Tipos de Isoladores Usados em Linhas de Transmissão (Aéreas)

Definição de Tipos de Isoladores

Existem cinco tipos principais de isoladores usados em linhas de transmissão: Pino, Suspensão, Tensão, Estai e Grilheta.

• Isolador de Pino

• Isolador de Suspensão

• Isolador de Tensão

• Isolador de Estai

• Isolador de Grilheta

Os isoladores de Pino, Suspensão e Tensão são usados em sistemas de média a alta tensão. Enquanto os isoladores de Estai e Grilheta são principalmente usados em aplicações de baixa tensão.

Isolador de Pino

Os isoladores de pino foram o primeiro tipo de isoladores aéreos desenvolvidos e ainda são amplamente utilizados em redes de energia de até 33 kV. Eles podem ser fabricados em uma, duas ou três partes, dependendo da tensão.

Em um sistema de 11 kV, geralmente usamos um isolador de uma peça, feito de uma única peça de porcelana ou vidro moldado.

Como o caminho de vazamento de um isolador é ao longo de sua superfície, aumentar o comprimento vertical da área de superfície ajuda a estender o caminho de vazamento. Fornecemos uma, duas ou mais abas ou petticoats no corpo do isolador para obter um longo caminho de vazamento.

Além disso, as abas ou petticoats em um isolador servem outro propósito. Projetamos essas abas ou petticoats de tal forma que, enquanto chove, a superfície externa da aba fica molhada, mas a superfície interna permanece seca e não condutora. Assim, haverá interrupções no caminho condutor através da superfície úmida do isolador de pino.

Em sistemas de tensão mais alta – como 33KV e 66KV – a fabricação de um isolador de pino de porcelana de uma peça torna-se mais difícil. Quanto maior a tensão, mais espesso o isolador deve ser para fornecer isolamento suficiente. Um isolador de porcelana de uma peça muito espessa não é prático de fabricar.

Nesse caso, usamos um isolador de pino de várias peças, onde algumas conchas de porcelana bem projetadas são fixadas juntas com cimento Portland para formar uma unidade de isolador completa. Geralmente, usamos isoladores de pino de duas peças para 33kV e isoladores de pino de três peças para sistemas de 66kV.

Considerações de Projeto de Isolador Elétrico

O condutor vivo é fixado no topo do isolador de pino, que carrega o potencial vivo. A parte inferior do isolador é fixada à estrutura de suporte no potencial da terra. O isolador deve resistir às tensões de potencial entre o condutor e a terra. A menor distância entre o condutor e a terra, ao redor do corpo do isolador, ao longo da qual pode ocorrer um deslocamento elétrico através do ar, é conhecida como distância de flashover.

Quando o isolador está molhado, sua superfície externa se torna quase condutora. Portanto, a distância de flashover do isolador diminui. O design de um isolador elétrico deve ser tal que a diminuição da distância de flashover seja mínima quando o isolador está molhado. É por isso que a aba superior de um isolador de pino tem um design de guarda-chuva para proteger a parte inferior do isolador da chuva. A superfície superior da aba superior é inclinada o mínimo possível para manter a tensão de flashover máxima durante a chuva.

As abas de chuva são feitas de tal forma que não perturbem a distribuição de tensão. Elas são projetadas de modo que suas sub-superfícies estejam em ângulo reto com as linhas de força eletromagnéticas.

Isolador de Poste

Os isoladores de poste são semelhantes aos isoladores de pino, mas os isoladores de poste são mais adequados para aplicações de tensão mais alta.

Os isoladores de poste têm um número maior de petticoats e uma altura maior em comparação com os isoladores de pino. Podemos montar esse tipo de isolador na estrutura de suporte horizontalmente e verticalmente. O isolador é feito de uma peça de porcelana e tem dispositivos de fixação nas extremidades superior e inferior.

As principais diferenças entre o isolador de pino e o isolador de poste são:

Isolador de Suspensão

Em tensões mais altas, além de 33kV, torna-se economicamente inviável usar isoladores de pino, pois o tamanho e o peso do isolador aumentam. Manipular e substituir isoladores de uma unidade de maior tamanho é uma tarefa bastante difícil. Para superar essas dificuldades, o isolador de suspensão foi desenvolvido.

No isolador de suspensão, vários isoladores são conectados em série para formar uma corda e o condutor da linha é suportado pelo isolador mais baixo. Cada isolador de uma corda de suspensão é chamado de isolador de disco devido à sua forma de disco.

Vantagens do Isolador de Suspensão

• Cada disco de suspensão é projetado para uma tensão nominal de 11kV (tensão nominal mais alta de 15kV), portanto, usando diferentes números de discos, uma corda de suspensão pode ser adequada para qualquer nível de tensão.

• Se algum dos discos isoladores em uma corda de suspensão for danificado, ele pode ser substituído com mais facilidade.

• As tensões mecânicas no isolador de suspensão são menores, pois a linha é pendurada em uma corda de suspensão flexível.

• Como os condutores portadores de corrente estão suspensos da estrutura de suporte por uma corda de suspensão, a altura da posição do condutor é sempre menor que a altura total da estrutura de suporte. Portanto, os condutores podem estar seguros contra raios.

Desvantagens do Isolador de Suspensão

• A corda de isolador de suspensão é mais cara que os isoladores de pino e poste.

• A corda de suspensão requer uma altura maior da estrutura de suporte do que para isoladores de pino ou poste para manter a mesma clareza do solo do condutor.

• A amplitude do balanço livre dos condutores é maior no sistema de isolador de suspensão, portanto, deve-se fornecer mais espaço entre os condutores.

Isolador de Tensão

Uma corda de suspensão usada para lidar com cargas de tração significativas é chamada de isolador de tensão. É usado onde há um fim morto ou uma curva acentuada na linha de transmissão, exigindo que a linha suporte uma carga de tração pesada. Um isolador de tensão deve ter considerável resistência mecânica, bem como as propriedades de isolamento elétrico necessárias.

Isolador de Estai

Para linhas de baixa tensão, os estais devem ser isolados do solo em uma altura. O isolador usado no fio de estai é chamado de isolador de estai e é geralmente de porcelana, projetado de tal forma que, em caso de quebra do isolador, o cabo de estai não cairá no solo.

Isolador de Grilheta

O isolador de grilheta (também conhecido como isolador de rolo) é geralmente usado em redes de distribuição de baixa tensão. Pode ser usado tanto na posição horizontal quanto na vertical. O uso desse tipo de isolador diminuiu recentemente após o aumento do uso de cabos subterrâneos para fins de distribuição.

O orifício cônico do isolador de rolo distribui a carga de forma mais uniforme e minimiza a possibilidade de quebra quando sobrecarregado. O condutor no sulco do isolador de grilheta é fixado com a ajuda de arame de ligação macio.