1

Resumo — As redes de distribuição de energia elétrica, do tipo “protegida”, utilizam cabos revestidos com cobertura protetora de XLPE, sem blindagem metálica. Nos pontos de contato entre essa cobertura e isoladores tipo pino, bem como no caso de contatos acidentais com ramos de árvores, ocorre a distorção das linhas de campo elétrico, normalmente distribuídas de forma radial e regular em torno do cabo. O aparecimento de gradientes de campo elevados pode implicar na perfuração ou no trilhamento elétrico ou ainda na erosão da cobertura do cabo. Este trabalho tem por objetivo descrever esse problema, vinculando-o a alguns conceitos de teoria eletromagnética. Serão abordadas também as formas de garantia em relação ao problema na aquisição dos cabos e a prevenção durante a sua aplicação nas redes elétricas. Palavras-Chave — Cabos cobertos, Erosão, Trilhamento elétrico, Qualidade de cabos.

I. INTRODUÇÃO As concessionárias de energia elétrica sempre dispensaram especial atenção à verificação da suportabilidade dos materiais isolantes às solicitações elétricas a que estão sujeitos em suas aplicações normais. O conhecimento do comportamento dos meios isolantes mais tradicionalmente empregados, tais como o ar, o óleo, a cerâmica e o papel impregnado já está bastante consolidado. A evolução da indústria dos materiais poliméricos, porém, tem resultado no emprego cada mais intensificado de grande diversidade de materiais sólidos , tais como PVC (cloreto de polivinila), XLPE (polietileno reticulado), EPDM (teropolímero) e HPDE (polietileno de alta densidade) para a confecção de isoladores, terminais e, principalmente, cobertura de cabos, de comportamento e desempenho relativamente muito menos conhecidos.

J.V.P. Duarte, engenheiro eletricista, formado pela PUC/MG, julho/1991.

Iniciou suas atividades na CEMIG em 1986 na função de técnico industrial. Engenheiro no Departamento de Engenharia da Distribuição, área de Equipamentos Elétricos, a partir de 1991, tendo como atividades principais a pesquisa, desenvolvimento, testes, padronização e normalização de equipamentos de proteção (pára-raios e chaves fusíveis) para redes de distribuição de energia elétrica (telefone: 31 3349-2820, e-mail: vicente@cemig.com.br).

Este trabalho fez parte da disciplina Teoria Eletromagnética, cursada no 1o semestre de 2001 junto ao PPGEE da UFMG.

Esses materiais poliméricos apresentam um comportamento distinto, quando comparados aos materiais mais tradicionais, e requerem o conhecimento específico dos processos de ruptura em dielétricos sólidos. Uma grande quantidade de trabalhos experimentais tem sido realizada em todo o mundo para melhor caracterizar o comportamento físico dos dielétricos sólidos submetidos às mais diversas solicitações elétricas e ambientais, investigando também a degradação dos materiais poliméricos por meio dos processos de envelhecimento natural e determinantes de suas limitações de uso, mas a engenharia de distribuição de energia elétrica está ainda carente de literatura e de informações técnicas que disseminem esse conhecimento. O uso de cabos cobertos para aplicações em redes de distribuição em média tensão oferece uma economia atrativa devido ao seu baixo custo e simplicidade de instalação. No entanto, dependendo de algumas condições de emprego, esses cabos podem ser susceptíveis a problemas de descargas superficiais, com consequências danosas, ou problemas de outra natureza. O fenômeno da descarga superficial em cabo coberto tem sido objeto de muitas pesquisas no decorrer das últimas décadas, notadamente na década de 60, quando houve uma evolução muito grande na utilização desses cabos, principalmente com o surgimento de compostos de polietileno. Esses cabos, por não terem campo elétrico confinado, apresentam correntes superficiais, responsáveis por descargas na cobertura do cabo e que dão origem aos fenômenos conhecidos como trilhamento elétrico (tracking) e erosão. Esses fenômenos ocorrem principalmente nos pontos de contato do cabo com objetos aterrados (por exemplo: galhos de árvores) e nos pontos de amarração do cabo nos isoladores, sendo agravado pela presença de contaminantes e de umidade. É imprescindível que os materiais a serem empregados nas redes aéreas de média tensão sejam resistentes às ações da radiação solar bem como ao trilhamento e à erosão. O polietileno natural é altamente resistente ao fenômeno de trilhamento elétrico, porém, quando pigmentado com negro de fumo para resistir ao ultra violeta, tem sua resistência ao trilhamento bastante reduzida. Um bom material, portanto, precisa ter um balanceamento adequado de negro de fumo e de inibidores de ultra violeta, para que sua utilização no meio ambiente não seja prejudicada e deve apresentar, ainda, boa resistência ao trilhamento elétrico e à erosão.

Danos à Camada Isolante de Cabos em Redes não Blindadas devido a Distorções do Campo Elétrico na

Proximidade de Objetos Aterrados

José Vicente P. Duarte

2

Este trabalho tem por objetivo abordar todas essas questões, com enfoque nos aspectos mais diretamente vinculados aos temas estudados na disciplina Teoria Eletromagnética. Serão abordadas também as formas de garantia em relação ao problema na aquisição dos cabos e a prevenção durante a sua aplicação nas redes elétricas. As especificações técnicas para a aquisição dos condutores devem prever ensaios específicos para verificações dessa natureza sendo que algumas medidas práticas também podem ser tomadas para prevenir a ocorrência do problema na rede. O trabalho deve se compor, portanto, além desta introdução onde procuramos definir o problema, das seções seguintes que incluem uma apresentação dos novos padrões de redes de distribuição em uso na CEMIG [1], [2] em substituição aos padrões convencionais, o que veio a introduzir o uso dos cabos cobertos e o convívio com o problema de seu desgaste, seguidas de seções dedicadas ao referencial teórico e à formulação matemática pertinente ao problema, fundamentados em conceitos do eletromagnetismo. Ao final, uma seção das conclusões do trabalho e as referências usadas na pesquisa bibliográfica. II. CONFIGURAÇÕES DA REDE DE DISTRIBUIÇÃO DA CEMIG Rede de média tensão: Denomina-se rede de média tensão o trecho compreendido entre a subestação de distribuição e o transformador de distribuição. A instalação das redes de média tensão adota uma configuração radial, havendo porém a possibilidade de transferência de cargas de um alimentador para outro através do uso de chaves seccionadoras em pontos estratégicos do sistema. Este procedimento é adotado no caso de falhas que comprometam o fornecimento de energia em alguma região, ou no caso da necessidade de manutenção preventiva do sistema em consideração. Entretanto, não é usual a operação de um alimentador em anel, existindo apenas a possibilidade de remanejamento de fornecimento de energia entre alimentadores próximos. A rede de média tensão da CEMIG possui tensão nominal de 13.8kV/7.97kV (±10%), fase-fase e fase neutro, respectivamente, em grande parte do estado, existindo um pequeno trecho em Juiz de Fora que utiliza tensão nominal de 22.0 kV/12.7 kV (±10%). O sistema possui neutro contínuo, multi-aterrado e interligado à malha de terra das subestações. Todo equipamento deve ter sua carcaça aterrada e conectada ao neutro. Há três configurações básicas de redes de média tensão, a saber: • Redes Convencionais: Utilização de condutores nus,

dispostos horizontalmente em cruzetas na distribuição trifásica, e verticalmente junto aos postes em redes monofásicas.

