ESTUDO TEÓRICO E EXPERIMENTAL DAS VARIÁVEIS MECÂNICAS NA EXECUÇÃO E MANUTENÇÃO DE CONEXÕES ELÉTRICAS COM CONECTORES DE PARAFUSO EM CABOS DE ALUMÍNIO

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ESTUDO TEÓRICO E EXPERIMENTAL DAS

VARIÁVEIS MECÂNICAS NA EXECUÇÃO E

MANUTENÇÃO DE CONEXÕES ELÉTRICAS COM

CONECTORES DE PARAFUSO EM CABOS DE

ALUMÍNIO

Eduardo Daltoé de Freitas Área da Transmissão

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INTRODUÇÃO

Conector elétrico

De acordo com a Associação Brasileira de Normas Técnicas

(ABNT) (1980) , conector elétrico é um dispositivo eletromecânico que faz

ligação elétrica de

condutores, entre si e/ou a uma parte condutora de um equipamento, transmitindo ou

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O

BJETIVOS

Transformar os principais conhecimentos

empíricos, em conhecimentos explícitos, através

de um estudo teórico e experimental sobre

conexões elétricas.

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O

BJETIVOS

Objetivos Específicos

Estudar as principais variáveis de uma conexão elétrica; Avaliar o comportamento dos conectores com vários torques;

Avaliar o comportamento dos conectores com e sem pasta antióxido;

Definir qual a melhor pasta antióxido;

Avaliar entre os cabos (CA) e o (CAA), qual o mais susceptível a ponto quente;

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O

BJETIVOS

Objetivos Específicos

Estabelecer o melhor procedimento limpeza de uma conexão elétrica;

Avaliar a eficiência do reaperto em conexões elétricas;

Comparar os resultados obtidos experimentalmente com os equivalentes modelados teoricamente;

Complementar a Instrução Técnica (IT) para uso dos profissionais de manutenção do Grupo CEEE.

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M

OTIVAÇÃO

0,0% 5,0% 10,0% 15,0% 20,0% 25,0% 30,0% 35,0% 40,0% 45,0%

Gráfico do DEC, FEC e QTD de FALHAS de 2015 na CEEE D

DEC FEC

(7)

M

OTIVAÇÃO

“O conector tipo cunha é a prova da incompetência e

da inabilidade do profissional de construção e de

manutenção elétrica!”

7

(8)

P

RINCIPAL PROBLEMA

O principal problema em uma conexão elétrica é a elevação de

temperatura (ponto quente) em função da passagem da corrente elétrica (efeito Joule).

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MATERIAIS E MÉTODOS

Para a execução dos testes experimentais,

desenvolveu-se 1 Sistema e 2 Bancadas de teste

Sistema de Injeção de Corrente Elétrica em Ambiente Externo (SICEAE);

Bancada de teste em conexão com conector de parafuso e cabo (BTCCP);

Bancada de teste em conexão de chapa de Al com chapa de Al (BTCCA).

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S

ISTEMA DE

I

NJEÇÃO DE

C

ORRENTE

E

LÉTRICA

EM

A

MBIENTE

E

XTERNO

(SICEAE)

Desenvolvido para estudar o comportamento das conexões elétricas com conectores de parafuso e cabo, em condições semelhantes as de operação, tendo as seguintes características:

Gerar corrente elétrica de até 700 A de forma cíclica e em ambiente externo por longos períodos (>6 meses);

Medir a temperatura ambiente, a temperatura das 4 conexões, e a corrente elétrica;

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S

ISTEMA DE

I

NJEÇÃO DE

C

ORRENTE

E

LÉTRICA

EM

A

MBIENTE

E

XTERNO

(SICEAE)

Desenvolvimento da fonte de corrente

Com base em conhecimentos técnicos adquiridos na empresa, usou-se Transformadores de Corrente (TC) como

fonte de corrente.

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S

ISTEMA DE

I

NJEÇÃO DE

C

ORRENTE

E

LÉTRICA

EM

A

MBIENTE

E

XTERNO

(SICEAE)

Aplicação de Corrente elétrica de forma cíclica

Com o objetivo de analisar a condição real de operação, era necessário a aplicação de correntes elétricas de forma

cíclica.

