ANÁLISE DA BLINDAGEM ELETROSTÁTICA POR ELEMENTOS FINITOS DE DISPOSITIVO TIPO GAIOLA DE FARADAY PARA PINOS DE ISOLADORES DE DISCO
Item
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Tipo do ITEM
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Dissertação de Mestrados
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Título da Dissertação ou Tese
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ANÁLISE DA BLINDAGEM ELETROSTÁTICA POR ELEMENTOS FINITOS DE DISPOSITIVO TIPO GAIOLA DE FARADAY PARA PINOS DE ISOLADORES DE DISCO
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Descrição
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Isoladores de disco de alta tensão são equipamentos utilizados em redes de transmissão
ou distribuição de energia, sendo úteis para sustentar os cabos condutores e ao mesmo
tempo efetuar o isolamento elétrico entre os mesmos. Eles são constituídos por uma
campânula metálica, um pino metálico e um disco de vidro ou porcelana. A ação
conjunta da poluição atmosférica, umidade e intenso campo elétrico na superfície desses
isoladores propiciam a incidência de descargas elétricas na região central dos pinos as
quais catalisam o processo de corrosão e de ruptura dos mesmos, resultando em falhas
catastróficas no sistema elétrico. Nesse sentido, este trabalho desenvolveu um
dispositivo de proteção eletrostática, chamado de “Gaiola de Faraday para Pinos de
Isoladores de Disco”, objetivando blindar a região intermediária dos pinos contra os
efeitos do campo elétrico externo. Além disso, propôs a aplicação de revestimento
super-hidrofóbico sob o disco de vidro dos isoladores no sentido de facilitar a remoção
dos contaminantes atmosféricos que induzem o surgimento dos arcos voltaicos que se
direcionam para a superfície dos pinos. Através de um gerador de Van der Graaf foram
realizados ensaios experimentais de descargas elétricas sob um pino protegido pelo
primeiro protótipo do dispositivo. E com o auxílio de um software de simulação,
baseado no Método dos Elementos Finitos, foram realizadas algumas simulações
computacionais de distribuição de campo elétrico em modelos 2D de cadeias de
isoladores acrescidas pelo dispositivo e submetidas à tensão de 69 kV. Os ensaios
constataram que o dispositivo conseguiu evitar a incidência de descargas elétricas, da
ordem de 20 a 90 kV, na região do pino de maior ocorrência de corrosão. Os resultados
das simulações, por sua vez, mostraram claramente que o dispositivo consegue anular o
intenso campo elétrico na superfície intermediária dos pinos, cuja intensidade chegou a
alcançar 52 kV/m nas proximidades do dispositivo que estava protegendo o pino mais
próximo do terminal com potencial elétrico de 69 kV considerado nas simulações. Por
fim, foi verificado que a aplicação de revestimento super-hidrofóbico na superfície
vítrea de um isolador foi capaz de reduzir consideravelmente o acúmulo de particulados
sob a mesma, o que condiz com o ângulo de contato de 155,55º que foi mensurado entre
uma superfície plana revestida e uma gota de água
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Abstract
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Isoladores de disco de alta tensão são equipamentos utilizados em redes de transmissão
ou distribuição de energia, sendo úteis para sustentar os cabos condutores e ao mesmo
tempo efetuar o isolamento elétrico entre os mesmos. Eles são constituídos por uma
campânula metálica, um pino metálico e um disco de vidro ou porcelana. A ação
conjunta da poluição atmosférica, umidade e intenso campo elétrico na superfície desses
isoladores propiciam a incidência de descargas elétricas na região central dos pinos as
quais catalisam o processo de corrosão e de ruptura dos mesmos, resultando em falhas
catastróficas no sistema elétrico. Nesse sentido, este trabalho desenvolveu um
dispositivo de proteção eletrostática, chamado de “Gaiola de Faraday para Pinos de
Isoladores de Disco”, objetivando blindar a região intermediária dos pinos contra os
efeitos do campo elétrico externo. Além disso, propôs a aplicação de revestimento
super-hidrofóbico sob o disco de vidro dos isoladores no sentido de facilitar a remoção
dos contaminantes atmosféricos que induzem o surgimento dos arcos voltaicos que se
direcionam para a superfície dos pinos. Através de um gerador de Van der Graaf foram
realizados ensaios experimentais de descargas elétricas sob um pino protegido pelo
primeiro protótipo do dispositivo. E com o auxílio de um software de simulação,
baseado no Método dos Elementos Finitos, foram realizadas algumas simulações
computacionais de distribuição de campo elétrico em modelos 2D de cadeias de
isoladores acrescidas pelo dispositivo e submetidas à tensão de 69 kV. Os ensaios
constataram que o dispositivo conseguiu evitar a incidência de descargas elétricas, da
ordem de 20 a 90 kV, na região do pino de maior ocorrência de corrosão. Os resultados
das simulações, por sua vez, mostraram claramente que o dispositivo consegue anular o
intenso campo elétrico na superfície intermediária dos pinos, cuja intensidade chegou a
alcançar 52 kV/m nas proximidades do dispositivo que estava protegendo o pino mais
próximo do terminal com potencial elétrico de 69 kV considerado nas simulações. Por
fim, foi verificado que a aplicação de revestimento super-hidrofóbico na superfície
vítrea de um isolador foi capaz de reduzir consideravelmente o acúmulo de particulados
sob a mesma, o que condiz com o ângulo de contato de 155,55º que foi mensurado entre
uma superfície plana revestida e uma gota de água
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Língua do arquivo
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português
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Data da Defesa
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2018
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Palavra-chave
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Metais- Corrosão
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Isoladores e isolamentos elétricos- Corrosão
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Método dos elementos finitos-Programas de computador
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Eletrostática
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Autor
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José Eduardo Ribeiro da Silva
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Orientador
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Marcos Allan Leite dos Reis
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Local
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UFPA - Belém, 2018
