A medição de descargas parciais (DP) pelo método elétrico é a referência mundial para quantificar a atividade de descarga em isolação de média e alta tensão. Normalizado pela IEC 60270, o método define o circuito de ensaio, a grandeza principal — a carga aparente, em picocoulombs (pC) — e o procedimento de calibração que garante rastreabilidade e comparabilidade. Este artigo detalha o circuito, o quadripolo de medição, a calibração e as faixas de frequência.

Por Raphael Leite Menezes Santos — Especialista em Sistema Elétrico de Potência · Tecnvolt Engenharia (Recife/PE)

1. Por que padronizar a medição

A carga física que circula em um defeito de DP é praticamente imensurável a partir dos terminais do equipamento. O que se mede é um pulso de corrente de altíssima frequência induzido no circuito externo. Sem um método padronizado e calibrado, leituras de instrumentos, equipes e datas diferentes seriam incomparáveis. A IEC 60270 resolve isso ao definir uma grandeza reprodutível — a carga aparente — e o procedimento para obtê-la com rastreabilidade.

2. O circuito de medição

O circuito clássico de DP é composto por quatro blocos essenciais:

• Fonte de alta tensão livre de DP — deve estar isenta de descargas próprias no nível de ensaio, sob pena de mascarar a medição;
• Objeto sob ensaio (C_a) — o equipamento cuja isolação se avalia, que se comporta predominantemente como uma capacitância;
• Capacitor de acoplamento (C_k) — capacitor de baixa indutância e livre de DP, que oferece caminho de baixa impedância para os pulsos rápidos;
• Dispositivo de acoplamento / quadripolo de medição (CD/Z_mi) — a impedância de medição que converte o pulso de corrente em sinal mensurável, conectada ao instrumento de DP.

2.1. Arranjo direto e indireto

Há duas configurações normalizadas, conforme onde se insere o dispositivo de acoplamento. No arranjo direto, o quadripolo é colocado em série com o objeto sob ensaio (no seu ramo de terra). No arranjo indireto, ele fica em série com o capacitor de acoplamento. A escolha depende de aspectos práticos e de segurança — por exemplo, a possibilidade de aterrar diretamente um dos terminais do objeto — e ambos, quando corretamente calibrados, fornecem a mesma grandeza.

3. Carga aparente e relação com a carga real

Quando a cavidade descarrega, há uma queda abrupta de tensão sobre ela; o circuito externo “repõe” carga para reequilibrar o sistema, e é essa carga transferida nos terminais que define a carga aparente q. Pelo modelo capacitivo a-b-c, a carga aparente é uma fração da carga real do defeito, ponderada pela razão entre a capacitância em série com a cavidade e a capacitância total. Por isso q é sempre menor que a carga real — porém, sendo medida de forma padronizada, é reprodutível e serve à comparação e ao acompanhamento temporal.

4. Calibração: o passo que dá significado aos pC

A calibração estabelece o fator de escala entre o sinal medido e a carga em pC. Usa-se um calibrador que injeta, entre os terminais do objeto, uma carga conhecida q₀ obtida aplicando-se um degrau de tensão U₀ sobre um capacitor de valor conhecido C₀:

O instrumento, então, relaciona a resposta lida a essa carga conhecida, determinando o fator de escala do conjunto. Pontos importantes: a calibração deve ser feita com o objeto conectado (a capacitância do objeto influencia a resposta), o calibrador deve ter incerteza adequada e a verificação deve ser periódica. Sem calibração válida, os valores em pC não têm rastreabilidade e não podem ser comparados entre ensaios.

5. Faixa de frequência: banda larga x banda estreita

Os sistemas de medição de DP diferem na faixa de frequência em que processam o pulso. Os de banda larga preservam melhor a forma do pulso e oferecem boa resolução temporal, úteis para separar pulsos próximos e para localização. Os de banda estreita, sintonizados em uma frequência central, podem oferecer melhor relação sinal/ruído em ambientes específicos. A IEC 60270 estabelece requisitos de resposta para ambos, de modo que a leitura em pC permaneça consistente.

6. Grandezas derivadas e índices

Além da carga aparente máxima, instrumentos modernos reportam índices integrais — corrente média de descarga, potência de DP e contagens por faixa de magnitude — que buscam representar a energia depositada e a atividade global. Esses índices ajudam a comparar estados ao longo do tempo, mas devem ser interpretados em conjunto com o padrão PRPD e com as tensões de início e extinção, não isoladamente.

7. Ruído e sua rejeição

O maior desafio prático, sobretudo em campo, é separar a DP do ruído (corona externa, chaveamentos, rádio, eletrônica de potência). As estratégias incluem: uso de fonte e ambiente blindados; gating temporal (janelas que descartam intervalos contaminados); discriminação por forma de pulso e por frequência; e técnicas de sincronismo e correlação multicanal. A qualidade da rejeição de ruído é o que distingue uma medição confiável de uma leitura inconclusiva.

8. Aceitação x diagnóstico

O mesmo método serve a dois objetivos. Em ensaios de aceitação (fábrica/comissionamento), verifica-se se a DP no nível de ensaio especificado está abaixo do critério aplicável. Em diagnóstico de ativos em serviço, o foco é caracterizar a fonte (padrão PRPD), quantificar a severidade e, principalmente, acompanhar a tendência. Os critérios de aceitação não são universais: dependem do equipamento, da classe e da norma de produto aplicável.

9. Como a Tecnvolt mede descargas parciais

A Tecnvolt, empresa de engenharia elétrica de Recife/PE com atuação no Nordeste, realiza a medição de DP pelo método elétrico da IEC 60270, com calibração rastreável, controle de ruído, aquisição do padrão PRPD e, quando necessário, localização por métodos acústico e UHF (IEC 62478). O resultado é um laudo que classifica a condição e orienta a decisão de manutenção.

Perguntas frequentes

Por que calibrar com o objeto conectado?

Porque a capacitância do objeto influencia a resposta do circuito. Calibrar com ele conectado garante que o fator de escala em pC corresponda às condições reais do ensaio.

Banda larga ou banda estreita?

Depende do objetivo e do ambiente. Banda larga favorece resolução temporal e localização; banda estreita pode melhorar a relação sinal/ruído em certos casos. Ambas são previstas pela IEC 60270.

A carga aparente é a carga real do defeito?

Não. É um equivalente medido nos terminais, sempre menor que a carga real, porém reprodutível e comparável quando o sistema é calibrado.

Como lidar com o ruído em campo?

Com blindagem, gating temporal, discriminação por forma de pulso e frequência e técnicas multicanal — a rejeição de ruído é decisiva para a confiabilidade da medição.

Referências