O que é a descarga parcial
Num cabo de média tensão, a isolação XLPE fica entre duas blindagens semicondutoras: a blindagem do condutor, por dentro, e a blindagem da isolação, por fora, com uma fita ou fios de cobre por cima. Entre elas o campo elétrico é intenso e, num bom cabo, uniforme. Um vazio na isolação, uma partícula contaminante ou uma saliência onde uma blindagem encontra o XLPE concentra esse campo. Quando ele é forte o suficiente, pequenas descargas elétricas ocorrem através do defeito sem atravessar toda a isolação. Isso é a descarga parcial (DP).
A DP não causa falha imediata, e é exatamente por isso que importa. Cada descarga corrói a isolação em torno do defeito e, com o tempo, o dano pode crescer até o cabo romper em serviço. Um ensaio de suportabilidade de tensão pode aprovar um cabo com um pequeno defeito; o ensaio de DP foi concebido para encontrá-lo. Por essa razão a medição de DP é um ensaio de rotina para cabo MT blindado, feito em cada comprimento fabricado. Os cabos de baixa tensão segundo a IEC 60502-1 não têm o mesmo requisito, porque não possuem um campo blindado a controlar.
O ensaio de rotina na IEC 60502-2
A IEC 60502-2 abrange cabos de energia com isolação extrudada nas classes de tensão de 3,6/6 kV a 18/30 kV. O seu ensaio de rotina de DP é medido com o método da IEC 60885-3. A tensão de ensaio é elevada até 2 U0 e mantida por um curto período, depois reduzida a 1,73 U0, onde o cabo não pode apresentar descarga acima da sensibilidade declarada. Para ensaios de rotina, essa sensibilidade é de 10 pC ou melhor. U0 é a tensão nominal entre condutor e blindagem: 8,7 kV para um cabo 8,7/15 kV.
Junto com a DP, o ensaio de tensão de rotina aplica 3,5 U0 durante 5 minutos sem ruptura. A tabela abaixo mostra esses múltiplos calculados para cada classe, arredondados, apenas para orientação; o plano de ensaio sempre retira seus valores da norma e do pedido.
| Classe de tensão | U0 | Medição de DP a 1,73 U0 | Ensaio de tensão a 3,5 U0, 5 min |
|---|---|---|---|
| 3,6/6 kV | 3,6 kV | cerca de 6,2 kV | cerca de 12,6 kV |
| 6/10 kV | 6 kV | cerca de 10,4 kV | 21 kV |
| 8,7/15 kV | 8,7 kV | cerca de 15,1 kV | cerca de 30,5 kV |
| 12/20 kV | 12 kV | cerca de 20,8 kV | 42 kV |
| 18/30 kV | 18 kV | cerca de 31,1 kV | 63 kV |
O catálogo da fábrica parceira por trás da nossa página de cabos de energia MT cobre classes até 8,7/15 kV, com uma construção de referência 8,7/15 kV Cu/XLPE/CTS/PVC 3x95 mm2; classes superiores são atribuídas a outra fábrica com capacidade de ensaio adequada.
Por que a sensibilidade é o número a observar
Um resultado de DP «nenhuma descarga detectada» não significa nada sozinho. Significa nenhuma descarga acima do que o sistema conseguia detectar naquele momento. Se a sala de ensaio tem muito ruído elétrico, ou o sistema está mal calibrado, o limiar de detecção pode ficar muito acima de 10 pC e defeitos reais passam despercebidos. É por isso que a norma vincula o requisito a uma sensibilidade declarada, e por isso um bom relatório a informa.
Um registro de DP utilizável por bobina mostra:
- Número da bobina, designação do cabo e comprimento ensaiado.
- Calibração com uma carga conhecida antes do ensaio e a sensibilidade resultante em pC.
- Nível de ruído de fundo durante o ensaio.
- Perfil de tensão: o patamar de 2 U0 e a medição a 1,73 U0.
- O nível de DP medido e a declaração de aprovação ou reprovação frente à sensibilidade declarada.
- Data do ensaio, identificação do equipamento e assinatura do responsável.
Um resultado de DP reprovado também merece um procedimento claro. A fábrica pode reensaiar após limpar ou refazer as terminações usadas no ensaio, porque uma descarga numa terminação de ensaio mal preparada pode parecer descarga no cabo. Isso é legítimo, mas o registro deve mostrar os dois resultados e o motivo do reensaio. Se a descarga persistir, o comprimento deve ser rejeitado ou o trecho defeituoso localizado e removido, com os comprimentos restantes reensaiados e registrados sob novos números de bobina. Pergunte à fábrica com que frequência os comprimentos são reprovados em DP e como são tratados; uma resposta crível, com registros, diz mais sobre a linha de isolação do que qualquer folheto.
De onde vêm os defeitos de DP
A maioria das fontes de DP é criada na produção, e por isso a auditoria de uma fábrica de MT examina de perto a linha de isolação. Contaminação no composto XLPE, manuseio inadequado do composto em área aberta, uma interface irregular entre as blindagens e a isolação, e umidade ou vazios por processamento incompleto são causas típicas. Os danos após a produção também contam: um cabo dobrado abaixo do raio mínimo de curvatura, esmagado numa bobina mal armazenada ou com as pontas deixadas sem vedação, de modo que a umidade entra na blindagem, pode desenvolver descargas mais tarde mesmo depois de aprovado no ensaio de fábrica. O checklist de auditoria de fábrica lista o que observar no local, e prevenção de danos às bobinas trata do lado da armazenagem.
Testemunho e ensaios em campo
Em projetos de concessionárias e de engenharia é comum testemunhar ensaios de DP e de tensão em bobinas selecionadas antes do embarque. O testemunho funciona melhor quando as bobinas são escolhidas pelo comprador no próprio dia, a etapa de calibração é acompanhada e o inspetor leva uma cópia dos resultados brutos. Reserve um dia de ensaio no cronograma; o tempo de um ensaio de DP depende do número de bobinas e da sala, e é planejado com a fábrica.
Após a instalação, o projeto pode executar seus próprios ensaios de comissionamento com emendas e terminações instaladas. Eles são separados do ensaio de rotina de fábrica e especificados pelo engenheiro do projeto e pelo proprietário da rede. Um registro de DP de fábrica limpo fornece uma referência: se os ensaios em campo mostrarem descarga mais tarde, é mais provável que o problema esteja num acessório ou na instalação do que no próprio cabo. Nossa página de concessionárias e rede elétrica mostra como o cabo MT se encaixa num projeto de distribuição.
Incluir a DP no pedido
Escreva o requisito de DP explicitamente na ficha técnica: ensaio de DP de rotina em cada bobina conforme a IEC 60502-2, medido segundo a IEC 60885-3, com a sensibilidade declarada e registros completos entregues junto com os documentos de embarque. Acrescente o testemunho se o projeto exigir. O prazo de entrega de cabo MT depende da reserva do cobre, do cronograma da linha de isolação e dos ensaios de rotina, e é confirmado por escrito para cada pedido; veja MOQ e prazo de entrega. Para definir o escopo de um pedido de média tensão, envie a lista de quantidades pelo formulário de cotação.