Equipamento de teste de perda dielétrica de óleo de transformador é usado tanto na etapa de verificação da qualidade do óleo antes de alimentá-lo no transformador quanto durante o uso do óleo. Neste artigo, discutiremos o que significa tangente de perda dielétrica, de quais parâmetros ela depende, qual algoritmo é aplicado para determiná-la e que tipo de equipamento é usado para esse fim.
O que significa tangente de perda dielétrica?
Se o material isolante elétrico for colocado no campo elétrico, a dissipação de energia será observada nele. Essa energia é conhecida como perda dielétrica. A quantidade de energia dissipada é expressa em termos de a tangente de perda dielétrica.
O significado físico de a tangente de perda dielétrica é o seguinte.
Imagine um dielétrico como sendo um dielétrico entre as placas de um capacitor colocado em um circuito capacitivo.
Se você medir o ângulo de deslocamento entre a corrente e a tensão deste circuito, será menor que 90°. O ângulo que você precisa para complementar o ângulo de deslocamento de fase até 90° é conhecido como ângulo δ ou ângulo de perda dielétrica.
A perda de energia no capacitor caracteriza a tangente de perda dielétrica que é numericamente igual à relação entre potência ativa e reativa na tensão senoidal de determinada frequência.
Por que é importante determinar a tangente de perda dielétrica do óleo do transformador e qual a diferença entre o valor informativo da medição desse parâmetro e a tensão de ruptura? A tensão de ruptura é a tensão máxima que deve ser aplicada ao óleo do transformador para causar uma ruptura instantânea. Em sentido estrito, a tensão de ruptura é uma característica do óleo no local. A tangente de perda dielétrica é um parâmetro mais flexível, pois permite:
- avaliar o grau de purificação de novos óleos em uma refinaria de petróleo durante a produção e sua prontidão para alimentar equipamentos de alta tensão;
- para óleos em uso, a tangente de perda dielétrica permite estimar quanto tempo mais eles podem ser usados em equipamentos de alta tensão antes da troca ou regeneração.
Portanto, equipamento de teste de perda dielétrica deve estar presente tanto nos laboratórios das empresas petrolíferas produtoras de óleos isolantes elétricos quanto nas empresas de manutenção e reparo de transformadores.
De que depende a tangente de perda dielétrica?
O valor da tangente de perda dielétrica depende dos seguintes fatores;
- tipo de dielétrico;
- qualidade do dielétrico;
- temperatura ambiente (à temperatura ambiente, a tangente de perda dielétrica é geralmente mínima);
- Frequência CA na qual a medição é feita (à medida que a frequência aumenta, o valor da tangente de perda dielétrica aumenta).
A qualidade do óleo do transformador como dielétrico se deteriora devido ao armazenamento e uso prolongados. Dentre os fatores operacionais que levam ao aumento da tangente de perda dielétrica do óleo do transformador, destacam-se a umidificação e a presença de ar aprisionado. Se a tangente subir com o aumento da tensão aplicada, significa que o óleo contém ar aprisionado. Sob a influência de fatores operacionais, a tangente de perda dielétrica pode aumentar várias vezes em comparação com o mesmo indicador para óleo novo. Tais aumentos devem ser rastreados oportunamente usando o equipamento de teste de perda dielétrica.
Como é medida a tangente de perda dielétrica do óleo do transformador?
Vamos discutir o princípio de operação de equipamento de teste de perda dielétrica. Baseia-se na medição da diferença entre as amplitudes e fases dos sinais obtidos quando a tensão senoidal de teste com valor efetivo de até 2 kV é aplicada simultaneamente a um capacitor de referência e a um objeto de medição representado por uma célula de medição.
Uma célula de medição é um recipiente de metal composto por duas partes eletricamente isoladas (eletrodos interno e externo) entre as quais o óleo do transformador é derramado.
Na verdade, uma célula de medição é um capacitor elétrico cujas placas constituem eletrodos internos e externos. A tensão de teste é aplicada ao eletrodo externo e um sinal desejado é captado do eletrodo interno.
A amplitude e a fase do sinal proveniente do capacitor de referência estão dentro da faixa de tolerâncias permitidas e são consideradas constantes.
A diferença de amplitude dos sinais captados do capacitor de referência e do eletrodo interno da célula de medição é proporcional à permissividade dielétrica do líquido em estudo.
A diferença de fase entre os sinais captados do capacitor de referência e o eletrodo interno da célula de medição caracteriza a tangente de perda dielétrica valor.
Testador de tangente delta de óleo TOR-3
GlobeCore foi desenvolvido um testador de perda dielétrica conhecido como TOR-3 que inclui a medição da permissividade dielétrica de óleos isolantes. As principais vantagens do instrumento são medições automáticas, precisão, versatilidade, conveniência, segurança operacional e confiabilidade.
A operação do instrumento TOR-3 é controlada usando um computador, dando comandos para executar determinadas ações. Um comando para iniciar as medições é dado depois de alimentar o óleo na célula de medição e conectar o instrumento à rede elétrica. O instrumento atinge as características especificadas e começa a tomar os primeiros valores da tangente de perda dielétrica e a partir daí a permissividade dielétrica.
A tolerância de medição da tangente de perda dielétrica não excede um por cento mais oitocentos milésimos, e a permissividade dielétrica – dois por cento. Alta precisão de medição é alcançada devido ao novo GlobeCore tecnologias usadas no desenvolvimento da estrutura de um capacitor de referência, bem como calibração predeterminada de uma célula de medição vazia usando um programa de software especial.
Não é necessário remover a célula ao prosseguir para testar a próxima amostra. Basta dar um comando do computador para abrir a válvula de drenagem do óleo em uma bandeja especial. O óleo da bandeja é removido para um recipiente separado e a próxima amostra é alimentada na célula.
Todos os módulos eletrônicos e peças são colocados de forma compacta em um único invólucro; assim, nenhuma das dimensões totais do instrumento ultrapassa quarenta e cinco centímetros, e o peso não é superior a cinco quilos e meio. Devido à sua compacidade e peso leve, e às alças integradas ao invólucro, o instrumento TOR-3 pode ser facilmente movido sobre a mesa ou transportado dentro do laboratório.
Um microprocessador, um conversor digital-analógico e um amplificador de alta tensão contidos no instrumento permitem gerar um sinal de teste de qualquer formato e operar em uma ampla faixa de amplitudes. Portanto, o TOR-3 é versátil e pode ser usado para medir a tangente de perda dielétrica de acordo com padrões com diferentes requisitos de tensão de teste.
A segurança operacional do o testador de tangente delta de óleo é obtido fazendo o invólucro e a camada superior da tampa da célula de medição com material isolante durável. Ele protege o pessoal do laboratório contra choque elétrico.
A presença do testador de perdas dielétricas TOR-3 em seu laboratório permite resolver dois problemas ao mesmo tempo: determinar a adequação do óleo novo para alimentar o transformador e descobrir por quanto tempo o óleo pode ser usado sem troca ou regeneração. Ele aumenta a confiabilidade da operação dos transformadores e elimina as emergências associadas a mau funcionamento do sistema de isolamento. Se você seguir as regras de operação, pode ter certeza de que esses problemas serão resolvidos com sucesso usando um instrumento por pelo menos dez anos.