Teste de Isolamento Hi-pot

Hipot é o nome diminutivo para Teste de Elevado Potencial (alta tensão) e também é conhecido como teste de resistência dielétrica. Um teste de Hipot serve para checar uma "Boa Isolação".

O teste Hipot visa garantir que nenhuma corrente irá fluir de um ponto a outro ponto do isolamento. O teste de Hipot teste é o oposto de um teste de continuidade.

Teste de continuidade verifica se a corrente flui facilmente de um ponto a outro ponto, enquanto  o Hipot verifica se a corrente não fluirá de um ponto a outro ponto (aumentando a tensão a um valor muito alto apenas para ter certeza de nenhuma corrente irá fluir).

A maioria das normas de segurança permitem o uso de CA (Corrente Alternada 50/60Hz) ou tensão CC  (Corrente Contínua) para um teste Hi-Pot.

Hipot CA - Unidade de controle

Ao utilizar tensão de teste CA, o isolamento em questão está sendo estressado mais quando a tensão está em seu pico, ou seja, tanto no pico positivo ou negativo da onda senoidal.

Portanto, se usarmos tensão de teste CC, podemos garantir que a tensão de teste CC está sob raiz 2 (ou 1,414) vezes a tensão de teste CA, portanto, o valor da tensão CC é igual aos picos de tensão CA.

Por exemplo, para uma tensão de 1500 Vca, a tensão CC equivalente para produzir a mesma quantidade de stress sobre o isolamento seria 1.500 x 1.414 ou 2.121 Vcc.

Vantagens e Desvantagens do uso de tensão CC para o Teste de Hipot

Uma das vantagens da utilização de um teste de tensão CC é que a corrente de fuga pode ser ajustada para um valor muito mais baixo do que o de um teste de tensão de corrente alternada. Isto permite ao fabricante filtrar os produtos que têm isolamento marginal, os quais teriam sido aprovados por um dispositivo de teste de corrente alternada.

Ao usar um equipamento Hipot CC, os capacitores do circuito de isolamento podem ficar altamente carregados e, por isso, é necessário um dispositivo seguro para descarga. É uma boa prática assegurar sempre que o material sob teste está completamente descarregado, independentemente da tensão de ensaio, antes de ser tocado.

Hipot CC

Modelo - Circuito de uma Isolamento Elétrico

No ensaio aplica-se gradualmente a tensão. Ao monitorizar o fluxo de corrente com o aumento da tensão, um operador pode detectar uma potencial quebra de isolamento antes que ela ocorra. Uma desvantagem do equipamento hipot CC é que as tensões de ensaio CC são mais difíceis de gerar, e o custo de um aparelho de teste CC pode ser ligeiramente maior do que o de um dispositivo de teste de corrente alternada.

A principal vantagem do teste de tensão CC é que a tensão CC não produz descarga tão perigosa como pode ocorrer em CA.

O teste pode ser aplicado em níveis de tensão mais elevados, sem risco de danificar um bom isolamento.

Vantagens e Desvantagens do uso de tensão CA para o Teste de Hipot

Uma das vantagens de um teste Hipot CA é que ele pode verificar ambas as polaridades de tensão, enquanto um teste CC carrega o isolamento em apenas uma polaridade. Isso pode se tornar uma preocupação para os produtos que realmente utilizam tensão alternada para o seu funcionamento normal. A instalação e procedimentos de teste são idênticas para ambos os testes HIPOT CA e CC.

Uma grande desvantagem do Hipot CA é o risco que alta tensão CA gera. Uma descarga de alta tensão CA é potencialmente mortal.

Precisando de ensaios, laudos, projetos, manutenção preventiva ou preditiva? Entre com contato conosco!

Quais são as consequências de altos níveis de distorção harmônica?

O maior medo do engenheiro de produção ...

Assim como a pressão arterial elevada pode gerar estresse e problemas graves no corpo humano, altos níveis de distorção harmônica podem gerar estresse e problemas para o sistema de distribuição da concessionária e para o sistema de distribuição da planta.

O resultado pode ser o pior medo do engenheiro da fábrica - o desligamento de equipamentos importantes da planta que podem causar a parada de uma única máquina até uma linha ou processo inteiro.

