Baixe Isoladores em linhas de transmissão - at e outras Trabalhos em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity! UNITAU UNIVERSIDADE DE TAUBATÉ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA TRABALHO BIMESTRAL DE MATERIAIS ELÉTRICOS 3º Ano Engenharia Elétrica Eletrônica – Turma U “ ISOLADORES “ Prof.: Antônio José do Couto Pitta Grupo: Adriano Ketzer Pereira Marcus Vinicius Abreu Bernardo Michel Dalla Mariga Araujo ÍNDICE 1- Introdução 2- Desenvolvimento 2.1- Isoladores Cerâmicos 2.1.1- Isoladores de Pino 2.1.2- Isoladores de Suspensão 2.1.3- Isoladores de Pedestal 2.1.4- Buchas para Transformadores 2.2- Isoladores de Vidro 2.2.1- Fabricação dos Dielétricos 2.2.2- Controle de Rotina 2.2.3- Característica do Isolador montado 2.3- Isoladores Tipo Bastão 2.4- Revestimento para Isoladores de Alta Tensão 3- Bibliografia Corrente de perda É a corrente que escoa entre duas extremidades do dielétrico pôr trajetórias outras que não a região superficial do mesmo. Constante Dielétrica (k) ou Permissividade Relativa (εr) A lei de Coulomb mostra-nos o fator k que representa a atuação do meio dielétrico sobre a força de interação de cargas elétricas nele situadas. F = 1/ (4πεok) . (q1.q2)/r2 k = ε/εo = εr Esta constante k, de maneira geral, define o comportamento do meio. Na prática, a constante k, constante dielétrica, é definida pela relação entre as capacidades de dois capacitores iguais, tendo um deles pôr dielétrico o material a estudar e o outro o vácuo. k1 = - C1/Co onde: Co – capacitância com dielétrico vácuo C1 - capacitância observada sendo o dielétrico o material pesquisado Pôr definição , ko = 1 ( constante dielétrica do vácuo ). Constantes dielétricas de alguns materiais Valores válidos a 25o C e na faixa de 60 Hz a 1 MHz ar (puro e seco) 1,0006 papel parafinado 3,5 a 2,9 poliestireno 2,56 polietileno 2,26 álcool etílico 32 a 24,5 mica 5 a 7,8 água destilada 81 porcelana 5,08 a 5,5 lucite (plex glass) 3,5 óxido de tântalo 11 silicato de Cálcio - cauchu 2,1 a 2,4 goma laca 2,7 a 3,7 papel encerado 3,1 vidro 5 a 10 borrachas 3 a 35 borracha butílica 3 óleo de transformador 2,5 glicerina 15o C 56 vaselina 2,16 estealite 5,7 óxido de Alumínio 7 fibra 6,5 ebonite 2 a 2,8 Enxofre 2,6 a 3,9 tetracloreto de Carbono 24,5 PVC 6,5 a 2,6 araldite ( resina epoxy) 3,6 EPR ( epileno propileno) 2,6 quartzo 4 A presença da matéria dielétrica entre as placas de um capacitor aumenta sua capacidade de armazenamento de cargas em relação à obtida com o meio dielétrico vácuo. A constante dielétrica é uma propriedade resultante da polarização molecular da estrutura e portanto será maior nos Isolantes com dipolos naturais nos quais o centro das cargas positivas não coincide com o das cargas negativas. O valor de k varia em função da frequência e temperatura, e nas freqüências elevadas, em virtude da impossibilidade dos dipolos acompanharem o campo elétrico, passa a existir somente a polarização eletrônica, como uma resultante queda no valor da constante elétrica. Variação da constante dielétrica do PVC com a frequência Frequência Hz 10 2 10 4 10 6 10 8 10 10 10 11 k 6,5 4,7 3,4 2,8 2,6 2,6 OBS: A divisão de tensão entre dois dielétricos em série é inversamente proporcional às suas constantes dielétricas. Permissividade do dielétrico – função da constante dielétrica A Permissividade de um dielétrico é dada pelo produto da permissividade do vácuo pela constante dielétrica do mesmo. De forma recíproca a constante dielétrica k é conhecida como “permissividade relativa “. ε = k. εo : k = ε/εo A permissividade de um dielétrico é portanto, função da temperatura e da frequência de utilização. Rigidez dielétrica É a propriedade do dielétrico de se opor à descarga elétrica através de sua estrutura. A rigidez dielétrica diminui com o aumento da temperatura e é dado normalmente em Kv/mm. A umidade, alterando ou danificando o dielétrico, contribui para diminuir a rigidez dielétrica de uma estrutura isoladora. A rigidez determina o valor máximo da tensão, acima do qual o dielétrico deixa bruscamente de funcionar como Isolante, permitindo a passagem da corrente elétrica pôr sua estrutura.. A rigidez dielétrica nem sempre varia linearmente com a espessura do material dielétrico ; ela varia também com a frequência, temperatura, duração e o tempo de aplicação da tensão. Em um sistema série de dielétricos, a tensão isolada se distribui inversamente aos valores das rigidezas dielétricas respectivas. Nas freqüências industriais, os