Buchas AT

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MONITORAMENTO E DIAGNÓSTICO DE BUCHAS 
DE ALTA TENSÃO 
 
 
 
 
 
 
Leonardo Nunes Alves da Silva 
 
 
 
 
 
PROJETO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO DE 
ENGENHARIA ELÉTRICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE 
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS 
NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO ELETRICISTA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro – RJ 
2007 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MONITORAMENTO E DIAGNÓSTICO DE BUCHAS 
DE ALTA TENSÃO 
 
 
 
 
 
 
Leonardo Nunes Alves da Silva 
 
 
 
 
 
PROJETO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO DE 
ENGENHARIA ELÉTRICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE 
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS 
NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO ELETRICISTA. 
 
 
Área de concentração: Sistemas de potência 
Orientador: Orsino Borges de Oliveira Filho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro – RJ 
2007 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
 
 
MONITORAMENTO E DIAGNÓSTICO DE BUCHAS 
DE ALTA TENSÃO 
 
 
Leonardo Nunes Alves da Silva 
 
PROJETO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO DE 
ENGENHARIA ELÉTRICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE 
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS 
NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO ELETRICISTA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
_____________________________________ 
 
Eng. Orsino Borges de Oliveira Filho, M.Sc 
(Orientador) 
 
______________________________________ 
 
Prof. Ivan Herszterg, M.Sc (Co-Orientador) 
 
______________________________________ 
 
Prof. Alessandro Manzoni, D.Sc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro – RJ 
2007 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DA SILVA, LEONARDO NUNES ALVES. Monitoramento e 
Diagnóstico de Buchas de Alta Tensão. Rio de Janeiro 
2007. 88 páginas. Monografia, Universidade Federal do Rio de 
Janeiro. 
 
iii 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
À minha mãe e minha avó, pelo 
carinho e dedicação. 
 
 
iv iv 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 
Gostaria de começar agradecendo a minha mãe Isaura e minha avó Rosa, 
por terem me proporcionado todos os meios para que eu chegasse até aqui. Com 
certeza não alcançaria tal objetivo sem as bases sólidas da educação recebida por 
elas. 
Agradeço também ao meu irmão Leandro por nossas saudosas memórias de 
infância e por sua contagiante alegria em viver cada momento intensamente. 
Agradeço a minha irmã Marita por todo carinho, zelo e preocupação que 
sempre teve comigo e meu irmão. Grandes valores morais foram aprendidos com 
ela. 
Agradeço a todos meus familiares por cada palavra de incentivo e apoio na 
longa e difícil jornada ate aqui. 
Agradeço a todos os meus amigos que direta ou indiretamente contribuíram 
para que eu chegasse nesse momento, em especial aos meus amigos da 
graduação. Os cinco anos de convivência que tive com eles nunca serão 
esquecidos. 
Agradeço a todos os professores da UFRJ, em especial aos professores 
Alessandro Manzoni e Ivan Herszterg, pela contribuição que deram para a realização 
desse trabalho. 
Agradeço aos engenheiros Alain Levy, André Tomaz, José Cardoso e Hélio 
Amorim, colegas que sempre se mostraram dispostos a ajudar. 
 Por fim gostaria de fazer um agradecimento especial ao Engenheiro Orsino 
Borges, por sua inestimável ajuda no desenvolvimento desse trabalho e pelo apoio e 
atenção que sempre teve comigo durante os dois anos em que trabalhamos juntos 
no CEPEL. 
v 
 
DA SILVA, Leonardo Nunes Alves. Monitoramento e Diagnóstico de Buchas de 
Alta Tensão. Rio de Janeiro 2007. 88 páginas. Monografia, Universidade Federal do 
Rio de Janeiro. 
 
