Quais são os tipos de descargas parciais em transformadores? Interpretação de descargas internas, descargas ao longo da superfície e descargas corona

• Descarga interna: Ocorre nas lacunas de ar ou nas impurezas presentes no interior do material isolante, sendo o tipo mais comum de descarga parcial. A descarga se distribui tanto na metade positiva quanto na negativa do ciclo, e o espectro PRPD apresenta uma distribuição elíptica simétrica.
• Descarga superficial: Ocorre ao longo da interface entre o material isolante e o óleo, sendo mais perigosa do que a descarga interna, pois o canal de descarga corrói continuamente a superfície do isolante, formando marcas de carbonização
• descarga corona: Descarga elétrica gerada pela concentração do campo elétrico em pontas metálicas ou ângulos agudos, que ocorre próximo ao pico da tensão da rede elétrica e serve como indicador de falhas no projeto do campo elétrico
• Descarga em suspensão: Ocorre em peças metálicas sem um bom aterramento; a energia da descarga é elevada, representando o maior risco; o espectro é caracterizado por sinais intensos concentrados em um intervalo de fase específico

1. Os quatro tipos básicos de descargas parciais

2. Características detalhadas dos diversos tipos de descarga

2.1 Descargas internas — a forma mais comum de descargas parciais

A descarga interna ocorre em minúsculas lacunas de ar ou em torno de impurezas no interior do material isolante. Como a constante dielétrica do gás é inferior à do material isolante circundante, o campo elétrico concentra-se nas lacunas de ar; quando a intensidade do campo elétrico excede a intensidade de ruptura da lacuna, ocorre a descarga. As características da descarga interna são: a intensidade da descarga geralmente não é grande, o desenvolvimento é lento e ela ocorre de forma simétrica nas metades positiva e negativa do ciclo. A descarga interna que persiste por muito tempo faz com que a lacuna de ar se amplie gradualmente, podendo, por fim, atravessar toda a camada isolante.

2.2 Descarga superficial — descarga corrosiva na superfície isolante

A descarga superficial se desenvolve ao longo da superfície do material isolante e é uma forma mais grave da descarga interna. Quando o canal de carbonização gerado pela descarga interna se estende até a superfície do isolante, ela se transforma em descarga superficial. A descarga superficial causa danos muito maiores ao papel isolante do que a descarga interna — a alta temperatura do canal de descarga deixa marcas de carbonização permanentes na superfície do isolante (marcas de descarga em forma de galhos), reduzindo continuamente a resistência do isolante.

2.3 Descarga corona — Considerações sobre o projeto do campo elétrico

A descarga corona ocorre nas pontas ou bordas afiadas da superfície de condutores metálicos, pois o campo elétrico se concentra fortemente nessas áreas. A energia da descarga corona em si não é elevada e, a curto prazo, não representa um risco direto significativo para o isolamento; no entanto, ela é um importante indicador de falha de projeto — indicando a existência de problemas de concentração de campo elétrico no interior do transformador. A corona prolongada também gera ozônio e óxidos de nitrogênio, acelerando o envelhecimento do óleo isolante e dos materiais isolantes.

2.4 Descarga em suspensão — a forma mais perigosa de descarga parcial

Quando as peças metálicas no interior do transformador (como grampos, anéis de blindagem, parafusos etc.) não estão devidamente aterradas devido a folga ou a um erro de instalação, essas peças tornam-se corpos com potencial flutuante. Sob a ação do campo elétrico alternado, ocorre uma descarga entre o corpo em potencial flutuante e as peças adjacentes aterradas. O nível de energia da descarga em potencial flutuante é significativamente superior ao dos outros três tipos, apresentando uma tendência de evoluir rapidamente para uma descarga em arco elétrico, o que constitui uma situação de emergência que requer a interrupção imediata da operação para tratamento.

3. Como distinguir os tipos de descarga com base nas características?

3.1 Características da distribuição de fase

Existem diferenças significativas na distribuição de fase dos diferentes tipos de descarga ao longo do ciclo de frequência industrial. As descargas internas estão distribuídas nos primeiro e terceiro quadrantes dos semiciclos positivo e negativo; as descargas de corona concentram-se próximo ao pico de tensão; e as descargas suspensas concentram-se em um intervalo de fase específico. A distribuição de fase é o principal critério para a identificação do tipo de descarga no gráfico PRPD.