O desligamento de equipamentos pode ser causado por inúmeros eventos. Como exemplo, os picos de tensão mais elevados que são criados por distorção harmônica colocam uma pressão extra sobre o motor e o isolamento, o que em última instância pode resultar em falha do isolamento e a parada do equipamento. Além disso, harmônicos aumentam o valor rms normal, resultando em aumento de temperaturas de operação para muitas peças dos equipamentos, reduzindo significativamente a vida útil.

A tabela a seguir resume algumas das consequências negativas que as harmônicas podem ter sobre equipamentos típicos encontrados no ambiente industrial.

Consequências negativas de Harmônicas no equipamento da planta

Embora estes efeitos terem sido categorizados por problemas criados pelas harmônicas de corrente e tensão, corrente e distorção harmônica de tensão normalmente existem juntos (distorção harmônica de corrente provoca distorção harmônica de tensão).

A distorção harmônica perturba o sistema industrial. O pior cenário é a perda de produtividade, rendimento e, possivelmente, de vendas.

As perdas de produção ocorrem por causa de paralisações devido as eventuais falhas de motores, acionamentos, fontes de alimentação, ou apenas a abertura acidental de disjuntores. Os engenheiros de produção se orgulham em manter baixos níveis de paradas da planta. 

Curso de NR10 100% online e 100% válido é na TOP Elétrica!!!

Por exemplo, cada 10°C de aumento nas temperaturas de operação de motores ou capacitores, poderá ocorrer a redução da vida útil do equipamento em 50%.

Referência: correção do fator de potência: um guia para o engenheiro da fábrica - Eaton
EPP - Electric Engenering Portal

Como Medir o Isolamento de Motores?

Resistência de Isolamento do Enrolamento

Se o motor não é colocado em operação imediatamente após sua chegada, é importante protegê-lo contra fatores externos, como umidade, temperatura alta e impurezas, a fim de evitar danos ao isolamento. Antes de o motor ser colocado em funcionamento, após um longo período de armazenamento, você tem que medir a resistência de isolamento do enrolamento.

Se o motor é mantido em um local com alta umidade, uma inspeção periódica é necessária.

É praticamente impossível determinar regras para o valor de isolamento mínimo efetivo da resistência de isolamento de um motor, porque a resistência varia de acordo com o método de construção, a condição do material de isolamento usado, tensão nominal, o tamanho e tipo. Na verdade, o que conta, são muitos anos de experiência para determinar se um motor está pronto para funcionar ou não.

Uma regra geral é de 10 Megohm ou mais.

 Valor da resistência de isolamento      Nível de isolamento

 2 Megohm ou menos Ruim

 2-5 Megohm                                        Crítico

 5-10 Megohm                                      Anormal

 10-50 Megohm                                    Bom

 50-100 Megohm                                  Muito bom

 100 Megohm ou mais  Excelente

A medição da resistência de isolamento é realizado por meio de um Megôhmetro. O teste funciona da seguinte forma: uma tensão CC de 500 ou 1000 V é aplicada entre os enrolamentos e a carcaça do motor.

Durante a medição e logo a seguir, alguns dos terminais operam com tensões perigosas e não devem ser tocados .

Agora, três pontos merecem destaque neste contexto: a Resistência de isolamento, Medição e Verificação.

1. Resistência de isolamento

A resistência de isolamento mínima de novos enrolamentos, limpos ou reparados com relação ao terra é de 10 Megohm ou mais.

A resistência mínima de isolamento, R , é calculado multiplicando a tensão nominal Un , com a constante fator 0,5 Megohm / kV . Por exemplo: Se a tensão nominal é de 690 V = 0,69 kV, a resistência mínima de isolamento é: 0,69 x 0,5 kV Megohm / kV = 0,35 Megohm

2. Medição

Resistência de isolamento mínima do enrolamento para a terra é medida com 500 Vcc. A temperatura do enrolamento deve ser de 25 ° C ± 15 ° C.

A resistência máxima de isolamento devem ser medidos com 500 Vcc com os enrolamentos a uma temperatura de funcionamento de 80 - 120 ° C , dependendo do tipo de motor e eficiência.

3. Verificação

Se a resistência de isolamento de um novo motor, limpo ou reparado, que foi armazenada por algum tempo é inferior a 10 Mohm , a razão pode ser que os enrolamentos são úmidos e precisam ser secos.