Resumo 
 
Esta monografia tem como objetivo a apresentação de um sistema de 
monitoramento e diagnóstico “on-line” de buchas de alta tensão. É dada ênfase ao 
monitoramento de três grandezas em especial: capacitância, tangente de delta e 
descargas parciais, por serem consideradas as grandezas mais importantes no 
diagnóstico de buchas. 
Os capítulos iniciais do trabalho explanam de uma forma geral sobre assuntos 
pertinentes a buchas de alta tensão e o capítulo 4 trata especificamente das 
grandezas capacitância, tangente de delta e descargas parciais, mostrando o 
programa de monitoramento que foi desenvolvido para elas no centro de pesquisas 
de energia elétrica - CEPEL. O capitulo 1 é uma introdução sobre a motivação e a 
importância do desenvolvimento de sistemas de monitoramento “on-line” de buchas 
de alta tensão. O capitulo 2 fala sobre os tipos de buchas existentes, focando sobre 
seus aspectos construtivos e de funcionamento, e por fim apresenta os principais 
ensaios de buchas de alta tensão. O capítulo 3 discute a medição de outras 
grandezas complementares para fins de diagnóstico de buchas de alta tensão, além 
das grandezas principais focadas nesse trabalho. As grandezas capacitância, 
tangente de delta e descargas parciais são apresentadas de forma apenas 
qualitativa no capitulo 3. O capítulo 4 mostra com riqueza de detalhes as grandezas 
capacitância, tangente de delta e descargas parciais, bem como mostra passo a 
passo o desenvolvimento dos sistemas de medição e do programa de 
monitoramento “on-line” para essas grandezas. 
Por fim, no capitulo 5 pode-se ver que o sistema de monitoramento 
apresentado nesse trabalho, em relação aos sistemas comerciais disponíveis no 
mercado, têm algumas vantagens tais como uma maior facilidade para calibração, 
portabilidade e integração dos resultados de diferentes grandezas monitoradas, o 
que gera base para um diagnóstico mais efetivo para o desempenho dielétrico de 
buchas de alta tensão. 
 
 
 
 vi 
 
 
Sumário 
 
AGRADECIMENTOS 
RESUMO 
1. INTRODUÇÃO 1 
2. BUCHAS DE ALTA TENSÃO 6 
2.1. INTRODUÇÃO 6 
2.2. TIPOS DE BUCHAS 6 
2.2.1. BUCHAS NÃO-CAPACITIVAS 6 
2.2.2. BUCHAS CAPACITIVAS 8 
2.2.2.1. BUCHAS DE PAPEL RESINADO (RBP) 10 
2.2.2.2. BUCHAS DE PAPEL IMPREGNADO EM ÓLEO (OIP) 11 
2.2.2.3. BUCHAS DE PAPEL IMPREGNADO EM RESINA (RIP) 12 
2.3. PROJETO DE BUCHAS DE AT 13 
2.3.1. DIMENSÃO DO LADO DA BUCHA NO AR 15 
2.3.2. DIMENSÃO DO LADO DA BUCHA NO ÓLEO 19 
2.3.3. GRADIENTES RADIAIS 19 
2.4. APLICAÇÕES PARA BUCHAS DE AT 20 
2.4.1. BUCHAS PARA TRANSFORMADORES E REATORES 20 
2.4.2. BUCHAS PARA SUBESTAÇÕES ISOLADAS A GÁS 27 
2.4.3. BUCHAS PARA AT EM CORRENTE CONTÍNUA (ATCC) 28 
2.5. ENSAIOS EM BUCHAS DE AT 30 
2.5.1. MEDIDA DE CAPACITÂNCIA E TANGENTE DE DELTA 32 
 
2.5.2. ENSAIOS DE SUPORTABILIDADE E DE DESCARGAS PARCIAIS 32 
2.5.3. ENSAIOS DE IMPULSO DE TENSÃO 33 
2.5.4. ENSAIOS DE ESTABILIDADE TÉRMICA 34 
2.5.5. ENSAIO DE AUMENTO DE TEMPERATURA 34 
2.5.6. OUTROS ENSAIOS 35 
3. DIAGNÓSTICO DE BUCHAS 36 
3.1. MEDIÇÃO DE CAPACITÂNCIA E TANGENTE DE DELTA 37 
3.1.1. CUIDADOS RECOMENDADOS 37 
3.1.2. EQUIPAMENTOS DE MEDIÇÃO 37 
3.1.3. PROCEDIMENTOS DE MEDIÇÃO 38 
3.1.4. CORREÇÃO DE TEMPERATURA 39 
3.1.5. INTERPRETAÇÃO DAS MEDIDAS 40 
3.1.5.1. COMENTÁRIOS SOBRE A TANGENTE DE DELTA PARA BUCHAS 
OIP 40 
3.1.5.2. COMENTÁRIOS SOBRE A TANGENTE DE DELTA PARA BUCHAS 
RIP 41 
3.1.5.3. ANÁLISE DAS VARIAÇÕES DE TANGENTE DE DELTA EM BUCHAS 
OIP E RIP: 42 
3.1.5.4. COMENTÁRIOS SOBRE A TANGENTE DE DELTA PARA OS TAPS 
CAPACITIVOS DE BUCHAS OIP E RIP 43 
3.1.5.5. COMENTÁRIOS SOBRE A CAPACITÂNCIA 43 
3.2. MEDIDAS DE DESCARGAS PARCIAIS 44 
3.3. ANÁLISE DE GASES DISSOLVIDOS (DGA) 44 
3.3.1. RETIRADA DE AMOSTRAS DE ÓLEO DE BUCHAS DE AT 44 
 
