Este trabalho tem como objetivo propor uma metodologia para a classificação da hidrofobicidade (HC) em isoladores elétricos poliméricos de alta tensão. Atualmente a HC esta baseada no guia da STRI (Swedish Transmission Research Institute) elaborado em 1992. Porém neste guia a hidrofobicidade das superfícies de isoladores e classificada de acordo com o angulo de contato e/ou a quantidade de superfície molhada com água de forma subjetiva, através de um operador dependurado em uma torre de transmissão. Desta forma, este trabalho contribuiu na classificação da hidrofobicidade de forma objetiva, onde a analise foi realizada através de processamento digital de imagens. Na metodologia proposta, a HC foi determinada utilizando a analise da textura de imagens obtidas para materiais de isoladores elétricos poliméricos. Essas análises foram avaliadas com base na morfologia matemática, dimensão fractal, entropia, energia, variância e homogeneidade. Foram simuladas imagens (imagens sintéticas) da textura das superfícies dos isoladores utilizando uma placa de silicone e soluções de álcool isopropílico e água destilada (AIA) em proporções que variaram de 0 ate 100% em volume de álcool. A partir destas soluções foram obtidas imagens de gotas sobre as superfícies, para determinação do angulo de contato, e imagens da superfície para a obtenção dos padrões das texturas, que serviriam de base para a aplicação dos métodos estudados. Na tentativa de analisar as imagens independentes do padrao de iluminação, inerente as condições ambientais, foi aplicado o equalização de histograma (EQU) e/ ou implementado um filtro do tipo White Top-Hat (WTH). Este filtro funciona como um passa-alta, reduzindo o gradiente de iluminação das imagens obtidas em condições naturais. Outro método analisado de forma a eliminar o efeito do gradiente de iluminação, foi através da segmentação usando detecção de borda. Os cálculos da dimensão fractal das imagens em escala de cinza foram realizados através do método do box-counting, com tamanho do cubo variando de 3 até 11. A morfologia matemática foi utilizada de forma a qualificar as formas presentes nas imagens. Foram analisadas as derivadas das curvas do volume das imagens de abertura, de forma a identificar o tamanho dos elementos presentes na imagem. Na classificação das texturas das imagens através dos descritores de textura, os valores obtidos com a entropia apresentaram menor dispersão dentre os resultados, alem de baixo tempo de processamento, se apresentando como uma metodologia apropriada para a classificação da hidrofobicidade. Alteração nos valores de gama das imagens foi feito de forma a observar a modificação dos valores de entropia em função do efeito da iluminação das imagens. Os valores apresentaram pouca variação deste parâmetro nos resultados. Como forma de avaliar a qualidade da imagem em termos de tamanho, aumento e resolução, diversas imagens foram geradas visando a modificação destes parâmetros e analisando sua influencia nos valores de entropia. A partir dos resultados obtidos foi possível obter uma relação matemática entre as ferramentas aplicadas e as imagens, sendo possível definir a HC. Utilizando estas técnicas foi determinado o desvio dos resultados e o tempo de processamento, visando a aplicação em dispositivos moveis, como por exemplo, celulares. Assim, foi elaborado um aplicativo embarcado em um smartphone para analisar uma imagem em campo de um isolador, mostrando ao operador o valor da classificação da hidrofobicidade em aproximadamente um minuto. / The aim of this study is to propose a new method to classify the hydrophobicity (HC) in high voltage polymer insulators. Currently the HC is based on the STRI guide (Swedish Transmission Research Institute) published in 1992, where the hydrophobicity is classified by contact angle and/or amount of wet surface. In the proposed method, the HC was analyzed by digital image processing using the textures of the images obtained from electric insulators polymeric materials. These analysis were evaluated using mathematical morphology, fractal dimension, entropy, energy, variance and homogeneity. Simulated texture images (synthetic Images) about the surfaces of the insulators were created using a silicon plate and isopropyl alcohol and distilled water solutions in proportions from 0 to 100% in volume of alcohol (AIA). From these solutions, images of drops on the insulator surfaces were obtained to measure the contact angle; and surfaces images using the AIA solutions were obtained and then employed in the analysis of the texture patterns, which were used as basis for the analyzed methods. To analyze the images regardless the illumination conditions, which is a serious problem in natural weather, histogram equalization (EQU) and/or a White Top-Hat filter (WTH) was applied. This filter works as a high-pass filter, reducing the illumination gradient from the images obtained in natural conditions. Another way to avoid the gradient illumination was the segmentation technique by edge detection. The fractal dimension calculations in grayscale images were performed by the box-count method, with box size ranging from 3 to 11. Mathematical morphology was used to quantify the shapes in the images. The derivate of the volume from the opening images was analyzed to identify the elements in the image. The classification of the image texture by the entropy revealed not only the lowest dispersion of the results, but also the shortest time processing, presenting as an appropriated method to classify the hydrophobicity. Gama alterations in the images was done to observe the entropy values modifications as a function of the illumination effects in the images. The values shown the low influence of this parameter in the results. To evaluate the image quality regarding to size, zoom and resolution, different images were produced to observe the modification of these parameters and analyze its influence in the entropy values. From this study was possible to propose a mathematical function which relates the surface hidrophobicity and the texture patterns obtained by the AIA images. Hence, the hidrophobicity classification could be embedded in mobile devices, as example, cell phones, and performed in loco. A smartphone software was then developed to analyze the surface image of an insulator, producing the hidrophobicity classification value in about one minute.