• Redes Protegidas: Cabos com cobertura de baixo

isolamento, sem utilização de cruzetas. Nesta configuração um cabo de aço mensageiro sustenta um espaçador de formato de losango, que por sua vez sustenta os demais cabos da rede.

• Redes Isoladas: Cabos isolados, entrelaçados em torno de um cabo de aço mensageiro.

Obs: Em todas as configurações o neutro acompanha a rede, sendo contínuo, multi-aterrado e conectado à malha de terra da subestação. De um total de 30.148 km de rede primária urbana instalada, aproximadamente 90% corresponde a redes convencionais e 10% a redes protegidas. A participação das redes isoladas é muito pequena nas estatísticas, sendo sua instalação realizada em condições muito específicas, dentre as quais pode-se citar a demanda por uma maior confiabilidade do fornecimento de energia pelos consumidores, ou a não permissão, por exemplo, da realização de poda nas árvores vizinhas à rede. Em redes rurais, a quase totalidade das instalações é do tipo convencional. O padrão mínimo atual para a instalação de novas redes urbanas corresponde à configuração protegida, enquanto as redes rurais permanecem utilizando o padrão de rede convencional. Redes Protegidas A rede protegida consiste na instalação compacta da rede primária de distribuição trifásica através do uso de espaçadores e de cabos cobertos com XLPE. Esta cobertura é capaz de evitar correntes de fuga elevadas no caso de contato da rede com árvores, quedas acidentais de postes, etc., não sendo suficiente, entretanto, para garantir a segurança de pessoas em caso de contatos acidentais ou para garantir o isolamento elétrico da rede no caso de fechamento acidental desta com circuitos diferentes. As redes protegidas correspondem à totalidade das novas redes urbanas instaladas no estado. A aplicação de redes protegidas em áreas rurais é realizada quando a rede convencional não atende aos requisitos de confiabilidade e qualidade de energia exigidos pelo cliente. Sua grande vantagem é a não necessidade de instalação de cruzetas nos postes para a sustentação dos cabos, que é feita através de um cabo mensageiro de aço nu e um acessório denominado espaçador (Fig. 1). Ao longo dos vãos entre os postes, os espaçadores devem ser instalados em distâncias de 7 a 12 m, e a partir de 13 m do poste, no caso de fins de linha e de transição. Em conexões entre duas linhas protegidas feitas nos vãos deve ser utilizado o espaçador vertical, distantes 1,5 m do ponto de ligação. Estes separadores dispõem as três fases em um mesmo eixo vertical, sustentadas pelo mensageiro. O espaçador é um acessório de material polimérico no formato losangular cuja função é a sustentação e a separação dos cabos cobertos das redes protegidas ao longo do vão, mantendo o isolamento elétrico da rede. Esse espaçador é sustentado pelo cabo mensageiro através de seu vértice superior, ficando os três vértices restantes incumbidos da sustentação das fases. O cabo mensageiro é conectado ao neutro multi-aterrado (comum às redes primária e secundária) em todas as estruturas da rede através de cabos de aço 6,4 mm.

3

Espaçador Losangular Separador Vertical

Figura 1 – Detalhe dos separadores utilizados em redes protegidas

Mesmo na saída da subestação, quando pode não existir a rede secundária, o neutro deve ser instalado de forma independente, abaixo da linha de média tensão. O NBI das linhas protegidas tem valor aproximado de 200 kV. Apenas para possibilitar uma comparação com as redes convencionais, nessa redes o NBI é da ordem de 100 kV, demonstrando também um melhor desempenho das redes protegidas sob a ação de descargas atmosféricas do que as redes convencionais. Existem quatro estruturas básicas utilizadas na sustentação da rede protegida, cada qual com uma aplicação específica, descritas na Fig. 2.

III. O POLIETILENO RETICULADO (XLPE) Os compostos químicos elementares dos quais provém toda a gama de resinas sintéticas e plásticos como o etileno, cloreto de vinila, etc. são denominados monômeros e são constituídos de partículas elementares (moléculas) [3].

Estrutura Aplicação

CE-1

Vãos em tangência ou c/ângulo de deflexão externo e interno máximo de 6o ou situação de deflexão. Um braço tipo L sustenta diretamente o mensageiro, que por sua vez sustenta o espaçador.

CE-2

Vãos com ângulos de deflexão internos e externos compreendidos entre 0o e 60o . Neste caso são instalados isoladores do tipo pino em um braço suporte tipo C, com os cabos sendo amarrados lateralmente aos mesmos.

CE-3 Vão em fim de rede. Os cabos são conectados em isoladores

são conectados em isoladores de ancoragem poliméricos, que são presos no poste por braços tipo C. O mensageiro é afixado 0,5 m acima do conjunto através de um olhal. Por ser um fim de rede, já é prevista a instalação de pára-raios em cada uma das fases.

CE-4

Vãos com ângulos externos e internos entre 0o e 90o e/ou quando houver necessidade de ancoragem de rede e mudança de seção das fase e arrancamento.

Figura 2 – Estruturas da rede protegida

Figura 3 – Detalhe: Fixação do cabo no isolador de pino

A nomenclatura dos polímeros e de todo material dielétrico polimérico depende da estrutura química do monômero que lhe dá origem. A produção de resina sintética, consiste portanto, em tomar um desses monômeros, ou uma seleção de um ou mais monômeros, e combinar suas moléculas, a fim de originar moléculas maiores, constituídas de um número maior de pequenas moléculas, unidas entre si. Esta combinação conjunta de monômeros que origina moléculas, é conhecida como polimerização, e as moléculas produzidas recebem o nome de polímeros. Quando dois monômeros como o etileno e o propileno reagem em condições apropriadas, tem lugar a copolimerização e o polímero resultante apresenta moléculas maiores, constituída de etileno e propileno, entrelaçadas entre si e denominadas copolímeros. Os copolímeros de etileno e propileno são comumente denominados borrachas de EPR ou EPM. A reação, sob condições apropriadas, de etileno, propileno e um dieno, produz o teropolímero EPDM, também utilizado como dielétrico.

