Descarga parcial em transformadores imersos em óleo: natureza e causas comuns de níveis excessivos de DP

01 Introdução

Descarga parcial (DP) em imersão em óleo Transformadores de potência Continua sendo um desafio reconhecido globalmente na indústria de transformadores. Numerosos fabricantes sofreram perdas significativas devido a falhas relacionadas a descargas parciais.

Excedentes de PD podem ocorrer durante testes de fábrica, inspeções de terceiros ou nas instalações do cliente. Localizar as fontes de PD é muitas vezes como "encontrar uma agulha num palheiro", levando a retrabalho que dura dias ou mesmo meses, causando perdas substanciais de qualidade para fabricantes ou usuários finais.

Portanto, o diagnóstico científico e a rápida identificação das causas do PD excessivo são cruciais.

02 Definição e Natureza

Embora não exista uma definição oficial, o autor define DP como:
[Descarga que ocorre em posições localizadas dentro de um transformador que ainda não causou ruptura imediata do isolamento ou arco voltaico.]

Os cenários de DP variam bastante, mas compartilham uma essência comum:
[Defeitos estruturais, de material ou de fabricação no sistema de isolamento causam distorção localizada do campo elétrico que excede a rigidez dielétrica naquele ponto, resultando em rupturas ionizantes repetitivas, em microescala e não penetrantes.]

Em resumo, a natureza da descarga parcial reside na concentração localizada do campo elétrico, que excede a intensidade do campo de início da descarga parcial.

03 Causas Primárias

Com base nos mecanismos de descarga parcial (DP), qualquer fator que cause campos elétricos localizados excessivos pode desencadear descargas parciais.

3.1 Locais de PD
A doença de Parkinson pode ter origem em:

Buchas

 

Comutadores de derivação OLTC/DETC

 

Pistas

 

Enrolamentos

 

Componentes de aterramento

 

Superfícies de isolamento/defeitos internos

 

Óleo de transformador

Locais mais vulneráveis:Espaços vazios de ar em isolamento sólido ou bolhas de gás em óleo.
Razão:Sob tensão elétrica, a intensidade do campo elétrico é inversamente proporcional à constante dielétrica (ε).

Isolamento de papel ε ≈ 4,4

 

Vazios de ar ε ≈ 2,0
→ Os vazios de ar experimentam uma intensidade de campo aproximadamente 2,2 vezes maior.
Com baixa resistência à ruptura (CA ≈2kV/mm), vazios/bolhas tornam-se pontos fracos para o início da DP.

3.2 Tipos de DP
Tipos comuns de DP em Transformador imerso em óleos:

descarga de bolhas de gás

 

descarga induzida por umidade(isolamento úmido)

 

descarga de eletrodo afiada(pontas de eletrodo de alta tensão/terra)

 

descarga potencial flutuante

 

Descarga de folga de óleo em forma de cunha

 

Descarga de partículas metálicas/contaminantes

 

Defeitos de adesão(Excesso/Cola de má qualidade nas placas de fixação/anéis de extremidade)

Principal conclusão:

As ocorrências de excedência de PD raramente estão relacionadas ao projeto (probabilidade de ≈0,5%).
Mais de 95% dos problemas decorrem de defeitos de material, processo ou fabricação.

Justificativa:Quando as sobretensões (LI, LIC, SI, LTAC) são convertidas em tensão suportável equivalente de 1 minuto na frequência da rede elétrica (Conversão DIL), todos excedem a tensão de teste de descarga parcial (IVPD). O isolamento principal/longitudinal é projetado para o cenário de sobretensão mais elevado.

Não.	Tipo PD	Localização	Mecanismo	Casos comuns
1	Descarga de eletrodo afiado	Peças de fixação, tanque, bucha ascendente, terminais de crimpagem de chumbo	Raio de curvatura pequeno → alta densidade de carga → concentração de campo extrema	Parafusos sem blindagem próximos a eletrodos de alta tensão; bordas afiadas na blindagem magnética.
2	Descarga de bolhas/vazios de gás	Bolhas no óleo / vazios no isolamento sólido	Baixa constante dielétrica (ε≈1) → alta tensão de campo + baixa rigidez dielétrica (2kV/mm)	Vácuo incompleto; enchimento rápido de óleo; adesivo excessivo/insuficiente nos anéis terminais/esferas equalizadoras.
3	Descarga induzida por umidade	Enrolamentos, isolamento do núcleo, condutores	A umidade reduz a rigidez dielétrica em 60-70%.	Secagem inadequada do núcleo; exposição excessiva ao ar ambiente durante a montagem.
4	Descarga de Potencial Flutuante	Papelão prensado, suportes de chumbo, shunts magnéticos	Acúmulo de carga → pulso de descarga repentina	Blindagem magnética sem aterramento; anéis eletrostáticos mal conectados
5	Descarga de contaminantes	Água/fibras/partículas metálicas no óleo	A distorção do campo magnético, somada à presença de água, aumenta a tensão no campo em 2,9 vezes.	Filtragem de óleo inadequada; núcleo contaminado; entrada de umidade

04 Perspectiva

Compreender os tipos comuns de DP, seus mecanismos, localizações e estudos de caso é essencial para a resolução de problemas de forma direcionada.

Aliado aos princípios de conexão de transformadores, projeto estrutural, características da forma de onda de descargas parciais, localização de polaridade e testes de diagnóstico, esse conhecimento permite a rápida identificação da causa raiz e minimiza as perdas de qualidade.