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Submitted by Gustavo Nascimento (gustavo.diniz@ufcg.edu.br) on 2018-01-29T11:51:13Z No. of bitstreams: 1 DANIELLA CIBELE BEZERRA - TESE PPGCMAT 2014.pdf: 4550868 bytes, checksum: d91b2b560040e4f5f101c7f129c13aab (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-29T11:51:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DANIELLA CIBELE BEZERRA - TESE PPGCMAT 2014.pdf: 4550868 bytes, checksum: d91b2b560040e4f5f101c7f129c13aab (MD5) Previous issue date: 2014-11-03 / CNPq / Um dos principais problemas do isolamento elétrico externo é o acúmulo de contaminantes em sua superfície. A ocorrência deste evento faz com que a resistência da superfície diminua, aumentando a presença de correntes de fuga pela superfície. Entre as técnicas desenvolvidas para diminuir esse tipo de efeito, está o revestimento do isolador existente convencional (porcelana ou vidro, conforme o caso) com uma borracha de silicone que é vulcanizada à temperatura ambiente (BS). O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma mistura de borracha de silicone/alumina trihidratada/nanosílica (BS/ATH:NS) para ser usada em revestimento de isoladores elétricos de vidro. Cargas de ATH e NS foram adicionadas à BS, produzindo uma mistura feita em diferentes proporções mássicas (79/21; 77/23 e 75/25) de BS/ATH:NS, utilizada nos revestimento dos isoladores elétricos de vidro. As cargas e os revestimentos foram caracterizados por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), teste de inflamabilidade, ensaio na câmara de névoa salina, molhabilidade e avaliação da hidrofobicidade. As cargas apresentaram características morfológicas bem distintas, o que interferiu diretamente na morfologia dos revestimentos. A silanização das cargas favoreceu uma interação entre elas, assim como houve uma pequena melhora na interação das cargas com a BS. Observou-se também que no teste de inflamabilidade, os revestimentos que continham ATH, apresentaram resultados mais significativos, não havendo queima. Para os ensaios na câmara de névoa salina, o revestimento com BS/20:1 e os revestimentos com cargas silanizadas apresentaram os menores valores de corrente de fuga, o que foi comprovado com a avaliação da hidrofobicidade, na qual estes conseguiram recuperar a hidrofobicidade até HC=1 (nível de hidrofobicidade), de acordo com o guia STIR (Swedish Transmission Research Institute). / One of the main problems of external electrical isolation is due to accumulation of contaminants on its surface. The occurrence of this event causes the insulation resistance of the surface decreases, increasing the flow of leakage currents on the surface. Among the techniques developed to reduce this type of event is the coating of the conventional existing insulator (porcelain or glass, as appropriate) with a silicone rubber vulcanized at room temperature (BS). The aim of this study was to develop a mixture of silicone rubber/ alumina trihydrate/nanosílica (BS/ATH:NS) for use in coating glass electrical insulators. Loads of ATH and NS were added to BS, producing a mixture made in different mass ratios (79/21, 77/23 and 75/25) BS/ATH:NS used in the coating of glass electrical insulators. Loads and coatings were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), flammability test, measurement salt spray chamber, test of wettability and hydrophobicity. Loads showed distinct morphological features, which directly affects the morphology of the coatings. The silanization loads favored interaction among them, as there was a small improvement in the interaction of the loads with the BS. It was also observed that the flammability test, the coatings containing ATH showed more significant results, without burning. For tests of the salt spray chamber, coat with BS/20:1 and with silanized fillers had the lowest leakage current, which was confirmed by measuring the hydrophobicity, where they managed to recover the hydrophobicity HC = 1 (level of hydrophobicity) according to STIR (Swedish Transmission Research Institute) guide.

