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Cabos isolados de média – será que vão falhar hoje? Parte IV

Neste último artigo da série sobre confiabilidade em cabos isolados de média tensão, vamos abordar o fenômeno das atividades de descargas parciais. Se essa for a primeira vez que você está lendo essa série de colunas, sugiro ler os três textos anteriores para ter um entendimento melhor.

Descargas parciais são rupturas/centelhamentos que ocorrem localmente em determinada região do cabo ou em seus acessórios. Podem produzir alteração nas características e propriedades elétricas dos materiais que compõem os cabos, aquecimento localizado, entre outros fenômenos. A identificação e a correção desses defeitos são fundamentais para evitar falhas nos cabos. Geralmente, os defeitos que causam descargas aos isolamentos do cabo são identificados durante os testes de tensão aplicada em VLF, seja no comissionamento, seja em testes de performance durante manutenções de rotina.

Figura 1 – Defeitos típicos que podem produzir atividade de descargas parciais no cabo isolado.

Os acessórios confeccionados em campo apresentam maior prevalência à ocorrência de defeitos que produzem descargas parciais. Abertura incorreta de ponteiras, limpeza inadequada, entre outras causas produzem uma diferença de potencial significativa nas interfaces dos materiais. Dependendo do tipo de defeito e características, os acessórios podem vir a falhar rapidamente, logo após a energização, ou permanecer diversos anos em operação com defeitos latentes e menor velocidade de evolução. Portanto, a técnica de medição de descargas parciais, fundamentalmente, é aplicada para diagnóstico de acessórios, terminações e emendas. A Figura 2 apresenta os principais tipos de defeitos em terminações e emendas encontrados que produzem descargas parciais.

Figura 2 – Defeitos típicos em acessórios de cabos isolados.

Métodos para detecção de descargas parciais

Realizar medições de descargas parciais em cabos isolados em operação sempre foi um grande desafio, tendo em vista a baixa amplitude do fenômeno e os ruídos presentes em ambientes não controlados, como por exemplo, dentro de uma subestação.

Nas últimas décadas houve grande evolução, tanto na eletrônica de potência, que permitiu fabricar equipamentos mais sensíveis com alta precisão, como nos algoritmos de inteligência artificial, que consegue tratar uma grande quantidade de dados e fazer uma pré-avaliação dos sinais, selecionando os sinais típicos associados às descargas parciais. 

Existem duas classes de métodos para identificação de descargas parciais em cabos, os que são realizados online, com sistemas energizados, e os que são realizados offline, com sistemas desenergizados. Nos ensaios offline, as terminações são desconectadas e uma fonte externa é utilizada para aplicar tensão ao cabo. O equipamento que identifica e quantifica as descargas geralmente é mantido em paralelo ao sistema, conforme indicado na Figura 3.

Figura 3 – Esquema de montagem usual para arranjos de medição de descargas parciais em ensaios offline.

Através de princípios de reflectometria, é possível obter a posição da origem dos defeitos, como demonstrado na Figura 4.

Figura 4 – Sinal típico de uma descarga parcial localizada no meio do trecho de cabo.

Os ensaios online envolvem a utilização de transdutores de corrente de alta frequência, que são conectados à blindagem dos cabos para monitoramento temporário ou permanente. Os ensaios online podem apresentar ruído elevado ou interferência de máquinas, de modo que são menos sensíveis que os ensaios offline. Os programas utilizam inteligência artificial para seleção de possíveis descargas dentro de um grande volume de medições realizadas continuamente. A grande vantagem em relação aos métodos offline é sua realização com o circuito ligado. Em parques eólicos e solares, em que frequentemente há baixa disponibilidade para desligamentos, a aplicação online tem se tornado uma alternativa cada vez mais usual.

Figura 5 – Típico arranjo empregado em ensaios de descargas parciais online.

Autor:

Por Daniel Bento, engenheiro eletricista com MBA em Finanças e certificação internacional em gerenciamento de projetos (PMP®). É membro do Cigré, onde representa o Brasil em dois grupos de trabalho sobre cabos isolados. Atua há mais de 25 anos com redes isoladas, tendo sido o responsável técnico por toda a rede de distribuição subterrânea da cidade de São Paulo. É diretor executivo da Baur do Brasil | www.baurdobrasil.com.br

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