3.2 Características de amplitude e taxa de repetição

A descarga corona apresenta baixa amplitude, mas alta frequência de repetição — ocorrendo próxima do pico de cada ciclo de frequência industrial. A descarga em suspensão apresenta alta amplitude, mas a frequência de repetição pode ser baixa — dependendo da constante de tempo de carga e descarga do corpo em suspensão. A amplitude e a frequência de repetição da descarga interna situam-se entre as duas, evoluindo gradualmente ao longo do tempo.

3.3 Características da evolução das tendências

As descargas internas e as descargas superficiais geralmente se desenvolvem de forma gradual, apresentando uma tendência de aumento progressivo na amplitude ou na frequência das descargas. As descargas em suspensão podem ocorrer repentinamente (devido a folga mecânica ou impactos durante o transporte) e, uma vez que ocorram, devem ser motivo de grande alerta. As descargas de coroa são bastante sensíveis às variações de tensão, podendo ser mais evidentes durante os períodos de operação em níveis de alta tensão.

4. perguntas frequentes

4.1 P: Como distinguir rapidamente entre descarga interna e descarga de coroa?

Resposta: Observe a distribuição de fases no gráfico PRPD. A descarga em coroa concentra-se próximo aos picos da tensão de rede (por volta de 90° e 270°), apresentando assimetria entre os semiciclos positivo e negativo. A descarga interna apresenta uma distribuição relativamente uniforme nos semiciclos positivo e negativo. Esse é o método mais intuitivo para diferenciá-las.

4.2 P: Quanto tempo leva, normalmente, para que a descarga superficial evolua até a ruptura?

Resposta: Não há um prazo definido; isso depende da intensidade da descarga, do tipo de material isolante e do ambiente de operação. Sob descargas superficiais contínuas de alta intensidade, o papelão isolante pode evoluir de uma carbonização localizada para uma ruptura completa em um período que varia de alguns meses a um ou dois anos. Portanto, assim que for constatado que as descargas superficiais apresentam tendência de agravamento, não se deve adiar a manutenção.

4.3 Pergunta: É fácil confundir a descarga em suspensão com a descarga interna no sinal?

Resposta: Não é fácil confundir. A amplitude da descarga flutuante é geralmente muito maior do que a da descarga interna e concentra-se em um intervalo específico de fase. Se no gráfico PRPD aparecer um sinal de alta amplitude e distribuição de fase estreita, a primeira conclusão deve ser a de descarga flutuante.

4.4 Pergunta: A descarga corona geralmente precisa ser tratada?

Resposta: Descargas de corona leves podem ocorrer por um curto período, mas devem ser registradas e incluídas no plano de manutenção. Se a intensidade da descarga de corona continuar aumentando ou se for acompanhada por outros tipos de descarga, é necessário investigar o problema o mais rápido possível. A descarga de corona pode acelerar a deterioração do óleo isolante e, se não for tratada a longo prazo, poderá afetar o nível geral de isolamento do transformador.

4.5 Pergunta: Se for detectado acetileno na cromatografia de óleo e forem observadas descargas na monitorização de descargas parciais, qual é a sequência entre os dois?

Resposta: O monitoramento de descargas parciais detecta os sinais de descarga antes da cromatografia de óleo. Quando o acetileno aparece no óleo, a descarga já atingiu um determinado nível de energia. Portanto, o monitoramento de descargas parciais oferece uma janela de alerta mais precoce do que a cromatografia de óleo para falhas relacionadas a descargas.

5. resumo

Compreender os tipos e as características das descargas parciais é fundamental para interpretar corretamente os dados de monitoramento dessas descargas. Diferentes tipos de descargas exigem estratégias de resposta distintas — as descargas de corona podem ser tratadas por meio de manutenção programada, as descargas de superfície requerem acompanhamento rigoroso e as descargas suspensas devem ser tratadas imediatamente. O sistema de monitoramento de descargas parciais identifica automaticamente os tipos de descarga por meio do espectro PRPD, fornecendo uma base precisa para a avaliação do pessoal de operação e manutenção.

Isenção de responsabilidade: o conteúdo deste artigo destina-se apenas a trocas técnicas e referências, e não constitui nenhuma forma de compromisso de aquisição ou oferta de contrato. Os parâmetros técnicos do produto, a configuração e o preço do contrato real e do acordo técnico prevalecerão. Os dados técnicos e os casos envolvidos neste artigo são provenientes de informações públicas e práticas de engenharia, se atualizados sem aviso prévio.

Precisa de suporte técnico para monitoramento online de descargas parciais em transformadores? Entre em contato com a Innotongda, que oferece serviços profissionais de diagnóstico e análise de descargas parciais. Linha direta: 13959168359 (também no WeChat).