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S

ISTEMA DE

I

NJEÇÃO DE

C

ORRENTE

E

LÉTRICA

EM

A

MBIENTE

E

XTERNO

(SICEAE)

Aplicação de Corrente elétrica de forma cíclica

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S

ISTEMA DE

I

NJEÇÃO DE

C

ORRENTE

E

LÉTRICA

EM

A

MBIENTE

E

XTERNO

(SICEAE)

Aplicação de Corrente elétrica de forma cíclica

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S

ISTEMA DE

I

NJEÇÃO DE

C

ORRENTE

E

LÉTRICA

EM

A

MBIENTE

E

XTERNO

(SICEAE)

Aplicação de Corrente elétrica de forma cíclica

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S

ISTEMA DE

I

NJEÇÃO DE

C

ORRENTE

E

LÉTRICA

EM

A

MBIENTE

E

XTERNO

(SICEAE)

Aplicação de Corrente elétrica de forma cíclica

Ciclo Horário Situação Ciclo Horário Situação

1 00 h 00 min 01 h 30 min ligado 5 12 h 00 min 13 h 30 min ligado 01 h 30 min 03 h 00 min desligado 13 h 30 min 15 h 00 min desligado

2 03 h 00 min 04 h 30 min ligado 6 15 h 00 min 16 h 30 min ligado 0 4h 30 min 06 h 00 min desligado 16 h 30 min 18 h 00 min desligado

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S

ISTEMA DE

I

NJEÇÃO DE

C

ORRENTE

E

LÉTRICA

EM

A

MBIENTE

E

XTERNO

(SICEAE)

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B

ANCADA DE TESTE EM CONEXÃO COM

CONECTOR DE PARAFUSO E CABO

(BTCCP)

Princípios de funcionamento e objetivos

Essa bancada foi desenvolvida para estudar a variação da resistência elétrica de contato em conexões com conector

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B

ANCADA DE TESTE EM CONEXÃO COM

CONECTOR DE PARAFUSO E CABO

(BTCCP)

Simplificação do circuito elétrico resistivo

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B

ANCADA DE TESTE EM CONEXÃO DE CHAPA

DE

A

L COM CHAPA DE

A

L

(BTCCA)

Princípios de funcionamento e objetivos

Essa bancada foi desenvolvida para estudar a variação da resistência elétrica de contato em conexões entre chapas

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B

ANCADA DE TESTE EM CONEXÃO COM

CONECTOR DE PARAFUSO E CABO

(BTCCA

)

Simplificação do circuito elétrico resistivo

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RESULTADOS E DISCUSSÕES

Serão apresentado os principais resultado e as

discussões referentes a 1 Sistema e 2 Bancadas

de teste

Sistema de Injeção de Corrente Elétrica em Ambiente Externo (SICEAE);

Bancada de Teste em Conexão com Conector de Parafuso e Cabo (BTCCP);

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R

ESULTADOS E DISCUSSÕES DO

SICEAE

Períodos de teste

23

Período Data de inicio Data de fim Total de ciclos Total de dias 1A 09/04/2014 17/05/2014 307 38 1B 17/05/2014 24/05/2014 56 7 2A 24/05/2014 12/07/2014 390 49 2B 12/07/2014 03/08/2014 175 22 3A 03/08/2014 17/08/2014 112 14 3B 18/08/2014 25/08/2014 61 7 4A 25/08/2014 08/09/2014 107 14 4B 08/09/2014 16/09/2014 67 8

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R

ESULTADOS E DISCUSSÕES DO

SICEAE

Principais características dos períodos de teste

1A, 1B, 2A e 2B – cabo 336 CAA, conector de liga de Al com 4 parafusos de aço galvanizado, o conector foi limpo com lixa de granulação 180, pano e benzina, com uso ou não de pasta antióxido e com variação do torque aplicado nas conexões. (de 1 a 4).

3A, 3B, 4A e 4B – cabos CA e CAA, conector de liga de Cu com 4 parafusos de aço galvanizado, o conector foi limpo com lixa de granulação 180, pano e benzina, com uso de