3.3.1.1. PROCEDIMENTO DE RETIRADA DE ÓLEO PARA GOB, GOE E GOH.
 45 
3.3.1.2. PROCEDIMENTO DE RETIRADA DE ÓLEO PARA GOEK, GOM E 
SIMILARES: 47 
3.3.1.3. PROCEDIMENTO DE RETIRADA DO ÓLEO PARA GOA, GOC E GOG:
 47 
3.3.2. ANÁLISE DE UMIDADE 48 
3.3.3. INTERPRETAÇÃO DAS ANÁLISES 49 
3.4. INSPEÇÃO DA SUPERFÍCIE DO ISOLADOR - HIDROFOBICIDADE 49 
3.4.1. CLASSES DE HIDROFOBICIDADE 49 
3.4.1.1. EQUIPAMENTOS DE ENSAIO 50 
3.4.1.2. PROCEDIMENTO DE ENSAIO 50 
3.4.1.3. CLASSIFICAÇÃO DA HIDROFOBICIDADE50 
3.5. TERMOVISÃO 53 
4. SISTEMA DE MONITORAMENTO DE BUCHAS AT EM DESENVOLVIMENTO 
NO CEPEL 54 
4.1. INTRODUÇÃO 54 
4.2. OBJETIVOS E MOTIVAÇÃO PARA O DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
 54 
4.3. SISTEMA DE MEDIÇÃO DE CAPACITÂNCIA, TANGENTE DE DELTA E 
DESCARGAS PARCIAIS. 58 
4.3.1. DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA DE MEDIÇÃO 58 
4.3.2. SISTEMAS DE MEDIÇÃO PROPRIAMENTE DITOS 60 
4.3.2.1. SISTEMA PARA MEDIÇÃO DE DESCARGAS PARCIAIS 60 
4.3.2.2. SISTEMA PARA MEDIÇÃO DE CAPACITÂNCIA E TANGENTE DE 
DELTA 63 
 
4.3.2.3. PROGRAMA DESENVOLVIDO 67 
4.3.2.4. SIMULAÇÕES REALIZADAS EM BANCADA 67 
4.3.2.5. ENSAIOS REALIZADOS EM LABORATÓRIO 68 
4.3.3. ESTRUTURA E INSTALAÇÃO DO SISTEMA INTEGRADO 
DESENVOLVIDO 69 
4.3.3.1. SISTEMA DE MEDIÇÃO 71 
4.3.3.2. SISTEMA DE OPERAÇÃO 72 
4.3.3.3. SISTEMA DE ANÁLISE 73 
5. CONCLUSÕES GERAIS 74 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 76 
7. BIBLIOGRAFIA CONSULTADA 77 
 