valores de rigidez dielétrica relacionada com as sobretensões transitórias, como impulsos elétricos, etc, são parâmetros significativos na avaliação de dielétricos para cabos de alta tensão. Rigidez dielétrica de alguns materiais Dielétrico Kv/mm ar seco poliestireno baquelite estealite lucite teflon ebonite óleo mineral vidro porcelana parafina papel impregnado mica 3 20 14 8 a 14 16 20 30 15 a 280 80 100 140 a 280 20 60 Rigidez dielétrica ao impulso ( Kv/mm) PVC EPR borracha butílica polietileno reticulado 50 53 60 65 FATOR DE PERDAS DIELÉTRICAS É uma medida de energia perdida ou dissipada na estrutura dielétrica quando na ação de isolamento. Para analisar esta característica devemos associar o dielétrico à ação capacitiva, a qual normalmente ela se relaciona, na capacitância perfeita, a corrente avança π/2 a tensão aplicada, na prática, esse ângulo é menor que 90o em virtude de o dielétrico não ser perfeito. ( fig. abaixo ). O ângulo delta, ou o valor de sua tangente que ele se confunde ( tangente delta ), que caracteriza essa qualidade do dielétrico ( quanto menor seu valor, melhor o isolamento), é denominado ângulo de perda do dielétrico. Esse fator pode ser determinado pela utilização de uma ponte de impedâncias na medida de um caráter capacitivo. Ic Ic ∆ ângulo de perda Ic” 90 - ∆ Vc Vc Classe dos Isolamentos Segundo o valor da temperatura máxima de trabalho, os isolamentos são catalogados nas seguintes classes: Classe Temperatura máxima oC Exemplo 0 A E B F H C 90 105 120 130 155 180 180 seda, algodão, papel não impregnado vernizes imersos em líquidos Isolantes mica, asbestos (c/aglutin.) mica, fibra de vidro (c/aglutin.) elastômeros de silicatos porcelana, vidro, quartzo, cerâmicas Tintas e Vernizes Isolantes - óleos As tintas e vernizes são constituídos de três componentes básicos: o veículo, o pigmento e o solvente. O mecanismo de formação da película Isolante se dá pôr polimerização e/ou evaporação do solvente. Os veículos são normalmente vinílicos ( resinas vinílicas ), alquídicos, epóxicos ou borrachas. Esses Isolantes são compostos químicos de resinas sintéticas, de base alquídica, fenólica ou poliésteres, puros ou modificados, epóxis ou asfálticos, diluídos em solventes voláteis tais como álcool, acetona e essência de terebentina. Os vernizes e as tintas produzidos com alta rigidez dielétrica e baixa condutividade tem um importantíssimo emprego na tecnologia da isolação de componentes eletro-eletrônicos. Dentre as aplicações principais, podem se destacar as seguintes: • esmaltação de fios e cabos condutores elétricos • isolação de laminados metálicos ou não-metálicos ( fenolite, celeron, fibra de vidro, etc.) • isolação de lâminas de materiais ferromagnéticos ou carcaças de motores, geradores e transformadores • adesivo Isolante na colagem ou fixação dos componentes • aglutinante de alta resistividade em compostos químicos • no encapsulamento, impregnação ou revestimento de componentes elétricos em geral • proteção geral da superfícies Exemplos de vernizes - Verniz Alcanex (fabricação GE): é um verniz claro, á base de poliéster, classe F, recomendado para isolamento de estatores, armaduras e enrolamento de transformadores ( fly-back de TV), onde é exigido uma certa rigidez e aglutinância elevada. - Verniz Formex (Fabricação GE): é um verniz claro, com base polivinil-fenílica, classe A , para secagem em estufa, recomendada para esmaltação de fios de 44 a 10 AWG. - Verniz GE 9564: é um verniz claro, com base fenílica, classe A , para secagem ao ar ou estufa, recomendado para revestimento de pequenos enrolamentos, trabalho de reparo e manutenção preventiva de isolamentos envelhecidos. - Verniz Permafil: é um verniz claro, de poliéster copolimerizado, de secagem em estufa, classe F, recomendado para impregnação de induzidos que funcionam à alta velocidade. - Composto GE 227: destinado a preenchimento dos poros de materiais Isolantes, com a finalidade de aumentar sua rigidez dielétrica, de cor preta, de base asfáltica, tipo termoplástico, é recomendado para impregnação sob pressão de 4 kg/cm2, de bobinas ou conjunto núcleo-bobina, isolamento entre alta e baixa de transformadores de corrente ou potencial, enchimento de mufas e na vedação de juntas e cabos. - Resinas poliéster: é uma resina alquídica, do tipo poliéster., usada na indústria para fabricação de laminados, circuitos impressos e peças industriais reforçadas com fibra de vidro. Tintas Isolantes As tintas Isolantes também são