Trilhamento elétrico sobre materiais poliméricos pela análise da energia absorvida devido as descargas elétricas superficiais

Abstract

Resumo: O presente trabalho tem como ponto de partida um aprofundamento no estudo do fenômeno de trilhamento elétrico em materiais poliméricos. A falha do isolamento por trilhamento elétrico causa vários problemas de suportabilidade em componentes utilizados em sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica, pois este é um fenômeno importante na degradação dos materiais utilizados como isolantes e seu entendimento não está totalmente compreendido. Para se obter o entendimento mais aprofundado do fenômeno de trilhamento elétrico fez-se necessário o desenvolvimento de uma instrumentação eletrônica de proteção e aquisição de dados bem como a construção de um arranjo experimental. Com essa construção foi possível acompanhar a evolução da degradação superficial por trilhamento elétrico dos materiais poliméricos em estudo, esse acompanhamento foi realizado com o monitoramento do consumo de energia durante as descargas superficiais. Esse monitoramento foi realizado registrando e tratando os dados de tensão e corrente sobre a amostra por um período de tempo suficiente para que o fenômeno de trilhamento elétrico atingisse seu estágio final. Esse tratamento tem como objetivo a separação das fases de interesse que compõem a degradação da superfície dos materiais. Com essa separação de dados podese calcular a energia absorvida pela amostra, por meio da integração da potência dissipada sobre a amostra. No presente trabalho são apresentados os resultados de absorção de energia ao longo do ensaio de trilhamento elétrico baseado na norma IEC 60112, com algumas modificações, como o tempo de gotejamento, tempo do ensaio e tensão aplicada. Para verificação da aplicação dessa nova técnica experimental fez-se o acompanhamento da evolução do consumo de energia de algumas amostras poliméricas a base de polietileno, em destaque o polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) e alguns compósitos com argilomineral montmorilonita. Estes compósitos tinham como matriz polimérica o LLDPE. Finalmente com a técnica desenvolvida realizou-se outros ensaios em polietileno de alta densidade (HDPE) e borracha de silicone. O objetivo geral deste trabalho foi buscar o correlacionamento da energia absorvida por materiais poliméricos durante o trilhamento elétrico com as fases do processo de degradação de sua superfície e utilizar esta correlação como parâmetro de avaliação do momento da falha desses materiais. Com a evolução desta técnica acredita-se, que no futuro, será possível o acompanhamento em tempo real do momento de falha do material isolante. Palavras-chave: trilhamento elétrico, suportabilidade elétrica, energia absorvida, isolante, degradação superficial.

Abstract: The present work has as its starting point a deeper study of the phenomenon of electrical tracking in polymeric materials. The fault isolation for electrical tracking causes several problems in supportability components used in generation, transmission and distribution of electric energy systems, as this is an important phenomenon in the degradation of the materials used as insulators and their insight is not fully understood. Obtaining a improved understanding of the phenomenon of electrical tracking was necessary to develop a protective electronic instrumentation and data acquisition as well as the construction of an experimental arrangement. With this construction was possible to follow the evolution of the surface electrical tracking degradation of polymeric materials under study, this monitoring was performed with monitoring of energy consumption during surface discharges. This monitoring was performed by registering and treating the data of voltage and current on the sample for a period of time sufficient for the phenomenon of electrical tracking reached its final stage time. This treatment aims to phase separation of interests that make up the surface degradation of materials. With such data separation can calculate the energy absorbed by the sample by integrating the power dissipated on the sample. The results of energy absorption during the test of electrical tracking based on IEC 60112 with modifications, like the dripping time, test time and applied voltage are presented in this work. To verify the application of this new experimental technique became monitoring the evolution of the energy consumption of some polymer samples to polyethylene base, highlighted in the linear low density polyethylene (LLDPE) and some composites with montmorillonite clay mineral. These composites were as LLDPE polymer matrix. Finally technique developed by other assays held in high density polyethylene (HDPE) and silicone rubber. The general objective of this work was to seek correlating the energy absorbed by polymeric materials during electrical tracking with the phases of the degradation of the surface process and use this correlation as a parameter for evaluating the time of failure of these materials. With the evolution of this technique is believed that in the future it will become possible to monitor in real time the moment of failure of the insulating material. Keywords: electrical tracking, electric supportability, absorbed energy, insulation, surface degradation.