 1
1. Introdução 
 
As buchas de alta tensão são partes importantes que integram os grandes 
equipamentos de alta tensão presentes em todas as plantas de geração e 
subestações de transmissão, distribuição e de grandes consumidores de energia 
elétrica. São equipamentos hermeticamente fechados e projetados para trabalhar ao 
tempo ou abrigados, submetidos às solicitações elétricas e mecânicas normais de 
regime permanente ou anormais e transitórias previstas de ocorrerem em serviço. 
Entretanto, fatores tais como possíveis falhas de projeto em termos de 
dimensionamento e controle de campos elétricos, falhas nas execuções desses 
projetos, má qualidade de materiais, armazenamentos inadequados no caso de 
buchas reservas colocadas em serviço, penetração de umidade devida a defeitos na 
vedação, bem como solicitações elétricas ou mecânicas imprevistas, podem levar a 
ocorrência de falhas das buchas e, conseqüentemente, dos equipamentos dos quais 
elas fazem parte. Alguns aspectos atuais, como por exemplo: necessidade de 
projetos cada vez mais compactados e operação dos equipamentos em regime 
permanente de carga máxima ou até mesmo em sobrecarga, têm também 
contribuído para ocorrência de falhas tanto das buchas como dos equipamentos. 
Soma-se a esses aspectos também a idade já avançada de grande parte dos 
equipamentos em serviço no sistema elétrico brasileiro. 
Do ponto de vista prático, em todas as empresas de geração, transmissão e 
distribuição de energia elétrica do setor elétrico brasileiro há registros de diversas 
ocorrências de explosões de equipamentos tais como transformadores de potência, 
transformadores para instrumentos e reatores em serviço. Mais recentemente, têm 
ocorrido várias falhas de transformadores de potência e reatores estratégicos para o 
bom funcionamento do sistema elétrico brasileiro, com indicativos de terem sido as 
buchas de alta tensão desses equipamentos as principais envolvidas nas falhas. 
Essas falhas envolvem riscos elevados de acidentes envolvendo vidas 
humanas e causam, entre outros inconvenientes, interrupções prolongadas de 
fornecimento de energia, custos elevados na troca ou reparos dos equipamentos ou 
parte deles e aumento nos valores dos contratos de seguros. Nas figuras 1.1, 1.2, 
1.3 e 1.4, estão apresentados exemplos de falhas e incêndios envolvendo buchas de 
alta tensão de transformadores de potência. 
 2
 
 
Figura 1.1 - Bucha de alta tensão após ocorrência de falha. 
 
 
Figura 1.2 - Bucha de alta tensão em chamas após ocorrência de falha. 
 3
 
Figura 1.3 - Bucha de alta tensão e transformador em chamas após ocorrência 
de falha. 
 
 
 
Figura 1.4 – Técnicos visitando área após ocorrência de falha e incêndio em 
bucha de alta tensão 
 4
 
 
Tem sido crescente, portanto, o interesse dessas empresas por sistemas para 
monitoramento e diagnóstico sobre o estado operativo de buchas de alta tensão dos 
equipamentos em serviço, de tal maneira que seja possível ter informações que 
subsidiem as tomadas de decisão sobre a necessidade de retirada ou não dos 
equipamentos de serviço, antes que falhas importantes aconteçam, evitando os seus 
efeitos e prejuízos. 
Várias técnicas de monitoramento e diagnóstico aplicadas em buchas de alta 
tensão em serviço podem ser aplicadas para se identificar seu estado de 
funcionamento e eventuais riscos ao sistema no qual ela opera e assim adotar uma 
sistemática de avaliação on-line das buchas de alta tensão, visando dar maior 
consistência ao diagnóstico dos equipamentos. 
Atualmente, já há no mercado alguns sistemas para monitoramento e 
diagnósticos de buchas de alta tensão em serviço ou “on line”. Todos eles são 
baseados em grandezas relacionadas com o estado do sistema isolante das buchas, 
sobretudo nas medições de capacitância e tangente de delta, que podem indicar 
falhas internas e aumento de perdas no dielétrico da bucha, e na medição de 
descargas parciais, que indicam início de ocorrência de descargas internas que 
podem progredir para falhas completas. Integram esses equipamentos também o 
monitoramento tradicional de gases dissolvidos no óleo e outros ensaios 
complementares. 
Dentre os métodos existentes, aqueles que utilizam os taps capacitivos das 
buchas para fazer o monitoramento on-line da capacitância e tangente de delta e 
das descargas parciais são os mais promissores. Essas grandezas, quando 
integradas numa análise conjunta com outros dados sobre as buchas, processadas 
e analisadas por meio de sistemas inteligentes, são capazes de fornecer 
informações úteis sobre desempenho das buchas de alta tensão, contribuindo para 
evitar as falhas e suas conseqüências. 
Por toda essa importância das buchas de alta tensão e pelo interesse em sua 
integridade no sistema elétrico, esse trabalho tem como objetivo principal apresentar 
informações sobre sistemas utilizados para monitoramento e diagnóstico de buchas, 
mas apresenta também informações mais aprofundadas sobre buchas de alta 
tensão em geral nos capítulos iniciais, com o intuito de fazer uma introdução mais 
 5
detalhada para aqueles que não têm total domínio do assunto, além de 
complementar o presente trabalho com material pertinente ao foco principal. Com 
isso acredita-se que o assunto é apresentado de forma a propiciar um entendimento 
mais didático e consistente para os interessados no tema. 
 6
2. Buchas de Alta Tensão 
 