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R

ESULTADOS E DISCUSSÕES DO

SICEAE

Resultados Experimentais

Gráfico da diferença de temperatura em função do número de ciclos período 1A

Compilado dos resultados experimentais

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Período Temperatura média

1A 20,18_100% 14,49_72% 15,97_79% 15,46_77% 1B 19,36_100% 16,7_86% 19,24_99% 18,8_97% Relação 1B/1A 96% 115% 120% 122% 2A 22,55_100% 16,67_74% 16,76_74% 15,12_67% 2B 17,23_95% 14,32_79% 18,21_100% 16,63_91% Relação 2B/2A 76% 86% 109% 110% 3A 28,24_100% 23,64_84% 22,34_79% 21,25_75% 3B 18,39_98% 16,7_89% 18,83_100% 18,51_98% Relação 3B/3A 65% 71% 84% 87% 4A 19,37_100% 12,91_67% 12,71_66% 11,91_61% 4B 13,65_94% 11,87_82% 14,45_100% 13,93_96% Relação 4B/4A 70% 92% 114% 117%

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Cabo 636 CA 3-Sem pasta 7,58 85,89%

Cabo 954CA 1-Com pasta branca 7,57 85,71%

Cabo 954CA 1-Com pasta cinza 7,56 85,57%

Cabo 636 CAA 3-Sem pasta 6,08 68,89%

Cabo 954CAA 2-Sem pasta 6,06 68,61%

Cabo 954CAA 2-Com pasta branca 5,42 61,34%

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R

ESULTADOS E DISCUSSÕES DO

BTCCA

Principais características dos testes

sem pasta antióxido e com a superfície da chapa de Al oxidada com pasta antióxido cinza e com a superfície da chapa de Al oxidada

sem pasta antióxido e com a superfície da chapa de Al limpa com pasta antióxido branca (PLP) e com a superfície da chapa de Al limpa

com pasta antióxido cinza (Forjasul) e com a superfície da chapa de Al limpa

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R

ESULTADOS E DISCUSSÕES DO

BTCCA

Resultados Experimentais

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R

ESULTADOS E DISCUSSÕES DO

BTCCA

Compilado dos resultados experimentais

39

Condição de teste Resistência elétrica de contato [μΩ]

% de resistência em relação a pior condição

Sem pasta e oxidado 15,09 100%

Com pasta cinza e oxidado 12,40 82%

Sem Pasta e limpo 11,41 76%

Com pasta branca limpo 11,41 76%

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R

ESULTADOS E DISCUSSÕES DO

SICEAE

Resultados Teóricos

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CONCLUSÕES

O reaperto nos parafusos de uma conexão elétrica em operação não garante a redução da temperatura dessa conexão, podendo inclusive, aumentar a temperatura,

gerado uma ponto quente onde não existia.

O uso de pasta antióxido não é prejudicial a uma conexão, muito pelo contrário, elas agregam além da proteção das superfícies de contato (função principal), uma redução no

valores de resistência elétrica de contato.

Entre as pastas antióxido, a que apresentou melhor desempenho foi a pasta cinza, fabricada pela empresa Forjasul, composta basicamente de graxa e partículas de

zinco, que hoje em dia, na CEEE GT, é a menos utilizada pelas equipes de manutenção.

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CONCLUSÕES

Quanto maior for o número fios na superfície de contato dos cabos, melhor é o contato elétrico, diminuindo a resistência elétrica de contato. Com base nos resultados desse trabalho, o

padrão de compra de cabos de alumínio será revisto pelo departamento de engenharia da CEEE GT.

Durante os testes, observou-se que as superfícies de contato dos conectores de parafuso eram extremamente rugosas e com

um acabamento inadequado, e nos modelamentos teóricos, observou-se a importância do acabamento superficial para a

redução da resistência elétrica de contato. As normas ABNT (1990a, 1990b) não determinam uma rugosidade mínima para as

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CONCLUSÕES

Em todos os testes experimentais, os cabos CAA tiveram um comportamento, tanto relacionado a elevação de temperatura como a variação da resistência elétrica de

contado melhor que os cabos CA.

O procedimento efetivo para eliminar um ponto quente, ou dar uma sobre vida a uma conexão, é executar a

manutenção preventiva completa nas conexões (limpeza e aplicação de pasta antióxido).

A elevação da temperatura em conexões elétricas é totalmente influenciada pelas condições meteorológicas,

onde nem as equações que servem para corrigir essas variações, funcionam adequadamente.

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CONCLUSÕES

Como fruto desse trabalho, tem-se uma proposta de Instrução Técnica (IT) para Execução e Manutenção de

Conexões Elétricas no Sistema de Elétrico de Potência (SEP) destinado as equipes de manutenção, que antes se

baseavam em conhecimentos tácitos, e que agora estão associados com conhecimentos tecnicamente