Isoladores poliméricos vêm gradualmente competindo com os isoladores cerâmicos nas aplicações do sistema elétrico de potência. Embora os isoladores poliméricos ainda apresentem alguns inconvenientes, como alto custo e forte degradação no meio ambiente, principalmente diante dos raios ultravioleta, possuem outras características importantes e altamente relevantes, como por exemplo, forte resistência mecânica à compressão e à flexão, ótima resistência elétrica e facilidade de instalação e de manutenção. Por causa disso, o desenvolvimento desses novos isoladores está sendo um fator predominante na competitividade do mercado, onde se observam a constante busca de qualidade e baixo custo. No Brasil, um sério obstáculo atrapalha este avanço tecnológico devido à maioria das matérias-primas serem importadas. As resinas poliuretanas derivadas de óleo de mamona, neste contexto, apresentam um papel crucial, uma vez que elas são produzidas com 100% de tecnologia brasileira no Laboratório de Química Analítica e Tecnologia de Polímeros do Instituto de Química da Universidade de São Paulo. Portanto, neste trabalho são apresentados os processos utilizados no desenvolvimento deste novos isoladores poliméricos produzidos com resinas puras, com os seus compósitos e com granitos sintéticos. E também são apresentados os diversos ensaios realizados nas resinas e nos isoladores. Destacando-se entre eles, os ensaios de envelhecimento acelerado, os ensaios elétricos e os ensaios mecânicos realizados nos isoladores tipo Suporte, os quais resultaram em um forte indicativo para uma ótima aplicação deles em ambiente interno e com custo competitivo em relação aos isoladores comerciais. / Polymeric isolators have been competing increasingly with ceramic isolators in electric power system applications. Although polymeric isolators still present a few disadvantages, such as high cost and strong degradation in the environment (poor weathering capacity), particularly from ultraviolet rays, they possess other important and highly relevant characteristics, among them high compressive and flexural strength, excellent electric resistance and easy installation and maintenance. For these reasons, the development of these new isolators has become a predominant factor in market competitiveness, where the combination of high quality and low cost is much sought after. A major obstacle to this technological advance in Brazil is the fact that most of the raw materials are imported. Hence, castor oil polyurethane resins play a crucial role, since they are produced with 100 per cent Brazilian technology at the Laboratory of Analytical Chemistry and Polymer Technology of the Institute of Chemistry, University of Sao Paulo. This thesis, therefore, presents and discusses the processes used in the development of these new polymeric isolators produced with pure resins, with their composites, and with synthetic granites. Also discussed are the various tests carried out on the resins and on isolators, highlighting, among these, the accelerated aging, electrical and mechanical tests performed on Support type isolators, whose results are strongly indicative of their excellent applicability for indoor environments, coupled with their competitive cost in comparison to commercial isolators.

