Tabela 7.1: Tolerâncias permitidas entre os valores especificados e valores obtidos [50].
da tensão. Nesta situação define-se tempo de corte (Tc) como o intervalo entre a origem virtual e
o momento de corte, que por sua vez é determinado pela interseção do valor máximo de tensão obtido com a linearização dos pontos de 70% (ponto C) e 10% (ponto D) dessa tensão máxima. A Figura7.9representa uma frente de onda cortada e exemplifica a determinação do tempo de corte.
Figura 7.9: Onda de impulso cortada na frente e determinação do tempo de corte [50].
7.3
Equipamento de ensaio à frequência industrial
O ensaio à frequência industrial procura determinar as características de um dielétrico quando sujeito a uma forma de onda sinusoidal com amplitude regulável. O equipamento ensaiado é sub- metido a uma tensão regulada pelo operador em valor eficaz por forma a determinar a sua rigidez
92 Laboratório de Alta Tensão
dielétrica em condições de superfície seca e molhada. O conhecimento do comportamento die- létrico dos equipamentos é fundamental para garantir um dimensionamento correto dos sistemas de transmissão de energia, manutenção de níveis de fiabilidade elevados e assegurar os níveis má- ximos de segurança estipulados para equipamentos apropriados a trabalhos de manutenção em tensão (denominados TET).
O equipamento de ensaio à frequência industrial presente no LAT consiste nas seguintes 4 unidades:
• Transformador de 300 kVA alimentado por uma única fase a 50 Hz através do regulador presente na sala de comando. É constituído pelo acoplamento vertical de duas unidades (Figura 7.10 a)), cada uma com capacidade de produzir 300 kV, totalizando uma tensão máxima de saída de 600 kV e 0.5 A e um peso aproximado de 16 toneladas. A parte superior possui 3 toroides em alumínio, onde é conectado um tubo de baixa indutância que estabelece a ligação ao divisor de tensão. Também na parte superior é ligado um fio em cobre de secção reduzida que será ligado ao objeto de ensaio e assim lhe aplicará a tensão gerada pelo transformador. O arrefecimento deste equipamento realiza-se através de óleo não circulado.
• Divisor de tensão (Figura7.10a)) permite transformar a tensão aplicada no objeto de en- saio, na ordem dos kV, num sinal proporcional de baixa amplitude através de capacidades em série. Permite ainda a ligação de um osciloscópio na parte secundária com intuito de observar a forma de onda aplicada e assim verificar as tolerâncias de distorções permitidas. O sinal de entrada chega através do contacto do tubo de interligação do transformador com uma das duas toroides que constituem o topo do divisor. Como se trata de um equipamento puramente capacitivo, garante divisões precisas numa gama de frequência entre 10 e 1000 Hz.
• O regulador é um autotransformador de alimentação ao transformador com tensão ajustável através de comandos elétricos por parte do controlador, isolado a ar, revestido por uma caixa metálica (Figura7.10b)). Possui dispositivos de corte e contactores que atracam quando é dada a ordem de ligar a alta tensão.
• O controlador (Figura 7.10c)) permite determinar a tensão a aplicar ao objeto de ensaio num processo ascendente e de velocidade determinada pelo operador. É constituído por um voltímetro com três escalas, o qual obtém o sinal de entrada através da conexão com o divisor. Possui ainda um amperímetro para as correntes de fuga do sistema de terra do transformador, e possibilidade de determinar o máximo de corrente de fuga admissível, que quando atingida, leva ao corte de alimentação do transformador. A amplitude da tensão de saída do transformador é controlada por dois interruptores, um de subida e outro de descida. Além disso permite determinar a velocidade de subida/descida da tensão aplicada ao objeto em ensaio.
7.3 Equipamento de ensaio à frequência industrial 93
Figura 7.10: Equipamentos do sistema de frequência industrial: a) transformador (esq) e divisor de tensão (dir); b) regulador; c) unidade de controlo.
Para a realização de ensaios à frequência industrial é necessário efetuar uma ligação em trança de cobre entre o terminal de massa do objeto em ensaio e o barramento de terra do próprio trans- formador (circuito por onde será medida a corrente de fuga), uma ligação entre a base metálica do divisor e barramento e, finalmente, a ligação da terra do transformador ao anel da sala de ensaio. Nessa situação, é necessário garantir a distância de segurança às estruturas envolventes em função do nível de tensão do ensaio. Mais, o sistema de gerador de impulso deve ser curto-circuitado e ligado ao anel de cobre.
Periodicamente, o sistema de medição da tensão aplicada deve ser calibrado. Este procedi- mento é regido pela norma internacional IEC 60052 [51] e consiste na separação de duas esferas metálicas, uma alimentada pelo transformador e outra ligada à terra, segundo uma distância pro- porcional a um valor de tensão normalizado em função do diâmetro dessas esferas. Por exemplo, para uma distância de 20 cm e umas esferas de 75 cm de diâmetro (caso existente no LAT) é esperada uma tensão de disrupção de 492 kV (valor de pico) para as condições atmosféricas stan- dard. A diferença entre os valores de disrupção e o normalizado permite calibrar o voltímetro do controlador, através das indicações do fabricante.
7.3.1 Ensaios à frequência industrial
A publicação IEC 60060-1 impõe que a onda de tensão aplicada ao objeto em ensaio seja aproximadamente sinusoidal, com uma diferença máxima entre o valor máximo positivo e o valor máximo negativo menor que 2%. A aplicação da tensão deve começar com magnitude baixa por forma a prevenir a ocorrência de transitórios de valor elevado devido à comutação de circuitos. A ascensão desde o valor inicial deve ser lenta para permitir a leitura dos instrumentos de medição, mas não de tal forma lenta que provoque o aumento prolongado da solicitação elétrica estipulada no objeto de ensaio. De forma geral, esta condição é alcançada pela elevação de 2% da tensão es- tipulada para o ensaio por segundo após ultrapassar os 75% desse valor. O tipo de ensaio efetuado
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pode ser do tipo:
• Teste de resistência à tensão estipulada — pretende-se verificar se o equipamento a ensaiar é capaz de resistir a uma tensão estipulada, a qual deve ser elevada segundo as condições anteriores e mantida no valor nominal durante 60 segundos. O objeto é aprovado caso não ocorram descargas disruptivas durante esse período de tempo. Após esse tempo, a tensão deve ser diminuída rapidamente, mas não subitamente para não originar transitórios que podem levar à descarga e danificação do objeto.
• Teste com descarga disruptiva — pretende-se determinar o valor de tensão aproximado que origina a descarga disruptiva no objeto de ensaio. Deve-se aumentar a tensão de forma continua até que ocorra a descarga pelo objeto. Este procedimento deve ser repetido tantas vezes quantas o regulamento do objeto o indicar, e as medidas devem ser tratadas de forma estatística, tal como indicado no Anexo A da publicação IEC 60060 ou na norma regente do objeto de estudo.