Melhoramento da tensão disruptiva de cadeias de isoladores de vidro para linhas de transmissão

As cadeias de isoladores de vidro são largamente utilizadas tanto para isolar os condutores de eletricidade da terra como suportá-los mecanicamente nas torres das linhas de transmissão. A quebra parcial ou total das partes vítreas dos isoladores de vidro, por exemplo, por vandalismo, reduz drasticamente a suportabilidade à tensão elétrica devido à diferença de potencial e é um problema mundial porque é responsável por um número significativo de desligamentos não programados pelas empresas do setor elétrico. Na presente dissertação, visou-se estudar a tensão de disrupção numa cadeia de isoladores de vidro com diferentes unidades com a parte vítrea quebrada simulando uma linha de transmissão de 230 kV. Visou-se também desenvolver técnicas para aumentar a suportabilidade à tensão de disrupção aumentando a rigidez dielétrica da atmosfera em torno da cadeia de isoladores, assim como dos isoladores com aplicação de materiais dielétricos. Os seguintes experimentos foram realizados visando atingir os objetivos: (i) caracterizar os isoladores por radiografia digital para conhecer detalhes de sua estrutura interna; (ii) estudar a influência da distribuição dos isoladores de vidro com as saias vítrea quebradas ao longo da cadeia com dezesseis unidades, (iii) estudar a influência de atmosferas de ar e de gás SF6 sob pressões de até 1,3 atm numa câmara de acrílico utilizando até três isoladores e à freqüência industrial (60 Hz), (iv) estudar a utilização da jaqueta polimérica para aumentar a tensão disruptiva de isoladores. Estudos das tensões disruptivas foram realizadas em cadeias com 12, 10 e 9 isoladores de vidro com parte vítrea quebrada e distribuídos ao longo da cadeia em cinco diferentes configurações. Para efeito de comparação, a temperatura, pressão e umidade relativa foram corrigidas de acordo com a norma NBR 6936. As medidas de tensão disruptiva foram realizadas à freqüência industrial e sob impulso de manobra nas polaridades positiva e negativa. Como resultado, nas cadeias de isoladores de vidro com 6 unidades inteiras e 10 quebradas, observou-se uma diferença significante nos valores das tensões disruptivas em função da mudança na distribuição dos isoladores inteiros e quebrados ao longo da cadeia. Um resultado interessante ocorreu quando utilizamos 6 isoladores inteiros uniformemente distribuídos ao longo da cadeia e intercalados com 10 isoladores quebrados, onde obteve-se a tensão disruptiva de 459 kV, maior que quando utilizamos 7 isoladores inteiros intercalados com 9 quebrados, onde obteve-se o valor de tensão disruptiva de 448 kV. Este resultado pode ser atribuído à distribuição não uniforme de campo elétrico ao longo da cadeia e aumento do caminho. Nos ensaios com a câmara de atmosfera controlada, não se observou influência significativa da atmosfera de ar e SF6 e da pressão no valor da tensão disruptiva nos isoladores de vidro com as saias quebradas, que foi em torno de 15 kV. Por outro lado, o valor da tensão disruptiva para isoladores inteiros sob atmosfera de SF6 e sob a pressão de 1.3 atm alcançou um valor de 120 kV, enquanto que o valor da tensão disruptiva na atmosfera de ar e pressão local foi de 80 kV. Estudo comparativo sobre a tensão disruptiva da cadeia de 16 isoladores de vidro com as partes de vidro totalmente quebradas mas com pinos revestidos com jaqueta de nylon mostrou que a tensão disruptiva foi de 375 kV, que é cerca de 3,5 vezes superior do que uma cadeia com 16 isoladores quebrados convencionais. Consequentemente, os resultados positivos obtidos no presente trabalho poderão, com estudos mais detalhados, assegurar no futuro: um maior segurança na atuação das equipes que trabalham na manutenção de linhas energizadas e minimizar a quantidade de desligamentos das linhas de transmissã