2.1. Introdução 
 
Uma bucha de alta tensão (AT) é um dispositivo utilizado para fazer a 
passagem de um condutor eletricamente energizado em AT através de alguma 
barreira aterrada ou em potencial elétrico muito diferente do potencial elétrico do 
condutor. Exemplos de tais barreiras são paredes que abrigam uma subestação e 
tanques de metal utilizados em equipamentos de AT tais como transformadores, 
reatores e disjuntores. Uma bucha de AT deve fornecer isolamento elétrico para a 
tensão nominal e eventuais sobretensões do sistema e também serve como suporte 
mecânico para os condutores e conexões externas. 
 
2.2. Tipos de buchas 
 
As características que definem os tipos de buchas de AT dependem da 
tensão nominal, dos materiais e meios isolantes e do ambiente no qual ela será 
instalada. Em termos gerais, as buchas são divididas em dois tipos: As buchas não-
capacitivas e as buchas capacitivas aterradas. 
2.2.1. Buchas não-capacitivas 
 
De uma forma bem simplificada, uma bucha não-capacitiva nada mais é do 
que um condutor revestido por material ou meio isolante tais como porcelana, vidro, 
resina, papel, etc. como mostrado na figura 2.1. O raio “a” é função da tensão 
elétrica no condutor, das características do material isolante e da geometria dos 
eletrodos e o raio “b” é função do ambiente no qual a bucha é utilizada. 
Como mostrado na figura 2.2, a distribuição do campo elétrico nas buchas 
não é linear através de sua camada isolante e nem ao longo de sua superfície. A 
concentração de campo elétrico no meio isolante pode levar à ocorrência de 
descargas parciais e comprometer a vida útilda bucha. Por outro lado, altos campos 
axiais podem resultar em trilhamento e descargas na superfície do isolamento. 
 7
Conforme a tensão nominal aumenta, as dimensões da bucha, resultantes de 
considerações sobre campo elétrico e possibilidade de descargas, podem aumentar 
de tal forma a tornar impraticável a sua construção. 
 
 
Figura 2.1 - Buchas não-capacitivas [1]. 
 
 
Figura 2.2 - Distribuição de tensão nas buchas não-capacitivas [1]. 
 
 
A não-uniformidade do campo elétrico numa bucha pode ser minimizada por 
meio de mecanismos de controle considerados na etapa de projeto. Em buchas com 
isolador de resina, um eletrodo de controle eletricamente ligado ao flange de 
montagem pode revestir o próprio isolador, reduzindo o campo da interface do 
 8
flange. (figura 2.3). A função do eletrodo de controle, que tem forma de tubo, é 
reduzir o gradiente do potencial no flange e ao longo da superfície da bucha. 
 
 
Figura 2.3 - Controle de campo usando tubo de controle [1]. 
 
 
2.2.2. Buchas Capacitivas 
 
Para tensões nominais acima de 50 kV, o princípio da bucha capacitiva 
aterrada é geralmente usado, como mostrado na figura 2.4. O material isolante mais 
utilizado para esse tipo bucha é papel com resina ou óleo, sob as seguintes 
denominações: 
• Papel resinado (RBP) 
• Papel impregnado em óleo (OIP) 
• Papel impregnado em resina (RIP) 
 9
 
Figura 2.4 - Bucha Capacitiva [1]. 
 