fabricadas à base de resinas sintéticas e são usadas para cobrir superfícies isoladas, protege-las contra possíveis danos, contra umidade e atmosfera corrosiva, além de prover o necessário acabamento. *São produzidas tintas Isolantes de fundo, de acabamento, lisas ou marteladas e em diferentes cores. Óleos vegetais São largamente usados como componentes em compostos dielétricos. Ex.: linhaça, soja, mamona, amendoim, babaçu, pinhão bravo, pinhão manso, etc. Isoladores Para o isolamento de linhas de transmissão são necessários dispositivos especialmente desenhados, conhecidos como isoladores. O isolador deve apresentar, além de apreciáveis características dielétricas, ótimas características mecânicas, tendo em vista a natureza severa do trabalho que irá realizar. O isolador deve suportar altas tensões de compressão, deve ser duro e apresentar a superfície altamente polida. Seu desenho deverá ser tal que minimize a acumulação de linhas de fluxo eletrostáticas, o que não permitirá o rompimento de arcos elétricos na sua superfície. Seu desempenho eletromecânico deve-se manter estável em quaisquer condições de umidade, temperatura, chuva, neve, poeira, gases, etc. Os isoladores são produzidos de: • porcelana ( é uma cerâmica ) • vidro FIGS. 1 e 2: Isoladores de porcelana. FIGS. 3 e 4: Isoladores de vidro. (Fotos com o aluno Michel Dalla na SE Taubaté – CESP) - para estações geradoras e subestações, - para transmissão e distribuição de energia elétrica - para fiação de edifícios - para telefonia e telegrafia - para sinalização elétrica - para máquinas elétricas rotativas - para transformadores e reatores - para instalações especiais em navios, automóveis e aviões - etc. Algumas da aplicações acima referidas admitem o emprego de condutores nus. Estes são de distância em distância presos ou apoiados a isoladores montados sobre suportes adequados. Estão nestas condições as barras nuas de centrais geradoras e subestações, fios e cabos das linhas de transmissão ( uns e outros acompanhados de isoladores , cuja fabricação predominam a porcelana e o vidro). Os trilhos das estradas de ferro eletrificadas, isolados do solo pelos dormentes de madeira,etc. Todo condutor nu é suportado pôr isoladores convenientemente espaçados de alta classe, como os de porcelana, onde se usam tensões elevadas de resistência de isolamento inferior, porém suficiente para o emprego visado, como a madeira, quando as tensões de serviço são suficientemente baixas. Entre os isoladores que o suportam, o Isolante do condutor nu é o ar atmosférico. Em contraste com os condutores nus empregam-se as barras, fios e cabos isolados, nestes tipos, o Isolante ( borracha, papel, esmalte,etc.) é aplicado sobre toda extensão do condutor. Instalação de Barras Duas são as aplicações gerais de condutores nus: nas barras das estações geradoras e das subestações; nas linhas aéreas. Quando as barras são de grande seção ( alguns cm 2) correspondentes a corrente intensas (milhares de ampères), os esforços mecânicos conseqüentes a essas correntes exigem que as barras possuam apoios muito próximos) ( com espaçamentos na ordem do metro) para estes apoios usam-se isoladores especiais, geralmente de porcelana, de construção robusta e que podem ser classificados como isoladores de pedestal. As tensões de utilização destes isoladores raramente são superiores a 3000 V (Corrente contínua) ou 6600 V ( corrente alternativa) e sua utilização faz- se em locais abrigados. As tensões mais elevadas correspondem correntes menos intensas, menores podem ser então as seções das barras e maior o espaçamento entre os respectivos suportes. Empregam-se então isoladores de pino. As instalações modernas desse tipo são geralmente externas em conseqüência do espaçamento necessário entre as barras. A construção desses isoladores é semelhante à dos empregados nas linha de transmissão, porém as barras condutoras podem ser apoiadas na parte superior do isolador ou na inferior. As peças terminais dos isoladores , metálicas, variam com o tipo de montagem escolhido. Para tensões mais elevadas o isolador é formado pôr várias peças de porcelana cimentadas. Ainda nas estações geradoras e subestações podem ser empregados em lugar de isoladores de pino, os de suspensão; com estes, os condutores empregados são cabos e não barras rígidas. Os isoladores de suspensão são reunidos em cadeias, sendo o número de unidades estabelecido de acordo com a tensão de serviço. Para tensões muito elevadas este sistema