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29/05/2017 05:33

A medição de descargas parciais (DP)

Da Redação

 

A NBR IEC 60270 de 04/2017 - Técnicas de ensaios elétricos de alta-tensão - Medição de descargas parciais é aplicável à medição de descargas parciais, que ocorrem nas instalações elétricas, componentes ou sistemas, quando ensaiados com tensões alternadas até 400 Hz, ou contínua. Ela define os termos utilizados; define as grandezas a serem medidas; descreve o ensaio e os circuitos de medição que podem ser utilizados; define métodos de medição analógicos e digitais requeridos para aplicações comuns; especifica métodos para a calibração e requisitos dos instrumentos utilizados para a calibração; provê orientações sobre os procedimentos de ensaio; e provê alguma assistência em termos de discriminação de descargas parciais em relação à interferência externa.

Convém que as disposições desta norma sejam utilizadas na elaboração de especificações relativas às medições de descargas parciais para equipamentos de potência específicos. Trata de medições elétricas de descargas parciais impulsivas (de curta duração), mas também é feita referência aos métodos não elétricos utilizados principalmente para localização de descargas parciais (ver Anexo F). O diagnóstico do comportamento de um equipamento de potência específico pode ser auxiliado pelo processamento digital de dados de descargas parciais (ver Anexo E) e também através de métodos não elétricos que são utilizados principalmente para localização de descargas parciais (ver Anexo F). Esta norma está principalmente direcionada às medições elétricas de descargas parciais realizadas durante os ensaios com tensão alternada, mas os problemas específicos que surgem quando os ensaios são realizados com tensão contínua são considerados na Seção 11. A terminologia, definições, circuitos e procedimentos de ensaios básicos muitas vezes também se aplicam aos ensaios com outras frequências, mas os procedimentos de ensaios especiais e características do sistema de medição, que não são considerados nesta Norma, podem ser requeridos. O Anexo A apresenta os requisitos normativos para ensaios de desempenho nos calibradores.

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Qual a resposta dos instrumentos DP a trem de pulsos?

Quais os calibradores para ensaios de desempenho de sistemas de medição?

Quais os ensaios requeridos para sistemas de medição?

Quais os circuitos de ensaio?

Pode-se definir a descarga parcial (DP) como a descarga elétrica localizada que curto-circuita apenas parcialmente o isolante entre condutores e que pode ou não ocorrer nas adjacências de um condutor. As descargas parciais são, em geral, consequência das concentrações locais de tensão elétrica no isolante ou em sua superfície. Geralmente, tais descargas aparecem como impulsos apresentando uma duração muito inferior a 1 μs. Formas mais contínuas podem, no entanto, ocorrer, como as assim chamadas descargas de baixa intensidade em dielétricos gasosos. Na seção circuitos de ensaio e sistemas de medição circuitos básicos de ensaio e sistemas de medição de quantidades de descargas parciais são descritos, e são fornecidas informações sobre o princípio de funcionamento destes circuitos e sistemas. O circuito de ensaio e o sistema de medição devem ser calibrados conforme especificado na Seção 5 e devem atender aos requisitos especificados na Seção 7. A comissão técnica pode também recomendar um circuito de ensaio específico a ser utilizado para determinados objetos sob ensaio. Recomenda-se que as comissões técnicas utilizem carga aparente como a quantidade a ser medida, sempre que possível, mas outras quantidades podem ser utilizadas em situações particulares específicas.

Se não especificado em contrário pela comissão técnica pertinente, qualquer um dos circuitos de ensaio mencionados em 4.2 e qualquer um dos sistemas de medição, conforme especificado em 4.3, são aceitáveis. Em cada caso, as características mais importantes do sistema de medição (f1, f2, Tr, ver 3.9.2 e 3.9.5), como aplicado, devem ser registradas. Para os ensaios com tensão contínua, ver a Seção 11. A maioria dos circuitos em uso para medições de descargas parciais pode ser derivada a partir de um ou outro dos circuitos básicos, que são mostrados nas Figuras 1a a 1d (disponíveis na norma). Algumas variações destes circuitos são indicadas nas Figuras 2 e 3.

Cada um destes circuitos consiste principalmente em  um objeto sob ensaio, que geralmente pode ser considerado uma capacitância Ca (ver, no entanto, o Anexo C); um capacitor de acoplamento Ck, que deve ser projetado com baixa indutância, ou um segundo objeto sob ensaio Ca1, que deve ser semelhante ao objeto sob ensaio Ca. Convém que Ck ou Ca1 exibam um nível suficientemente baixo de descargas parciais à tensão de ensaio especificada, para permitir a medição da intensidade de descargas parciais especificada.

Um nível maior de descargas parciais pode ser tolerado se o sistema de medição for capaz de distinguir as descargas originadas no objeto sob ensaio e no capacitor de acoplamento, e medi-las separadamente. Um sistema de medição com a sua impedância de entrada (e às vezes, para arranjos em circuito balanceado, uma segunda impedância de entrada) e uma fonte de alta-tensão, com suficientemente baixo nível de ruído de fundo (ver também Seções 9 e 10) para permitir que a intensidade de descargas parciais especificadas seja medida na tensão de ensaio especificada.

