Principais características técnicas dos Laboratórios de Alta Tensão do Cepel

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.

Laboratórios de Alta Tensão:

Operante 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.

Ensaio de suportabilidade dielétrica sob chuva artificial

Exemplos de ensaios realizados nos laboratórios de Alta Tensão

Ensaio de Perfuração em Isoladores

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.

Ensaio de Tensão Combinada (BIAS) em Chave Seccionadora de Linha de Transmissão

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.

Ensaio de Descargas Parciais em Transformadores de Corrente (TC)

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.

Ensaio de Verificação da Salinidade Suportável para uma Determinada Tensão Aplicada em Isoladores

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.