Modelagem e Caracterização de Descargas de Superfície em Material Isolante para Espaçadores: Forma do Eletrodo, Modo de Descarga e Revisão do Conceito de Creepage

Na concepção de espaçadores MV AC e DC, os fatores predominantes são as condições de superfície e interface. O projeto é geralmente realizado com base em especificações e normas que se baseiam em experiência de longo prazo e testes de laboratório. No entanto, a difusão da eletrônica de potência com uma tendência a aumentar o campo elétrico, a frequência de comutação e o tempo de subida para alcançar uma maior densidade de potência exige uma abordagem inovadora e global para o design otimizado de sistemas de isolamento. Uma nova metodologia, baseada na simulação de campo, modelagem de descarga e medições de início de descarga parcial, chamada de abordagem de três pernas, pode formar a base para otimizar o design do isolamento para qualquer tipo de forma de onda de tensão de alimentação. Este artigo foca na influência do tipo de eletrodo sobre o início e a fenomenologia das descargas de superfície e, como consequência, na interpretação dos resultados utilizados para a aplicação da abordagem de três pernas. Demonstra-se que um sistema típico de eletrodo utilizado para testes de material isolante pode gerar tanto descargas de gás quanto de superfície no ponto triplo, quando os eletrodos têm um perfil suave que é utilizado para evitar corona ou flashover. Assim, o teste de descarga parcial pode não fornecer uma indicação direta do início da descarga de superfície e, portanto, ser parcialmente enganoso para o design do isolamento. Outra consideração é que tal análise deve beneficiar-se de ferramentas de teste de PD dotadas de análises capazes de fornecer identificação automática do tipo de defeito gerador de PD, ou seja, interno, de superfície e corona, uma vez que ações de design e remediação podem ser tomadas, e materiais isolantes adequados desenvolvidos, somente conhecendo o tipo de fonte geradora de PD. Portanto, o teste de descarga parcial pode não fornecer uma indicação direta do início da descarga de superfície e, assim, ser parcialmente enganoso para o design do isolamento. Além da importância da abordagem de três pernas para favorecer um design confiável e otimizado de sistemas de isolamento, há uma necessidade clara de ter uma ferramenta de teste de PD dotada de análises. Ela deve, de preferência, ser capaz de fornecer identificação automática do tipo de defeito gerador de PD, ou seja, interno, de superfície e corona.