UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
DISCIPLINA DE MANUTENÇÃO E ENSAIOS
ELÉTRICOS
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
PROFESSOR FERNANDO PIAZZA
ENSAIOS PARA VERIFICAÇÃO DO ISOLAMENTO EM CABOS
ENSAIO SEGUNDO MAN – MANUAL DE MANUTENÇÃO DO SISTEMA ITP 0933026-01
1. Terminologia e Conceitos
Cabo de Energia: conjunto de fios encordoados, isolados ou não entre si, podendo o conjunto ser isolado ou não.
Isolamento: conjunto da propriedades adquiridas por um elemento condutor ou conjunto de elementos
condutores, decorrentes de sua isolação, em sentido puramente quantitativo relacionado com a capacidade de
suportar as solicitações de origem elétrica, que vierem a ser impostas.
Mufla: caixa metálica ou não metálica destinada a conter e proteger os condutores de um cabo, nos pontos em
que estes devem ser ligados a outros condutores.
Mufla terminal: mufla destinada a selar a extremidade de um cabo e assegurar saída isolada para os condutores
do mesmo.
Blindagem: é utilizada para confinar o campo elétrico do cabo ao isolamento do condutor, além de servir como
proteção dos cabos conectados a linhas aéreas ou sujeitos a potenciais induzidos e oferecer segurança no
manuseio do cabo.
Corrente de Fuga: corrente num material isolante submetido a um gradiente de potencial menor do que sua
rigidez dielétrica.
Tensão de Isolamento: são as tensões para as quais o cabo foi projetado (V0 /V).
Circuito equivalente de uma cabo de energia:
XL
R
Ri
Xc
Blindagem
XL ⇒ reatância indutiva do condutor do cabo;
R ⇒ resistência do condutor do cabo;
Ri ⇒ imperfeições do dielétrico;
XC ⇒ reatância capacitiva entre os condutores e sua respectiva blindagem;
Circuito simplificado equivalente de um cabo de energia:
Ri
X
Como é analisado o isolamento do cabo de energia, pode-se considerar XL e R (parâmetros do condutor) como
desprezíveis em relação à Ri e XC (parâmetros do isolamento).
Quando aplica-se um tensão CA haverá uma corrente através do capacitor, causando perdas no dielétrico ou
ainda uma pequena corrente de fuga através da resistência de isolamento. Como a aplicação de corrente
contínua, só haverá a circulação de corrente de fuga através da resistência de isolamento.
A corrente total será a soma de três componentes: IC, IA, e IF, onde:
a) corrente capacitiva de carga (IC): é resultado da aplicação de uma tensão à capacitância do isolamento e função
do material isolante do cabo. Inicia com o valor muito alto e decai muito rápido e exponencialmente até zero, de
acordo com a equação: I C =
do isolamento.
−t
V
× e RC . Esta corrente não é considerada para efeito de avaliação da condição
R
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b) corrente de absorção dielétrica (IA): surge devido à polarização e acumulação de cargas elétricas no interior de
dielétricos imperfeitos, estando sujeito a uma tensão em CC. É dada pela seguinte equação:
I A = ∆V × C × D × t − n .
c) corrente de fuga (IF): o valor da corrente de fuga é determinado pela lei de Ohm, ou seja: I F =
V
.
R
Como IC e IA decrescem com o decorrer do tempo, a corrente medida após um tempo suficiente para atingir a
estabilização, será a corrente de fuga IF. Após a estabilização, a corrente de fuga deve permanecer constante,
independente do tempo, para determinado valor de tensão aplicada ao isolamento.
Deste modo, pode-se afirmar que o isolamento do cabo ensaiado suporta o valor de tensão aplicada. Porém, se
houver um aumento contínuo de corrente de fuga, mantendo-se constante a tensão, possivelmente a isolação do
cabo estará com defeito, podendo ser perfurada se houver continuidade de aplicação de tensão.
CORRENTES PRESENTES NUM DIELÉTRICO SUBMETIDO A UMA TENSÃO EM CC
2. Materiais Necessários
Equipamento portátil para ensaio de tensão aplicada em CC (Hypot).
Termômetro e higrômetro.
Cronômetro.
3. Preparativos
O cabo ensaiado deverá estar com suas muflas terminais instaladas, pois assim todo o conjunto é testado. As
muflas devem estar limpas e secas a fim de evitar fugas superficiais de corrente.
A umidade relativa do ar não deve ser superior a 70%.
4. Ensaio de Tensão Aplicada em CC com Hypot
Este ensaio é aplicado em duas etapas:
a) Ensaio “corrente de fuga x tensão”.
b) Ensaio “corrente de fuga x tempo”, imediatamente após o primeiro.
