Análise do Princípio de Descarga Parcial
Análise do Princípio de Descarga Parcial (1)
Sob a ação de um campo elétrico, em um sistema de isolamento, a descarga ocorre apenas em algumas regiões e não atravessa entre os condutores com a tensão aplicada. Este fenômeno é chamado de descarga parcial. Se a descarga parcial ocorrer perto de um condutor cercado por gás, também pode ser chamada de corona.
A descarga parcial pode ocorrer não apenas na borda de um condutor, mas também na superfície ou no interior de um isolante. A descarga que ocorre na superfície é chamada de descarga parcial superficial, e a que ocorre no interior é chamada de descarga parcial interna. Quando a descarga ocorre na lacuna de ar dentro do isolante, as mudanças de troca e acumulação de cargas na lacuna de ar inevitavelmente serão refletidas nas mudanças de carga dos eletrodos (ou condutores) nas duas extremidades do isolante. A relação entre as duas pode ser analisada por meio de um circuito equivalente.
Tomando como exemplo um cabo de polietileno reticulado para explicar o processo de desenvolvimento da descarga parcial. Quando há uma pequena lacuna de ar no meio de isolamento do cabo, seu circuito equivalente é mostrado abaixo:
Na figura, Ca é a capacitância da lacuna de ar, Cb é a capacitância do dielétrico sólido em série com a lacuna de ar, e Cc é a capacitância da parte restante intacta do dielétrico. Se a lacuna de ar for muito pequena, então Cb será muito menor que Cc e Cb será muito menor que Ca. Quando uma tensão alternada com valor instantâneo u é aplicada entre os eletrodos, a tensão ua através de Ca é .
Quando ua aumenta com u até atingir a tensão de descarga U2 da lacuna de ar, a lacuna de ar começa a descarregar. As cargas espaciais geradas pela descarga estabelecerão um campo elétrico, fazendo com que a tensão através de Ca caia bruscamente para a tensão residual U1. Neste ponto, a faísca se extingue, e um ciclo de descarga parcial é completado.
Durante este processo, aparece um pulso de corrente de descarga parcial correspondente. O processo de descarga é extremamente curto e pode ser considerado concluído instantaneamente. Cada vez que a lacuna de ar descarrega, sua tensão cai instantaneamente por Δua = U2 - U1. À medida que a tensão aplicada continua a subir, Ca recarrega até que ua atinja U2 novamente, e a lacuna de ar descarrega pela segunda vez.
No momento em que a descarga parcial ocorre, a lacuna de ar gera pulsos de tensão e corrente, que, por sua vez, criam campos elétricos e magnéticos móveis na linha. A detecção de descargas parciais pode ser realizada com base nesses campos.
Na detecção real, verifica-se que a magnitude de cada descarga (ou seja, a altura do pulso) não é igual, e as descargas ocorrem principalmente na fase de ascensão do valor absoluto da amplitude da tensão aplicada. Apenas quando a descarga é extremamente intensa, ela se estende à fase de queda do valor absoluto da tensão. Isso ocorre porque, em situações práticas, frequentemente existem múltiplas bolhas de ar descarregando simultaneamente; ou existe apenas uma grande bolha de ar, mas cada descarga não cobre toda a área da bolha, apenas uma região local.
Obviamente, a quantidade de carga de cada descarga não é necessariamente a mesma, e podem ocorrer descargas reversas, que podem não neutralizar as cargas originalmente acumuladas. Em vez disso, tanto cargas positivas quanto negativas se acumulam perto da parede da bolha, causando descarga superficial ao longo da parede da bolha. Além disso, o espaço próximo à parede da bolha é limitado. Durante a descarga, forma-se um canal condutivo estreito dentro da bolha, levando ao vazamento de algumas cargas espaciais geradas pela descarga.