As conexões de alta tensão, com suficientemente baixo nível de ruído de fundo (ver também Seções 9 e 10) para permitir que a intensidade de descargas parciais especificadas seja medida na tensão de ensaio especificada e uma impedância ou um filtro podem ser introduzidos no lado de alta-tensão para reduzir o ruído de fundo da fonte de alimentação. Para cada um dos circuitos básicos de ensaio de DP mostrados nas Figuras 1 e 3, o dispositivo de acoplamento do sistema de medição pode ser posicionado no lado do terminal de alta-tensão, de modo que as posições do dispositivo de acoplamento Ca ou Ck sejam trocadas; então, ligações óticas são utilizadas para a interligação do dispositivo de acoplamento com o instrumento, conforme indicado na Figura 1a. Informações adicionais e as características particulares dos diferentes circuitos de ensaio são consideradas nos Anexos B e G.

Um sistema de medição de descargas parciais pode ser dividido em subsistemas: dispositivo de acoplamento, sistema de transmissão (por exemplo, cabo de conexão ou link óptico) e instrumento de medição. Em geral, o sistema de transmissão não contribui para as características do circuito e, assim, não são considerados. O dispositivo de acoplamento é uma parte integrante do sistema de medição e do circuito de ensaio, com componentes especificamente projetados para atingir a sensibilidade ótima com um circuito de ensaio específico. Diferentes dispositivos de acoplamento podem, assim, ser utilizados em conjunto com um único aparelho de medição.

O dispositivo de acoplamento é usualmente uma rede ativa ou passiva de quatro terminais (quadripolo) e converte as correntes de entrada para sinais de tensão de saída. Estes sinais são transmitidos ao aparelho de medição por um sistema de transmissão. A frequência de resposta do dispositivo de acoplamento, definida pela tensão de saída pela corrente de entrada, é escolhida normalmente de modo a evitar eficazmente que a frequência da tensão de ensaio e as suas harmônicas cheguem ao instrumento. Embora a resposta em frequência de um dispositivo de acoplamento individual não seja de interesse geral, a amplitude e as características em frequência da impedância de entrada são de importância, uma vez que esta impedância interage com Ck e Ca e é, portanto, uma parte essencial do circuito de ensaio.

Convém que os cabos de interligação entre o dispositivo de acoplamento e o objeto sob ensaio sejam mantidos, na prática, tão curtos quanto possível, de modo a minimizar os efeitos sobre a largura de banda de detecção. Desde que o espectro de amplitude frequência dos pulsos de entrada seja constante, pelo menos dentro da largura de banda Df do sistema de medição (ver Figura 5), a resposta do instrumento é um pulso de tensão com um valor de pico (unipolar) proporcional à carga do pulso de entrada. A forma, a duração e o valor de pico deste pulso de saída são determinados pela impedância de transferência Z (f) do sistema de medição. Assim, a forma e a duração do impulso de saída podem ser completamente diferentes do sinal de entrada.

A exibição dos pulsos individuais de tensão de saída na tela de um osciloscópio pode ajudar no reconhecimento da origem das descargas parciais e em distingui-los dos distúrbios (ver Seção 10). Convém que os pulsos de tensão sejam exibidos, em uma base de tempo linear, que é desencadeada pela tensão de ensaio, ou em uma base de tempo sincronizada senoidal com a frequência da tensão de ensaio, ou em uma base de tempo elíptica que gira de forma sincronizada com a frequência da tensão de ensaio. Além disso, recomenda-se especialmente que um instrumento indicador ou registrador seja utilizado para quantificar a maior intensidade DP repetitiva.

Convém que a leitura de tais instrumentos, quando utilizados nos ensaios com tensão alternada, baseie-se em um circuito analógico de detecção de pico, ou detecção de pico digital por software, com uma constante de tempo de carga elétrica muito curta e um tempo de descarga elétrica constante não maior que 0,44 s. Independentemente do tipo de visualização utilizada em tais instrumentos, aplicam-se alguns requisitos. A resposta do sistema a um trem de pulsos consistindo em pulsos igualmente espaçados q0 e com uma frequência de repetição de pulsos N conhecida deve ser tal que a leitura R do instrumento indique as intensidades, como dado na tabela a seguir. Assume-se que a faixa e ganho do instrumento devam ser ajustados para leitura da escala cheia ou 100 % para N = 100. O calibrador utilizado para produzir os pulsos deve estar em conformidade com os requisitos da Seção 5.

 

 

Esta característica é necessária para estabelecer a compatibilidade de leituras obtidas com diferentes tipos de instrumentos. O requisito é para ser cumprido em todas as faixas. Instrumentos já em uso na data de emissão desta Norma não são obrigados a cumprir estes requisitos; no entanto, convém que os valores reais para R (N) sejam dados. A quantidade medida pode ser indicada, por exemplo, sobre os instrumentos de ponteiro, painéis digitais ou osciloscópios. A resposta especificada pode ser obtida por processamento analógico ou por processamento digital de sinal. A resposta a trem de pulsos definida nesta subseção não é apropriada para ensaios com tensão contínua. A comissão técnica pertinente pode especificar uma resposta diferente adaptada a um determinado equipamento.

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