

c) corrente de fuga (IF): o valor da corrente de fuga determinado pela lei de Ohm, ou seja: RVIF = .

Como IC e IA decrescem com o decorrer do tempo, a corrente medida aps um tempo suficiente para atingir a estabilizao, ser a corrente de fuga IF. Aps a estabilizao, a corrente de fuga deve permanecer constante, independente do tempo, para determinado valor de tenso aplicada ao isolamento.

Deste modo, pode-se afirmar que o isolamento do cabo ensaiado suporta o valor de tenso aplicada. Porm, se houver um aumento contnuo de corrente de fuga, mantendo-se constante a tenso, possivelmente a isolao do cabo estar com defeito, podendo ser perfurada se houver continuidade de aplicao de tenso.

CORRENTES PRESENTES NUM DIELTRICO SUBMETIDO A UMA TENSO EM CC

2. Materiais Necessrios

Equipamento porttil para ensaio de tenso aplicada em CC (Hypot).

Termmetro e higrmetro.

Cronmetro.

3. Preparativos

O cabo ensaiado dever estar com suas muflas terminais instaladas, pois assim todo o conjunto testado. As muflas devem estar limpas e secas a fim de evitar fugas superficiais de corrente.

A umidade relativa do ar no deve ser superior a 70%.

4. Ensaio de Tenso Aplicada em CC com Hypot

Este ensaio aplicado em duas etapas:

a) Ensaio corrente de fuga x tenso.

b) Ensaio corrente de fuga x tempo, imediatamente aps o primeiro.

No ensaio corrente de fuga x tenso, a tenso elevada vagarosamente em degraus de 5kV ou 10kV dependendo da tenso ou isolamento do cabo, registrando-se o nvel de tenso e a corrente de fuga correspondente. fornecido o limite de aplicao da tenso, porm deve-se interromper o acrscimo de tenso no ponto em que a curva corrente de fuga x tenso apresentou uma tendncia subida brusca.


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GRFICO CORRENTE DE FUGA x TENSO

Pela anlise do grfico, verifica-se que o segmento da curva entre os ponto A e B indica uma variao quase linear e suave da corrente de fuga, significando que o isolamento est se comportando adequadamente. Ao atingir o ponto C, verifica-se incio de uma subida rpida da corrente.

Mesmo quando a tenso limite no foi atingida, em funo do aparecimento do ponto C, antes desta tenso limite, os aumentos de tenso devem ser interrompidos neste ponto.

5. Execuo do Ensaio

Partindo-se do zero, eleva-se a tenso gradativamente at o valor do 10 degrau, num tempo igual a 30 segundos;

Aguarda-se, no mnimo, 1minuto para a estabilizao da corrente, efetuando-se, em seguida, a leitura da corrente de fuga. Plota-se o primeiro ponto no grfico;

Eleva-se a tenso gradativamente at o valor do 20 degrau, num tempo igual a 30 segundos;

Aguarda-se, novamente, 1minuto para a estabilizao da corrente, efetuando-se, em seguida, a leitura da corrente de fuga. Plota-se o segundo ponto no grfico;

Repete-se a seqncia acima at atingir o valor de tenso limite de ensaio estabelecido;

Imediatamente aps ser atingida a tenso de ensaio ou o ponto C, sem aguardar a estabilizao da corrente, efetuar a leitura desta ltima e plota-se o valor encontrado;

Mantendo-se fixa a tenso, efetuar leitura de corrente de 1 em 1 minuto at 10 minutos. Plota-se cada valor no grfico corrente de fuga x tempo;

Aps cada 10 minutos, reduz-se a tenso at zero. Aguarda-se alguns minutos para que seja descarregada a energia contida no cabo;

Por medida de segurana, aterra-se o cabo para a eliminao de eventuais cargas residuais.

6. Anlise dos Resultados

Este ensaio feito para uma avaliao comparativa de ensaios atuais com anteriores. A curva corrente de fuga x tempo quando apresentar sinais de elevao, significar uma m condio do isolamento.

CABO COM ISOLAMENTO EM BOAS CONDIES CABO COM ISOLAMENTO DETERIORADO


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ENSAIO SEGUNDO ABNT NBR 6813, e EB 2173

1. RESISTNCIA DE ISOLAMENTO TEMPERATURA AMBIENTE

A resistncia de isolamento do cabo, referida ao comprimento de 1km, no deve ser inferior calculada com a frmula, com a constante de isolamento (ki) especificada, como exemplo a cobertura XLPE tem ki=3700Mkm, para temperatura de 200C.

Existe um comprimento de cabo mnimo de 5m.

Para o clculo da resistncia de isolamento utiliza-se a seguinte frmula:

ldDk

Ri

I

10log= ; onde: RI resistncia de isolamento; ki constante de isolamento; D dimetro sobre a cobertura, mm; d dimetro sob a cobertura, mm.

Sob tenso eltrica CC, 300 a 500V, sendo o tempo mnimo 1 minuto e mximo 5 minutos.

A tenso aplicada entre o condutor e a proteo metlica (blindagem), quando no houver a blindagem, aplicar a tenso entre o condutor e a gua (cabos imersos em gua).

Este ensaio deve ser realizado aps o ensaio de tenso aplicada em cabo submerso.

2. RESISTNCIA DE ISOLAMENTO 900C

A resistncia de isolamento do cabo, referida ao comprimento de 1km, no deve ser inferior calculada com a frmula, com a constante de isolamento (ki) especificada, como exemplo a cobertura XLPE tem ki=3,7Mkm, para temperatura de 200C.

Existe um comprimento de cabo mnimo de 5m.

Utiliza-se a mesma frmula utilizada para o clculo da resistncia de isolamento a temperatura ambiente

Sob tenso eltrica CC, 300 a 500V, sendo o tempo mnimo 1 minuto e mximo 5 minutos.

A tenso aplicada entre o condutor e a proteo metlica (blindagem), quando no houver a blindagem, aplicar a tenso entre o condutor e a gua (cabos imersos em gua).

Este ensaio deve ser realizado aps o ensaio de tenso aplicada em cabo submerso.

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