Manual Técnico de Distribuição

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1 Manual Técnico de Distribuição ESP ESPECIFICAÇÃO ESP ISOLADOR POLIMÉRICO TIPO PINO ESP edição vigência aprovação Agosto/98 DDPP Página 1 1. OBJETIVO Esta Especificação fixa as exigências mínimas para os isoladores tipo pino polimérico utilizados nas redes compactas com cabos cobertos, para distribuição de energia elétrica de sistemas com tensões primárias nominais até 15kV. 2. NORMAS COMPLEMENTARES Na aplicação desta Especificação pode ser necessário consultar: ABNT EB 9 (NBR 5032) ABNT MB 22 (NBR 5049) ABNT MB 1293 (NBR 6238) ABNT MB 1370 (NBR 6241) ABNT MB 1595 (NBR 7040) ABNT MB 2525 (NBR 9512) ABNT MB 1654 (NBR 7307) ABNT MB 2825 (NBR 10296) ABNT MB 1535 (NBR 7291) ABNT TB (NBR 5456) ABNT TB (NBR 5472) ABNT NB (NBR 5426) Isoladores de porcelana ou vidro, para linhas aéreas e subestações de alta tensão - Especificação Isoladores de porcelana ou vidro para linhas aéreas e subestações de alta tensão - Método de Ensaio Fios e cabos elétricos - Ensaio de envelhecimento térmico acelerado - Método de Ensaio Tração à ruptura em materiais isolantes e coberturas protetoras extrudadas para fios e cabos elétricos - Método de Ensaio Absorção de umidade - Método de Ensaio Fios e cabos elétricos - Intemperismo artificial sob condensação de água, temperatura e radiação ultravioleta-b proveniente de lâmpadas fluorescentes - Método de Ensaio Fios e cabos elétricos - Ensaio de fragilização - Método de Ensaio Material isolante elétrico - Avaliação de sua resistência ao trilhamento elétrico e erosão sob severas condições ambientais - Método de Ensaio Fios e cabos elétricos - Ensaio de resistência a fissuração - Método de Ensaio Eletrotécnica e eletrônica - Eletricidade geral - Terminologia Eletrotécnica e eletrônica - Isoladores e buchas - Terminologia Planos de amostragem e procedimentos na inspeção por atributos - Procedimento

2 ISOLADOR POLIMÉRICO TIPO PINO Página 2 ABNT NB (NBR 5427) Guia para utilização da norma NBR Procedimento NBR 9335 Embalagem de madeira e de papelão ondulado para isoladores de pino - Características dimensionais e estruturais - Padronização NBR 6936 IEC 437 ASTM-D-150 ASTM-D-638 ASTM-G-26 Técnicas de ensaios elétricos de alta tensão - Procedimento Radio interference test on high-voltage insulators Test methods A-C loss characteristics and permittivity (dielectric constant) of solid electrical insulating materials Test method for tensile properties of plastics Light exposure apparatus (xenon-arc type) with and without water for exposure of nonmetallic materials - Rec. and Practice for Operating 3. DEFINIÇÕES Os termos técnicos utilizados nesta especificação estão definidos abaixo. 3.1 Isolador Tipo Pino Polimérico Isolador convencional dotado de orifício roscado ou provido de pino, constituído por um único corpo isolante, que para a fixação dos cabos cobertos, requer o uso de amarrações externas. 3.2 Saias do Isolador Parte externa do isolador destinada a aumentar a distância de escoamento. 3.3 Trilhamento Elétrico (Tracking) Degradação irreversível do isolador provocada pela formação de caminhos que se iniciam e se desenvolvem na superfície de um material isolante, sendo condutivos mesmo quando secos. 3.4 Erosão Degradação irreversível e não condutiva da superfície do isolador, que ocorre por perda de material. Pode ser uniforme, localizada ou ramificada. 3.5 Rachadura (Cracking) Fratura superficial de profundidade superior a 0,1 mm. 3.6 Fissura Microfratura superficial de profundidade entre 0,01 a 0,1mm. 4. CONDIÇÕES GERAIS