Este trabalho tem como objetivo propor uma metodologia para a classificação da hidrofobicidade (HC) em isoladores elétricos poliméricos de alta tensão. Atualmente a HC esta baseada no guia da STRI (Swedish Transmission Research Institute) elaborado em 1992. Porém neste guia a hidrofobicidade das superfícies de isoladores e classificada de acordo com o angulo de contato e/ou a quantidade de superfície molhada com água de forma subjetiva, através de um operador dependurado em uma torre de transmissão. Desta forma, este trabalho contribuiu na classificação da hidrofobicidade de forma objetiva, onde a analise foi realizada através de processamento digital de imagens. Na metodologia proposta, a HC foi determinada utilizando a analise da textura de imagens obtidas para materiais de isoladores elétricos poliméricos. Essas análises foram avaliadas com base na morfologia matemática, dimensão fractal, entropia, energia, variância e homogeneidade. Foram simuladas imagens (imagens sintéticas) da textura das superfícies dos isoladores utilizando uma placa de silicone e soluções de álcool isopropílico e água destilada (AIA) em proporções que variaram de 0 ate 100% em volume de álcool. A partir destas soluções foram obtidas imagens de gotas sobre as superfícies, para determinação do angulo de contato, e imagens da superfície para a obtenção dos padrões das texturas, que serviriam de base para a aplicação dos métodos estudados. Na tentativa de analisar as imagens independentes do padrao de iluminação, inerente as condições ambientais, foi aplicado o equalização de histograma (EQU) e/ ou implementado um filtro do tipo White Top-Hat (WTH). Este filtro funciona como um passa-alta, reduzindo o gradiente de iluminação das imagens obtidas em condições naturais. Outro método analisado de forma a eliminar o efeito do gradiente de iluminação, foi através da segmentação usando detecção de borda. Os cálculos da dimensão fractal das imagens em escala de cinza foram realizados através do método do box-counting, com tamanho do cubo variando de 3 até 11. A morfologia matemática foi utilizada de forma a qualificar as formas presentes nas imagens. Foram analisadas as derivadas das curvas do volume das imagens de abertura, de forma a identificar o tamanho dos elementos presentes na imagem. Na classificação das texturas das imagens através dos descritores de textura, os valores obtidos com a entropia apresentaram menor dispersão dentre os resultados, alem de baixo tempo de processamento, se apresentando como uma metodologia apropriada para a classificação da hidrofobicidade. Alteração nos valores de gama das imagens foi feito de forma a observar a modificação dos valores de entropia em função do efeito da iluminação das imagens. Os valores apresentaram pouca variação deste parâmetro nos resultados. Como forma de avaliar a qualidade da imagem em termos de tamanho, aumento e resolução, diversas imagens foram geradas visando a modificação destes parâmetros e analisando sua influencia nos valores de entropia. A partir dos resultados obtidos foi possível obter uma relação matemática entre as ferramentas aplicadas e as imagens, sendo possível definir a HC. Utilizando estas técnicas foi determinado o desvio dos resultados e o tempo de processamento, visando a aplicação em dispositivos moveis, como por exemplo, celulares. Assim, foi elaborado um aplicativo embarcado em um smartphone para analisar uma imagem em campo de um isolador, mostrando ao operador o valor da classificação da hidrofobicidade em aproximadamente um minuto. / The aim of this study is to propose a new method to classify the hydrophobicity (HC) in high voltage polymer insulators. Currently the HC is based on the STRI guide (Swedish Transmission Research Institute) published in 1992, where the hydrophobicity is classified by contact angle and/or amount of wet surface. In the proposed method, the HC was analyzed by digital image processing using the textures of the images obtained from electric insulators polymeric materials. These analysis were evaluated using mathematical morphology, fractal dimension, entropy, energy, variance and homogeneity. Simulated texture images (synthetic Images) about the surfaces of the insulators were created using a silicon plate and isopropyl alcohol and distilled water solutions in proportions from 0 to 100% in volume of alcohol (AIA). From these solutions, images of drops on the insulator surfaces were obtained to measure the contact angle; and surfaces images using the AIA solutions were obtained and then employed in the analysis of the texture patterns, which were used as basis for the analyzed methods. To analyze the images regardless the illumination conditions, which is a serious problem in natural weather, histogram equalization (EQU) and/or a White Top-Hat filter (WTH) was applied. This filter works as a high-pass filter, reducing the illumination gradient from the images obtained in natural conditions. Another way to avoid the gradient illumination was the segmentation technique by edge detection. The fractal dimension calculations in grayscale images were performed by the box-count method, with box size ranging from 3 to 11. Mathematical morphology was used to quantify the shapes in the images. The derivate of the volume from the opening images was analyzed to identify the elements in the image. The classification of the image texture by the entropy revealed not only the lowest dispersion of the results, but also the shortest time processing, presenting as an appropriated method to classify the hydrophobicity. Gama alterations in the images was done to observe the entropy values modifications as a function of the illumination effects in the images. The values shown the low influence of this parameter in the results. To evaluate the image quality regarding to size, zoom and resolution, different images were produced to observe the modification of these parameters and analyze its influence in the entropy values. From this study was possible to propose a mathematical function which relates the surface hidrophobicity and the texture patterns obtained by the AIA images. Hence, the hidrophobicity classification could be embedded in mobile devices, as example, cell phones, and performed in loco. A smartphone software was then developed to analyze the surface image of an insulator, producing the hidrophobicity classification value in about one minute.