é adotado. Linhas Aéreas Nas linhas aéreas para suporte dos fios ou cabos, são usados, conforme a tensão, isoladores de pino ou de suspensão. Um tipo diferente, empregado em certas instalações de baixa tensão é o isolador de compressão ou de castanha. FIG. 5: Cadeia de ancoragem de isoladores de vidro na LT 550 Kv, Santo Ângelo / Taubaté (Estrutura de chegada na SE – Taubaté) FIG. 6: Estrutura da LT 440 Kv Bom Jardim / Taubaté, cadeias em “ V “ com isoladores de vidro. Os condutores empregados nas barras de ônibus e linhas elétricas são os industriais. É mais freqüente o emprego de cabos do que fios, os mais usados são os de Cobre duro ou meio duro e os de Alumínio. Em linhas de correntes fracas ( telefonia e telegrafia) utiliza-se pôr vezes o aço galvanizado. Nas linhas de alta tensão recorre-se em certos casos aos condutores tubulares, a fim de reduzir a perda pôr efeito de corona sem aumentar inutilmente o peso do material condutor. Nas linhas de extra tensão ( acima de 230 Kv), visando reduzir o efeito da corona e as interferências radioelétricas é normal o emprego de 2, 3 ou 4 condutores em paralelo, espaçados cerca de 40 centímetros. Além dos condutores nus, usa-se também às vezes condutores isolados em instalações aéreas de distribuição de energia. Para este fim são fabricados para tensões baixas, fios e cabos a prova de intempéries, tipo WP ( weather proof). Nestes, o condutor ( fio ou cabo) é envolvido pôr uma massa Isolante resistente à intempéries. FIG. 7: Em casos de instalações aéreas de distribuição de energia alguns cabos são a prova de intempéries tipo WP ( Weather Proof ) Na instalação dos condutores WP é necessário adotar as mesmas precauções que na dos condutores nus, a montagem faz-se sobre isoladores de porcelana ou vidro. FIG. 8: Para condutores WP a montagem se faz sobre isoladores de porcelana ou vidro como os da figura a cima. FIG. 10: Estruturas de entrada dos “ bays “ 440Kv, SE Taubaté. A estrutura posterior possui cadeias de suspensão em “ V “ com isoladores de vidro. “Carga máxima de uso permanente” é o máximo esforço contínuo aplicado ao isolador. Normalmente se considera essa carga como a tensão de instalação do cabo, computadas as de decomposições angulares dos esforços. “Carga máxima de uso temporário” é o máximo esforço aplicado ao Isolador pela superimposição dos esforços transitórios, tais como balanços do cabo, pressão de vento frio intenso e conjunção desses e de outros esforços similares, simultâneos. = As curvas abaixo fornecem os seguintes dados: Curva 1: Número de Isoladores normalmente usados em função da Tensão de rede. Curva 2: idem conforme curva 1 porém para isolamento reduzido. Curva 3: idem conforme curva 1 para igualar aos níveis recomendados pela ABNT para equipamentos. Nota 1: para número fracionário de isoladores, arredondar para cima. Ex.: 80 Kv – 4,5 isoladores: usar 5 para nível da curva 3. Curva 4: NBI de acordo com o número de unidades que constituem a cadeia. Curva 5: Tensões críticas ( 50% de descarga) em impulso positivo ou negativo para o número de unidades nas cadeias. Nota 2: As Tensões de rede verificadas nas curvas 1,2 e 3 tem relação direta com os NBI da curva 4 e com o número de Isoladores da coluna central. Recomendamos usar as constituições das cadeias da curva 1. Apenas nas zonas onde as condições da poluição são desprezíveis e as demais condições atmosféricas não sejam adversas é que se recomenda usar as condições apresentadas nas curvas 2 ou 3. A proteção das cadeias contra descargas atmosféricas e os subsequentes arcos de potência, prolonga a vida útil dos Isoladores e dos cabos. Esses dispositivos de proteção constituídos de anéis e similares, melhoram a distribuição do potencial entre os elementos das cadeias, reduzindo os efeitos de corona e associados. 2.1.3- Isoladores de Pedestal Generalidades Os Isoladores pedestal são previamente ensaiados e preparados antes da montagem que é feita em gabaritos metálicos, os quais acompanham o material durante a cura do cimento feita em câmara de vapor. Para atender os esforços metálicos, os pedestais são feitos normalmente em 3 classes, nas séries 29000, 30000 3 31000, respectivamente leves, pesados e extra-pesados. Até o presente não houve a necessidade de fabricação do modelo ultra- pesado, previsto para cargas maiores. FIG. 11: Desenho esquemático de um isolador pedestal. FIG. 12: Isolador IP 440 Kv na SE – Taubaté. Obs.: ( Altura do aluno Michel Dalla: 1.84m, para efeito de