Teste de Alta Tensão | Teste Contínuo de Baixa Frequência em Corrente Contínua Alta Frequência ou Teste de Surto ou Impulso
A demanda por energia elétrica está aumentando rapidamente. Atualmente, é necessário transmitir uma grande quantidade de energia elétrica de um lugar para outro para atender a essa crescente demanda de energia. A transmissão em massa de energia pode ser realizada de forma mais eficiente através de um sistema de transmissão de energia elétrica de alta tensão. Portanto, o sistema de alta tensão se torna um requisito essencial para a transmissão de energia. Os equipamentos utilizados nesses sistemas de transmissão de alta tensão devem ser capazes de suportar esse estresse de alta tensão.
Além disso, além da capacidade normal de resistência à alta tensão, os equipamentos de alta tensão também devem ser capazes de suportar diferentes sobretensões durante sua vida útil operacional. Essas diferentes sobretensões podem ocorrer em várias condições anormais.
Essas sobretensões anormais não podem ser evitadas, portanto, o nível de isolamento do equipamento é projetado e fabricado de tal forma que possa suportar todas essas condições anormais.
Para garantir a capacidade de suportar essas sobretensões anormais, o equipamento deve passar por diferentes procedimentos de teste de alta tensão.
Alguns desses testes são usados para garantir a permissividade, as perdas dielétricas por unidade de volume e a resistência dielétrica de um material isolante. Esses testes geralmente são realizados em uma amostra de material isolante. Outros testes de alta tensão são realizados no equipamento completo. Esses testes são para medir e garantir a capacitância, as perdas dielétricas, a tensão de ruptura e a tensão de flashover, entre outros, do equipamento como um todo.
Tipos de Teste de Alta Tensão
Existem principalmente quatro tipos de métodos de teste de alta tensão aplicados em equipamentos de alta tensão, e esses são
Testes de baixa frequência sustentada.
Teste DC constante.
Teste de alta frequência.
Teste de surto ou impulso.
Teste de Baixa Frequência Sustentada
Este teste é geralmente realizado na frequência de rede (na Índia é 50 Hz e nos Estados Unidos é 60 Hz). Este é o teste de alta tensão mais comumente usado, realizado em equipamentos de alta tensão. Este teste, ou seja, o teste de baixa frequência sustentada, é realizado em uma amostra de material isolante para determinar e garantir a resistência dielétrica, as perdas dielétricas do material isolante. Este teste também é realizado em equipamentos de alta tensão e em isoladores elétricos de alta tensão para garantir a resistência dielétrica e as perdas desses equipamentos e isoladores.
Procedimento de Teste de Baixa Frequência Sustentada
O procedimento de teste é muito simples. Uma alta tensão é aplicada em uma amostra de isolamento ou equipamento sob teste por meio de um transformador de alta tensão. Um resistor é conectado em série com o transformador para limitar a corrente de curto-circuito no caso de falha no dispositivo sob teste. O resistor é dimensionado com tantos ohms quanto a alta tensão aplicada no dispositivo sob teste.
Isso significa que a resistência deve ser dimensionada em 1 ohm / voltagem. Por exemplo, se aplicarmos 200 kV durante o teste, o resistor deve ter 200 kΩ, de modo que, durante a condição de curto-circuito final, a corrente de falha deve ser limitada a 1 A. Para este teste, a alta tensão de frequência de rede é aplicada à amostra ou equipamento sob teste por um longo período específico para garantir a capacidade contínua de suportar alta tensão do dispositivo.
N. B. : O transformador utilizado para produzir extra alta tensão neste tipo de teste de alta tensão, pode não ser de alta potência. Embora a tensão de saída seja muito alta, a corrente máxima é limitada a 1 A neste transformador. Às vezes, transformadores em cascata são usados para obter uma tensão muito alta, se necessário.
Teste de Alta Tensão DC
O teste de alta tensão DC é normalmente aplicável aos equipamentos usados em sistemas de transmissão de alta tensão DC. No entanto, este teste também é aplicável a equipamentos de alta tensão CA, quando o teste de alta tensão CA não é possível devido a condições incontornáveis.