No ensaio “corrente de fuga x tensão”, a tensão é elevada vagarosamente em degraus de 5kV ou 10kV dependendo
da tensão ou isolamento do cabo, registrando-se o nível de tensão e a corrente de fuga correspondente. É fornecido
o limite de aplicação da tensão, porém deve-se interromper o acréscimo de tensão no ponto em que a curva “corrente
de fuga x tensão” apresentou uma tendência à subida brusca.
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GRÁFICO “CORRENTE DE FUGA x TENSÃO”
Pela análise do gráfico, verifica-se que o segmento da curva entre os ponto A e B indica uma variação quase linear e
suave da corrente de fuga, significando que o isolamento está se comportando adequadamente. Ao atingir o ponto C,
verifica-se início de uma subida rápida da corrente.
Mesmo quando a tensão limite não foi atingida, em função do aparecimento do ponto C, antes desta tensão limite, os
aumentos de tensão devem ser interrompidos neste ponto.
5. Execução do Ensaio
Partindo-se do zero, eleva-se a tensão gradativamente até o valor do 10 degrau, num tempo igual a 30 segundos;
Aguarda-se, no mínimo, 1minuto para a estabilização da corrente, efetuando-se, em seguida, a leitura da corrente
de fuga. Plota-se o primeiro ponto no gráfico;
Eleva-se a tensão gradativamente até o valor do 20 degrau, num tempo igual a 30 segundos;
Aguarda-se, novamente, 1minuto para a estabilização da corrente, efetuando-se, em seguida, a leitura da
corrente de fuga. Plota-se o segundo ponto no gráfico;
Repete-se a seqüência acima até atingir o valor de tensão limite de ensaio estabelecido;
Imediatamente após ser atingida a tensão de ensaio ou o ponto “C”, sem aguardar a estabilização da corrente,
efetuar a leitura desta última e plota-se o valor encontrado;
Mantendo-se fixa a tensão, efetuar leitura de corrente de 1 em 1 minuto até 10 minutos. Plota-se cada valor no
gráfico “corrente de fuga x tempo”;
Após cada 10 minutos, reduz-se a tensão até zero. Aguarda-se alguns minutos para que seja descarregada a
energia contida no cabo;
Por medida de segurança, aterra-se o cabo para a eliminação de eventuais cargas residuais.
6. Análise dos Resultados
Este ensaio é feito para uma avaliação comparativa de ensaios atuais com anteriores. A curva “corrente de fuga x
tempo” quando apresentar sinais de elevação, significará uma má condição do isolamento.
CABO COM ISOLAMENTO EM BOAS CONDIÇÕES
CABO COM ISOLAMENTO DETERIORADO
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ENSAIO SEGUNDO ABNT – NBR 6813, e EB 2173
1. RESISTÊNCIA DE ISOLAMENTO À TEMPERATURA AMBIENTE
A resistência de isolamento do cabo, referida ao comprimento de 1km, não deve ser inferior à calculada com a
fórmula, com a constante de isolamento (ki) especificada, como exemplo a cobertura XLPE tem ki=3700MΩkm,
para temperatura de 200C.
Existe um comprimento de cabo mínimo de 5m.
Para o cálculo da resistência de isolamento utiliza-se a seguinte fórmula:
RI =
k i × log10
l
D
d ; onde:
RI ⇒ resistência de isolamento;
ki ⇒ constante de isolamento;
D ⇒ diâmetro sobre a cobertura, mm;
d ⇒ diâmetro sob a cobertura, mm.
Sob tensão elétrica CC, 300 a 500V, sendo o tempo mínimo 1 minuto e máximo 5 minutos.
A tensão é aplicada entre o condutor e a proteção metálica (blindagem), quando não houver a blindagem, aplicar
a tensão entre o condutor e a água (cabos imersos em água).
Este ensaio deve ser realizado após o ensaio de tensão aplicada em cabo submerso.
2. RESISTÊNCIA DE ISOLAMENTO À 900C
A resistência de isolamento do cabo, referida ao comprimento de 1km, não deve ser inferior à calculada com a
fórmula, com a constante de isolamento (ki) especificada, como exemplo a cobertura XLPE tem ki=3,7MΩkm, para
temperatura de 200C.
Existe um comprimento de cabo mínimo de 5m.
Utiliza-se a mesma fórmula utilizada para o cálculo da resistência de isolamento a temperatura ambiente
Sob tensão elétrica CC, 300 a 500V, sendo o tempo mínimo 1 minuto e máximo 5 minutos.
A tensão é aplicada entre o condutor e a proteção metálica (blindagem), quando não houver a blindagem, aplicar
a tensão entre o condutor e a água (cabos imersos em água).
Este ensaio deve ser realizado após o ensaio de tensão aplicada em cabo submerso.