Método de teste padrão ASTM D1868-20 para detecção e medição de pulsos de descarga parcial (corona) na avaliação de sistemas de isolamento

O padrão "ASTM D1868-20 Método de teste padrão para detecção e medição de pulsos de descarga parcial (corona) na avaliação de sistemas de isolamento" desenvolvido pela Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM) descreve um método de teste para detectar e medir pulsos de descarga parcial (corona) nos terminais de um sistema de isolamento sob uma tensão de teste aplicada e para determinar as tensões de início e extinção de descarga parcial (corona) à medida que a tensão de teste é aumentada e diminuída. Este método de teste também é útil para determinar grandezas como carga aparente e taxa de repetição de pulso, juntamente com grandezas integradas como corrente média, razão quadrática e potência. Este método de teste é útil para testar tensões com frequências que variam de zero (tensão contínua) a cerca de 2000 Hz.

Este método de teste é diretamente aplicável a um sistema de isolamento simples que pode ser representado como um capacitor de dois terminais. Este método de teste também pode ser aplicado a sistemas de isolamento (com parâmetros distribuídos), como cabos de alta tensão. Em tais sistemas, deve-se prestar atenção aos fenômenos de atenuação e reflexão.

Para os fins desta norma, aplicam-se as seguintes faixas e definições:

• Ionização se refere ao processo pelo qual elétrons são perdidos ou transferidos para moléculas ou átomos neutros, criando partículas carregadas positiva ou negativamente.
• Descarga parcial (corona) refere-se a uma descarga elétrica que apenas parcialmente rompe o isolamento entre os condutores. Essa descarga elétrica, governada pelo processo de ionização transitória do gás, pode assumir a forma de uma faísca caracterizada por um canal de descarga estreito ou um brilho difuso com um canal de descarga estendido ou significativamente alargado. Descargas parciais ocorrem em espaços cheios de gás dentro de sistemas de isolamento e são iniciadas quando a voltagem nos espaços muda por um valor igual à sua tensão de ruptura.
• Coronas são descargas parciais que ocorrem em gases adjacentes a um condutor. Este termo também tem sido usado para se referir a descargas parciais em geral.
• Descargas parciais contínuas (corona contínua) são descargas que ocorrem em intervalos bastante regulares. Por exemplo, aproximadamente a cada ciclo de uma tensão alternada, ou pelo menos uma vez por minuto para tensão contínua aplicada.
• A tensão inicial de descarga parcial (corona) é a tensão mais baixa na qual ocorrem descargas parciais sustentadas acima de uma magnitude especificada (que pode definir o limite de ruído de fundo permitido) à medida que a tensão aplicada é gradualmente aumentada. Muitos parâmetros de teste e amostra podem afetar esse valor e, em alguns casos, a repetibilidade pode ser difícil de alcançar.
• A tensão de extinção por descarga parcial (corona) é a tensão mais alta na qual descargas parciais acima de uma magnitude especificada não ocorrem mais quando a tensão aplicada é gradualmente reduzida acima da tensão inicial. Muitos parâmetros de teste e amostra podem afetar esse valor e, em alguns casos, a repetibilidade pode ser difícil de alcançar.
• A tensão de impulso de descarga parcial é a tensão de impulso terminal resultante de uma descarga parcial representada como uma fonte de tensão aplicada repentinamente em série com a capacitância do sistema de isolamento em teste e detectada nos terminais do sistema em condições de circuito aberto. A forma, o tempo de subida e a magnitude da tensão do pulso de descarga parcial dependem da geometria da cavidade, do seu tamanho, da natureza de seus limites, do tipo de gás e da pressão nele contida, e dos parâmetros do meio de transmissão entre o campo de descarga e o detector de pulso de descarga parcial. Os pulsos de descarga parcial do tipo faísca têm tempos de subida significativamente mais curtos quando comparados aos do tipo incandescente.
• A quantidade de descarga parcial (carga corona terminal) é a magnitude da descarga individual em um sistema de isolamento e é expressa em termos da transferência de carga medida nos terminais do sistema. A carga medida geralmente não é igual à carga transferida no local de descarga e tem uma relação com a energia de descarga. Para uma pequena amostra que pode ser tratada como um capacitor concentrado simples, é igual ao produto da capacitância do sistema de isolamento e da tensão de pulso de descarga parcial.
• O nível de descarga parcial (corona) é a magnitude da maior descarga de corrente que ocorre durante a observação de descargas contínuas.
• A corrente média de descarga (corona) é o valor obtido pela divisão da soma das magnitudes absolutas das descargas individuais em um determinado intervalo de tempo por esse intervalo de tempo.
• A razão quadrada é a soma dos quadrados das magnitudes de descarga individuais em um determinado intervalo de tempo dividida por esse intervalo de tempo.
• Energia de descarga parcial (corona) é a energia extraída da fonte de tensão de teste como resultado de uma descarga individual.
• A perda de potência por descarga parcial (corona) é obtida pela divisão da soma das energias extraídas da fonte de tensão de teste pelas descargas individuais que ocorrem em um determinado período de tempo, por esse período de tempo.
• A perda de potência aparente por descarga parcial é a soma do período de tempo de todas as amplitudes do pulso corona multiplicada pela tensão de teste do termistor.
• A taxa de pulso de descarga parcial (corona) é o número médio de pulsos de descarga que ocorrem por segundo ou outro intervalo de tempo especificado. O número de pulsos pode ser limitado a pulsos acima de uma magnitude limite predeterminada ou a pulsos entre limites de magnitude inferior e superior especificados.
• Um pulso de descarga parcial é um pulso de tensão ou corrente que ocorre em um local específico do circuito como resultado de uma descarga parcial.

Durante o teste, o sistema de isolamento de uma amostra é energizado em um circuito de teste de uma fonte de alta tensão. Uma descarga parcial (corona) na amostra causa uma transferência repentina de carga e um pulso de tensão nos terminais da amostra. Um dispositivo de medição conectado aos terminais é calibrado e responde ao pulso de tensão em termos da carga transferida nos terminais.

A presença de descargas parciais (corona) na tensão de operação em um sistema de isolamento tem o potencial de causar uma redução significativa na vida útil do material de isolamento. Alguns materiais são mais suscetíveis a esse tipo de dano por descarga do que outros.

A presença de descargas parciais (corona) em um isolamento aparentemente sólido é um possível indício da presença de vazios internos. Os testes de descarga parcial são úteis no projeto e na inspeção de isolamentos moldados, laminados e compostos, bem como de espécimes na forma de cabos, capacitores, transformadores, buchas, barras de estator e máquinas rotativas.

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