escala.) FIG. 13: Isolador IP na saída do TR – 09 ( 550 Kv – 440Kv ) na SE – Taubaté. Obs.: ( Altura do aluno Marcus Vinícius 1.80m, para efeito de escala. ) Escalonamento Para tirar o máximo proveito dos Isoladores Pedestal, é normal montá-los em colunas escalonadas nas quais se instalam os Isoladores extra- pesados nos locais de maior momento fletor e Isoladores da série 30.000 onde essa solicitação seja menor ( ver quadro abaixo ). Fator de Segurança Recomenda-se não aplicar cargas mecânicas superiores a 25% dos valores nominais de ruptura, considerando os transientes de cargas causados pôr impacto de barras dos seccionadores nos seus contatos e os balanços que podem causar cargas bastante elevadas, normalmente nas colunas maiores. Os seccionados para Tensões elevadas nunca devem ser transportados-montados, mesmo em embalagens reforçadas. Considerar os valores da resistência mecânica aplicáveis às colunas, conforme constam das folhas de referências deste catálogo. Nota-se que esses valores são lineares. As tensões de rede referem-se a altitudes inferiores a 1500 m em linhas trifásicas com neutro firmemente aterrado. Sugerimos que nos consultem para os casos onde os Isoladores estão sujeitos a condições de poluição ou climáticas adversas, afim de que possamos oferecer soluções adequadas a cada uso. A composição é introduzida na boca do forno e atravessa a primeira zona, chamada zona de fusão, onde a temperatura ultrapassa 1500o C. Aqui o vidro é refinado pôr um método aprimorado de controle de temperatura, que permite a eliminação de impurezas e gases. O vidro em fusão passa em seguida numa Segunda zona chamada “Bacia de trabalho “, onde a temperatura é reduzida a 1200o C. FIG. 14: Armazenagem de isoladores em invólucros em madeira macia, no almoxarifado da SE – Taubaté. FIG. 15: Desenho esquemático de isoladores em vidro tipo conchabola. Moldagem O vidro fundido perfeitamente refinado é finamente distribuído pôr um “feeder” ou alimentador, a uma prensa automática que assegura, graças a essa alimentação contínua uma notável regularidade de fabricação. A capacidade total de produção dos Isoladores que a fábrica de Canoas pode atingir anualmente é de 6000 elementos de vidro temperado pôr dia. Ela poderia ser dobrada se isso viesse a se tornar necessária em vista de uma expansão rápida das necessidades. Após a prensagem num molde de ferro fundido que imprime a forma definitiva ao dielétrico, este é submetido a uma homogeneização, ou alívio das tensões internas, em toda a sua massa, passando pôr um forno elétrico, a uma temperatura próxima ao ponto de amolecimento do vidro. Têmpera A saída deste forno, o dielétrico é colocado sobre uma máquina automática de têmpera. Nesta é efetuado um resfriamento brusco da peça pôr meio de jatos de ar distribuídos de forma adequada e controlada. Durante este resfriamento brusco aparecem tensões na espessura da peça, que aumentam consideravelmente a resistência mecânica e às variações de temperatura. Estas tensões de têmpera, graças à viscosidade praticamente infinita do vidro à têmpera ambiente, não podem se modificar com o decorrer do tempo. A têmpera consiste de um aquecimento da peça até a temperatura inferior à do ponto de amolecimento, seguido de um resfriamento brusco pôr meio de jatos de ar, de duração controlada. No resfriamento, o vidro sofre contração rápida nas camadas externas, em contato com o ar. Nas camadas internas a massa continua com temperatura elevada e viscosidade mais baixa. No resfriamento final, as tensões se equilibram na espessura da peça de tal forma que nas camadas externas ficam as tensões de compressão e nas camadas internas, tensões de tração. Uma peça de vidro que, pôr exemplo, da têmpera possuía resistência de ruptura à tração de 1,5 kg/m2 passa a Ter uma resistência total de 9,5 kg/m2, porque a tensão interna de compressão, da ordem de 8kg/m2, se opões permanentemente a qualquer solicitação de tração externa. Desta forma, a resistência à ruptura do dielétrico fica aumentada mais de 6 vezes, assim permanece indefinidamente sem que nenhum esforço do serviço consiga atingi-la. 2.2.2- Controle de Rotina Controle da Têmpera: A saída das operações de têmpera, os dielétricos são submetidos a um ensaio de rotina de primordial importância para determinar a qualidade final do produto. O ensaio consiste num duplo choque térmico pôr passagem sucessiva e rápida das peças em forno túnel à temperatura de várias centenas de graus depois de um resfriamento