Investigação de riscos de isolamento: como lidar com a distribuição desigual do campo elétrico no interior de transformadores a seco.

Na manutenção de rotina de sistemas de energia, o ruído anormal ou o sobreaquecimento localizado gerado pelo funcionamento de transformadores com bobinas fundidas apontam frequentemente para um problema técnico central: um desequilíbrio na distribuição do campo elétrico interno. Sob operação prolongada com elevada carga, este fenómeno induz diretamente a degradação do desempenho dos materiais isolantes.

Risco de Descarga no Entreferro em Enrolamentos de Alta Tensão de Transformadores a Seco
O padrão de acumulação de carga na interface de dielétricos heterogéneos determina a distribuição de tensões. Os transformadores de distribuição com bobinas fundidas em resina utilizam principalmente resina epóxi e ar como meio isolante. Como a constante dielétrica do ar é muito menor que a da resina epóxi, sob a mesma tensão, as bolhas de ar remanescentes no interior da resina irão sofrer um gradiente de tensão maior. Esta elevada concentração de carga nestes minúsculos espaços é um ambiente propício para descargas parciais.

Manifestações Específicas de Descarga no Entreferro
Mudança Súbita no Campo Elétrico Dielétrico: Quando existem orifícios na camada isolante, a tensão sofrerá um pico nessa zona.

Erosão por Ozono: A reação química gerada pela descarga corrói o isolamento sólido envolvente, formando canais carbonizados.

A influência dos cantos vivos nos metais na distribuição do campo elétrico em transformadores a seco
A morfologia física dos componentes estruturais desempenha um papel decisivo na direção da carga. Rebarbas ou arestas vivas em juntas de terminais de enrolamento, derivações ou fixadores farão com que a carga se acumule rapidamente nestas áreas de raio extremamente pequeno.

Análise do efeito de ponta: Os modelos físicos mostram que quanto menor for o raio de curvatura de um condutor, maior será a densidade de carga junto à sua superfície.

Fenómeno do potencial flutuante: As peças metálicas que não estão devidamente ligadas à terra irão gerar tensão induzida sob um campo elétrico forte, provocando um aumento repentino da diferença de campo elétrico entre elas e os componentes adjacentes.

Sugestões práticas para otimizar a intensidade do campo elétrico interno em transformadores a seco
A melhoria do ambiente do campo elétrico requer, inicialmente, o ajuste da estrutura física. Para equipamentos já em utilização, os testes regulares de descarga parcial são uma forma direta de monitorizar o estado do isolamento.

Aplicação de Estruturas de Blindagem
A instalação de um anel de blindagem eletrostática na extremidade de uma bobina de alta tensão pode suavizar o gradiente de tensão originalmente acentuado. Esta estrutura direciona a carga para se distribuir uniformemente por uma maior área de superfície, alterando os limites físicos.

Controle da humidade ambiental
O aumento da humidade do ar reduz significativamente a tensão de rutura do entreferro. Controlar a humidade do ambiente de instalação é crucial para manter a estabilidade do sistema de isolamento dos transformadores a seco com revestimento de resina. Especialmente durante a fase de reinicialização após uma paragem, a condensação aderida à superfície do enrolamento pode criar um percurso de descarga altamente perigoso.