Isoladores poliméricos vêm gradualmente competindo com os isoladores cerâmicos nas aplicações do sistema elétrico de potência. Embora os isoladores poliméricos ainda apresentem alguns inconvenientes, como alto custo e forte degradação no meio ambiente, principalmente diante dos raios ultravioleta, possuem outras características importantes e altamente relevantes, como por exemplo, forte resistência mecânica à compressão e à flexão, ótima resistência elétrica e facilidade de instalação e de manutenção. Por causa disso, o desenvolvimento desses novos isoladores está sendo um fator predominante na competitividade do mercado, onde se observam a constante busca de qualidade e baixo custo. No Brasil, um sério obstáculo atrapalha este avanço tecnológico devido à maioria das matérias-primas serem importadas. As resinas poliuretanas derivadas de óleo de mamona, neste contexto, apresentam um papel crucial, uma vez que elas são produzidas com 100% de tecnologia brasileira no Laboratório de Química Analítica e Tecnologia de Polímeros do Instituto de Química da Universidade de São Paulo. Portanto, neste trabalho são apresentados os processos utilizados no desenvolvimento deste novos isoladores poliméricos produzidos com resinas puras, com os seus compósitos e com granitos sintéticos. E também são apresentados os diversos ensaios realizados nas resinas e nos isoladores. Destacando-se entre eles, os ensaios de envelhecimento acelerado, os ensaios elétricos e os ensaios mecânicos realizados nos isoladores tipo Suporte, os quais resultaram em um forte indicativo para uma ótima aplicação deles em ambiente interno e com custo competitivo em relação aos isoladores comerciais. / Polymeric isolators have been competing increasingly with ceramic isolators in electric power system applications. Although polymeric isolators still present a few disadvantages, such as high cost and strong degradation in the environment (poor weathering capacity), particularly from ultraviolet rays, they possess other important and highly relevant characteristics, among them high compressive and flexural strength, excellent electric resistance and easy installation and maintenance. For these reasons, the development of these new isolators has become a predominant factor in market competitiveness, where the combination of high quality and low cost is much sought after. A major obstacle to this technological advance in Brazil is the fact that most of the raw materials are imported. Hence, castor oil polyurethane resins play a crucial role, since they are produced with 100 per cent Brazilian technology at the Laboratory of Analytical Chemistry and Polymer Technology of the Institute of Chemistry, University of Sao Paulo. This thesis, therefore, presents and discusses the processes used in the development of these new polymeric isolators produced with pure resins, with their composites, and with synthetic granites. Also discussed are the various tests carried out on the resins and on isolators, highlighting, among these, the accelerated aging, electrical and mechanical tests performed on Support type isolators, whose results are strongly indicative of their excellent applicability for indoor environments, coupled with their competitive cost in comparison to commercial isolators.

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.

As linhas de distribuição de energia estão freqüentemente expostas a sobretensões causadas por descargas atmosféricas diretas e indiretas. As formas de onda dessas sobretensões têm uma faixa de variação muito ampla e 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 microssegundos). É fato conhecido que a suportabilidade das isolações depende não só da amplitude como da forma de onda das solicitações. 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. Existem, contudo, diferentes métodos de aplicação desse modelo, ou seja, diferentes formas de se estimar os parâmetros necessários para a sua aplicação. Este trabalho visa avaliar o comportamento dielétrico de isoladores de média tensão e analisar os principais métodos para estimativa da suportabilidade desses equipamentos frente a sobretensões atmosféricas com formas de onda diferentes da normalizada. Para essa avaliação foram realizados ensaios em um isolador tipo pino, de porcelana, com tensão nominal de 15 kV, nos quais foram utilizadas, além do impulso atmosférico normalizado, outras ondas selecionadas com base em resultados de medição e de cálculo. Modificações realizadas no circuito de um gerador de impulsos de alta tensão convencional permitiram a geração de tensões com formas de onda bastante semelhantes às de sobretensões induzidas por descargas atmosféricas tanto em linhas de tamanho natural como em experimentos realizados com modelo reduzido. São apresentados e discutidos os resultados dos ensaios de tensão disruptiva de impulso atmosférico a 50 % e as curvas tensão-tempo (U x t) obtidas para cada impulso, considerando ambas as polaridades. A avaliação dos métodos de aplicação do modelo do efeito disruptivo foi realizada com base em comparações entre as curvas tensão-tempo obtidas nos ensaios e as curvas previstas por cada modelo, para cada uma das ondas selecionadas. / Overhead distribution lines are often exposed to lightning overvoltages, whose waveshapes vary widely and can differ substantially from the standard impulse voltage waveshape used to test electric equipment insulation against lightning surges (1.2 / 50 microseconds wave). It is well known that the voltage withstand