4

A maioria dos polímeros para aplicações dielétricas são materiais sintetizados. Atualmente, quando se fala de material dielétrico polimérico, vem em mente materiais plásticos ou elastoméricos, derivados de indústrias petroquímicas. Os materiais dielétricos poliméricos de uso mais comum como cobertura ou isolação de condutores para fins elétricos são: cloreto de polivinila (PVC), PE ou XLPE (polietileno reticulado) e o EPR (borracha de etileno-propileno) e variações de EPDM. O polietileno reticulado (XLPE: Cross Linked Polyethelene) é um material termofixo que combina vantagens do polietileno linear, tais como custo razoável, boas propriedades mecânicas e fácil processamento, com uma estabilidade térmica aumentada e a tensão de ruptura de um polímero reticulado. O comportamento dos polímeros frente a solicitações mecânicas, térmicas e elétricas depende do comportamento médio das moléculas que se distribuem na sua massa. Existem várias propriedades de massa que interessam para o acompanhamento e correlação com a fenomenologia do comportamento de dielétricos poliméricos, tais como:

• alongamento e ruptura; • viscosidade a quente; • permeação de água; • permissividade elétrica; • resistividade elétrica; • rigidez dielétrica.

Trataremos, aqui, dos seguintes: Permissividade elétrica: Um meio isolante, quando submetido a uma diferença de potencial elétrico alternado , apresenta uma resposta que é dependente das características da tensão aplicada, mas particularmente da capacidade do material de armazenar cargas elétricas e de conduzir corrente elétrica. Essas capacidades são descritas pela permissividade elétrica como será mostrado ao tratarmos dos processos de envelhecimento. Resistividade elétrica: É um parâmetro fundamental. Quando a solicitação é alternada ou impulsiva, sua participação manifesta-se como perdas por efeito joule através do dielétrico, e tem algum papel na fase transitória das manifestações impulsivas. No que diz respeito à avaliação de contaminação do dielétrico, a resistividade elétrica pode dar informações substanciais. Rigidez dielétrica: A rigidez dielétrica de um material qualquer é a sua capacidade máxima de resistir a uma solicitação elétrica (a.c., d.c., impulso). A sua unidade de medida é em V/m, que é a mesma unidade de campo elétrico ou de gradiente elétrico. Outro aspecto que não pode ser desprezado é que a rigidez dielétrica é um fenômeno de massa, e não depende apenas do comportamento médio das moléculas envolvidas na rigidez.

Ao contrário, sendo um fenômeno de valor extremo, dependerá dos pontos débeis da estrutura do material, o que leva à conclusão que a rigidez dielétrica dependerá do volume do material envolvido no ensaio e é um valor estatístico para cada amostragem. IV. PROCESSOS DE ENVELHECIMENTO A. Geral Os materiais dielétricos são definidos e conhecidos por possuirem a propriedade fundamental de se polarizarem quando sujeitos a um campo elétrico, ao passo que os materiais são ditos isolantes por apresentarem uma condutividade suficientemente pequena, para serem empregados na separação de partes condutoras submetidas a uma diferença de potencial elétrico. Esses dois termos, dielétrico e isolante, são muitas vezes empregados como sinônimos, apesar do termo dielétrico ser mais abrangente. O polietileno, como um dielétrico isolante sólido, tem largo emprego na isolação de cabos de energia e, desde o início de sua aplicação, muitos têm sido os esforços para se determinar os processos de envelhecimento com sua utilização, a fim de caracterizar-se suas limitações, estabelecer sua vida útil e aprimorar sua produção. Denomina-se envelhecimento ao processo de mudança não reversível das características isolantes do material que ocorre com o passar do tempo de uso. Os fatores de envelhecimento podem ser internos e externos e estabelecem seus mecanismos pela conjunção de vários fatores, devido a solicitações das seguintes naturezas, e que podem se dar em conjunto ou separadamente:

• elétrica; • térmica; • mecânica; • química.

A seguir, apresentaremos alguns elementos teóricos [3] necessários para uma melhor compreensão do processo de envelhecimento dos dielétricos e, consequentemente, do problema de danos à cobertura isolante dos cabos de energia que é o objeto deste trabalho. Trataremos, entre outros assuntos, da polarização dos dielétricos, das perdas elétricas e das formas esquemáticas ou circuitos equivalentes de representação dos dielétricos. Ao abordarmos o comportamento elétrico dos materiais poliméricos sólidos, discutiremos os mecanismos de ruptura por descargas parciais internas, arborescência em água, arborescência elétrica e trilhamento elétrico, completando o referencial teórico com a avaliação dos comportamentos termomecânico, químico e climático dos dielétricos, frente às solicitações responsáveis pelo seu envelhecimento. Polarização dos dielétricos Em um dielétrico perfeito, quando submetido a um campo elétrico, não há condução de corrente entre os eletrodos, estabelecendo-se apenas uma corrente capacitiva.

5

Na natureza, somente o vácuo tem essa propriedade, caracterizada pela permissividade ε0 = 8,854 x 10-12 [F/m]. A permissividade é uma característica de um meio constituído de átomos e moléculas e que traduz o estado de polarização de um dielétrico, em relação ao vácuo. Para um capacitor com capacitância C0 que tem o vácuo como meio de separação das placas, sendo q a carga acumulada e V0 a tensão aplicada, temos a seguinte relação:

C0 = q/V0 [F] Se for inserido um material dielétrico entre as placas do capacitor, o potencial diminui para V e a capacitância do sistema aumenta para o valor C:

C = q/V [F] Então, pode-se obter a permissividade relativa (εr) desse material em particular por:

C/C0 = εr = V0/V εr é também chamada de constante dielétrica e é uma característica intrínseca do material. Não tem dimensão. A permissividade do material é definida pela relação:

ε = ε0 x εr Dessa forma, a permissividade de qualquer material representa quantas vezes a capacitância de um capacitor a vácuo aumentará se tiver como dielétrico esse material. Como exemplo, a Tabela a seguir apresenta alguns valores típicos de εr :

TABELA 1 Constantes dielétricas típicas de materiais

Material εr

Ar 1,0005 SF6 1,0021

Polietileno 2,3 Vidro 4,0 – 7,5 PVC 3,0 – 3,3

Porcelana 6,0 – 8,0 Água 81,0

A polarização do dielétrico é um processso de acúmulo de cargas e é percebido através da absorção de uma determinada corrente transitória na energização do capacitor. Se a tensão (diferença de potencial) é removida, verifica-se uma corrente transitória fluindo no sentido contrário à anterior, devido à despolarização ou descarregamento do capacitor. Esse processo de polarização e despolarização pode ser rápido ou durar muito tempo (dias), sendo uma característica do material e da tensão aplicada (frequência).