prévio à temperatura ambiente, seguido novamente de resfriamento brusco. O primeiro choque térmico, muito elevado, cia na zona central das peças tensões análogas às da têmpera propriamente dita, somando-se às tensões existentes. Quando as tensões resultantes passam pôr um máximo, em alguns segundos elas tendem a eliminar peças defeituosas que não teriam sido atacadas pelas tensões de têmperas sozinhas, provocando a desintegração das mesmas. O segundo choque térmico age sobre as partes superficiais da peça e serve para o controle da intensidade da têmpera. Se esta for insuficiente, mal distribuída ou desequilibrada, as tensões de tração criadas artificialmente opõem- se às tensões de compressão insuficientes, de tal forma a provocar a desintegração da peça. Estes controles extremamente severos permitem estabelecer o princípio de que um Isolador de vidro temperado não poderia ficar eletricamente afetado de maneiras permanente sem que a sua saia viesse a sofrer desintegração, e, inversamente, todo ISOLADOR INTEIRO DEVE SER CONSIDERADO ELETRICAMENTE PERFEITO. Controle visual e seleção: Finalmente todas as peças são inspecionadas pôr uma a fim de localizar eventuais defeitos, próprios de fabricação do vidro, que tenham escapado aos controles de choques térmicos anteriormente citados. Tais defeitos são peças deformadas, bolhas, inclusões, etc. Os controles são efetuados pôr operários especializados com grande experiência no ofício e são facilitados pela transparência do vidro e a iluminação especial empregada. Além disso, diversas amostras são retiradas diariamente da fabricação pôr serem submetidos a ensaios mecânicos e elétricos, no laboratório, indicando assim a qualidade e uniformidade da produção. Finalmente, ensaios físicos e análises químicas são efetuados diariamente a fim de controlar a composição do vidro e a regularidade da qualidade do mesmo. Montagem dos Isoladores: a)- cimentação A fábrica de Canoas dispõe de instalações para cimentação das peças de vidro nas campânulas e nos pinos, para formar o conjunto do Isolador. Estas instalações permitem alcançar a produção de 150.000 unidades mensais. Esta operação é importante para o vidro temperado. Com efeito, um Isolador de disco, cujo dielétrico ficar acidentalmente destruído em linha, apresenta uma resistência ao arrancamento, diminuída certamente, mas superior ainda à resistência mecânica garantida pela instalação de linha. Isso é obtido sobretudo graças aos cuidados na cimentação, cuja operações principais são: Dosagem exata dos componentes da argamassa Vibração da argamassa durante a montagem Condições de pega e endurecimento Centragem perfeita das 3 peças, campânula, vidro e pino. O cimento empregado é do tipo Portland, que permite obter uma grande constância das qualidades mecânicas, assim como resistências elevadas. A peça do cimento é feita em piscinas de água quente sendo completada pôr climatização do meio ambiente. b)- Componentes metálicos As campânulas empregadas são de ferro maleável de alta resistência, provindo das melhores fundições do Brasil. Os pinos são de aço forjado de grande dureza e elevada resistência mecânica. Nos Isoladores de engate tipo concha e bola, a concha da campânula A fusão relativa do material Isolante ou do cimento, devido ao arco de potência entre o pino e a campânula, internamente, é impossível, porque o arco de potência, quando a saia é quebrada, sempre ocorre no ar, entre a borda inferior da campânula e o pino. Características mecânicas As solicitações mecânicas as quais os isoladores estão submetidos em linha são o resultado de dois tipos de cargas: Cargas estáticas: as que um isolador pode suportar indefinidamente ou acidentalmente. Cargas dinâmicas: devidas às vibrações ocasionadas pelos condutores. Estáticas: Durante ensaios de longa duração sob grandes cargas nunca o dielétrico de vidro temperado sofreu desintegração antes que ocorresse falha dos componentes metálicos. Na prática, a carga permanente que pode ser suportada pelo isolador de vidro temperado é determinada pela resistência do pino ou campânula e esta, pôr sua vez, assenta nas dimensões especificadas pelos padrões rolativos. Os materiais mostram normalmente um substancial efeito de fadiga quando as cargas excedem 50% do valor de ruptura, isto somente ocorre com o vidro temperado com cargas em torno de 90% do valor de ruptura, o que pode ser explicado como segue: O efeito de fadiga aplica-se somente à resistência mecânica do vidro não