Poryoyo shiNo projeto de redes de distribuição de média tensão (MT), os componentes isolantes, como as buchas de transformadores, servem como interface crítica entre os condutores energizados e os invólucros aterrados. Para evitar a ruptura dielétrica, os engenheiros se baseiam em dois parâmetros espaciais fundamentais: folga e fuga. A folga é definida como a menor distância no ar entre duas partes condutoras - a “distância de ataque” que impede uma descarga direta. Creepage é a menor distância ao longo da superfície de um material isolante entre duas partes condutoras. Embora ambas as métricas tenham como objetivo isolar potenciais de alta tensão, elas abordam diferentes mecanismos de falha física.
A principal função da folga é resistir a sobretensões transitórias, como quedas de raios ou surtos de comutação. Para um sistema padrão de 15kV, a folga mínima deve ser ajustada com base no nível de isolamento básico (BIL) do equipamento. A distância de fuga foi projetada para combater o “rastreamento” - a formação de caminhos condutores carbonizados na superfície do isolador causados por umidade e poeira. Consequentemente, a distância de fuga é sempre significativamente maior do que a distância de folga para fornecer uma barreira resistiva mais alta contra correntes de fuga.
Para maximizar a fuga sem criar uma altura excessiva buchas de média tensão, Em alguns casos, os fabricantes utilizam a geometria “shed” ou “skirt”. Essas ondulações aumentam significativamente a área total da superfície. Por exemplo, uma bucha com uma altura física de apenas 300 mm pode atingir um caminho de fuga total de 450 mm ou mais com a integração de sheds profundos. Esse projeto é vital para acessórios para cabos onde o espaço dentro do painel de distribuição é limitado. Negligenciar a relação entre essas distâncias geralmente resulta em falhas na superfície, mesmo quando o espaço de ar é mantido.
Na prática, a relação entre essas distâncias é regida pela classe de tensão do equipamento (Um). Para um sistema de 24kV, os requisitos típicos de engenharia incluem:
[Insight do especialista: Seleção de isolamento].
- Índice de fluência para liberação: Tenha como meta uma proporção > 2,0 para instalações externas de MV para levar em conta a poluição imprevisível da superfície.
- Eficiência geométrica: Os galpões profundos e finos são mais eficazes na quebra de filmes contínuos de água do que as ondulações rasas e grossas. * Alinhamento de padrões: Verifique com antecedência se o seu projeto requer perfis ANSI ou DIN, pois a geometria do galpão varia significativamente entre esses padrões.
A ruptura do ar e o rastreamento da superfície representam os dois principais modos de falha que as dimensões de fuga e folga são projetadas para evitar. A ruptura do ar ocorre quando a força do campo elétrico excede a força dielétrica do ar, aproximadamente 3 kV/mm sob condições padrão, levando a um flashover. O rastreamento de superfície é um mecanismo de degradação progressiva que ocorre ao longo do tempo à medida que os contaminantes criam caminhos condutores.
A tensão do campo elétrico se concentra nos “pontos triplos” - áreas onde o condutor, o isolamento sólido e o ar se encontram. Se a folga for insuficiente, essas zonas de alta tensão podem ionizar o ar, criando uma descarga corona. Essa redução do isolamento efetivo pode desencadear um flashover abaixo do BIL nominal.
À medida que as faixas secas se formam, a tensão total do sistema cai ao longo dessas lacunas estreitas, causando um arco elétrico localizado. Esse processo é descrito por:
+1Onde σ representa a condutividade da superfície e Lrastejar é o comprimento total de fuga. O aumento da distância de fuga reduz IL, impedindo a evolução da falha.
O diagnóstico sistemático mostra que as terminações de contração a frio de 15 kV que falham no décimo quarto mês geralmente são atribuídas a esses microarcos que carbonizam a superfície. Como exemplo, os engenheiros citam IEC 60112, que define o Comparative Tracking Index (CTI). Texto âncora [NEED AUTHORITY LINK SOURCE]: IEC 60112 Método para a determinação da prova e dos índices de rastreamento comparativos.
A seleção da distância e da folga é ditada pela tensão operacional máxima do sistema ($U_m$) e pela gravidade do ambiente. Acessórios para transformadores deve suportar tensões de frequência de energia e surtos transitórios.
O BIL define a resistência do isolamento contra ondas de impulso $1.2/50$ $\mu s$. Um sistema de 15 kV geralmente precisa suportar um BIL de 95 kV ou 110 kV, exigindo liberações de 160 mm para 190 mm. As incompatibilidades nessas especificações são responsáveis por cerca de 40% dos erros de aquisição.
