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O hexafluoreto de enxofre (SF6) é um gás de efeito estufa e é utilizado pelas concessionárias de energia elétrica como meio isolante e extintor de arco elétrico em disjuntores, mais especificamente, em regiões de alta densidade populacional, onde a redução de espaço na construção de subestações é importante. Com a crescente demanda de carga no setor elétrico e o crescente uso do gás SF6 em equipamentos elétricos de alta tensão, o estudo desse gás em serviço vem se tornando uma grande necessidade na engenharia de manutenção. Assim, estudou-se neste trabalho a tensão de ruptura do gás SF6 puro e de misturas deste gás com o principal subproduto de sua degradação, o gás dióxido de enxofre (SO2), um dos responsáveis pela maioria dos danos em equipamentos isolados com SF6, por ser corrosivo e atacar componentes internos como polímeros, resinas, alguns metais e vedações. Inicialmente foi projetada e construída uma câmara composta por materiais e eletrodos adequados, na qual foram realizados testes de tensão de ruptura. Os gases sob investigação, SF6 puro e misturas de SF6/SO2 com diferentes concentrações de SO2 no gás SF6, foram inseridos nessa câmara pressurizada. Na sequência foram realizados ensaios de impulso atmosférico e à frequência industrial de descarga disruptiva, conforme procedimento descrito na norma ABNT NBR IEC 60060-1, usando o método up and down para determinações das descargas. A partir desses ensaios foi possível avaliar o efeito do SO2 na tensão de ruptura do gás SF6. Os resultados obtidos mostraram que o SF6 mesmo com uma contaminação de SO2 em até 500 ppm ainda apresenta uma rigidez dielétrica favorável à operação de disjuntores. Foi testada e validada também neste trabalho, uma metodologia para avaliar vazamentos de SF6 e realizadas medições da qualidade do gás isolante a partir da medição do teor de SO2 em equipamentos em operação na Companhia de Transmissão de Energia Elétrica Paulista (CTEEP).
Sulfur hexafluoride (SF6) is a greenhouse gas, extensively used by electric utilities as an insulating medium and arc-suppressive for circuit breakers, more specifically in highly populated areas, in which the smallest area required for substations is essential. With a growing demand in the electricity sector and increasing use of SF6 gas in high voltage equipment, the study of such gas in the field has become a key issue for maintenance engineering. Thus, this study addressed insulation breakdown of pure SF6 and its contamination by the main byproduct from its decomposition: sulfur dioxide (SO2), one of the sources of most damages caused to equipment insulated with SF6, due to its corrosive properties and from wearing internal components such as polymers, resins, some metals and seals. It was designed and built a chamber provided with proper materials and electrodes, followed by breakdown voltage testings. The gases under study, i.e. pure SF6 and SF6/SO2 mixtures, with different concentrations of SO2 in SF6, were inserted into this pressurized chamber. Right after, lightning impulse voltage tests were performed, at industrial frequency for withstand voltage, as described in ABNT NBR IEC 60060-1, using the up-and-down procedure for determination of the flashover voltage. The testing provided means to evaluate SO2 effects on dielectric properties of SF6. The results indicated that SF6, even though a SO2 contamination rated up to 500 ppm, still maintains its dielectric resistance, appropriate to circuit breakers operation. The study also tested and validated a methodology for SF6 leakage assessment, besides measuring the quality of insulation gas through measurement of SO2 content in operational equipment at Companhia de Transmissão de Energia Elétrica Paulista (CTEEP).
Data da defesa: 27/06/2014
Banca Examinadora
Orientador(a): Helena Maria Wilhelm (PRODETEC)
Membro da Banca: Vitoldo Swinka Filho (Lactec)
Membro da Banca: Sérgio Henrique Lopes Cabral (FURB)
Palavra(s)-Chave: Hexafluoreto de enxofre, SF6, SO2 (dióxido de enxofre), descarga disruptiva, disjuntores, gás isolante, produtos de degradação do SF6.
Keywords: Sulfur hexafluoride, SF6, SO2 (sulfur dioxide), withstand voltage, circuit breakers, insulation gas, SF6 decomposition products.