A Fig. 4 a seguir mostra como são formadas as cadeias moleculares de um dielétrico polarizado, quando submetido a um campo elétrico: E

+ - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + -

Figura 4 – Orientação das cargas elétricas Veremos, em seguida, que a inserção de um material dielétrico entre as placas do capacitor faz decrescer o potencial ou o campo elétrico entre as placas e aumentar sua capacidade de armazenamento de cargas, através da neutralização das cargas das superfícies dos eletrodos as quais, de outro modo, contribuiriam para o incremento do campo elétrico aplicado. A presença do material e a neutralização das cargas nas superfícies dos eletrodos, reduz, portanto, sua contribuição ao campo externo. Na Fig. 5, pode-se verificar, esquematicamente, o comportamento de um material dielétrico submetido a um campo elétrico, comparado ao vácuo.

+ - + E0 - + - + ε0 -

+ -

+ - + - E + -

+ - + -

+ - ε + -

+ -

E0 > E Figura 5 – Comparação do campo elétrico no vácuo e em um material Com o material dielétrico entre as placas, a densidade de cargas efetiva, ou seja, que contribuem para o campo elétrico, é menor do que quando há vácuo. Este efeito é chamado de polarização P, que é definida por:

EEP r 00 εεε +−= (1)

6

( ) EP r 01 εε −= (2)

O termo (εr – 1) em (2) é chamado de suscetibilidade dielétrica, sendo que a magnitude da polarização é diretamente proporcional à intensidade do campo elétrico aplicado. A somatória de cargas pode também ser representada pelo vetor D, chamado de fluxo elétrico ou vetor deslocamento elétrico, o qual é muito útil, pois, pelo Teorema de Gauss, o fluxo de um vetor de indução elétrica através de uma superfície fechada é igual à soma das cargas livres presentes no interior da superfície.

qSdD =∫∫rr

. (3)

O vetor D, densidade de cargas, está relacionado ao vetor polarização através da soma geométrica do vetor intensidade de campo elétrico, em um ponto qualquer do dielétrico, multiplicado pela constante dielétrica, com o vetor polarização no mesmo ponto. Ou seja:

PEDrr

+= 0ε (4)

Na Fig. 6, pode-se ver o comportamento da polarização para dielétricos lineares e não lineares. Figura 6 – Polarização x campo elétrico Perdas elétricas: A resposta de um material isolante quando submetido a uma tensão alternada, a não ser que seja um isolante ideal, não apresentará somente a corrente em quadratura com a tensão (corrente capacitiva). Um isolante perfeito só seria atravessado por uma corrente capacitiva mas, na prática, os isolantes apresentam imperfeições na matéria, que são percebidas pela circulação de uma corrente de condução. Para uma tensão V = Vm sen ωt aplicada a um meio isolante, temos:

dt

CVd

dt

dqi

)(== (5)

para um capacitor ideal, C = Co = constante, então:

tCVVd

i m ωcos)(

00 == (6)

daí:

VCjjII 0ω==r

(7)

Para o caso do capacitor não ideal, existe uma componente da corrente em fase com a tensão que, somada à corrente em quadratura, dará uma resposta complexa.

Figura 7 – Corrente elétrica em dielétricos No capacitor com dielétrico não ideal, temos:

( )δjtgIjIrIjI −=+= 1 e ε0CC =

( ) ( )´´´1 00 rr jVCjjtgVCjI εεωδεω −=−=

rVCjI εω 0= e ( )´´´ rrr jεεε −= (8) e (9)

O ângulo δ é chamado de ângulo de perdas do material e é complementar ao ângulo de defasamento φ entre a tensão aplicada e a corrente resultante.

dielétricos lineares

dielétricos não lineares P

E Ir

Iy

V

I

V

φ

δ Dielétrico não ideal

Dielétrico ideal

7

A tangente de δ representa o fator de dissipação dielétrica e εr’’, o fator de perdas, onde:

δεε tgj rr ´´´= (10) Quanto maior o ângulo de perdas δ e a tg δ, mais o material dielétrico se afasta do isolante ideal e mais perdas por efeito joule apresentará. Em termos de condutividade (σ) do material, pode-se expressar:

ωε

σδ

´r

tg = (11)

Dessa forma, podem ser avaliadas as perdas por volume de material dielétrico, através da energia potencial acumulada de polarização do dielétrico, que é convertida em calor:

• perda de potência: W = V Ir ⇒ W = V2 Co ω εr’’ Como Co = S εo / d , para a área S das placas do capacitor e d a distância entre elas, temos:

Sd

VW

2

= (12)

Em termos do campo elétrico E, temos:

dEV .= e 90 10.36

1

πε =

então:

0

2

´´.εωε rSd

VW = (13)

As perdas por volume de material dielétrico podem ser calculadas para S = 1 m2 e d = 1 m:

E2 εr’’. f W/volume = ------------------ (watts/m3) 1,8 . 1010

ou ainda, E2 f εr’. tg δ W/volume = ------------------ (watts/m3) 1,8 . 1010

Quanto maior os parâmetros elétricos do material e a tg δ, maiores são as perdas dielétricas e maior será o fator de perdas dilelétricas.

Como exemplo, podemos verificar, para o polietileno reticulado, suas perdas por volume, quando submetido a um campo elétrico com gradiente de 5 kV/mm: εr’ = 2,3 tg δ = 0,0002 logo: W/volume = 3,8 . 10 –5 (watts/m3) Circuito equivalente de um dielétrico Qualquer dielétrico pode ser representado por uma combinação equivalente de capacitores e resistências. O elemento resistivo representa as perdas do dielétrico e o capacitor é empregado para representar a parte real da constante dielétrica. Para a representação por circuito paralelo, temos: Figura 8 – Representação paralelo de dielétricos

VGR

VI r .==

CVjI c ω=

Rtg

ωδ

1=

com R = resistência AC da isolação par a frequência ω. Considerando a capacitância Co no vácuo, temos: Ic = j ω ε´Co V e Ir = ω εr’’. Co Para a representação por circuito série, temos:

C

R

Ic

Ir V

8

Figura 9 – Representação série de dielétricos

Coj

CjR

Y rr ωεε

ω

´)´´(1

´

1+=

+=

Esta representação é pouco empregada.

