A rigidez dielétrica do óleo do transformador é um dos principais parâmetros cujo valor pode ser usado para julgar a qualidade e o estado atual do isolamento do transformador líquido. Fisicamente, a rigidez dielétrica é a intensidade mínima do campo elétrico na qual ocorre a quebra elétrica de um dielétrico líquido. Normalmente, a unidade usada para medir a rigidez dielétrica é um volt por centímetro (V/cm). A rigidez dielétrica de dielétricos líquidos em geral e óleo de transformador em particular tem sido estudada e explorada por mais de cem anos.

Do que depende a rigidez dielétrica do óleo do transformador?

A rigidez dielétrica de todos os óleos de transformador novos que tiveram água e outras impurezas removidas é alta – mais de 210 kV/cm. Sabe-se que a rigidez dielétrica do óleo novo e completamente purificado é várias vezes maior do que a do óleo velho contaminado.

Uma diminuição em a rigidez dielétrica do óleo do transformador é causado por:

• presença de umidade no óleo;
• presença de gás aprisionado;
• presença de impurezas mecânicas.

As gotas de água são a impureza mais perigosa, porque estão distribuídas por todo o volume de um dielétrico líquido. Quando a tensão é aplicada, ocorre a polarização das moléculas de água que são orientadas pela direção do vetor campo elétrico e formam cadeias com condutividade aumentada. A quebra elétrica ocorre ao longo dessas cadeias. Se o volume de óleo do transformador contiver apenas 0,01% de umidade, a rigidez dielétrica diminui imediatamente 3 vezes.

A presença de bolhas de gás em um dielétrico líquido é perigosa devido ao rápido desenvolvimento de processos de ionização. Isso ocorre porque a rigidez dielétrica dos gases é menor do que a de um dielétrico líquido. Quando o gás aprisionado é ionizado, observa-se aumento de tamanho do mesmo e superaquecimento localizado do óleo. Canais de gás são formados dentro do óleo e ao longo deles ocorre quebra elétrica.

Uma diminuição na rigidez dielétrica dos óleos também é afetada por fuligem, partículas de metal e fragmentos de isolamento sólido do transformador. As fibras de isolamento de celulose absorvem a umidade contida no óleo, preenchem as lacunas isolantes do óleo e formam os canais através dos quais ocorre uma quebra.

Para aumentar a rigidez dielétrica do óleo do transformador, são usadas unidades especiais de filtragem, secagem e desgaseificação.

Processos para aumentar a rigidez dielétrica do óleo do transformador

Na indústria de energia, equipamentos especiais são aplicados para aumentar a rigidez dielétrica do óleo do transformador. Unidades de filtragem permitem remover as impurezas mecânicas do óleo. Este tipo de equipamento geralmente contém vários filtros com diferentes finuras de filtração. Primeiro, o óleo passa por um filtro grosso e, a seguir, por um filtro fino. O número de estágios de filtração pode ser superior a dois.

O aquecimento do óleo e a exposição ao vácuo são usados ​​para remover água e gases. Após o aquecimento, a umidade e os gases evaporam da superfície do óleo e são removidos devido à operação de um sistema de vácuo de dois estágios.

Se você só precisa secar o óleo, são usadas unidades com cartuchos de zeólita. O sorvente de zeólita absorve suavemente a água do óleo e a retém de forma confiável em seus grânulos.

A aplicação deste tipo de equipamento individualmente ou como um todo aumenta a rigidez dielétrica do óleo do transformador.

Diferença entre rigidez dielétrica e tensão de ruptura do óleo do transformador

Além da rigidez dielétrica, há mais um parâmetro essencialmente próximo do óleo do transformador – tensão de ruptura. Por que nos lembramos disso? Esses dois parâmetros são frequentemente igualados. Na verdade, eles estão próximos, mas não são os mesmos. Se a rigidez dielétrica é a intensidade mínima do campo elétrico em que ocorre uma quebra de óleo, então a tensão de ruptura é a tensão máxima que o óleo pode suportar antes do início de uma quebra.

A rigidez dielétrica e a tensão de ruptura do óleo isolante estão inter-relacionadas por uma única fórmula. Para calcular a rigidez dielétrica, a tensão de ruptura deve ser dividida pela espessura dielétrica.

Teste de força dielétrica

Na prática, teste de força dielétrica geralmente substitui a medição da tensão de ruptura. Envolve o uso de um transformador de alta tensão, uma célula de medição feita de material isolante, dois eletrodos e o óleo do transformador em teste. O óleo é derramado na célula, após o que a tensão é gradualmente aumentada no enrolamento secundário do transformador até que ocorra uma ruptura do canal de óleo entre os eletrodos. Várias medições são feitas em intervalos e posteriormente processadas por métodos estatísticos para obter o valor final da tensão de ruptura.

Diferentes padrões de medição de tensão de ruptura podem ser aplicáveis ​​em diferentes países. Mas o algoritmo permanece o mesmo descrito acima. Pode haver diferenças apenas na forma dos eletrodos, na distância entre os eletrodos, nos intervalos entre medições adjacentes, etc.

Testador de óleo de força dielétrica

Como notamos acima, teste de rigidez dielétrica de óleo isolante não está incluído na lista de testes de linha de base. Como regra, a medição da tensão de ruptura ocorre. GlobeCore foi desenvolvido Instrumento de laboratório TOR-80 para a solução prática deste problema. Trata-se de um equipamento novo que não é inferior aos equivalentes em nenhuma de suas especificações e os supera na velocidade de desligamento da tensão de teste após o início de uma pane. A tensão desliga em 4 microssegundos; assim, o dielétrico de teste não tem tempo para queimar por baixo e mudar sua composição química, o que proporciona condições iguais para o teste.

Vantagens de Instrumento TOR-80:

• Operação automática. Um funcionário do laboratório só precisa conectar o instrumento à rede elétrica, inserir a célula de medição, preenchê-la com óleo e iniciar a medição. O valor numérico da tensão de ruptura do óleo em quilovolts aparecerá no visor do instrumento em cinco minutos.
• Versatilidade. Utilizando o TOR-80, é possível medir a tensão de ruptura de acordo com qualquer um dos padrões existentes; assim, o instrumento pode ser usado em todos os países do mundo.
• Mobilidade. O instrumento é leve, de tamanho compacto e fornecido com alças embutidas; assim, pode ser facilmente transportado de uma sala para outra ou movido dentro do laboratório, se necessário.
• Uso conveniente. Os resultados da medição podem ser impressos com uma impressora térmica integrada e os dados de medição acumulados na memória não volátil do dispositivo são transferidos para um computador para posterior análise e processamento estatístico.
• Segurança. Quando a tampa superior está na posição “aberta”, a aplicação de tensão de teste é bloqueada; assim, o choque elétrico para o pessoal do laboratório é eliminado.

Aplicação de Instrumentos TOR-80 fabricado por GlobeCore permite revelar reduções críticas na tensão de ruptura do óleo do transformador e tomar a decisão certa de troca ou purificação do óleo. Testes e análises oportunas do óleo do transformador economizam dinheiro e evitam possíveis falhas do transformador associadas a danos ao sistema de isolamento.