Se o motor está em funcionamento por um longo período de tempo, a resistência mínima de isolamento pode cair para um nível crítico. Enquanto o valor medido não caia abaixo do valor calculado de resistência mínima de isolamento, o motor pode continuar a executar. No entanto, se ela cair abaixo deste limite, o motor tem de ser retirado de serviço imediatamente, a fim de evitar que as pessoas se machuquem devido à tensão elevada da fuga.

Ref. EPP (Electrical Engineering Portal)

14 Conceitos sobre Arco Elétrico que você deveria saber!

Arcos elétricos são formados em um meio isolador, tal como o ar. Este isolador é submetido a um campo elétrico suficientemente forte para fazer com seja ionizado. Esta ionização faz com que o meio passe a se tornar um condutor, conduzindo corrente. O fenômeno de formação de arco elétrico é tão antigo quanto o próprio mundo.

O relâmpago é uma forma natural de arco elétrico. Arcos elétricos provocados pelo homem existem em aparelhos como fornos de arco ou equipamentos de solda. No entanto, na utilização normal da energia elétrica, arcos não são desejáveis, e devemos tomar medidas preventivas para que eles não ocorram, ou caso ocorram, que os danos sejam mínimos.

Arcos elétricos em equipamentos liberaram grandes quantidades de energia descontrolada, na forma de luz e calor intenso.

Arco não intencional em equipamentos de energia pode impor vários tipos de riscos:

• O calor do arco pode provocar queimaduras graves em muitos metros de distância (a temperatura pode atingir 20000 Kelvin, quatro vezes a temperatura na superfície do sol!).
• Subprodutos do arco, como respingos de metal fundido, podem causar ferimentos graves.
• Efeitos das ondas de pressão causadas pela rápida expansão do ar e da vaporização de metal podem distorcer gabinetes e causar a ejeção de portas de painéis com força intensa.
• Os níveis de som podem prejudicar a audição.

Discutindo os riscos de arco elétrico ...

Temos 14 termos de particular importância quando discutimos os riscos de arco elétrico:

1. Risco de Arco Elétrico -  uma condição perigosa associada com a liberação de energia causada por um arco elétrico.

2. Energia Incidente - A quantidade de energia emitida sobre uma superfície, a uma certa distância a partir da fonte, gerada durante um evento de arco elétrico. Uma das unidades usadas para medir a energia incidente é calorias por centímetro quadrado (cal /cm² ).

3. Análise do Risco de Arco Elétrico - Um estudo de risco sobre o potencial de exposição do trabalhador ao arco elétrico, conduzida com o objetivo de prevenção de lesões e da determinação de práticas seguras de trabalho e níveis adequados de EPI. Este é o foco do Curso Online de Arco Elétrico da TOP Elétrica. Saiba mais clicando aqui.

4. Partes Vivas - componentes condutores energizados.

5. Exposição (aplicado as partes energizadas) - Quando uma parte energizada é capaz de ser tocada inadvertidamente por uma pessoa. Esse termo é aplicado a partes do circuito que não estão devidamente protegidas ou resguardadas.

6. Risco de Choque - uma condição perigosa associada com a possível liberação de energia causada por contato ou aproximação às partes energizadas.

7. Fronteira do Arco Elétrico - Um limite de aproximação a uma distância das partes expostas dentro da qual uma pessoa pode receber uma queimadura de segundo grau se um arco elétrico ocorrer.

8. Limite de Aproximação - Um limite de aproximação a uma distância a partir de uma parte viva exposta dentro do qual existe risco de choque elétrico.

9. Limite de Aproximação Restrita - Um limite de aproximação a uma distância a partir de uma parte exposta viva dentro da qual existe um aumento no risco de choque, devido ao arco eléctrico combinado com o movimento inadvertido, para o pessoal que trabalha em proximidade com a parte viva.

10. Limite de Aproximação Proibida - Um limite de aproximação a uma distância a partir de uma parte viva exposta dentro do qual o trabalho é considerado o mesmo que fazer contato com a peça viva.

11. Pessoa Qualificada - Aquele que tem habilidades e conhecimentos relacionados com a manutenção e operação dos equipamentos e instalações elétricas, e recebeu treinamento de segurança sobre os riscos envolvidos.