 
O papel é disposto em camadas em volta do condutor central da bucha, 
formando capacitores concêntricos entre o tubo e o flange de montagem. O diâmetro 
e o comprimento de cada camada são escolhidos de acordo com as capacitâncias 
parciais, resultando numa distribuição uniforme do campo elétrico axial e um controle 
de campo radial dentro dos limites do material isolante (figura 2.5). 
 
 
 
Figura 2.5 – Linhas de potencial em buchas capacitivas e não-capacitivas [1]. 
 
 10
 
2.2.2.1. Buchas de Papel Resinado (RBP) 
 
Atualmente, o campo de atuação das buchas RBP está limitado à baixa 
tensão, particularmente em chaves de manobra, devido às características dielétricas 
do RBP. Nas buchas RBP, o papel é primeiramente coberto com resina fenólica ou 
epóxica, para depois ser moldado, através de calor e pressão, em sua forma 
cilíndrica e camada por camada, tendo cada camada uma densidade apropriada. A 
utilização dessas buchas é limitada pela espessura e qualidade do material que foi 
fabricada e pelo risco de instabilidade térmica em seu isolamento, que pode ocorrer 
devido às perdas dielétricas geradas pela componente resistiva da corrente que 
passa pelo material isolante. Essas buchas RBP são projetadas para operar com um 
campo radial máximo de aproximadamente 20 kV/cm [1]. 
O isolamento das buchas RBP, simplificadamente, nada mais é do que um 
laminado de papel e resina. A bucha, conseqüentemente, pode possuir uma 
considerável quantidade de ar distribuído entre as lâminas, o que estabelece um 
ponto fraco do sistema isolante quanto à possibilidade de descargas parciais. 
Eventuais erros cometidos durante o processo de fabricação das buchas RBP 
podem provocar rachaduras em formatos de circunferências no isolamento, 
possibilitando um aumento do campo elétrico, o que torna ainda mais provável a 
ocorrência de descargas parciais. 
Quando em operação, a entrada de umidade pode provocar a delaminação, 
que é o processo de separação involuntária das camadas de papel, assim como o 
aumento e a instabilidade das perdas dielétricas no isolamento das buchas RBP. 
Descargas que ocorrem nos finais das camadas de laminado provocam a 
produção de carbono, que se estendem axialmente. Já descargas no espaço vazio 
entre uma camada e outra, produzem disrupção radial entre elas. Ambas as formas 
de descargas parciais são progressivas e têm efeito cumulativo. Quando 
combinadas e com seus efeitos em estágio avançado levam a falha completa do 
isolamento, seja por instabilidade térmica do sistema isolante ou por solicitações 
geradas por sobretensões transitórias. 
 
 11
2.2.2.2. Buchas de Papel Impregnado em Óleo (OIP) 
 
A isolação do tipo OIP é largamente utilizada em buchas de AT para 
transformadores de potência, reatores e transformadores de instrumentos, que 
operam em sistemas das mais altas tensões de operação existentes. Buchas OIP 
são fabricadas com papel disposto em camadas e sua impregnação com óleo é feita 
após secagem a vácuo. 
Geralmente, o papel usado em sua fabricação é do tipo “Kraft” puro, que é um tipo 
de papel normalmente amarronzado e feito a partir da polpa dos troncos de madeira 
tipo eucalipto e tratado com uma solução de sulfato de sódio, que está disponível em 
largura de até 5 metros. Essa largura é adequada para a maioria das aplicações, 
mas para buchas de ultra-alta tensão, vários métodos de alongar o comprimento da 
camada capacitiva são utilizados, tais como a técnica de construção multi-pedaços 
ou com a utilização de fitas de papel. É de extrema importância que o papel seja 
suficientemente poroso, para permitir eficiente secagem e impregnação, garantindo 
características de suportabilidade dielétrica adequada. A figura 2.6 mostra as etapas 
no processo de fabricação de uma bucha capacitiva do tipo OIP. 
 
E n rro lla r c on p ro ce so M on ta je . P ro ceso d e v a c ío y E n sayo d e ru tin aE n ro la r c om p ro c es so
d e s e cag em
M on ta g em P ro ce s so d e vácuo e
im p reg na ção c om ó leo
E n s a io d e ro tin a
C am ad a d e a lum ín io
P ap e l k ra f t
 
Figura 2.6 – Processo de fabricação de uma bucha tipo OIP [3]. 
 