B. Comportamento elétrico O conhecimento dos processos dos mecanismos de condução e ruptura elétrica é fundamental para o emprego de materiais poliméricos sólidos como isolantes elétricos. Os isolantes poliméricos, quando submetidos a elevados campos elétricos, polarizam-se e podem apresentar movimentação de cargas livres, formação de cargas espaciais que interferem em sua rigidez dielétrica e na dissipação de energia do material. Essa polarização, conforme já abordamos, é uma forma de ordenamento espacial das partículas eletricamente carregadas em seu interior, sob a ação de um campo elétrico. Tanto a polarização quanto a corrente de condução que se estabelecem no dielétrico são causadas pelo movimento de partículas eletricamente carregadas. Durante a polarização, as cargas ligadas a moléculas da matéria são postas em movimento. No entanto, estas cargas não podem deixar os limites da molécula, enquanto a condução é realizada pelo movimento de portadores com cargas livres. A presença de pequenas quantidades de impurezas é que determina a condução, a qual não é atribuída à substância básica do dielétrico. A polarização pode ser vista como o deslocamento elástico das cargas no interior da matéria (corrente de deslocamento). Quando a tensão aplicada é retirada, as cargas tendem a retornar à sua posição inicial. A corrente capacitiva pode existir no dielétrico por um longo período de tempo sob a ação de um campo elétrico alternado. A corrente de condução coincide em fase com a tensão aplicada, enquanto a corrente de deslocamento está adiantada da tensão. Os estudos experimentais que têm sido desenvolvidos mostram que inúmeros fatores influenciam o processo de ruptura elétrica, e podem ser associados não só às impurezas que permeiam um composto isolante, mas também à existência de cargas espaciais e ainda à morfologia das cadeias poliméricas, ou seja, sua cristalinidade.

Como exemplo, associa-se a rigidez elétrica do polietileno ao seu grau de cristalinidade, que diminui com o crescimento das regiões amorfas ou semi-cristalinas no composto. No entanto, para a maioria das aplicações, as falhas elétricas são influenciadas por projeto, impurezas, ambiente de uso e tensão aplicada. Caso sejam tomadas ações para prevenir a intervenção dos mecanismos associados às falhas, é possível medir a tensão de ruptura conhecida como rigidez intrínseca do material, pois esses agentes de falha mascaram completamente qualquer efeito que a natureza do material possa apresentar. A isolação pode ser entendida ou representada como uma cadeia de elos, mecanicamente atracados um ao outro, sendo que a probabilidade de falha do conjunto é caracterizada, por aproximação, à probabilidade de falha do elo mais fraco. Assim, pode-se reconhecer que, para um aumento de área ou volume do material, a possibilidade da ocorrência ou de existência de um elo mais fraco no conjunto também aumenta. Para a avaliação da vida de um cabo, ou seja, sua probabilidade de falha quando em operação, é empregada a distribuição de Weibull, que leva em consideração a existência do elo mais frágil. Essa abordagem considera a influência causada pelas impurezas à natureza homogênea da isolação, não sendo consideradas as agressões que porventura existam no ambiente de instalação. Está baseada, portanto, nos seguintes aspectos:

• a isolação está protegida da influência do meio externo pela existência de uma capa protetora;

• a ruptura é caracterizada pelo tempo decorrido até a

falha, pela solicitação elétrica e pelo volume do material solicitado eletricamente;

• a ocorrência da ruptura se dá em um domínio

microscópico e leva à falha toda a espessura da isolação.

Por meio da realização de ensaios de laboratório em cabos, onde são aplicados gradientes de tensão elétrica (V) até a perfuração no tempo (t), a lei da probabilidade acumulada de falha p(t), para um comprimento (L), pode ser correlacionada aos valores experimentais obtidos através da expressão:

−=

o

b

o

a

o L

L

E

E

t

ttp exp1)( (14)

onde: a = grau de dispersão do tempo de cada perfuração b = grau de uniformidade do isolamento Eo = gradiente máximo para p(t) = 0,632 Lo = comprimento de referência to = tempo de referência para E0

C R´

R´<< R

I

V

9

Para uma dada probabilidade de falha, a seguinte lei de vida é obtida:

n

oa

b

o

o V

V

V

V

t

t

=

= (15)

onde, quanto maior o valor de n (n = b/a), maior a vida do cabo. Descargas parciais internas Em dielétricos líquidos e gasosos, após a ruptura elétrica e a tensão aplicada ser removida, a mobilidade das partículas do isolante permite que a porção que sofreu a descarga recupere integralmente sua rigidez dielétrica. Nos dielétricos sólidos, ao contrário dos outros dielétricos, a ruptura elétrica representa a destruição do dielétrico na porção onde se realizou. As descargas parciais internas nos isolantes ocorrem devido à existência de microvazios ou à heterogeneidade do material com pontos de elevada condutividade, ou ainda, nas imperfeições das interfaces de isolantes dispostos em camadas, tal como ocorre nos pontos de defeitos nas semicondutoras junto ao isolante. Esses defeitos levam à concentração das linhas de campo elétrico nas suas proximidades. Essa concentração de linhas de campo dá início ao processo de descargas parciais que erodem as cavidades no interior do dielétrico até a sua perfuração. Pode-se verificar, na Fig.10, que a existência de um dielétrico submetido a um campo elétrico levará à concentração do campo elétrico no material na razão inversa das constantes dielétricas:

Figura 10 – Descargas parciais em cavidades

Por exemplo:

Para ε1 = 3 * ε0 e ε2 = ε0 ⇒ E2 = 3 * E1

As solicitações elétricas e os fenômenos associados à ionização interna e às descargas parciais mais conhecidos que ocorrem nos isolantes sólidos, como o polietileno, são a arborescência elétrica e em água.

Arborescência elétrica Este fenômeno de pré-ruptura elétrica está associado principalmente à existência de vazios e impurezas no interior da isolação e com a ocorrência de descargas parciais quando o dielétrico é submetido a um campo elétrico. As descargas parciais causam o aquecimento de pontos localizados, conforme já vimos. Esse processo de degradação é reconhecido através da formação de canais, a partir do ponto de origem, que apresentam a forma de um arvoredo, como pode ser visto nas duas representações da figura a seguir: Figura 11 – Representação de arborescências As arborescências elétricas produzem cavidades em forma de canais, com encaminhamento paralelo ao campo elétrico aplicado, e são resultantes da decomposição do material. Este fenômeno pode ser controlado quando são aprimoradas as técnicas de produção do material isolante, como a tripla extrusão, limpeza do material e do processamento, e a injeção de aditivos, como a acetofenona, que inibem reações iônicas necessárias ao desenvolvimento da arborescência. Arborescência em água A arborescência em água relaciona-se com a difusão de umidade ou vapor de água pelo dielétrico, comum aos materiais poliméricos, que apesar da aparência consistente e da baixa permeabilidade, têm essa característica. Diferente da arborescência elétrica, que apresenta um crescimento rápido levando à ruptura do polietileno em pouco tempo, a arborescência em água tem crescimento lento e a ruptura do material ocorre com seu processo de envelhecimento, em torno dos dez anos de vida, segundo a literatura técnica.