temperado, que oscila em torno de 1,5 kgf/mm2. A fim de solicitar mecanicamente o vidro temperado, a condição primária é que as tensões aplicadas externamente sejam superior às da têmpera, que são da ordem de 8 kgf/mm2. Desta forma teremos, para o vidro temperado, uma resistência instantânea de ruptura de aproximadamente 1,5 + 8 = 9,5 kgf/mm2. Em outras palavras, a resistência mecânica nos ensaios com carga aplicada no tempo ( ensaios de fadiga ) será: ( 1,5 x 0,5 ) + 8 = 8,75 kgf/mm2. Estes valores são confirmados pôr um grande número de medidas de laboratório. As dimensões do dielétrico são tais que este constitui a parte mais resistente do isolador, o problema da carga máxima aplicada durante longo tempo recai desta forma sobre a resistência das partes metálicas. Dinâmicas: Estas são pesquisadas de duas formas: 1-Ensaios de impacto ou resiliência- conforme às especificações ANSI C29 2 – 1962 não ocasionam a quebra do vidro temperado. 2-Ensaios Dinâmicos- todos os ensaios de vibração realizados nos nossos laboratórios terminaram sempre ocasionando a falha das partes metálicas, nunca do vidro temperado. Além disso, ensaios de vibração foram realizados durante 18 meses, nos laboratórios da SEDIVER, na França, sobre “tocos “ ou seja, isoladores com sua saia propositalmente destruída. Todas as falhas observadas até a data de hoje foram, invariavelmente, das partes metálicas, permanecendo a campânula e o pino firmemente ligados um ao outro. Características Térmicas As solicitações térmicas dos isoladores em linha são de diversas espécies: Algumas são devidas às variações bruscas de temperatura. Nossos isoladores suportam estas solicitações muito bem, como ficou comprovado pelos ensaios especificados pelas diversas normas e pelo controle de têmpera dos dielétricos. As variações bruscas da temperatura que podem ocorrer em operação são muito mais suaves que os choques térmicos de rotina, aos quais todos isoladores ficam submetidos. Outras solicitações são geradas no isolador quando esse ficar sujeito durante algum tempo à temperatura T sendo a Ta a temperatura na época da montagem. Isso ocasiona dilatação diferencial entre dielétrico e componentes metálicos. A duração das tensões assim criadas introduz um efeito de fadiga que é substancial e se apresenta, para nós como o maior responsável pelo efeito do envelhecimento dos isoladores. *Esta dilatação diferencial é um fator de: (Lf – Li) x (T - Ta) onde Lf e Li indicam respectivamente os coeficientes de dilatação dos componentes metálicos e do material Isolante. O coeficiente de dilatação do vidro temperado pôr nós empregado é muito próximo dos coeficientes correspondentes nos seguimentos metálicos. No sistema métrico, teremos: ferro maleável Lf 11,5 x 10 –6 o C –1. aço Lf 11,7 x 10 –6 o C –1. vidro temperado Li 8,7 x 10 –6 o C –1. cimento 12,0 x 10 –6 o C –1. Temos assim uma dilatação diferencial muito baixa num material extremamente resistente. A título de exemplo lembramos que para outros materiais Isolantes, usados convencionalmente há muito tempo para a fabricação dos dielétricos, o coeficiente de dilatação Li oscila entre 3,5 e 4. Nível de rádio interferência: uma cadeia de isoladores sem acessórios indica níveis de rádio-interferência consideravelmente inferiores aos especificados pelas diversas normas. Cada unidade apresenta nível de rádio-interferência (riv) inferior ao especificado pelas normas ANSI ( 50 µ V para 1MHz ). Uma cadeia de 24 isoladores de 254mm de diâmetro apresentou nível de tensão RIV de 240µV sob uma tensão aplicada de 350 Kv eficazes. Poluição: este é um problema que vem preocupando cada vez mais os engenheiros das linhas de transmissão. Uma forma adequada ao dielétrico, incluindo distâncias de escoamento diminui as conseqüências de poluição. Tendo em vista que o isolador de vidro manufaturado por moldagem, o projetista pode usar diferentes formas de dielétrico para ir ao encontro das diferentes situações. A corrosão do pino do isolador, em ambiente poluído pôr gases industriais e maresia, parcialmente resolvida com a adoção de aço inox, em lugar de aço forjado galvanizado. O emprego do tipo adequado de isolador anti-poluição, aliado à lavagem periódica de equipamentos de linhas, representa no momento a melhor solução. Mais de 500.000 isoladores de vidro temperado, do tipo anti-poluição, estão atualmente em operação nos cinco continentes em áreas onde mais intensa é a poluição devida à maresia, gases industriais, poeiras, etc. Estes isoladores resultaram numa considerável melhoria para as condições de manutenção das linhas de alta tensão. No Brasil, diversas empresas estão empregando com sucesso tais isoladores, da série AP, fabricados pela VIFOSA desde 1964. 