AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES DIELÉTRICAS DO ISOLAMENTO DE BOBINAS EM TRANSFORMADORES DE DISTRIBUIÇÃORafael Borges FerreiraBolsista PIBITI / CNPq – LACTEC – 2012/2013Orientador: Edemir Luiz Kowalski Coorientador: Ricardo Costa Scholz

Introdução / Objetivo

Os transformadores são projetados para terem uma vida útil de 25 anos [1, 2], porém, tem-se observado na prática que estes equipamentos têm apresentado defeitos muito antes. O projeto de pesquisa em desenvolvimento visa por meio das técnicas de caracterização de dielétricos como corrente de polarização e despolarização e espectroscopia dielétrica avaliar-se o desempenho dos materiais isolantes usados em enrolamento primário de transformadores de distribuição em diferentes faixas de temperatura.

Conclusões

Em resumo observou-se que existe um deslocamento da forma do espectro em função da frequência de acordo com o estado de degradação do material dielétrico avaliado. Este deslocamento da forma de onda eleva as amplitudes dos valores de capacitância, impedância e tangente delta. Isto é um possível indicativo de que os mecanismos influenciados pela temperatura são termicamente ativados, ou seja, são dipolares, trapping ou detrapping de portadores de carga.Estes possíveis processos de condução além de explicarem o aumento da componente resistiva em função do tempo de ensaio, podem estar associados a futuros processo de ruptura dielétrica e falha na isolação do material avaliado.

Métodos

Na realização das medidas de polarização das bobinas utilizou-se a fonte de tensão contínua operando a 200 V, uma chave comutadora e o eletrômetro, conectados a amostra conforme mostra a Figura 1. Para iniciar as medidas de impedância, capacitância e tangente delta criou-se um experimento pelo software SMaRT v3.0.1. Este experimento aciona o analisador de impedância gerando uma tensão alternada com pico de dois V. Para controle de umidade (20% e 40%) e temperatura (30 ºC, 50 ºC, 70 ºC) utilizou-se uma estufa WEISS, modelo WK111.

FIGURA 1. CIRCUITO DE POLARIZAÇÃO

Resultado / Discussão

No ensaio realizado a 70 °C pode-se observar nas curvas obtidas (Figura 2) que o comportamento variou em relação às temperaturas de 30 °C e 50 ºC, pois os valores de capacitância, impedância e tangente delta se alteraram e ocorreu um deslocamento notável da forma de onda para frequências maiores. Este deslocamento conforme os resultados obtidos indicam que o dielétrico está em uma situação mais crítica, pois ao se avaliar o fator de potência da isolação a 60 Hz, nota-se que este índice se elevou em relação ao fator de potência, observado nas demais temperaturas impostas para esta análise.

FIGURA 2 – CURVAS DE CAPACITÂNCIA REAL, CAPACITÂNCIA IMAGINÁRIA, TANGENTE DELTA E IMPEDÂNCIA REAL PARA AMOSTRAS DE PAPEL ISOLANTE

ENSAIADAS COM 40% DE UMIDADE RELATIVA DO AR, VARIANDO-SE A TEMPERATURA DE ENSAIO

10-2 10-1 100 101 102 103 104 105 106 107

10-3

10-2

10-1

100

101

Amostra papel Kraft 40% U - 30C med 1 Amostra papel Kraft 40% U - 30C med 2 Amostra papel Kraft 40% U - 50C med 1 Amostra papel Kraft 40% U - 50C med 2 Amostra papel Kraft 40% U - 70C med 1 Amostra papel Kraft 40% U - 70C med 2

Frequência (Hz)

tan

de

lta