12 Trabalho a Quente - entrar em contato com as partes vivas com as mãos, pés, ou outras partes do corpo, com ferramentas, sondas, ou com equipamento de teste, independentemente do equipamento de proteção individual que a pessoa está usando.

13 Trabalho Próximo (partes vivas) - Qualquer atividade dentro do Limite de Aproximação.

14. Condição de trabalho eletricamente segura - um estado em que o condutor ou circuito parcial a ser trabalhado foi desligado a partir de partes energizadas, bloqueado / marcado em conformidade com as normas estabelecidas, testados para assegurar a ausência de tensão e aterrados.

6 Inspeções em Buchas de Transformadores de Potência

Existem seis inspeções diferentes que podem ser realizadas nas buchas de um transformador de potência:

1. Inspeção de rotina
2. Inspeção regular (uma vez a cada dois anos)
3. Inspeção devido a aquecimentos parciais excessivos
4. Inspeção de danos locais (fissuras) nas buchas
5. Inspeção para vazamentos de óleo
6. Armazenamento

Explosão de Transformador por falha em bucha

1. Inspeção de rotina

Aquecimento local excessivo

Preste atenção para as conexões terminais. É conveniente para pintar estas parte com tintas indicadoras de temperatura. É aconselhável a realização de inspeção termográfica.

Poluição

Quando há muita poeira e sal, uma limpeza deve ser realizada e para isso, o transformador deve ser colocado fora de serviço. Usar da água, amônia ou tetracloreto de carbono. Se eles estiverem muito sujas, o uso de ácido clorídrico concentrado, diluído 40 vezes ou mais, em água.

A solução não deve estar em contato com qualquer parte metálica; após a limpeza das peças de porcelana, estas devem ser neutralizadas com água contendo bicarbonato de sódio, numa proporção de 30 gramas por litro.

Se fizer uso de solução química, certifique-se de lavar depois com água doce, de modo a não deixar nenhum elemento estranho nas superfícies.

Em sistemas nos quais a parada do transformador para a limpeza é muito difícil, ou em zonas onde existem muitos danos pela poeira ou o sal, está sendo usado recentemente um método de lavagem designado "of hot line". É um método para lavar o equipamento sem parar o seu funcionamento, e existem duas ou três formas de fazê-lo.

Curso de NR10 100% Válido é só na TOP Elétrica! Saiba porque...

Danos mecânicos

Verifique se existem danos ou vazamentos de óleo nas buchas.

2. Inspecção regular (uma vez a cada dois anos)

Avaliação da deterioração do isolamento

Os métodos para detectar a degradação do isolamento são a medição da resistência de isolamento e tan Δ (Fator de potência do isolamento).

A medição da resistência de isolamento nas buchas não é simples, uma vez que a bucha e o enrolamento do transformador devem ser independentes; no entanto, a medição deve ser feita da melhor maneira possível.

A medição da tan Δ também é difícil, uma vez que as buchas devem ser separadas do transformador, na maioria dos casos. A avaliação dos resultados da medição não deve depender apenas os valores absolutos obtidos, mas sim com a comparação dos valores obtidos em cada ano e da variação entre eles. Se existem grandes discrepâncias nos valores, atenção especial é necessária.

Terminal para medição do fator de potência do isolamento de buchas

Quando a resistência de isolamento é superior a 1000 mohms a temperaturas normais, pode-se considerar como bom estado, mas o valor do fator de potência também devem ser levadas em consideração para a avaliação.

Em breve teremos um artigo especial sobre buchas e sobre as medições do fator de potência de isolamento.

Medidor de fator de potência de isolamento - Doble

3. Inspeção devido a aquecimentos parciais excessivos

O excessivo aquecimento dos terminais, na maioria dos casos, é devido ao afrouxamento. Se esta condição é observada, eliminar a poeira ou sujeira das peças de contato e reapertar firmemente.