3 ISOLADOR POLIMÉRICO TIPO PINO Página Identificação Os isoladores devem ser identificados de forma legível e indelével com, no mínimo, as seguintes informações: a) nome e/ou marca comercial do fabricante; b) mês e ano de fabricação A identificação sobre o corpo isolante não deve produzir saliências ou rebarbas que prejudiquem o desempenho dos isoladores em serviço Acabamento A superfície externa do isolador deve ser completamente lisa isenta de rebarbas, impurezas, porosidades, bolhas e incrustações que possam vir a comprometer o desempenho do material O isolador deve ser provido de um material, no interior do orifício para instalação do pino roscado, de constante e rigidez dielétrica compatíveis com as do material do isolador, de modo a preencher o espaço compreendido entre a cabeça do pino e o corpo do isolador, visando impedir a formação de descargas parciais e consequentemente a erosão do material O isolador deve ser de coloração clara visando facilitar as inspeções de campo. 4.3 Acondicionamento Os isoladores devem ser acondicionados obedecendo as seguintes condições: a) de modo adequado ao meio de transporte (ferroviário, rodoviário, marítimo ou aéreo) e ao manuseio; b) em embalagens de acordo com a NBR 9335, com massa bruta não superior a 40 kg; c) em volumes marcados de forma legível e indelével com, no mínimo, as seguintes informações; - nome e/ou marca comercial do fabricante; - identificação completa do conteúdo (tipo e quantidade); - massa (bruta e líquida) e dimensões do volume; - dados do comprador (nome, endereço, etc...); - número da Ordem de Compra e da Nota Fiscal. Nota: 1. O fornecedor brasileiro deve enumerar os diversos volumes e anexar à Nota Fiscal uma relação descritiva do conteúdo de cada um. 2. O fornecedor estrangeiro deve encaminhar simultaneamente ao despachante indicado pela concessionária, cópias da relação indicada anteriormente. 5. CONDIÇÕES ESPECÍFICAS

4 ISOLADOR POLIMÉRICO TIPO PINO Página Características Dimensionais As características dimensionais do isolador estão indicadas na Figura do Anexo B A parte roscada do orifício do isolador deve ser própria para instalação de pino padrão de 25 mm, conforme EB Requisitos Físicos e Elétricos O composto isolante do isolador deve ser de polietileno de alta densidade ou outro material polimérico que atenda aos requisitos deste Relatório, resistente ao trilhamento elétrico, às intempéries e aos raios ultravioleta A Tabela 1 do Anexo A apresenta os requisitos físicos para o composto a ser utilizado na confecção do isolador A Tabela 2 do Anexo A apresenta os requisitos elétricos para o isolador pronto, quando utilizado com pino montado sobre o braço suporte tipo C da estrutura da rede compacta. 5.3 Requisitos Mecânicos O isolador montado com um pino de aço adequado, deve resistir aos seguintes esforços de flexão mínimos: a) sem ruptura : 1500 dan b) nominal : 750 dan 6. INSPEÇÃO 6.1 Generalidades O fornecimento do isolador deve ser condicionado à aprovação nos ensaios de tipo que, de comum acordo entre fabricante e comprador podem ser substituídos por um certificado de ensaio emitido por um laboratório oficial ou credenciado Os ensaios de tipo devem ser realizados em laboratórios designados de comum acordo entre fabricante e comprador. Os ensaios de recebimento devem ser executados nas instalações do fabricante, salvo acordo contrário entre fabricante e comprador Por ocasião do recebimento, para fins de aprovação do lote, devem ser executados todos os ensaios de recebimento e os demais ensaios de tipo, quando exigidos pelo comprador A dispensa da execução de qualquer ensaio e a aceitação do lote não eximem o fabricante da responsabilidade de fornecer os isoladores de acordo com este Relatório. 6.2 Inspeção Geral Antes da execução dos ensaios deve ser efetuada uma inspeção geral verificando o seguinte:

5 ISOLADOR POLIMÉRICO TIPO PINO Página 5 a) identificação, conforme item 4.1; b) acabamento, conforme item 4.2; c) acondicionamento, conforme item Ensaios de Tipo Para o composto utilizado a) resistência à tensão de trilhamento elétrico; b) resistência ao intemperismo artificial; c) ensaios físicos Para o isolador a) verificação dimensional; b) resistência mecânica a flexão; c) tensão suportável à freqüência industrial sob chuva; d) tensão suportável de impulso atmosférico; e) perfuração; f) radiointerferência; g) compatibilidade elétrica. 6.4 Ensaios de Recebimento Considera-se como ensaios de recebimento as alíneas a e c do item 6.3.1, as alíneas a e b do item e o item Descrição dos Ensaios Ensaios do Composto de Polietileno Antes da Moldagem Preparação de corpos de prova a) para a obtenção dos corpos de prova, o fabricante deve dispor de ferramenta apropriada para moldagem do material utilizado na confecção do isolador, com as dimensões padronizadas na NBR 10296, a partir do mesmo equipamento empregado na injeção do produto final; b) caso os corpos de prova sejam produzidos a partir do produto acabado, poderá ser utilizado o método apresentado no Anexo C ou outro processo acordado entre o fabricante e o comprador Ensaio de resistência à tensão de trilhamento elétrico a) os corpos de prova do composto de material do isolador, preparados conforme , devem ser submetidos à tensão de 2,75 kv sem apresentar ocorrência de trilhamento ou sinais de erosão; b) o ensaio deve ser realizado conforme a NBR 10296, método 2, critério A Ensaio de Resistência ao Intemperismo Artificial

6 ISOLADOR POLIMÉRICO TIPO PINO Página 6 a) 10 (dez) corpos de prova do isolador, preparados de acordo com o item , devem ser divididos em dois grupos de 5 (cinco) amostras para a verificação de suas características mecânicas antes e após o envelhecimento em câmara de intemperismo artificial durante 2000h; b) os valores individuais de resistência e alongamento à ruptura do grupo das 5 (cinco) amostras não envelhecidas devem ser registrados e atender aos requisitos apresentados na Tabela 1; c) o outro grupo de 5 (cinco) amostras deve ser submetido ao envelhecimento acelerado, adotando-se um dos seguintes critérios: - quando for utilizada lâmpada xenônio, ensaiar conforme ASTM-G-26, método A; - quando for utilizada lâmpada fluorescente, ensaiar conforme MB-2525, com ciclos de 8 h de exposição à radiação UV-B a 60º C e 4h de exposição à condensação de água a 50º C. d) os valores mínimo e máximo obtidos após o envelhecimento não devem variar mais do que 25% em relação aos respectivos valores mínimo e máximo obtidos dos corpos de prova ensaiados sem envelhecimento Outros Ensaios do Composto a) os ensaios referentes aos demais requisitos físicos do material, indicados na Tabela 1 do Anexo A, devem ser realizados em 5 (cinco) corpos de prova, preparados conforme item , para cada ensaio; b) todos os corpos de prova devem apresentar valores que atendam as especificações da Tabela 1. No caso dos ensaios mecânicos deve ser considerado o critério de aceitação indicado no item Ensaios no Isolador Pronto Geral O tipo de um isolador é definido eletricamente pela distância de arco a seco, pela distância de escoamento e pela inclinação, diâmetro e espaçamento das saias e mecanicamente pelo tipo de fixação, devendo os ensaios de tipo serem repetidos se pelo menos uma dessas características for alterada, pelo projeto, matéria prima ou processo de fabricação Verificação Dimensional a) as dimensões do isolador devem ser verificadas de acordo com a Figura do Anexo B; b) pequenas variações nas partes não cotadas serão admissíveis desde que sejam mantidas as características eletromecânicas do isolador; c) no ensaio de verificação da rosca do isolador, deve ser utilizado o calibre indicado na EB Ensaio de Tensão Suportável à Freqüência Industrial Sob Chuva a) o isolador deve suportar o valor especificado na Tabela 2 do Anexo A;