Por exemplo, principalmente no local, após a instalação dos equipamentos, é bastante difícil organizar energia alternada de alta tensão, pois o transformador de alta tensão pode não estar disponível no local. Portanto, o teste de alta tensão com energia alternada não é possível no local após a instalação do equipamento. Nessa situação, o teste de alta tensão DC é o mais adequado.
No teste de corrente direta de alta tensão de equipamentos CA, uma tensão direta aproximadamente duas vezes a tensão nominal normal é aplicada ao equipamento sob teste por 15 minutos a 1,5 horas. Embora o teste de alta tensão DC não seja um substituto completo do teste de alta tensão CA, ainda é aplicável onde o teste de alta tensão CA não é possível.
Teste de Alta Frequência
Os isoladores usados em sistemas de transmissão de alta tensão podem estar sujeitos a quebras ou flashovers durante perturbações de alta frequência. As perturbações de alta frequência ocorrem no sistema de alta tensão devido a operações de chaveamento ou outras causas externas. A alta frequência na energia pode causar falhas nos isoladores, mesmo em tensões comparativamente baixas, devido às perdas dielétricas elevadas e ao aquecimento.
Portanto, o isolamento de todos os equipamentos de alta tensão deve garantir a capacidade de suportar tensões de alta frequência durante sua vida útil normal. Principalmente, a interrupção súbita da corrente de linha durante o chaveamento e a falha de circuito aberto dão origem à frequência da onda de tensão no sistema.
Verifica-se que as perdas dielétricas para cada ciclo da energia são quase constantes. Portanto, em alta frequência, as perdas dielétricas por segundo tornam-se muito maiores do que na frequência normal de energia. Essa perda dielétrica rápida e grande causa aquecimento excessivo do isolador. O aquecimento excessivo, por fim, resulta em falha do isolamento, podendo ocorrer pela explosão dos isoladores. Portanto, para garantir essa capacidade de suportar tensões de alta frequência, o teste de alta frequência é realizado em equipamentos de alta tensão.
Teste de Surto ou Impulso
Pode haver grande influência de surtos ou raios nas linhas de transmissão. Esses fenômenos podem causar a quebra de isoladores de linhas de transmissão e também podem atacar o transformador de energia elétrica conectado no final das linhas de transmissão. Os testes de surto ou impulso são testes de alta ou extra alta tensão, realizados para investigar as influências de surtos ou raios nos equipamentos de transmissão.
Normalmente, descargas de raios diretas nas linhas de transmissão são muito raras. Mas quando uma nuvem carregada se aproxima da linha de transmissão, a linha é carregada opostamente devido à carga elétrica dentro da nuvem. Quando essa nuvem carregada é repentinamente descarregada devido a um raio próximo, a carga induzida na linha já não está mais ligada, mas viaja pela linha com a velocidade da luz.
Portanto, compreende-se que, mesmo quando o raio não atinge diretamente o condutor de transmissão, ainda haverá uma perturbação de sobretensão transitória.
Devido à descarga de raio na linha ou perto da linha, uma onda de tensão com frente de degrau viaja ao longo da linha. A forma da onda é mostrada abaixo.
Durante a propagação dessa onda, ocorre um estresse de alta tensão no isolador. Devido a isso, a ruptura violenta dos isoladores é frequentemente causada por tal impulso de raio. Portanto, a investigação adequada do isolador e das partes isolantes dos equipamentos de alta tensão, deve ser feita adequadamente por meio de testes de alta tensão.
O impulso de raio é um fenômeno totalmente natural, portanto, não tem forma e tamanho predeterminados da tensão de frente de degrau. Assim, para realizar este teste de alta tensão, aplica-se uma onda de tensão padrão. Esta tensão padrão pode não ter qualquer semelhança em altura e forma com a tensão de impulso real devido a raios ou surtos.
Na Grã-Bretanha, no BSS 923:1940, a onda de teste padrão é expressa como 1/50 νseg, o que significa que a tensão atinge seu pico em 1 microsegundo e cai para 50% de seu valor de pico em 50 microsegundos. Segundo o padrão indiano, a tensão de impulso é expressa como 12/50 νseg. Isso indica que a tensão atinge seu pico em 12 microsegundos e cai de volta a 50% de seu pico em 50 microsegundos.
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