Os Laboratórios de Alta Tensão (LabAT) e Extra Alta Tensão (LabEAT) são instalações com capacidades únicas na América do Sul. Suas principais áreas de atuação são Ensaios dielétricos a seco, sob chuva e sob poluição em equipamentos para sistemas elétricos classes alta tensão (AT), extra alta tensão (EAT) e ultra alta tensão (UAT) — a área de UAT compõe o mesmo conjunto de instalações para ensaios dielétricos, localizadas no complexo de Laboratórios da Unidade Adrianópolis do Cepel.
Os ensaios realizados nos LabAT e LabEAT atendem a demandas de fabricantes de equipamentos, de agentes do setor elétrico brasileiro e de outros países, principalmente da América do Sul, e de instituições de pesquisa na parte experimental de projetos realizados pelo próprio Centro. Tais ensaios avaliam o desempenho dielétrico de equipamentos, estruturas e dispositivos sob condições normais ou anormais de operação, como descargas atmosféricas ou manobras devidas ou indevidas, dentre outros eventos que podem ocorrer em serviço.
Os resultados fornecem subsídios para aperfeiçoamento de projetos e processos de fabricação de equipamentos e para melhorias na sua qualidade. Isto gera progressos na indústria de equipamentos elétricos de alta tensão e aumenta a sua competitividade, além de contribuir para a confiabilidade do sistema elétrico, gerando benefícios para toda a sociedade.
Os ensaios dielétricos em equipamentos de alta tensão e ultra alta tensão requerem infraestruturas laboratoriais com espaços físicos para os componentes e arranjos especialmente projetados para estes tipos de ensaios. As estruturas precisam ser capazes de suportar efeitos resultantes dos níveis elevados de campos elétricos envolvidos bem como imunes a interferências eletromagnéticas circunvizinhas que prejudiquem as avalições dos ensaios e pesquisas. Além disso, devem contar com fontes estáveis capazes de fornecer e sustentar os níveis de tensão requeridos em ambientes controlados.
Dentre outros equipamentos, as instalações laboratoriais para ensaios dielétricos do Cepel contam com fontes de tensão em corrente alternada (CA), em corrente contínua (CC), geradores de impulso para impulso atmosférico pleno e cortado, impulso de manobra e impulso para ensaios de perfuração de isoladores, estrutura de chuva, sistema de poluição artificial, capacitores padrões isolados a SF6 e respectivos sistemas de medição.
Essa estrutura se dedica, principalmente, às seguintes aplicações:
Pelas dimensões e níveis de tensão requeridos, esta última é uma instalação laboratorial construída ao tempo. Todas as outras são instalações abrigadas com condições internas controladas tanto de temperatura e umidade quanto de interferências eletromagnéticas.
Em operação desde 1980, este complexo de laboratórios abrigados e com ambientes controlados conta com capacidades de tensões CA de até 900 kV (a seco e sob chuva) e de até 650 kV (sob poluição), de tensões CC de até 1 MV (a seco e sob chuva) e de até 600 kV (sob poluição), de tensões impulsivas de até 2,5 MV (impulso atmosférico) e de até 1,6 MV (impulso de manobra), para a realização de ensaios de suportabilidade ou de desempenho dielétricos, de aceitação ou de pesquisa experimental, seja a seco, sob chuva artificial, ou sob poluição controlada para o desenvolvimento em equipamentos e componentes para sistemas de transmissão de até 800 kV.
Os Laboratórios abrigados para ensaios dielétricos do Cepel operam desde as faixas de tensão classe de distribuição até os níveis únicos de ultra alta tensão em corrente contínua já utilizados no Brasil, 800 kVcc, e até a maior classe de tensão em corrente alternada atual no país, 765 kVca.
Alta Tensão CA
Alta Tensão CC
Alta Tensão Impulso
O objetivo deste ensaio é verificar o desempenho de isoladores diante de impulsos de tensão com frente íngreme. A inclinação do impulso neste ensaio de perfuração atinge variações entre 2500 e 5000 kV/µs. São aplicados dez impulsos nos isoladores, de forma e polaridade especificadas e valores de crista fornecidos pelo fabricante.
O critério de aprovação para este ensaio é não haver perfuração dos isoladores. Este ensaio apresenta um grande desafio: a medição do impulso. O Cepel desenvolveu seu próprio sistema de medição de impulso de perfuração, que foi calibrado por comparação com sistemas de medição similares de laboratórios da Finlândia e da Austrália.
O objetivo deste ensaio é verificar o desempenho da chave seccionadora quanto à sua capacidade de isolação longitudinal em uma condição crítica de solicitação combinada: impulso de tensão aplicado no polo em que a chave seccionadora está aberta e tensão alternada no outro polo. Para a realização deste ensaio, a chave seccionadora é instalada no laboratório de forma a representar a condição do seu local de utilização. Na posição aberta, um lado é conectado a uma fonte de tensão alternada no valor nominal fase-terra, enquanto o outro lado é conectado a um gerador de impulso de tensão, tendo suas bases isoladas aterradas.
Os impulsos de tensão são aplicados de tal forma que se gere a máxima diferença de potencial entre os polos da chave seccionadora; desta forma, impulsos positivos são aplicados durante o semiciclo negativo da senóide e impulsos negativos são aplicados no período positivo da onda alternada. O critério de aprovação para este ensaio varia com a condição normalizada escolhida: desde não ocorrer disrupção do isolamento da chave em hipótese alguma até haver uma quantidade limite normalizada de disrupções.
O objetivo deste ensaio é verificar o desempenho do sistema isolante interno do TC por meio de medição de descargas parciais. As descargas parciais são disrupções elétricas incipientes e localizadas dentro de um meio isolante que podem progredir para descargas completas e, consequentemente, falha do equipamento. Para realização deste ensaio é necessária uma fonte de alta tensão com capacidade de gerar tensão nos níveis requeridos e isenta de descargas parciais; uma impedância ou um filtro que pode ser conectado no lado de alta tensão para reduzir possíveis interferências conduzidas do lado da fonte de alimentação; um capacitor de acoplamento, para possibilitar a medição dos sinais de alta frequência relacionados com as descargas parciais; e um sistema de medição específico para este tipo de ensaio. O critério de aprovação para este ensaio varia, sendo o mais simples baseado em limites máximos de níveis de descargas parciais desde 5 pC até 250 pC, dependendo do caso.
O objetivo deste ensaio é verificar a salinidade suportável do isolador na tensão de ensaio especificada. Para sua realização, o isolador deve ser limpo e levado ainda molhado à câmara de ensaio para o pré-condicionamento, conforme recomendações normalizadas. Durante o ensaio, com o isolador submetido à tensão de ensaio especificada, aplica-se uma névoa salina controlada, com o grau de salinidade especificado, por até 60 minutos.
O critério de aprovação neste ensaio, para confirmar se o grau de salinidade aplicado é suportável pelo isolador, é repetir por até três vezes o ensaio sem que ocorra uma disrupção completa. Na ocorrência de uma descarga, um quarto ensaio sem disrupção deve ser obtido para que o isolador seja considerado com bom desempenho para aquele grau de salinidade na tensão aplicada.
