Prós e contras dos métodos laboratoriais versus realizados em campo de coleta de dados para a análise de descargas parciais em sistemas de média tensão

Nas últimas décadas, muitas pesquisas foram realizadas para investigar o fenômeno das descargas parciais (DP) em sistemas de média tensão. A coleta do estudo abaixo foi embasada no estudo realizado pelo Instituto de Tecnologia da Georgia (Georgia Tech).

Estes estudos são extremamente significativos, pois mostram como os ensaios de descarga parciais (DP) podem ser aplicados na intenção de descobrir e, às vezes, localizar certos tipos de defeitos dentro desses sistemas. Curiosamente, os estudos realizados utilizando o método de descargas parciais em cabos são, em grande parte, empíricos devido à complexidade do fenômeno.

Os dados obtidos no ensaio de Descargas Parciais (DP) são bastante diferentes dos dados de perdas dielétricas (tang d). Os resultados de perdas dielétricas (Tan d) fornecem valores diretos, que podem ser prontamente repetidos e analisados, sendo que o método normalmente não possui representatividade no estudo. Por outro lado, a coleta de dados de uma medição de DP está constantemente relacionada à função da técnica / abordagem usada para realizar a obtenção dos valores. Esta coleta de dados deve ser altamente sintetizada, assim como os resultados fornecidos, principalmente em ensaios de campo, que na sua maioria são personalizados.

Este artigo fornece uma comparação entre ensaios laboratoriais e os problemas associados à realização de medições de DP em sistemas de MV realizados em campo.

Descargas parciais

As tecnologias de diagnóstico de DP detectam defeitos localizados “em vazio” em cabos e/ou acessórios de cabos. Podemos considerar “em vazio”:

• Semiesférico – mais frequentemente devido a problemas de processo de fabricação;
• Arborescência elétrica – muitas vezes devido a processos de envelhecimento que levam ao desenvolvimento de “electrical trees”, resultantes da exposição sob campo elétrico intenso;
• Interfacial – devido à delaminação de componentes ou uma falha ou mau contato entre o cabo e um acessório;
• Irregular – danos mecânicos antes ou depois da instalação.

Deve se notar que os sistemas de cabos com blindagem metálica podem perder o contato ao terra devido a danos mecânicos, corrosão ou conexões inadequadas que também ocasionam descargas elétricas, que podem ser detectadas utilizando diagnósticos de descarga parciais, embora este não seja o objetivo principal para a implantação desta técnica de diagnóstico.

Mesmo sabendo que a maioria dos cabos e acessórios de cabos pré-moldados é testada na fábrica, utilizando o método de DP antes do envio, como tal, eles devem ser livres de DP, conforme definido nos padrões apropriados IEC, ICEA e IEEE quando recebidos pelo cliente. Qualquer DP detectada nos sistemas já instalados, provavelmente, ocorreu devido a problemas causados durante a instalação ou defeito que se desenvolveu ao longo do tempo. No entanto, é importante estar ciente de que não há procedimentos de teste reconhecidos pela indústria ou limites de descarga para testes DP realizados em sistemas completos instalados em campo.

Paralelo estabelecido entre duas categorias de ensaios em que são realizadas Descargas Parciais – em laboratório e em campo

 Cada categoria de ensaio tem objetivos e problemas diferentes. As categorias são determinadas pela localização/ ambiente em que os ensaios são realizados. Cada uma das categorias abrange diferentes tipos de ensaios. A relação entre os tipos de ensaio e as categorias pode ser observada na Tabela 1 a seguir:

Na categoria laboratorial

Ensaio de rotina: testes realizados em acessórios (normalmente pré-moldados) ou em cabos para verificar se os mesmos cumprem os padrões da indústria. Os ensaios são realizados rotineiramente como parte da linha de produção.

Ensaio de qualificação: testes padrões exigidos pelo setor, a fim de garantir a efetividade dos processos de fabricação, dos equipamentos e dos procedimentos usados ​​para produzir componentes para a rede de distribuição de energia elétrica, para uso em campo.

Ensaios de desenvolvimento e pesquisa: testes realizados em acessórios de cabo e cabos em conjunto, novos ou em uso, simulando um sistema elétrico real para estudar as interações entre eles a partir de uma perspectiva de pesquisa. A pesquisa é comumente focada na investigação de problemas de projeto e / ou estimativa dos mecanismos de envelhecimento e degradação que um sistema como um todo suportará durante sua vida útil.

Ensaios em campo

Comissionamento: testes implantados para verificar a integridade dos componentes individuais (cabo e acessórios), suas interfaces e o sistema como um todo, incluindo os danos que possam ter ocorrido durante a instalação e / ou problemas de fabricação.

Manutenção: testes destinados a detectar a deterioração e verificar a manutenção dos sistemas em serviço, por determinados períodos.

Figura 2 – Esquema de montagem para um ensaio de descargas parciais em campo.

As condições de implantação para as categorias de ensaios de DP realizados em laboratório e em campo são diferentes. O objetivo de cada tipo de teste difere um do outro e os fatores que influenciam as medidas de DP para cada um deles variam significativamente. Os engenheiros de serviços públicos devem ter uma compreensão básica de cada tipo de ensaio de PD.

A Tabela 2 faz uma comparação dos fatores relevantes associados aos ensaios de descargas parciais em laboratório e em campo.

Conclusão

Como a fabricação e os ensaios laboratoriais são familiares para muitos engenheiros envolvidos no diagnóstico do sistema de distribuição elétrica, a tendência é tentar transferir critérios de ensaios em fábrica e laboratoriais para ensaios de campo. No entanto, esses critérios não podem ser aplicados diretamente aos ensaios realizados em campo, já que os pressupostos subjacentes utilizados nos testes de fábrica e laboratoriais não serão válidos devido às grandes diferenças nos comprimentos dos lances de cabos envolvidos nos ensaios.

Referência

• Cable Diagnostic Focused Initiative (CDFI) February 2016 – Georgia Tech

*Rodrigo Parizatto Lopes é engenheiro eletricista, com especialização em Eletrotécnica. Atualmente, é gerente de aplicação e de vendas na Chardon Group Brasil.