Cavidade ε2

Dielétrico ε1

1

2

2

1

εε

=E

E

10

A arborescência em água consiste de caminhos filamentares entre pequenas cavidades, paralelos ao campo elétrico, pelos quais a umidade penetra sob a ação de um gradiente elétrico. A umidade pode estar no estado líquido ou de vapor, e com a temperatura de trabalho do dielétrico, os pontos com água serão os mais quentes e, portanto, submetidos a alta pressão e grande concentração de campo elétrico. Essas condições levam o vapor de água a se difundir a partir do ponto inicial para as proximidades. Estudos mais recentes publicados têm sugerido que a morfologia do material tem importante papel no crescimento dessas arborescências. No entanto, pode-se dizer que esse fenômeno não é ainda conhecido em detalhes, apesar de serem conhecidos aditivos que conferem alguma resistência ao crescimento de arborescências em água. A própria resina base utilizada na fabricação do material isolante polimérico pode influenciar o grau de ocorrência desse fenômeno, uma vez que as diferentes resinas (EPDM, silicone, etc.) apresentam propriedades higroscópicas (permeabilidade à agua) diferentes podendo, portanto, terem desempenhos também diferentes sob as mesmas condições de aplicação. Trilhamento elétrico Os processos naturais de umidificação, oxidação e contaminação das superfícies de isolantes elétricos, empregados para o uso externo (ao tempo), produzem uma elevada condução de corrente elétrica, com a diminuição da resistividade superficial do material dielétrico. A trilha é definida como um caminho condutor permanente formado na superfície do isolante. A circulação de corrente em superfícies com a condutividade aumentada, como por exemplo, pela umidade, leva a um aquecimento do local, que causa a evaporação da água e, consequentemente, diminuindo a condutividade e criando regiões secas com valores elevados de temperatura. Durante a repetição do processo de umidificação e secagem da superfície, pequenos arcos ocorrem entre pontos mais condutores, produzindo a carbonização do material isolante (trilhamento) ou a perda de material (erosão). Esse fenômeno é, portanto, caracterizado pela formação de resíduos carbonosos acompanhado por cintilações luminosas e leva à deterioração do material isolante com a formação de trilhas. Materiais isolantes para uso externo, principalmente quando sujeitos a campos elétricos não uniformes, devem ser avaliados quanto à capacidade de resistir ao trilhamento elétrico. Para tanto, diversos ensaios são previstos em normas pertinentes, que permitem selecionar os isolantes que suportem melhor o fenômeno e que sejam mais adequados aos ambientes em que serão aplicados. Outra situação que pode contribuir, ou agravar a ocorrência de trilhamento elétrico, diz respeito à compatibilidade dielétrica, quando diferentes isolantes são empregados em conjunto e estão sujeitos a elevados campos elétricos. Na Fig.12, pode-se verificar, comparativamente, o efeito do emprego de diferentes dielétricos e o comportamento do campo elétrico em cada material, como no caso de um cabo coberto sobre isolador.

⇓ ⇓ Figura 12 – Distribuição da tensão em isolantes

+

=21

21 CC

CVV e

+

=21

12 CC

CVV

1

2

1

2

2

1

εε

==C

C

V

V (16)

Por exemplo: Seja um cabo coberto com isolante à base de polietileno:

ε1 = 2,3 (polietileno), apoiado sobre um isolador de porcelana:

ε2 = 8 (porcelana). Os potenciais estarão distribuídos nos dielétricos envolvidos conforme segue: V1(potencial no polietileno) ≈ 4 V2(potencial na porcelana) O resultado acima, V1 ≈ 4 V2, indica que a maior parcela da tensão estará sobre a cobertura do condutor o que, portanto, pode contribuir para estabelecer as condições do processo de trilhamento elétrico. Caso o material empregado para o isolador seja compatível com o material da cobertura do cabo, ou seja, com a mesma constante dielétrica, as tensões seriam distribuídas equilibradamente entre os isolantes. A figura a seguir ilustra esses dois casos, apresentando resultados obtidos por meio de simulação computacional pelo método dos elementos finitos [3]:

ε1 - V1

isolante do cabo

ε2 - V2

isolador de porcelana

V

ε1 - isolante do cabo

ε0 – ar

ε2 - isolador de porcelana

11

Figura 13 – Comportamento das linhas equipotenciais. C. Comportamento termomecânico Um isolante sujeito à ação de um campo elétrico tem sua temperatura aumentada, conforme já discutimos. Geralmente, a condutividade é elevada com a temperatura e, portanto, aumenta seu fator de perdas, podendo levar o dielétrico à instabilidade térmica, quando a taxa de crescimento da temperatura exceder a taxa de perda de calor do dielétrico. Normalmente não é necessário que todo o volume do dielétrico seja aquecido para ocorrer a ruptura térmica. É suficiente que uma pequena poção do dielétrico tenha aumentado seu fato de perdas e, consequentemente, ser levado a uma temperatura que cause sua ruptura, por instabilidade térmica. Para que não haja colapso do dielétrico por instabilidade térmica, é necessário que haja equilíbrio térmico e, para tanto, é necessário satisfazer a equação da continuidade térmica:

( )Tkdt

dTCE v ∇∇+= .2σ (17)

onde: σ: condutividade volumétrica σ = ϖ δ 0δ´ tg δ Cv: capacidade térmica k: condutividade térmica dT/dt: taxa de variação da temperatura ∇T: gradiente de temperatura no dielétrico De acordo com a norma IEC-216 [4], a vida L de um material, para uma dada temperatura T, segue a lei de Arrhenius, segundo a qual:

RT

EaL +=log (18)

onde: a: constante R: 8,314 [ J/mol K] (constante de gás perfeito) E: energia experimental de ativação Figura 14 – Envelhecimento térmico (Arrhenius) De acordo com a literatura técnica [3], um cabo isolado em XLPE, quando aquecido acima do ponto de fusão cristalina e a seguir resfriado à temperatura ambiente, tem alteradas suas dimensões iniciais. Na direção radial, sob o efeito da temperatura, o material se dilata. Quando o material retorna à temperatura ambiente, ele se apresenta expandido na direção longitudinal. Segundo as mesmas fontes, o comportamento mecânico do polietileno está relacionado ao grau de cristalinidade, aos aditivos inorgânicos que afetam o módulo de tensão de alongamento e ao grau de reticulação que afeta a sua elasticidade. Para solicitações de temperaturas contínuas, o PE (polietileno) mantém suas características normais a 80° C, o HDPE (polietileno de alta densidade) a 90 ° C e, no caso do XLPE (polietileno reticulado) é preciso cuidado na fixação da temperatura em regime de sobrecarga, devido a sua significativa perda de módulo de tensão de alongamento, próximo ao ponto de fusão de cristalinidade (103 °C). O comportamento mecânico de dielétricos apresenta maior interesse nos estudos de cabos de energia, quando são empregados sistemas de isolação com materiais de diferentes constantes dielétricas. As forças mecânicas que aparecem nos dielétricos sob a ação de um campo elétrico tendem a deformar o dielétrico. Essas forças, atuando em partículas do meio isolante, tendem a comprimi-lo na direção do campo elétrico e o expandem na direção transversal do campo. Em dielétricos homogêneos, essas forças são equalizadas no seu interior. Somente atuam na interface de vários meios, podendo provocar imperfeições, como perda de aderência e formação de vazios, principalmente quando submetidos a elevados gradientes de tensão (impulso de tensão) e a ciclos térmicos. D. Comportamento químico O desempenho dos isolantes elétricos depende decisivamente dos ambientes de emprego desses isolantes, devido às

Linhas de campo elétrico distorcidas no ar

T (° C)

a) cabo coberto em polietileno sobre isolador em porcelana

Linhas de campo elétrico equilibradas

isolador de porcelana

cabo coberto

Linhas equipotenciais

12

agressões a que estão sujeitos, principalmente nas camadas externas. A oxidação, a compatibilidade (difusão de componentes) e a corrosão são os principais efeitos químicos a serem considerados. Desses efeitos, é muito relevante o papel da oxidação no processo de envelhecimento dos polímeros, afetando as propriedades mecânicas e participando dos processos de arborescência em água. Para atenuar esse problema, são empregados atualmente aditivos anti-oxidantes na produção dos polímeros. Para a determinação do conteúdo de oxidantes e para a verificação da estabilidade das propriedades dos polímeros, são realizados ensaios de caracterização mecânica, antes e após envelhecimento térmico. A aderência entre a isolação e a semi condutora dos cabos de energia pode também ser afetada pelo deslocamento e pela difusão de íons de aditivos inibidores, no interior do meio isolante. Como normalmente os aditivos empregados têm características iônicas, esse deslocamento pode causar reações químicas e provocar a deterioração do isolante. Novamente, são prescritos ensaios normalizados para a verificação da compatibilidade dos diversos aditivos. E.Envelhecimento climático Os dielétricos isolantes empregados para uso em ambientes externos devem ser adequados para suportar também a solicitação solar, principalmente da radiação ultra violeta. Para isso, são empregados diversos aditivos com função de conferir ao isolante a necessária resistência ao U.V. Entre eles, pode ser agregado ao composto isolante o aditivo negro de fumo, na forma de partículas de carbono, obtidas por queima de material orgânico. Entre os ensaios que são normalmente realizados, com o propósito de verificar a manutenção das propriedades do composto isolante básico após ter sido difundida uma carga de anti-U.V., podemos citar a resistência à tração e verificação do alongamento à ruptura, antes e após o envelhecimento climático em câmaras de intemperismo. Essas câmaras reúnem um conjunto de solicitações como a névoa salina, elevação de temperatura e radiação de ultravioleta em ciclos com duração individual diárias. No caso do negro de fumo, por ser um material condutor, a verificação à resistência ao trilhamento elétrico após envelhecimento também permite verificar a manutenção das propriedades iniciais do composto. Se considerarmos os padrões de radiação solar dos países-origem das tecnologias em uso na fabricação de cabos, a incidência de ultra violeta no Brasil, com clima tipicamente tropical, é um fator de envelhecimento bastante preocupante. Não existe ainda, no entanto, um consenso que permita estabelecer métodos de ensaios laboratoriais que sejam realmente representativos dos efeitos sofridos pelos materiais poliméricos em campo. Também no que se refere à previsão da vida útil do material numa dada instalação ainda não é possível estabelecer um modelo por meio de ensaios que nos permita essa previsão. Um dos principais trunfos dos ensaios atualmente disponíveis é o de permitir uma análise comparativa entre os diversos compostos existentes, para identificação daqueles que

apresentam maior resistência nos ambientes em que são empregados. A vida útil e a probabilidade de falha também podem ser avaliadas por modelos que procuram se aproximar das condições de campo. V. EXPERIÊNCIA DAS EMPRESAS DE ENERGIA A utilização de cabos cobertos, ou mesmo isolados, nas redes aéreas de distribuição, vem se intensificando nos últimos tempos, a fim de conciliar a ocupação das vias públicas com as interferências normalmente encontradas e proporcionar um melhor nível de confiabilidade e segurança quando comparadas às redes com cabos nus. Os cabos cobertos com XLPE já se constituem numa boa alternativa ao planejamento, projeto e operação das redes aéreas de distribuição. No entanto, a despeito da sua atratividade econômica em relação aos sistemas subterrâneos, e de acordo com a teoria que previamente abordamos, esses cabos estão sujeitos a alguns problemas de desempenho que podem resultar em rompimentos indesejáveis e queda do cabo ao solo em situações que acabam por colocar em risco a segurança de terceiros. Os principais defeitos verificados, como já vimos, são a abrasão da camada isolante, o aparecimento de fendas e trincas, o trilhamento elétrico e a ruptura. A ruptura dos condutores aéreos representa uma grande preocupação das concessionárias, não só devido aos transtornos de uma interrupção geral, mas também devido ao fato de que a proteção de sobrecorrente do sistema elétrico nem sempre opera de modo satisfatório. A Fig. 15 a seguir ilustra alguma das falhas mais comuns dentre as que normalmente envolvem os condutores elétricos cobertos com camada isolante e que já foram tratados nas seções anteriores deste trabalho. As especificações técnicas da CEMIG de cabos cobertos para uso na média tensão [5] já incluem as exigências relacionadas à fabricação dos cabos e que garantem a eliminação de grande parte dos problemas potenciais de desempenho. Esses cabos, para serem adquiridos, devem possuir cobertura de composto polietileno reticulado (XLPE), resistente ao trilhamento elétrico, às intempéries, à abrasão mecânica e radiação ultravioleta. A cobertura deve ser contínua e homogênea ao longo de todo o comprimento do cabo e deve ficar perfeitamente justaposta e concêntrica em relação ao condutor, além de apresentar superfície lisa, cilíndrica, isenta de porosidades, trincas e de materiais estranhos e contaminantes. Como exemplo dos ensaios que são prescritos nas especificações técnicas e realizados por ocasião da aquisição dos cabos, podemos destacar: tensão elétrica aplicada na superfície da cobertura, resistência da cobertura ao trilhamento elétrico (nas condições de cabo coberto novo e também envelhecido por processo laboratorial), temperatura de fusão do material da cobertura, tração e alongamento à ruptura da cobertura, resistência à abrasão, resistência à penetração longitudinal de água, resistência ao intemperismo artificial, etc.

