O que são descargas parciais?
Descarga parcial (DP) é o termo utilizado para descrever uma descarga elétrica de baixa intensidade que ocorre em uma região com imperfeições em um meio dielétrico sujeito a um campo elétrico.
Nesse contexto, a norma IEC 60270 define descarga parcial como “descargas elétricas localizadas que estabelecem uma conexão parcial entre dois condutores através do isolamento. Geralmente, resultam de uma concentração localizada de tensão elétrica no isolamento ou em uma superfície isolante. Essas descargas frequentemente se manifestam como pulsos com duração inferior a 1 microssegundo”.
É possível classificar as descargas parciais conforme a natureza de sua origem. Entre os tipos identificados estão: superficiais, corona, buraco interno, contaminante em resinas, bolhas de gases em dielétricos líquidos, entre outros.
Compreender a natureza e a origem dessas descargas é crucial para a implementação de medidas eficazes de monitoramento e manutenção, contribuindo assim para a integridade e a durabilidade dos sistemas elétricos.
Descargas superficiais
São fenômenos que ocorrem em gases ou líquidos na superfície de um material dielétrico, geralmente originando-se do eletrodo em direção à superfície.
O início desse processo, chamado de trilhamento, ocorre quando a componente do campo elétrico tangente à superfície ultrapassa um valor crítico preestabelecido.
Essa condição pode desencadear a formação de caminhos condutores indesejados, representando uma ameaça significativa à integridade da isolação.
A persistência desse fenômeno ao longo do tempo pode resultar na ruptura completa do isolamento, destacando a importância crucial de monitorar e controlar os níveis de campo elétrico para prevenir danos e assegurar o funcionamento seguro de sistemas elétricos.
Descargas externas
Descargas conhecidas como “externas” ou “corona” referem-se às descargas provenientes da ionização do ar ambiente quando submetido a um campo elétrico intenso o suficiente para romper parcialmente o dielétrico estabelecido.
Quando a tensão é induzida inicialmente, podem ocorrer brilho e correntes de descarga. Essas descargas se originam em gases, surgindo a partir de pontas agudas localizadas em eletrodos metálicos, especialmente em áreas com pequenos raios de curvatura.
O processo resulta na formação de regiões próximas aos objetos pontudos com um campo elétrico intenso, ultrapassando o valor de ruptura do gás.
Como consequência, o processo químico desencadeado por essas descargas no gás produz subprodutos que se integram ao meio gasoso. Em ambientes puros, tais processos são geralmente considerados reversíveis e inofensivos.
No entanto, as descargas coronas no ar conseguem gerar ozônio, podendo causar fissuras na isolação polimérica. Além disso, a presença de óxidos de nitrogênio com o vapor d’água pode corroer metais e depositar materiais condutores em isoladores, levando ao trilhamento do material isolante.
Portanto, compreender e controlar esses fenômenos é essencial para garantir a integridade e a durabilidade dos sistemas elétricos.
Descargas internas
Manifestam-se nos espaços, frequentemente vazios e preenchidos com gás, presentes nos materiais sólidos e líquidos empregados em sistemas de isolamento.
Nas situações de isolamento sólido, as descargas parciais podem surgir em cavidades capilares de gás, imperfeições construtivas, lacunas ou trincas, muitas vezes resultantes de defeitos na estrutura molecular.
Já nos isolantes líquidos, essas descargas parciais podem ocorrer em bolhas de gás, originadas por fenômenos térmicos e elétricos, e em vapores de água formados em regiões de campo elétrico intensificado.
Um tipo específico de descargas internas é representado pelas arborescências elétricas. Este fenômeno de pré-ruptura ocorre no interior da isolação de equipamentos elétricos, como cabos de potência isolados.
Sua origem está associada à continuidade das descargas parciais internas, que ocorrem em vazios ou resultam de falhas nos eletrodos.
Compreender esses processos é fundamental para prevenir danos e garantir a eficiência e segurança dos sistemas elétricos.
Como as descargas parciais afetam o sistema elétrico:
As descargas elétricas podem ter impactos significativos nos equipamentos ou no sistema elétrico todo. Abaixo, veja como elas podem afetar o sistema:
1. Degradação do isolamento:
As DPs podem contribuir para a degradação do isolamento nos ativos presentes na rede, como transformadores, disjuntores, cabos e conectores. Com o passar do tempo, esses danos podem levar a falhas, aumentando os riscos de curto-circuitos.
2. Envelhecimento prematuro:
Equipamentos sujeitos à DPs frequentes podem envelhecer prematuramente devido ao estresse adicional no isolamento, resultando em uma vida útil reduzida.
3. Falha de equipamentos:
Descargas parciais repetidas podem levar a falhas em equipamentos críticos. Equipamentos danificados por descargas parciais podem exigir manutenção frequente ou substituição, resultando em custos adicionais e interrupções no fornecimento de energia.
4. Perda de eficiência:
Equipamentos sujeitos a descargas parciais podem experimentar perdas de eficiência devido ao estresse elétrico adicional. Isso pode resultar em uma operação menos eficiente e maior consumo de energia.
5.Risco de incêndio:
Em situações extremas, descargas parciais podem contribuir para o acúmulo de calor em equipamentos elétricos, aumentando o risco de incêndios elétricos. Isso é especialmente preocupante em áreas onde a segurança contra incêndios é crítica.
