Desenvolvimento e avaliação de um escudo polimérico para minimizar a quebra de isoladores de vidro por vandalismo em linhas de transmissão

• Ano de defesa: 2003
• Autor(a) principal: de Almeida Yanaguizawa, Juliana
• Orientador(a): Hideki Shinohara, Armando
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
• Palavras-chave em Português: Isoladores; Condutores da terra; Materiais dielétricos
• Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/5442

Os isoladores são utilizados para isolar os condutores da terra, fixando-os e suportando-os nas linhas de transmissão. Na atualidade, existem vários tipos de isoladores. Especificamente, os isoladores de vidro possuem uma vida útil relativamente longa, podendo chegar a 40 anos ou mais. Do ponto de vista construtivo, o vidro do isolador é temperado e tem excelentes propriedades dielétricas; possui formato de um chapéu e é fixado entre duas partes metálicas denominadas campânula e pino. Eletricamente, o isolador de vidro comporta-se como um circuito RC. Em condições a seco e sem poluição,o isolador de vidro, na sua forma íntegra, suporta uma tensão próxima de 80 kV, e não mais que 12 kV quando quebrado. No campo, o isolador está sujeito a um ambiente vulnerável a cargas de natureza eletromecânica, à ação de intempéries e danificações por vandalismo. A quebra de isoladores de vidro por vandalismo é uma realidade nacional, responsável por um número significativo de desligamentos não programados, atingindo um valor em torno de 75%. Na presente dissertação, foi conduzido um estudo para projetar e construir um mecanismo de proteção da parte vítrea do isolador e avaliar a viabilidade de utilizá-lo nas linhas de transmissão. Dentre os vários materiais dielétricos, o policarbonato foi selecionado como material para escudo protetor, baseando-se num procedimento de engenharia. A resistência mecânica do sistema de escudos foi avaliada com ensaios de impacto e balístico. Ensaios de alta-tensão foram realizados para avaliar a performance do escudo na presença de descargas na freqüência industrial (60 Hz) e impulso de manobra no laboratório de alta tensão. Ademais, foi realizado um estudo sobre a possibilidade de aumentar a proteção do escudo de policarbonato contra raios ultravioleta provenientes do sol, utilizando radiação ionizante sobre o vidro. A resistência ao impacto do escudo de policarbonato de 6 mm de espessura foi avaliada com equipamento de impacto com pêndulo. Por exemplo, a quebra do vidro do isolador protegido com o escudo foi verificada com energia de impacto próxima de 515 J enquanto que sem proteção a quebra do vidro ocorreu com aproximadamente 205 J de energia. No ensaio balístico, projéteis disparados com Magnum 44, equivalente a um rifle, somente conseguiram quebrar até 3 isoladores de vidro em cadeia quando cada isolador é protegido com o escudo. Em termos de ensaios com alta-tensão, o policarbonato praticamente não exerceu influência sobre os valores de tensão disruptiva de uma cadeia de isoladores de vidro. Em freqüência industrial, uma cadeia com 16 isoladores de vidro, possuindo apenas 7 unidades inteiras distribuídas quase uniformemente ao longo da cadeia apresentou valor de tensão disruptiva igual a 500 kV sem escudos, contra 505 kV com 10 escudos (colocados nos isoladores mais superiores da cadeia). O policarbonato apresentou boa estabilidade dimensional quando da ocorrência de arco elétrico, e não propiciou a formação de chama. Medidas espectroscópicas de ultravioleta mostraram que a camada de proteção contra a radiação UV presente nas chapas de policarbonato permite que o material absorva substancialmente os raios nocivos e aumente sua durabilidade. Por outro lado, a técnica de irradiação do vidro com raios-γ possibilitou uma melhoria substancial nos valores de absorção UV do vidro dos isoladores. O cut-off que era observado em torno de 325 nm passou para valores acima de 600 nm após airradiação com diferentes doses de raios-γ de Co-60. Ensaios adicionais sobre o fator tempo e temperatura, como tratamento térmico das amostras irradiadas feito a 70°C por sete dias, mostraram que o vidro não sofreu degradação com relação ao poder de absorção UV induzido pela irradiação com raios-γ. As propriedades do vidro, características de vidros soda-cal, estabilizaram-se após os primeiros 30 dias de irradiação. Em termos do custo de cada placa de policarbonato sugerido para o escudo, foi encontrado o valor de R$ 27,73. Por ser leve (aproximadamente 485 g), o escudo de policarbonato não prejudica o desempenho mecânico da cadeia de isoladores. O material é facilmente usinável, sendo também inofensivo ao meio ambiente e não atrai a atenção de curiosos nas linhas de transmissão pela ausência de coloração