Descarga Parcial (DP) em transformadores refere-se a um fenômeno onde ocorre ruptura dielétrica localizada em uma pequena porção do sistema de isolamento sob estresse de alta tensão. Essas descargas não fazem ponte entre os eletrodos, mas ocorrem apenas em áreas de fraquezas de isolamento. A DP é tipicamente muito fraca e não pode ser detectada pelos sentidos humanos, exigindo equipamento de medição especializado.
Causas de descarga parcial em transformadores
As causas de descargas parciais em transformadores são multifacetadas, abrangendo vários aspectos:
1. Material de isolamento e estrutura:
Defeitos como bolhas, impurezas e rachaduras: Esses defeitos prejudicam o desempenho de isolamento do material, levando à descarga parcial.
Menor constante dielétrica das bolhas: As bolhas suportam uma intensidade de campo elétrico maior em comparação ao material isolante adjacente, tornando-as mais suscetíveis à quebra e descarga.
Projeto de estrutura de isolamento irracional: A intensidade excessiva do campo de espiras ou da camada intermediária em transformadores do tipo seco devido ao projeto inadequado pode causar descarga parcial.
Bordas afiadas e rebarbas: Componentes isolantes e metálicos com bordas afiadas ou rebarbas podem causar concentração de campo elétrico local, desencadeando descargas parciais.
2. Fatores operacionais:
Operação de longo prazo e variações de carga: Esses fatores levam ao envelhecimento e ao desgaste dos materiais de isolamento interno do transformador, reduzindo suas propriedades isolantes e causando descarga parcial.
Sobretensão: A sobretensão no sistema elétrico, causada por fatores externos (como raios) ou internos (como operações de comutação), pode exceder a tensão de ruptura dos materiais, levando à descarga parcial.
3. Fatores de instalação e processo:
Processos de fabricação inadequados: O controle de vácuo inadequado durante a secagem, o tempo de secagem inadequado e os requisitos de temperatura podem deixar gás residual nas bobinas.
Danos na instalação: O isolamento pode ser danificado durante a instalação, ou longos períodos de inatividade podem aumentar o teor de umidade nos materiais de isolamento, afetando os níveis de descarga.
Processos de enrolamento e montagem inadequados: Problemas como rebarbas em cabos de alta e baixa tensão ou distâncias inadequadas durante a montagem podem afetar os níveis de descarga parcial.
Riscos de descarga parcial
Embora a descarga parcial em transformadores seja localizada e fraca, ela representa riscos significativos a longo prazo, principalmente por meio de danos aos materiais de isolamento:
1. Danos diretos ao isolamento: A descarga parcial contínua corrói gradualmente o isolamento, levando potencialmente à quebra completa ao longo do tempo. Efeitos eletroquímicos produzem gases reativos como ozônio e óxido nítrico, corroendo ainda mais o isolamento.
2. Aquecimento local: A descarga parcial gera calor, o que pode aumentar a temperatura local do dielétrico, causando até mesmo carbonização.
Métodos de detecção de descarga parcial
Os métodos de detecção de descarga parcial geralmente incluem técnicas elétricas, ultrassônicas e químicas:
1. Métodos elétricos: Utilizando osciloscópios, detectores de descarga parcial ou medidores de radiointerferência para observar formas de onda de descarga ou níveis de radiointerferência.
2. Métodos ultrassônicos: Detectar ondas ultrassônicas geradas por descarga e converter essas ondas em sinais elétricos para análise.
3. Métodos químicos:Análise do conteúdo e dos padrões de variação de vários gases dissolvidos em óleo, comumente conhecida como "análise cromatográfica".
Medidas preventivas para descarga parcial
Para evitar os perigos da descarga parcial, várias medidas preventivas podem ser tomadas:
1. Seleção de materiais de isolamento de alta qualidade.
2. Inspeção e manutenção regulares: Substituição oportuna de componentes envelhecidos e severamente desgastados.
3. Instalação de dispositivos de proteção contra sobretensão: Para detectar e suprimir condições de sobretensão.
4. Instalação de dispositivos de monitoramento de temperatura: Verificar regularmente as mudanças de temperatura na superfície do transformador.
Essas medidas previnem e mitigam efetivamente a ocorrência de descargas parciais, garantindo a operação segura e estável dos transformadores.