 
O óleo utilizado é um óleo mineral do mesmo tipo que se utiliza em 
transformadores. Antes da impregnação com o óleo, deve ser realizado um processo 
para garantir condições de baixa umidade e baixo volume de gás, como também alta 
suportabilidade dielétrica. Em certas aplicações, outras propriedades também podem 
ser importantes, como por exemplo, resistividade e conteúdo de fibra para buchas 
utilizadas em corrente contínua (cc). 
 12
A fabricação da bucha pode ser realizada por uma montagem completa em 
autoclaves ou em locais apropriados que permitam a aplicação de vácuo durante o 
processo antes de sua impregnação com óleo. Defeitos de fabricação são 
geralmente detectados em ensaios de rotina. No caso de uma montagem correta 
das buchas OIP, nenhum tipo de substância gasosa será encontrado no seu interior 
e, como conseqüência dos cuidados adicionais tomados no processo de fabricação, 
atividades de descargas parciais ocorrerão para níveis muito mais altos de campo 
elétrico, quando comparados com as buchas RBP. Assim, as buchas OIP são 
designadas para trabalhar com campos radiais de valores típicos de 45 kV/cm [1]. 
 
2.2.2.3. Buchas de Papel Impregnado em Resina 
(RIP) 
 
A isolação do tipo RIP foi desenvolvida na década de 60 para ser utilizada em 
equipamentos de manobra em sistemas de distribuição e isolação de barramentos. 
Mais recentemente, desenvolvimentos científicos aumentaram seu campo de 
aplicação em equipamentos e estruturas com tensões de até 800 kV. 
No processo de fabricação das buchas RIP, fitas ou folhas de papel crepe são 
enroladas sobre um condutor. Camadas condutoras são montadas umas após as 
outras, de uma determinada maneira que permita o controle da distribuição de 
capacitâncias. O isolamento de papel, ainda sem nenhum tipo de tratamento, é seco 
em uma autoclave, num processo controlado de calor e vácuo. Após esse processo, 
a resina epóxi é então adicionada na fabricação. Como as buchas projetadas para 
níveis elevados de tensão, da ordem de centenas de kV, podem ter comprimento 
acima de 6 metros, é de suma importância que a resina tenha baixa viscosidade 
para assegurar total impregnação. Durante o ciclo de cura da resina, eventuais 
encolhimentos no comprimento original são controlados para evitar o aparecimento 
de futuras fissuras, devido a esforços mecânicosinternos. O produto resultante do 
ciclo de cura é então submetido a um processo de secagem e retirada de gás, o que 
faz com que a bucha tenha características de baixas perdas dielétricas e bom 
desempenho em relação a descargas parciais. A figura 2.7 mostra o processo de 
fabricação de uma bucha capacitiva do tipo RIP. 
 
 13
E n ro la r S eca g em e im p re g n açã o
com re s in a s o b vá cu o
U s in ag em M on ta g em e e n sa io
d e ro t in a
C am ad a d e a lu m ín io
P ap e l c rep e
 
Figura 2.7 – Processo de fabricação de uma bucha tipo RIP [3]. 
 
 
Durante a fabricação, as camadas condutoras seguem a forma do papel 
crepe. O espaço entre as camadas varia de acordo com saliências e depressões da 
estrutura do papel crepe. O espaçamento das camadas das buchas RIP é, 
conseqüentemente, maior do que o das buchas RBP e OIP. As buchas do tipo RIP 
são projetadas para operar com campo radial de aproximadamente 36 kV/cm [1]. 
 