O Sistema de Isolamento de um Transformador de Potência [Parte 3]

O óleo mineral isolante usado nos equipamentos elétricos em serviço está continuamente deteriorando-se, sofrendo um processo de envelhecimento devido às reações de oxidação que podem ser aceleradas pela presença de compostos metálicos (materiais presentes na construção, como cobre e outros, sendo que estes agem como catalisadores), oxigênio, alto teor de água e calor excessivo, os quais conduzem à formação de produtos de oxidação [Lipstein, 1970; Martins de Souza, 2003; Ribeiro Jr., 2003].

O Efeito da Umidade

A umidade é um dos principais catalisadores da degradação da isolação de papel. A isolação úmida tem sua resistência mecânica diminuída e suas propriedades dielétricas prejudicadas [Milash, 1984].

O papel em presença de umidade tende a abaixar sua rigidez dielétrica e aumentar seu fator de potência. O fator de potência do óleo isolante aumenta com a temperatura e com a quantidade de substâncias polares provenientes da sua deterioração. Na figura abaixo podemos verificar a variação do Fator de Potência do papel isolante em função de seu teor de umidade.

Fator de Potência ou Fator de Perdas é um ensaio para se determinar o cosseno do ângulo de fase ou o seno do ângulo de perdas de um material isolante. Ele nos dá uma ideia da intensidade da corrente que flui pelo isolante e que é uma medida de sua contaminação e de sua deterioração.

 Variação do fator de potência do papel isolante em função do teor de umidade

Fonte: Milash, Milan. Manutenção de Transformadores em Líquido Isolante

Internamente ao transformador, os meios isolantes tendem a buscar um equilíbrio químico nos teores de umidade. Por exemplo, se a isolação sólida estiver mergulhada em uma atmosfera gasosa, haverá passagem da umidade do gás para o papel, ou vice-versa, até ser atingido um estado de equilíbrio.

Procurando curso de NR10 100% válido e 100% online? Acesse e conheça porque nosso curso é um dos únicos válidos do Brasil!

O gráfico de Piper abaixo mostra que, para uma pressão constante no vapor de água, quanto mais alta a temperatura, menor é a percentagem de umidade do material fibroso e que seu teor de umidade crescerá com o aumento da pressão do vapor.

A eliminação de água da isolação é essencial para manter suas propriedades dielétricas em condições adequadas de isolamento e sua resistência mecânica. A percentagem de umidade necessária para afetar o fator de potência do papel é maior que a necessária para afetar o do óleo.

O papel isolante, por ser muito higroscópico, é um secador muito eficiente de ar e óleo. A celulose seca, quando mergulhada em óleo com umidade, tende a absorver esta água. Esta absorção se dá até o ponto em que é atingido o estado de equilíbrio. Na situação inversa, a água passa do papel para o óleo, quando este possui um teor de umidade inferior a do estado de equilíbrio.

O papel isolante imerso em óleo e aquecido por tempo prolongado fica com sua resistência mecânica muito reduzida.

A resistência mecânica da isolação diminui mais rapidamente que a sua resistência de isolamento, podendo enfraquecer-se a ponto de não poder mais resistir aos esforços de curtos-circuitos e surtos de tensão. 

Pesquisas indicam que pequenas quantidades de água na isolação provocam considerável redução na sua resistência mecânica. 

Variação da resistência mecânica do papel isolante em função da umidade e do tempo de envelhecimento

Fonte: Milash, Milan. Manutenção de Transformadores em Líquido Isolante

No próximo artigo vamos continuar discutindo sobre os processo de envelhecimento do óleo isolante.

Curta nossa página nas redes sociais e se inscreva em nossa Newsletter!

Manutenção Preventiva em Disjuntores de BT

Este artigo trata sobre a prática mínima recomendada para manutenção preventiva de disjuntor de baixa tensão.

Isolamento

Retire e barreiras que ficam entre os barramentos de fase e limpe-as. Limpe todos os materiais isolantes com aspirador e/ou panos limpos e sem fiapos. Se for necessaria a utilização de solventes de limpeza, utilizar apenas solventes recomendados pelo fabricante.

Verifique se há sinais de corona, trilhamento, arcos, ou danos térmicos ou físicos.

Certifique-se de que o isolamento é deixado limpo e seco.

Curso NR10 100% online e 100% válido é só na TOP Elétrica!