13

Figura 15 – Processos que desencadeiam ruptura de condutores cobertos No que se refere à distribuição desequilibrada de potenciais nos diversos dielétricos envolvidos nos pontos de fixação dos cabos cobertos aos isoladores da rede elétrica (vide Fig. 12 e Fig. 13), e que abordamos na seção IV deste trabalho ao tratarmos dos processos de envelhecimento e, mais particularmente, das condições que favorecem o trilhamento elétrico, podemos afirmar que a CEMIG reduz significativamente a ocorrência do problema pelo fato de não utilizar isoladores de porcelana nessas situações. A norma que define as instalações básicas das redes protegidas [1] garante que o cabo coberto estará sempre em contato com isoladores e outros acessórios fabricados também com materiais poliméricos, dieletricamente compatíveis com a isolação em polietileno reticulado dos cabos condutores. VI. CONCLUSÕES A decisão da CEMIG de utilizar redes protegidas nos circuitos primários e redes isoladas nos circuitos secundários como padrão mínimo de redes de distribuição de energia faz parte de um conjunto de diretrizes recentes da empresa e que

visam, ao mesmo tempo, reduzir custos, aumentar a segurança, diminuir impactos ambientais e melhorar a qualidade de fornecimento, alcançando índices de interrupção similares aos obtidos por empresas no primeiro mundo. Em consequência, o emprego de grande diversidade de materiais sólidos , tais como PVC, XLPE, EPDM e HPDE para a confecção de isoladores, terminais e, principalmente, cobertura de cabos de redes elétricas tem se intensificado muito nas últimas décadas. Alguns problemas de desempenho desses cabos, da mesma forma como acontece por ocasião da implantação de qualquer equipamento ou material novo, somente podem ser bem caracterizados e solucionados à medida que se acumula experiência com o seu uso. Se, por um lado, o conhecimento do comportamento dos meios isolantes mais tradicionalmente empregados já está bastante consolidado, faz-se necessário aprofundar estudos e pesquisas relacionadas à verificação da suportabilidade desses novos materiais isolantes às solicitações elétricas e ambientais a que estão sujeitos em suas aplicações normais e relacionadas também à investigação da degradação dos materiais poliméricos por meio dos processos de envelhecimento natural e determinantes de suas limitações de uso. Os cabos cobertos para aplicações em redes de distribuição de energia elétrica, dependendo de algumas condições de emprego e por não terem campo elétrico confinado, podem ser susceptíveis a problemas de descargas superficiais as quais ocasionam trilhamento elétrico e erosão da camada isolante, podendo conduzir à ruptura do cabo com as óbvias e danosas consequências no desempenho do sistema elétrico e, principalmente, no comprometimento da segurança de pessoas e de instalações. Algumas dessas deficiências apresentadas pelos cabos relacionam-se com o sistema elétrico em si, tais como, a forma de instalação, os acessórios empregados, etc. e cuja consequência não depende praticamente do cabo. Outra classe de problemas depende mais das características intrínsecas do cabo, tais como propriedades do material isolante, espessura da camada, etc. e que são características, portanto, passíveis de melhoria em função de novos projetos do cabo. As definições relacionadas ao projeto e ao processo de fabricação dos cabos são fundamentais para o seu desempenho. Alguns tipos de materiais podem apresentar, por exemplo, uma boa resistência natural ao trilhamento elétrico, mas a qual pode ser comprometida pela necessária inclusão de aditivos ao material original com o propósito de melhorar a sua resistência aos raios ultra-violeta, o que exige um adequado balanceamento das variáveis do projeto e fabricação a fim de garantir um desempenho satisfatório frente Às diversas solicitações elétricas e ambientais. Um bom cabo deve ser resistente às ações da radiação solar bem como ao trilhamento elétrico e à erosão, sendo que as especificações técnicas para a aquisição dos condutores devem prever ensaios específicos para verificações dessa natureza sendo que algumas medidas práticas também podem ser tomadas para prevenir a ocorrência do problema na rede. Assim, é fundamental que todo projeto de cabo, onde se visa melhorar o desempenho do sistema, seja iniciado pela

Trilhamento elétrico

Erosão

14

identificação e classificação correta dos problemas encontrados no campo para que seja previamente avaliada a possibilidade, ou não, de se obter melhores resultados apenas alterando o tipo de cabo, o que compete ao fabricante, ou se serão também necessários cuidados ou medidas a serem tomadas em relação à instalação em que os cabos serão empregados, aos acessórios utilizados, etc. e que são providências, por sua vez, da responsabilidade das empresas usuárias do cabo.

VII. AGRADECIMENTOS

Agradeço à colaboração de Renato Andrade Bernis

(CEMIG) no que se refere à bibliografia e a outras informações técnicas relevantes para a elaboração deste trabalho. Ao professor Jaime Arturo Ramírez, agradeço a orientação na etapa de definição do tema e a receptividade e o estímulo manifestados em relação à proposta de trabalho que apresentamos.

VIII. REFERÊNCIAS

[1] CEMIG - ND-2.9 – “Instalações básicas de redes de distribuição

protegidas” – Norma Técnica, Julho, 1999. [2] DE CONTI, A.R. “Configurações da rede de distribuição da CEMIG”,

Relatório Técnico, Novembro 2000. [3] CED – Centro de Excelência em Distribuição de Energia Elétrica

(CESP – CPFL – ELETROPAULO – EPUSP – IEE/USP), “Introdução ao comportamento dos isolantes empregados em cabos para redes aéreas isoladas” – Nota Técnica, Maio 1994.

[4] IEC – 60216-1 – “Guide for the determination of thermal endurance properties of electrical insulating materials. Part 1: General guidelines for ageing procedures and evaluation of test results”, May, 1990 .

[5] CEMIG – “Especificação técnica para cabos de alumínio cobertos para média tensão” – 02.118-CEMIG-0379f, Fevereiro, 1999.