7 ISOLADOR POLIMÉRICO TIPO PINO Página 7 b) o ensaio deve ser executado utilizando-se condutor nu, de acordo com as prescrições da MB-22 e atender às exigências da EB Ensaio de Tensão Suportável de Impulso Atmosférico a Seco a) o isolador deve suportar o valor especificado na Tabela 2 do Anexo A; b) o isolador deve ser submetido ao ensaio com onda de polaridade positiva e negativa (1,2 x 50 µs), conforme NBR 6936, procedimento B; Devem ser aplicados 15 impulsos de cada polaridade e não devem ocorrer perfurações. No entanto, são admissíveis duas descargas de contorno Perfuração a) o isolador deve suportar o valor especificado na Tabela 2 do Anexo A, em freqüência industrial, de acordo com as prescrições da MB-22; b) o ensaio será considerado satisfatório se não ocorrer perfuração com uma tensão menor ou igual ao valor de tensão especificada. Mediante acordo, a tensão poderá ser elevada até ocorrer a perfuração Radiointerferência a) o isolador, quando submetido ao ensaio de radiointerferência com tensão de ensaio de 10 kv e freqüência de 500 khz, não deve apresentar valores de T.R.I. superiores a 10 µv, referida a uma impedância de 300Ω; b) o ensaio deve ser executado de acordo com a NBR 7876, utilizando instrumentos de medição conforme NBR 7875, ou de acordo com a IEC Ensaio de Ruptura Mecânica a Flexão O isolador, montado com pino adequado para instalação em braço suporte tipo C da rede compacta, deve ser submetido aos valores indicados no item 5.3, sem que ocorra ruptura mecânica ou qualquer deformação permanente que impeça a continuação do ensaio Ensaio de Compatibilidade Elétrica a) para a realização do ensaio devem ser montado 3 (três) conjuntos independentes com 2 isoladores - 3 m de cabo coberto 15 kv por fase - amarrações. As características do cabo e amarrações devem ser objeto de acerto entre fornecedor e comprador. b) parâmetros para o ensaio: - aplicação de corrente elétrica no condutor para a temperatura da superfície do cabo de 60º C; - ciclos de aspersão de chuva de 5 (cinco) minutos seguido de 15 (quinze) minutos sem aspersão; - aspersão de 1 mm/minuto de água com condutividade de 750 µs / cm;

8 ISOLADOR POLIMÉRICO TIPO PINO Página 8 - tensão aplicada de 2 V o, sendo V o a tensão -T do sistema (igual a 16 kv). c) nenhum material do conjunto deve apresentar trilhamento, erosão, fissuras ou rachaduras após 30 (trinta) dias de ensaio. 6.6 Relatório dos Ensaios Devem constar do relatório de ensaio as seguintes informações mínimas: a) nome e/ou marca comercial do fabricante; b) identificação do laboratório de ensaio; c) tipo e quantidade de material do lote e tipo e quantidade ensaiada; d) identificação completa do material ensaiado; e) relação, descrição e resultado dos ensaios executados e respectivas normas utilizadas; f) certificados de aferições dos aparelhos utilizados nos ensaios, com validade máxima de 24 meses; g) número de Ordem de Compra; h) data de início e de término de cada ensaio; i) nomes legíveis e assinaturas dos respectivos representantes do fabricante e do inspetor do comprador e data de emissão do relatório. 7. ACEITAÇÃO E REJEIÇÃO 7.1 Para a análise da aceitação ou rejeição de um lote deve-se inspecionar as peças de acordo com os critérios de aceitação da Tabela 3 do Anexo A, para o produto acabado, além dos corpos de prova para os ensaios do composto previsto nos itens e A comutação do regime de inspeção ou qualquer outra consideração adicional deve ser feita de acordo com as recomendações da NBR 5426 e NBR ANEXOS ANEXO A Tabelas ANEXO B Figura ANEXO C Preparação de Corpos de Prova para Ensaios do Composto a Partir do Produto Acabado ANEXO A - TABELAS Tabela 1 - Requisítos Físicos do Polietileno de Alta Densidade Método de Ensaio Descrição do Ensaio Unidade Valor MB-1370 Ensaio de tração sem envelhecimento;

9 ISOLADOR POLIMÉRICO TIPO PINO Página 9 - resistência a tração, mínima; - alongamento à ruptura, mínimo; Mpa % 12,5 300 Ensaio de tração após envelhecimento em estufa a ar: - temperatura (tolerância ± 2 0 C); 0 C 110 MB duração; dias 14 - variação máxima permissível da resistência a tração e do % +25 alongamento à ruptura. ASTM-D-150 Permitividade relativa - =3 ASTM-D-1693 Rachadura (Cracking): - sem - temperatura ambiente, durante 48 horas fraturas NBR-7291 Resistência a fissuras - sem - temperatura de 50 0 C, durante 48 horas (método B) fissuras MB-1595 Absorção de água, método gravimétrico, temperatura de % C =0,25 NBR 7307 Temperatura de fragilização 0 C =-15 Tabela 2 - Requisítos Elétricos do Isolador Item Requisito Elétrico Unidade Valor 1 Distância de escoamento mínima mm Tensão máxima de operação kv 15 3 Tensão suportável em frequência industrial sob chuva (mínimo) kv 34 4 Tensão suportável de impulso atmosférico a seco (mínimo), onda positiva kv Tensão suportável de impulso atmosférico a seco (mínimo), onda negativa kv Tensão de perfuração (mínimo) kv 195 Tabela 3 - Planos de Amostragem para os Ensaios de Recebimento e Inspeção Geral Verificação Resistência Físicos do Composto Inspeção Geral Tamanho Dimensional a Flexão e Trilhamento Elétrico do Nível 1 Nível 1 Nível S4 Nível S4 Lote NQA 10 % NQA 1,5 % NQA 2,5 % NQA 10 % Am Ac Re Am Ac Re Am Ac Re Am Ac Re 151 a a a a a a a acima de Nota: Am Ac Re - Tamanho da amostra - número de unidades defeituosas que ainda permite aceitar o lote - número de unidades defeituosas que implica na rejeição do lote ANEXO B - FIGURA