Contatos

Certifique-se que todos os contatos estão limpos, com operação suave e em alinhamento adequado. Assegurar que as pressões dos contatos são mantidos de acordo com as especificações do fabricante. Em contatos de prata, a descoloração geralmente não é prejudicial, a não ser se causada por depósitos de materiais isolantes. Contatos de prata podem ser limpos com álcool ou limpador de prata, usando panos não abrasivos.

Opere manualmente o disjuntor para verificar se estão adequadas a limpeza, a pressão de contato, o alinhamento dos contatos e para garantir que todos os contatos estão sincronizados. Caso o disjuntor possua bobinas de abertura e fechamento, poderá ser utilizada uma maleta de tempos com 3 canais para se verificar este sincronismo.

Se possível, um teste de resistência de contato devem ser realizado para determinar a qualidade e vida útil dos contatos. Micro-ohmímetros são utilizados para realizar testes de resistência de contato. Para isto aplicar uma corrente contínua através de todo o caminho do disjuntor fechado, incluindo os contatos, ponto de pivô e conexões do disjuntor. A leitura mostra a resistência de contato diretamente em micro-ohms.

Em disjuntores extraíveis inspecione os contatos fixos do painel quanto a sobreaquecimentos, alinhamento e molas quebradas ou fracas. Nos casos onde existe a necessidade de lubrificação, utilizar o lubrificante especificado pelo fabricante.

Câmaras de Arco

Limpe todos os materiais cerâmicos retirando toda a poeira solta e examine se há sinais de umidade; certifique-se que as montagens estão limpas e secas. Examine peças rachadas ou quebradas. Depósitos de sujeira e de arco podem ser removidos por lixamento leve - não usar lixa ou escovas de arame, que podem deixar resíduo condutor. Repare ou substitua conforme necessário.

Examine os extintores de arco para a sujeira e / ou acúmulo de poeira .Limpar se necessário. Um teste dielétrico das barreiras de arco pode ser recomendada pelo fabricante. 

Mecanismo de Operação

Verifique se há peças soltas, quebradas, desgastadas ou faltantes (consultar esquemas do fabricante para as peças necessárias). Examine para o desgaste excessivo de peças móveis. Observe se os mecanismos de operação estão funcionando corretamente, sem ação retardada.

Certifique-se que a lubrificação é feita de acordo com as especificações do fabricante.

Assegurar  que os mecanismos estão limpos, devidamente lubrificados e sem peças faltantes. Repare ou substitua conforme necessário.

Dispositivos Auxiliares

Inspecione os dispositivos auxiliares para o funcionamento adequado e estado geral. Garantir que todos os dispositivos indicadores etsão totalmente funcionais e configurados corretamente.

Os relés de proteção e dispositivos de trip do disjuntor devem ser inspecionados e testados de acordo com as especificações dos fabricantes e as normas aplicáveis ​​do setor, tais como as emitidas pelo Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE) e da National Fire Protection Association (NFPA) .

Normalmente cada fabricante possui seus equipamentos de testes e diagnósticos próprios.

Diagnósticos de  relés de disjuntor BT Schneider

Relé de proteção em falha, detectado durante teste.

Não deixe de fora de seus escopos de manutenção preventiva os disjuntores de baixa tensão. Eles são os principais responsáveis pela segurança elétrica dos trabalhadores. Seus tempos de atuação estão diretamente ligados aos níveis de emissão de energia em caso de arco (Energia incidente).

Cursos NR10 Online! 100% válidos!

O Sistema de Isolamento de um Transformador de Potência [Parte 2]

O ISOLAMENTO SÓLIDO

O papel Kraft é utilizado na forma de finas camadas envolvendo os enrolamentos ou na forma de espaçadores e tubos de alta densidade para promover o isolamento elétrico entre níveis de tensão e entre fases. Dependendo da tensão, da solicitação térmica ou mecânica, da característica de cada tipo de equipamento ou de suas partes, pode-se também utilizar papel impregnado com óleo ou com resina; materiais cerâmicos ou poliméricos; madeira laminada e vernizes compatíveis com o óleo.

Papel Kraft

Mesmo sendo, o papel Kraft, o mais utilizado no isolamento elétrico de transformadores de potência; quando se deseja resistência a altas temperaturas, emprega-se papel termo-estabilizado, que é um papel cuja celulose sofre um tratamento térmico especial. O Papel Nomex (poliamida) também pode ser utilizado como espaçador de bobinas, isolante de terminais, dentre outras aplicações, suportando temperaturas na ordem de 180 ºC a 200 ºC [Du Pont, 2002].

