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Cabos isolados de média tensão – Será que vai falhar hoje? Parte III

Como o assunto da última coluna gerou muitas discussões, vamos abordar com mais profundidade o tema “tangente delta”. Se essa for a primeira vez que você está lendo essa série de colunas, sugiro ler os dois textos anteriores para que tenha um entendimento melhor e mais completo.

Como explicado no último artigo, a técnica de medição do tangente delta é uma ferramenta poderosa para avaliação do nível de envelhecimento e degradação do isolamento dos cabos de média tensão.

O guia do IEEE 400.2-2013 é a principal referência para realizar as medições e as intepretações dos resultados. Nesse guia está indicado o protocolo de medições, que consiste em realizar o teste de tensão em VLF em três passos e medições sequenciais de tangente delta em cada nível: 0,5 U0, 1 U0 e 1,5 U0. Por exemplo, para um cabo isolado de 20/35 kV, teremos o ensaio com as seguintes tensões: 10 kV, 20 kV e 30 kV.

Os parâmetros de análises são:

  • MTD@1U0 – Valor médio do tangente delta em 1 U0;
  • STD@1U0 – Estabilidade do tangente delta – Desvio padrão da medição em 1 U0;
  • ΔTD – Diferencial do tangente delta – Subtração da média do tangente delta em sobretensão e subtensão.

Para cada parâmetro o guia estabelece os seguintes limites:

Cabos com isolação PE, XLPE e TRXLPE

Cabos com isolação EPR

Para melhor compreensão, veja estes três estudos de caso, em que análises são realizadas a partir de dados reais de tangente delta.

Estudo de caso 1: cabos sadios

Neste estudo de caso são apresentados resultados obtidos para cabos considerados sadios. Os cabos apresentam configuração unipolar, compõem um mesmo circuito instalado e estão em operação há menos de 10 anos. Apresentam classe de tensão 3,6/6 kV, isolamento EPR e estão instalados em eletrodutos em um ambiente industrial.

Notam-se que todos os parâmetros resultantes, para os três cabos, permanecem dentro dos intervalos estipulados para a classificação “sem necessidade de ação”. Tal resultado indica baixo nível de envelhecimento dos isolamentos e, em geral, baixo risco de falhas.

Estudo de caso 2: cabos com irregularidades

Neste estudo de caso está apresentado um cenário diferente do anterior, em que um dos cabos do circuito apresenta resultados indesejados e risco de falhas. O circuito avaliado é composto por 3 cabos unipolares, classe de tensão 20/35 kV, com isolamento tipo XLPE, instalados há mais de 10 anos, em um parque eólico localizado no Nordeste do Brasil.

Enquanto os cabos das fases A e B apresentam parâmetros de avaliação do tangente delta dentro dos intervalos da classe “sem necessidade de ação”, o cabo da fase C apresenta resultados discrepantes em relação às fases irmãs, com resultados compatíveis com a classe “Necessita estudos adicionais”.

Os resultados para o tangente delta crescem em função dos acessórios ou fugas de corrente. Dentre as possíveis ações recomendadas pode-se proceder com estudos adicionais, empregando ensaios de descargas parciais, reflectometria no domínio do tempo e análise termográfica para identificação do ponto defeituoso. Pode-se proceder também com a substituição preventiva de acessórios e/ou aplicação de teste de tensão aplicada, em VLF, para aumento de confiabilidade e identificação de pontos frágeis ocultos.

Estudo de caso 3: cabo com risco elevado e em estágio crítico

Neste estudo de caso novamente são analisados cabos unipolares, classe de tensão 20/35 kV, isolamento XLPE, instalados em um parque eólico no nordeste do Brasil. Todos os cabos apresentam entre 10 e 20 anos de operação. Dois dos cabos analisados apresentaram comportamento irregular para o tangente delta, sendo que, para o cabo da fase C, o equipamento indicou ruptura dielétrica entre 1 U0 e 1,5 U0, decorrente da existência de uma falha de alta impedância. Os resultados do tangente delta apresentam comportamento crescente em função do nível de tensão para os cabos das fases B e C. O aumento ao longo do tempo também é notável em cada nível de tensão. Os resultados indicam trilhamento em acessórios e existência de fugas de corrente. 

Para esses casos, as recomendações são de realizar ensaios de descargas parciais e de reflectometria no domínio do tempo, substituir os acessórios, emendas e terminações e realizar teste de tensão aplicada, em VLF, para aumento de confiabilidade e identificação de pontos frágeis ocultos.

Conclusão

A técnica de tangente delta é uma ferramenta poderosa para subsidiar com informações precisas o estado do ativo (cabo isolado de média tensão) para que o pessoal responsável pela manutenção, seja em uma concessionária de energia, seja em uma grande indústria ou ainda em usinas solar e eólica, consiga planejar a manutenção e direcionar o investimento, melhorando a confiabilidade e a disponibilidade dos circuitos.

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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