As linhas de distribuição de energia estão frequentemente expostas a sobretensões causadas por descargas atmosféricas diretas e indiretas. As formas de onda dessas sobretensões podem diferir bastante do impulso atmosférico normalizado utilizado em ensaios para verificação da adequação dos projetos das isolações dos equipamentos frente a sobretensões atmosféricas (1,2/ 50 µs). Diferentes modelos têm sido propostos para se estimar o desempenho das isolações frente a impulsos não normalizados, sendo o modelo do efeito disruptivo (disruptive effect model) um dos mais utilizados. Este trabalho visa avaliar o comportamento de isoladores de média tensão quando sujeitos a sobretensões atmosféricas bipolares oscilatórias. Simulações realizadas usando o \"Extended Rusck Model\"(ERM) e resultados de medições demonstram que a ocorrência de sobretensões bipolares oscilatórias em linhas de distribuição não é um fato raro, pois descargas atmosféricas podem, sob certas condições, induzir tensões com tais características. Modificações realizadas no circuito de um gerador de impulsos de alta tensão convencional permitiram a geração de tensões bipolares de três períodos distintos: 2,2 µs, 4,1 µs e 6,0 µs. Este trabalho investiga o comportamento de um típico isolador de porcelana tipo pino de 15 kV sujeito a um impulso bipolar, representativo de uma tensão induzida por um raio. Mostra-se que uma modificação no método proposto por Savadamuthu et al. para estimar a suportabilidade do isolamento de pequenos (alguns milímetros) sistemas de isolamento submetidos a tensões oscilantes bipolares leva a resultados promissores em termos de previsão da ocorrência de descargas no isolador de classe 15 kV. / Power lines are often exposed to surges caused by direct and indirect lightning. The waveforms of these overvoltages may differ significantly from the standard lightning impulse used in tests to verify the adequacy of equipment insulation designs against atmospheric overvoltages (1.2/50 µs). Different models have been proposed to estimate the performance of the insulation against non-normalized impulses, with the disruptive effect model being one of the most used. This work aims at evaluating the behavior of medium voltage insulators when subjected to bidirectionally oscillating voltages. Simulations run using the Extended Rusck Model (ERM) and measurement results show that the occurrence of bipolar oscillating overvoltages are not rare on power distribution lines, as lightning strokes can induce, under certain conditions, voltages with such characteristics. Modifications performed in the circuit of a conventional high voltage pulse generator allowed the generation of bipolar voltages of three distinct periods: 2.2 µs, 4.1 µs and 6.0 µs. This work investigates the behavior of a typical 15 kV pin-type porcelain insulator subjected to bipolar impulses representative of lightning-induced voltages. It is shown that a modification on the method proposed by Savadamuthu et al. to estimate the insulation strength of small (a few mm) insulation systems subjected to bipolar oscillating voltages leads to promising results in terms of predicting the occurrence of flashovers on the 15 kV insulator.

[pt] O ensaio de impulso para perfuração de isoladores é um ensaio normalizado descrito na IEC 61211:2004 e é fundamental para verificar em laboratório a qualidade de isoladores de vidro ou porcelana utilizados no sistema elétrico de potência. A norma IEC 60060-2:2010 recomenda que a calibração dos Sistemas de Medição utilizados em ensaios para Perfuração de Isoladores (SMIP) deve ser realizada por comparação com um padrão. Contudo, embora o ensaio de perfuração seja normalizado, ainda não existem padrões para rastrear esse sistema de medição na maioria dos institutos de pesquisas em âmbito global. Quantificar a amplitude de um impulso de perfuração, com todas as garantias metrológicas, não é uma tarefa trivial, por se tratar de um sinal impulsivo com amplitude de centenas de kilovolts e durações da ordem de 200 ns. Além disso, divisores de tensão com alto desempenho dinâmico para essa aplicação especifica também não estão disponíveis comercialmente. Deste modo, o objetivo desta dissertação foi projetar e desenvolver um SMIP. O divisor de tensão, integrante do sistema de medição, foi construído a fim de garantir uma mínima indutância e um alto desempenho dinâmico. Também foi desenvolvido um filtro para a remoção de interferências eletromagnéticas baseado na transformada wavelet, integrado a um software que controla aquisição, condicionamento do sinal, determinação e análise dos parâmetros do impulso de perfuração. O desempenho do sistema de medição foi avaliado em baixa tensão e em alta tensão, bem como foi estimada sua incerteza de medição, sendo então capaz de atender às exigências normativas e metrológicas do Laboratório de Referência em medição do Cepel. / [en] Impulse testing for puncture insulator is a standardized test described in IEC 61211:2004 and is essential for laboratory testing of the quality of glass or porcelain insulators used in the electrical power system. IEC 60060-2:2010 recommends that calibration of Measurement Systems used in Impulse Puncture Test on insulators (IPMS) should be performed by comparison against a standard. However, although the impulse puncture testing is standardized, there are still no standards for traceability of this measurement system at most research institutes globally. Quantifying the amplitude of an impulse puncture test, with all metrological guarantees, is not a trivial task, since it is an impulsive signal with amplitude of hundreds of kilovolts and durations of the order of 200 ns. In addition, high dynamic performance voltage dividers for this specific application are not commercially available either. Thus, the objective of this dissertation was to design and develop an IPMS. The voltage divider, which is part of the measuring system, is designed to ensure minimum inductance and high dynamic performance. A filter for electromagnetic interference removal based on the wavelet transform was also developed, integrated with software that controls acquisition, signal conditioning, determination and analysis of the impulse puncture testing parameters. The performance of the measuring system was evaluated at low voltage and high voltage, as well as its measurement uncertainty was estimated, being able to meet the normative and metrological requirements of the Cepel s Measurement Reference Laboratory.