Está com pressa? Precisa rápido de um curso de NR10 com ótima qualidade? Acesse: www.topeletrica.com.br

O isolamento sólido mais utilizado é, portanto, um papel formado por longas fibras, cujos principais constituintes são as moléculas da celulose e a hemicelulose, embora ainda se encontre, em pequenas quantidades, a lignina. As ligninas são polímeros aromáticos complexos e as hemiceluloses são polissacarídeos ligados à celulose através de ligações de hidrogênio.

Isolamento sólido em transformadores

A madeira é constituída principalmente de fibras celulósicas aderidas umas às outras através da lignina. Para separar estas fibras, durante a fabricação do papel, a celulose é quimicamente tratada para reduzir ou remover a lignina e as pentoses (hemiceluloses) a ela associadas, convertendo a madeira em polpa.

Para a obtenção da polpa, há três processos: 

• Processo Mecânico – gera a polpa termo-mecânica (por prensagem da madeira presença de água e vapor d’água) e polpa termoquimimecânica (quando envolve o tratamento com reagentes químicos para a separação entre as fibras celulósicas e a lignina). Polpas mecânicas podem ser usadas, por exemplo, para a fabricação de papel jornal.
• Processo Químico – gera a polpa química (normalmente chamado de processo Kraft, do alemão: "forte"). Neste processo, os cavacos de madeira são processados em digestores por aquecimento na presença de substâncias químicas a alta pressão. A polpa química gera um papel muito resistente que pode ser usado, por exemplo, na fabricação de bolsas de supermercado.
• Processo por Reciclagem – gera a polpa reciclada por trituração da mistura e aparas de papel e água, em “pulpers” (grandes liquidificadores). A polpa reciclada é usada freqüentemente na fabricação de papel cartão, papel jornal como também outros tipos de papel para uso industrial e residencial como: papel higiênico, toalhas, lenços e guardanapos [celuloseonline 228, 2004].

Na fabricação de papel isolante é utilizado o processo Kraft, no qual a madeira é tratada com uma mistura de hidróxido de sódio e sulfato de sódio. Depois do tratamento, a composição química do papel é cerca de 89% celulose, 7 a 8% de pentoses e 3 a 4% de lignina.

O papel Kraft impregnado com óleo isolante, limpo e seco, é um dos melhores sistemas de isolamento conhecidos pelos fabricantes de transformadores, sendo empregado para dar rigidez mecânica e elétrica.

Sabia que toda empresa deve ter ao menos um designado para CIPA? Seja CIPEIRO em sua empresa. Faça o Curso CIPA Online na TOP Elétrica!

Esses materiais têm elevada resistência de isolamento quando secos (0,5% a 1% de umidade) e são altamente higroscópicos.

O papel Kraft é muito poroso, estimando-se que contenha de 80% a 95% de ar. Ele absorve cerca de 10% do volume de óleo colocado no tanque do transformador.

No próximo artigo vamos discutir sobre os processos de envelhecimento do isolamento líquido e sólido em um transformador. Fique ligado! 

O Sistema de Isolamento de um Transformador de Potência [Parte 1]

Esta será uma série de 5 artigos, aonde iremos apresentar as características do isolamento óleo/papel em transformadores de potência. Os artigos serão divididos da seguinte forma:

1- Introdução / O Óleo Isolante

2- O Isolamento Sólido

3- Os processos de envelhecimento do isolamento – Parte 1

4- Os processos de envelhecimento do isolamento – Parte 2

5- Equipamentos para Secagem de Transformadores e Óleo Isolante

INTRODUÇÃO

Os transformadores de potência são um dos elementos mais importantes dentro de um sistema elétrico de potência. A saída de operação de um transformador pode provocar a paralisação de uma boa parte do sistema, acarretando prejuízos de grande monta à sociedade.

Os transformadores de potência são constituídos basicamente de um núcleo com bobinas de cobre isoladas por papéis especiais e preenchidos com óleo isolante.