capability of insulation depends not only on the amplitude but also on the voltage waveshape. Different models have been proposed for predicting the strength of insulation subjected to impulses of non-standard waveshapes. One of the most commonly used is the \"disruptive effect model\". There are, however, different methods of applying this model, that is, different ways of estimating the parameters needed for its application. This thesis aims at evaluating the dielectric behavior of medium voltage insulators subjected to impulses of non-standard waveshapes, as well as at evaluating the main methods for predicting their dielectric strength against such impulses. For the analysis, tests were performed on a pin type porcelain insulator with rated voltage of 15 kV, using, besides the standard lightning impulse voltage waveshape, other s waveshapes selected based on the characteristics of measured and calculated lightning overvoltages. Modifications made to the circuit of a conventional impulse voltage generator allowed to obtain voltage waveshapes very similar to those of lightning-induced voltages measured in experiments conducted both in lines of natural size and in reduced model. The test results relative to the critical lightning impulse flashover voltage (U50) and the volt-time characteristics obtained for the positive and negative polarities of each waveshape are presented and discussed. The evaluation of the methods of determining the parameters of the disruptive effect model was based on comparisons between the volt-time curves obtained from the laboratory tests and those predicted by each method, for each of the selected voltage waveshapes.

As linhas de distribuição de energia estão freqüentemente expostas a sobretensões causadas por descargas atmosféricas diretas e indiretas. As formas de onda dessas sobretensões têm uma faixa de variação muito ampla e 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 microssegundos). É fato conhecido que a suportabilidade das isolações depende não só da amplitude como da forma de onda das solicitações. 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. Existem, contudo, diferentes métodos de aplicação desse modelo, ou seja, diferentes formas de se estimar os parâmetros necessários para a sua aplicação. Este trabalho visa avaliar o comportamento dielétrico de isoladores de média tensão e analisar os principais métodos para estimativa da suportabilidade desses equipamentos frente a sobretensões atmosféricas com formas de onda diferentes da normalizada. Para essa avaliação foram realizados ensaios em um isolador tipo pino, de porcelana, com tensão nominal de 15 kV, nos quais foram utilizadas, além do impulso atmosférico normalizado, outras ondas selecionadas com base em resultados de medição e de cálculo. Modificações realizadas no circuito de um gerador de impulsos de alta tensão convencional permitiram a geração de tensões com formas de onda bastante semelhantes às de sobretensões induzidas por descargas atmosféricas tanto em linhas de tamanho natural como em experimentos realizados com modelo reduzido. São apresentados e discutidos os resultados dos ensaios de tensão disruptiva de impulso atmosférico a 50 % e as curvas tensão-tempo (U x t) obtidas para cada impulso, considerando ambas as polaridades. A avaliação dos métodos de aplicação do modelo do efeito disruptivo foi realizada com base em comparações entre as curvas tensão-tempo obtidas nos ensaios e as curvas previstas por cada modelo, para cada uma das ondas selecionadas. / Overhead distribution lines are often exposed to lightning overvoltages, whose waveshapes vary widely and can differ substantially from the standard impulse voltage waveshape used to test electric equipment insulation against lightning surges (1.2 / 50 microseconds wave). It is well known that the voltage withstand capability of insulation depends not only on the amplitude but also on the voltage waveshape. Different models have been proposed for predicting the strength of insulation subjected to impulses of non-standard waveshapes. One of the most commonly used is the \"disruptive effect model\". There are, however, different methods of applying this model, that is, different ways of estimating the parameters needed for its application. This thesis aims at evaluating the dielectric behavior of medium voltage insulators subjected to impulses of non-standard waveshapes, as well as at evaluating the main methods for predicting their dielectric strength against such impulses. For the analysis, tests were performed on a pin type porcelain insulator with rated voltage of 15 kV, using, besides the standard lightning impulse voltage waveshape, other s waveshapes selected based on the characteristics of measured and calculated lightning overvoltages. Modifications made to the circuit of a conventional impulse voltage generator allowed to obtain voltage waveshapes very similar to those of lightning-induced voltages measured in experiments conducted both in lines of natural size and in reduced model. The test results relative to the critical lightning impulse flashover voltage (U50) and the volt-time characteristics obtained for the positive and negative polarities of each waveshape are presented and discussed. The evaluation of the methods of determining the parameters of the disruptive effect model was based on comparisons between the volt-time curves obtained from the laboratory tests and those predicted by each method, for each of the selected voltage waveshapes.