A tensão determina o comprimento do caminho de isolamento, enquanto a corrente nominal - variando de 55 A para 3150 A-influencia o diâmetro do núcleo.
Parâmetros padrão para seleção de buchas MV| Tensão do sistema ($U_m$) | BIL (Pico de Impulso) | Mín. Folga (ar) | Min. Creepage (altamente poluído) |
|---|---|---|---|
| 12 kV | 75 kV / 95 kV | 120 mm - 160 mm | ~372 mm |
| 24 kV | 125 kV / 150 kV | 220 mm - 280 mm | ~744 mm |
| 36 kV | 170 kV / 200 kV | 320 mm - 380 mm | ~1116 mm |
A escolha do material determina a força dielétrica e a resistência de rastreamento. As buchas secundárias de baixa tensão (BT) que atendem a circuitos de até 1 kV geralmente usam HTN (Nylon de alta temperatura) ou resinas especializadas.
No 12 kV a 52 kV a porcelana é o padrão do setor para ambientes externos buchas de média tensão devido à resistência aos raios UV. A resina epóxi oferece precisão para inserções de poço de bucha mas requer uma formulação específica para evitar que o produto fique “escorregadio” ao ar livre.
| Tipo de material | Resistência dielétrica | Resistência à poluição | Aplicativo comum |
|---|---|---|---|
| Porcelana (C110/C120) | 15-20 kV/mm | Excelente (envidraçado) | Transformadores de média tensão externos |
| Epóxi / Resina | 25-35 kV/mm | Moderado a alto | Painéis e poços internos |
| HTN (Nylon) | 10-15 kV/mm | Baixo (interno) | Terminais secundários de BT |
As distâncias de fuga devem ser dimensionadas de acordo com a gravidade do ambiente. Nas zonas costeiras, as proporções podem chegar a 31 mm/kV. A altitude também afeta a distância de ataque.
Para instalações acima de 1.000 metros, um fator de redução (Ka) deve ser aplicado à folga (d):
[Expert Insight: endurecimento ambiental] * Vantagens do encolhimento a frio: Uso acessórios para cabos de contração a frio em zonas de alta umidade; a pressão radial mantém uma vedação ativa. * Manutenção periódica: Programe uma limpeza anual em áreas com muita poeira para remover as camadas condutoras antes que ocorra um arco de banda seca.
A seleção da bucha correta requer a correspondência de 15 a 25 parâmetros. Em transformadores montados em blocos, a coordenação entre o poço da bucha e o inserções de poço de bucha é fundamental para evitar a descarga parcial.
Lista de verificação de especificações críticas| Categoria | Parâmetro obrigatório | Faixa típica de MV |
|---|---|---|
| Elétrica | Classe de tensão ($U_m$) | 12 kV - 52 kV |
| Elétrica | Classificação atual | 55 A - 3150 A |
| Mecânica | Diâmetro do furo de montagem. | Padrão ANSI/DIN |
Aquisição bem-sucedida de acessórios para transformadores de média tensão e acessórios para cabos depende de um alinhamento técnico preciso. O ZeeyiElec fornece uma estrutura sistemática para eliminar as lacunas de especificação que causam 30-40% das rejeições de sites.
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Para buchas de 15kV, a distância de fuga normalmente varia de 300 mm a 480 mm, dependendo dos níveis de poluição. Ambientes altamente contaminados exigem uma distância maior para evitar falhas de rastreamento.
Acima de 1.000 metros, as folgas devem aumentar em cerca de 1% para cada 100 metros de elevação. Esse ajuste leva em conta a menor rigidez dielétrica do ar em pressões reduzidas.
Não, as buchas internas não têm a geometria necessária para interromper os caminhos condutores de umidade. A exposição ao ar livre geralmente leva ao rastreamento da superfície e à falha no primeiro ano.
A fuga segue a superfície física real do isolador, incluindo todos os sheds e nervuras. A folga é um caminho direto de “batida” através do ar, o que a torna naturalmente mais curta do que o caminho da superfície.
A fuga insuficiente permite que as correntes de fuga formem faixas secas e arcos localizados. Com o tempo, isso resulta em rastreamento permanente de carbono e ruptura catastrófica do isolamento.
Os níveis de poluição são classificados de Leve a Muito Pesado com base na proximidade da costa ou na presença de poeira industrial. As normas de engenharia, como a IEC 60815, definem as relações mm/kV específicas necessárias para cada um deles.
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