2.3- Isoladores Tipo Bastão Isolador de cadeia de forma cilíndrica, provido de saias, juntamente com sus ferragens integrantes, destinado a ser empregado em suspensão ou ancoragem ou como espaçadores de fases. O isolador composto tipo bastão suporta altas cargas de tração, podendo, no entanto, ser submetido apenas a leves cargas de flexão ou compressão. Núcleo de um isolador composto É a parte Isolante central de um isolador composto projetada para suportar as cargas mecânicas do isolador. É formado pôr fibras de vidro impregnadas de resinas posicionada numa matriz de forma a se obter a máxima resistência à tração. Revestimento e saias O revestimento é a parte Isolante externa do isolador, que assegura a distância de escoamento necessárias protege o núcleo das intempéries. A saia é uma parte do revestimento em projeção, destinada a aumentar a distância de escoamento. Podem Ter diâmetros iguais ou não. O revestimento pode ser diretamente moldado ou injetado sobre o núcleo, seja numa peça única ou não, ou formado com ou sem uma camisa intermediária. Engates metálicos ( ferragens ) São as partes terminais do isolador composto e tem pôr finalidade a união do isolador à estrutura suporte, a um equipamento, a outros componentes ou isoladores de uma cadeia, etc. articulado das cadeias de isoladores ( Este rompeu-se em uma estrutura da LT 138 Kv são Sebastião / Caraguatatuba. ) 2.4- Revestimento para Isoladores de Alta Tensão Descrição: Dow Corning Q3-6539 RTV Revestimento para isoladores de Alta Tensão é uma dispersão elastomérica de silicone monocomponente pronta para uso que se provou adequada a isoladores de alta tensão para a prevenção de descarga disruptiva e formação de arco. O revestimento protetor de silicone possui as propriedades básicas inerentes a todos os silicones-repelência à água, resistência à degradação atmosférica e química, baixa toxicidade e inflamalidade. Adicionalmente, o Dow Corning Q3-6539 RTV Revestimento para isoladores de alta tensão apresentou a capacidade de supressão e resistência à formação de arco a longo prazo sob condições de contaminação pôr umidade. O produto é fornecido sob forma líquida de fácil aplicação, que se cura, tornando-se um elastômero flexível, quando exposto à umidade do ar. O tempo total de cura é de aproximadamente 2 a 6h, dependendo das condições de temperatura e umidade. 0,5mm é a espessura recomendada após a secagem a fim de proporcionar proteção aos substratos de isolamento. O revestimento é normalmente aplicado em três etapas, sendo recomendado um tempo de secagem de 20-30 minutos ( dependendo da temperatura e umidade) entre as camadas. + Resistência à formação de Arco - Dow Corning Q3-6539 RTV oferece ampla resistência à formação de arco, mesmo em ambientes altamente contaminados pôr elementos tais como o sal, nevoeiro ou circunvizinhanças com elevada presença de partículas. + Resistência Climática - Dow Corning Q3-6539 RTV apresenta boa retenção de cor e permanece em estado elastomérico sob quaisquer condições climáticas. - Tal como todos silicones, o produto em questão retém sua flexibilidade em temperatura abaixo de zero e não é afetado pôr temperaturas extremas até 175o C. Usos Dow Corning Q3-6539 RTV é um revestimento protetor para isoladores de vidro e/ou porcelana, pára-raios, isoladores de coluna, isoladores de equipamentos e outras aplicações de isolamento de alta tensão, onde a contaminação pôr umidade/poluentes causa problemas de operação. 3- Bibliografia Rezende, Ernani da Motta – Materiais usados em Eletrotécnica – Livraria Interciência LTDA – R.J./R.J. – 1ª edição 1977. SARAIVA, Delcyr Barbosa – Materiais elétricos – Editora Guanabara S/A – R.J./R.J. – 1988. CESP, fundo fixo de materiais de Taubaté (14-114), Manual da Vidraria Industrial Figueras Oliveras S/A de Isoladores de Vidro . CESP, fundo fixo de materiais de Taubaté (32-113), Manual da Cerâmica Santana S/A de Isoladores de Porcelana. CESP, fundo fixo de materiais de Taubaté (03-142), Manual de Especificação para fornecimento de Isoladores compostos tipo Bastão. CESP, fundo fixo de materiais de Taubaté (12-114), Manual de Informações sobre Revestimento para Isoladores de Alta Tensão. Site Internet:: WWW.ISOLSANTANA.COM.BR Site Internet: WWW.UNICAMP.COM.BR