O sistema de isolamento elétrico de um transformador consiste em um isolante líquido e um isolante sólido. O líquido geralmente é o óleo mineral isolante e o sólido é o papel isolante do tipo Kraft (papel Kraft, papelão Kraft, papel manilha e papelão com fibra de algodão).

Esse sistema de isolamento de transformadores que associa o óleo mineral isolante e o papel isolante é o conjunto utilizado em 95% da quantidade total de equipamentos. Apesar dos recentes avanços na área de materiais sintéticos que, à primeira vista, deveriam (ou poderiam) substituir o conjunto papel-óleo, que vem sendo utilizados desde 1890, a permanência de sua utilização deve-se às excelentes características deste conjunto, face às solicitações elétricas, mecânicas e térmicas no transformador de potência.

Cursos NR10 Online - Apenas R$ 149,90 - Certificado Válido em Todo o Brasilwww.topeletrica.com.br

No sistema de isolamento elétrico de um transformador de potência, o óleo flui através do transformador, podendo ser facilmente acessado, substituído ou recondicionado, de forma a manter valores de umidade o mais baixo possível. 

O ÓLEO ISOLANTE

O óleo isolante mineral é um hidrocarboneto obtido do refino do petróleo a uma fração de 300 °C a 400 °C, composto por cadeias com 19 a 23 átomos de carbono, podendo ser predominantemente naftênico, tipo A (estrutura em anéis), ou parafínico, tipo B (estrutura linear). Este óleo é utilizado como isolante elétrico e refrigerante térmico (troca de calor por convecção) dentro de equipamentos elétricos de potência. Os transformadores existentes nas redes elétricas aéreas de todo o Brasil, bem como outros equipamentos existentes dentro das subestações de energia utilizam este tipo de substância. Calcula-se que 95% dos equipamentos presentes na planta das empresas distribuidoras de energia elétrica no Brasil utilizam óleo isolante mineral. 

Os hidrocarbonetos, que constituem a maior parte do óleo, podem ser divididos em três grupos:

1. hidrocarbonetos parafínicos: compostos por hidrocarbonetos saturados de cadeia aberta, linear ou ramificada;
2. hidrocarbonetos naftênicos: compostos por hidrocarbonetos saturados de cadeia fechada, contendo de um a seis anéis, sendo que estes podem possuir uma ou mais cadeias laterais lineares ou ramificadas;
3. hidrocarbonetos aromáticos: compostos por hidrocarbonetos contendo um ou mais anéis aromáticos, podendo ou não apresentar cadeias laterais [Lipstein, 1970].

Estes óleos devem ser altamente estáveis, ter baixa viscosidade, pois, além de sua função dielétrica de impregnação, devem também transmitir o calor. Este é um dos problemas típicos do transformador, onde o óleo transfere para as paredes do tanque o calor gerado nos enrolamentos. O ponto de chama varia de 130 ºC a 145 ºC. Ao lado do fator de perdas, também a rigidez dielétrica ou a tensão de ruptura são fatores importantes.

Cursos NR10 Online. Conheça!www.topeletrica.com.br

Os hidrocarbonetos que constituem o óleo isolante são pouco ativos quimicamente. Isto se faz necessário para que o óleo não ataque os demais materiais dos equipamentos eletro-mecânicos que entram em contato com o mesmo. Como, entretanto, os hidrocarbonetos saturados apresentam pouca resistência à degradação em presença de oxigênio e calor, uma parcela de hidrocarbonetos não saturados, da família dos aromáticos, é também constituinte do óleo isolante, conferindo-lhe maior estabilidade, ou seja, maior vida útil e melhor desempenho nos equipamentos.

O óleo possui também compostos orgânicos de enxofre termicamente estáveis que são inibidores naturais do processo de oxidação e, conseqüentemente, do envelhecimento.

A função do óleo mineral isolante em um transformador é propiciar isolamento elétrico entre as diversas partes do circuito e permitir a transferência de calor (refrigeração) entre suas partes componentes (bobinas e núcleo). 

Como isolante elétrico, o mesmo substitui o ar entre as partes ativas, preenchendo todos os espaços vazios, oferecendo alta rigidez dielétrica com baixa condutividade.

Próximo artigo: O Isolamento Sólido

Curso NR10 Online Top Elétrica - 100% válido em todo o Brasil. Conheça!www.topeletrica.com.br