Como a Altitude Afeta o Isolamento e o Aquecimento dos Equipamentos de Alta Tensão

À medida que a altitude aumenta, a densidade do ar, a temperatura e a pressão atmosférica diminuem em consequência, levando a uma redução na resistência dielétrica das lacunas de ar e no desempenho da isolamento externo dos componentes de porcelana. Isso resulta em um desempenho de isolamento externo degradado para equipamentos elétricos de alta tensão. Como a maioria dos equipamentos de alta tensão é projetada para instalação em altitudes abaixo de 1.000 metros, o uso desses equipamentos em elevações superiores a 1.000 metros pode comprometer o desempenho confiável do isolamento. Portanto, a resistência de isolamento externo dos disjuntores de alta tensão utilizados em áreas de alta altitude deve ser reforçada.

Para regiões de alta altitude acima de 1.000 metros (até 4.000 metros), geralmente é exigido que, para cada adicional de 100 metros de elevação, a tensão de teste de isolamento externo seja aumentada em 1% durante a seleção e teste do equipamento.

Para equipamentos de alta tensão operando em altitudes entre 2.000 e 3.000 metros com tensões de até 110kV, a resistência de isolamento externo é tipicamente reforçada selecionando-se equipamentos com um nível de isolamento superior — isso aumenta as tensões de resistência a impulsos e a frequência de potência em aproximadamente 30%.

Para métodos de correção e cálculos relativos ao isolamento externo em altas altitudes, consulte IEC 62271-1, GB 11022 e Q/GDW 13001-2014 Especificação Técnica para Configuração de Isolamento Externo em Áreas de Alta Altitude.

Além do impacto da altitude no isolamento externo, de acordo com os padrões IEC, se o teste de aumento de temperatura do equipamento de alta tensão for realizado em uma altitude inferior a 2.000 metros, o desempenho de aumento de temperatura deve ser reavaliado quando o equipamento for implantado em altitudes entre 2.000 e 4.000 metros. Isso ocorre porque o ar mais rarefeito reduz a eficácia do resfriamento por convecção natural.

Sob condições normais de teste, o aumento de temperatura medido não deve exceder os valores especificados na Tabela 3 da IEC 62271-1. Quando o equipamento é instalado em altitudes acima de 2.000 metros, o limite máximo de temperatura permitido deve ser reduzido em 1% para cada adicional de 100 metros de elevação. No entanto, na prática, geralmente não é necessário impor limites especiais de aumento de temperatura com base apenas no aumento da altitude. Isso ocorre porque altitudes mais elevadas estão associadas a temperaturas ambientais de subestação mais baixas. Mesmo que o aumento de temperatura seja maior, a temperatura final de operação do equipamento permanece dentro de limites aceitáveis (é a temperatura final, não o aumento de temperatura, que afeta o desempenho do equipamento). Diferentes altitudes correspondem a diferentes temperaturas máximas do ar ambiente, conforme mostrado na tabela abaixo.

Tabela 1: Temperatura Máxima do Ar Ambiente Correspondente a Diferentes Altitudes

Além de afetar o isolamento externo das partes primárias (de alta tensão) dos equipamentos elétricos de alta tensão, a alta altitude também impacta os dispositivos de controle. Os gabinetes de controle podem conter componentes secundários, como motores, disjuntores, contatos e relés, a maioria dos quais depende do isolamento a ar. Portanto, seu desempenho de isolamento também se degrada em altas altitudes. Este fator deve ser considerado durante a seleção do equipamento.