Estudo comparativo da suportabilidade dielétrica de isolantes sólidos a base de celulose e aramida para aplicação em transformadores de potência
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Date
2024-02-15Primeiro coorientador
Bender, Vitor Cristiano
Primeiro membro da banca
Pissolato Filho, José
Segundo membro da banca
Beltrame, Rafael Concatto
Metadata
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Transformadores de potência desempenham um papel fundamental no sistema elétrico de potência, garantindo a continuidade do fornecimento de energia elétrica. A qualidade de seu sistema
de isolação é um fator crítico, pois influencia diretamente a operação contínua do transformador, bem como seu custo. Tradicionalmente, os transformadores utilizavam isolamento sólido
de celulose e óleo mineral, mas as limitações térmicas desses materiais motivaram a busca por
alternativas. Materiais sintéticos de alta temperatura à base de aramida ganharam destaque, superando os isolantes celulósicos. Neste contexto, este estudo apresenta uma série de ensaios
dielétricos conduzidos em ambiente laboratorial, utilizando o Nomex® 910 e o Nomex® 994
PSB da DuPont, imersos em ester natural (EN) e óleo mineral (OM). Duas metodologias de
ensaios foram adotadas: Creep Breakdown (CB), que avalia estresses elétricos tangencial a cilindros isolantes e saídas de isolação devido a campos elétricos disformes, e Turn-to-turn (T2T),
que analisa o estresses elétricos existente entre espiras e discos adjacentes de bobinas. A aplicação das tensões de ensaio seguiu as normas ASTM D3426, relacionada a impulsos atmosféricos
padronizados, e a ASTM D149, relacionada a elevação de tensão CA. A análise estatística dos
dados baseou-se na distribuição de Weibull, permitindo a comparação entre os isolantes sintéticos estudados com o tradicional papel kraft termoestabilizado (TUK). Os resultados dos testes
de disruptura confirmaram que a suportabilidade do TUK em EN é comparável àquela em OM.
O mesmo comportamento foi observado para o isolante Nomex® 910, cujas interações entre as
interfaces papel/óleo são bem distintas do TUK. Em ambas as metodologias, as disrupturas do
Nomex® foram mais violentas/abruptas, liberando uma quantidade considerável de resídios em
suspensão no óleo. De maneira geral, mesmo que os isolantes à base de aramida apresentem
características térmicas superiores, seus desempenhos dielétricos não demonstraram vantagens
competitivas. Isso, somado ao custo mais elevado, torna-se uma barreira para a adoção desses
materiais em larga escala.
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