10 ISOLADOR POLIMÉRICO TIPO PINO Página 10 FIGURA - ISOLADOR TIPO PINO POLIMÉRICO NOTA: No interior da rosca deve existir uma massa polimérica ou elastomérica visando preencher o espaço existente entre o pino de aço e o corpo do isolado ANEXO C - PREPARAÇÃO DE CORPOS DE PROVA PARA ENSAIOS DO COMPOSTO A PARTIR DO PRODUTO ACABADO

11 ISOLADOR POLIMÉRICO TIPO PINO Página Aplicação O procedimento para obtenção de placas, através da fusão de materiais, pode ser aplicado a polímeros termoplásticos, tais como polietileno, polipropileno, etc. No caso de polímeros termofixos, tais como silicone, XLPE, EPR, etc, este processo não é aplicável na confecção das placas para os corpos de prova, sendo a melhor alternativa o emprego de processos mecânicos, como corte, plaina, torneamento, etc. 2. Obtenção da Matéria-Prima A matéria prima, a ser ensaiada, deve ser obtida por corte das peças amostradas (produto acabado). Deve ser cortado material suficiente para preencher o molde com algum excesso. Cuidar para não contaminar o material durante o corte, como por exemplo, com tinta ou partículas metálicas provenientes do instrumento de corte, graxa ou óleos presentes no ambiente da execução da atividade. 3. Molde Deve ser utilizado um molde fabricado em metal, pouco aderente ao polímero. Para o polietileno pode-se utilizar aço inoxidável ou alumínio. É importante que as superfícies sejam planas e sem marcas. O molde deve ser composto por três placas nas dimensões de 150 x 150 mm. a) Placa superior e inferior : espessura aproximada de 1mm; b) Placa intermediária : espessura de 8 mm, vazada por um quadrado de mm, centrado com as bordas da placa. Para facilitar a desmoldagem do corpo de prova, deve ser utilizado um filme de poliéster (transparência para retroprojetor) entre o material a ser derretido e as placas superior e inferior. 1 mm 8 mm 130mm 150 mm 1 mm 4. Prensa Utilizar prensa hidráulica com placas de aquecimento termostatizada com precisão de ± 5º C.

12 5. Procedimento ISOLADOR POLIMÉRICO TIPO PINO Página 12 As placas da prensa devem ser aquecidas em torno de 10º C acima da temperatura de fusão do polímero a ser testado. O molde completo deve ser então ser colocado sobre as placas da prensa e aquecido. Quando tiver atingido a temperatura adequada, colocar o filme de poliéster sobre a placa inferior. A seguir, repor a placa vazada e finalmente, depositar o material polimérico no interior da área vazada. Colocar a tampa superior do molde e encostar, sem pressão, as placas da prensa. Aguardar que o material funda (em torno de 10 minutos) e aplicar pressão, entre 10 e 20 kgf/cm2. O tempo de moldagem não deve ser superior a 20 minutos, buscando-se a melhor temperatura de trabalho. Os 10º C acima da temperatura de fusão, anteriormente citado, servirá de orientação inicial (este acréscimo de temperatura não deve ser excessivo para não causar deterioração do material polimérico). Transcorrido o tempo definido para a fabricação dos corpos de prova, o molde deve ser retirado da prensa e permitido o resfriamento natural para evitar empenamentos. Após a desmoldagem, o corpo de prova deve ser preparado conforme norma do ensaio a ser realizado.