2.3. Projeto de Buchas de AT 
 
O tipo de bucha de maior interesse para aplicação em alta tensão é o tipo 
capacitivo e, por isso, seu projeto e aplicações são abordadas a seguir, 
particularmente o caso de buchas utilizadas em transformadores de potência e 
reatores. 
É essencial que uma bucha de at seja projetada para suportar as solicitações 
que são impostas tanto em regime permanente quanto em regime transitório. As 
solicitações mais prováveis para buchas de at são mostradas na tabela 2.1. 
Um parâmetro determinante das dimensões de uma bucha de AT é o campo 
elétrico. A ação do campo elétrico se dá tanto radialmente, através da isolação, 
quanto axialmente, ao longo de sua superfície. A determinação do máximo campo 
permissível para cada material utilizado na isolação de buchas de AT tem sido feita 
por experiência e por meio de ensaios laboratoriais, considerando uma expectativa 
de vida útil de aproximadamente 40 anos. 
 14
Tabela 2.1 - Solicitações prováveis para buchas de AT 
Elétrico Sobre-tensões de impulso atmosférico 
 Sobre-tensões de manobra 
 Tensão de freqüência nominal 
 
Térmico Perdas Condutivas 
 Perdas Dielétricas 
 Radiação Solar 
 
Mecânica Esforços devidos a conexões externas 
 Esforços mútuos devidos a ângulos de montagem 
 Forças provocadas por fenômenos naturais 
 Forças provocadas por curto-circuito 
 
Ambientais Temperatura 
 Natureza do meio circundante (ar, óleo, gás). 
 Poluição 
 
 
O projeto da parte capacitiva da bucha tem o objetivo de controlar as 
solicitações de campos elétricos internos, mantendo-os abaixo de níveis 
considerados seguros. A distribuição desses campos é dependente de quatro 
fatores, conforme mostrado na figura 2.8. 
 
• 0r , raio do condutor. 
• nr , raio da camada exterior. 
• ll , comprimento da primeira camada capacitiva. 
• nl , comprimento da última camada capacitiva. 
 
Figura 2.8 – Corte longitudinal simplificado de buchas capacitivas [1]. 
 
 
 15
Nas seções 2.3.2 e 2.3.3 irá se abordar de forma quantitativa a dependência 
da distribuição do campo em relação a esses quatro parâmetros. 
Um desenho de uma bucha OIP típica, com uma extremidade operando no ar 
e outra operando no óleo, é mostrado na figura 2.9. 
 
 
� Enrolamento Capacitivo 
� Porcelana do lado de Ar 
� Porcelana do lado de óleo 
� Flange 
� Cabeça da Bucha 
� Tubo Central 
� Proteção contra Corona 
� Apoio do transformador 
 
Figura 2.9 - Secção de uma bucha típica de transformador [1]. 
 
 
2.3.1. Dimensão do lado da bucha no ar 
 
Para uso em recintos fechados, com poluição e umidade moderados, buchas 
que utilizam materiais isolantes que têm como composição fundamental resina não 
precisam de proteções externas adicionais. Buchas que utilizam óleo, gás ou papel 
 16
impregnado em óleo como isolante sempre exigem que a isolação seja protegida do 
meio externo. Esta proteção é geralmente feita por porcelana, mas invólucros de 
isoladores poliméricos vêm sendo também utilizados. 
O comprimento do isolador é determinado considerando-se as solicitações 
relacionadas a impulsos atmosféricos e de manobra. O projeto da bucha deve ser tal 
que o campo axial ao longo da superfície do isolador seja o mais uniforme possível. 
O comprimento é também afetado pelo ambiente no qual a bucha é exposta. Em 
ambientes poluídos, a ocorrência de descargas superficiais em condições de alta 
umidade e tensão normal de operação é dependente da distância da superfície 
isoladora, como por exemplo, o comprimento da superfície isoladora entre a alta 
tensão e a terra [6]. A norma IEC 60815 [6] fornece maiores detalhes técnicos sobre 
o projeto de isoladores para utilização em atmosferas poluídas. 
As informações sobre a severidade da poluição no ambiente onde a bucha vai 
ser utilizada definem uma distância de escoamento mínima especificada (l), como 
indicado na tabela 2.2. A distância de escoamento mínima total (L) para a bucha, 
relativa a tensão, é determinada por [1]: 
 
L = dK * rU * l 
 
Onde: 
 
dK = Fator de correção do diâmetro para aumento da distância de escoamento, com 
o diâmetro médio do isolador mD 
 
mD < 300 mm dK =1 
300 < mD < 500 mm dK =1,1 
mD > 500 mm dK =1,2 
 
rU = Tensão nominal da bucha (kV) 
 
Em certas áreas desertas ou costeiras, uma combinação de condições 
climáticas adversas, como longos períodos sem chuva, freqüentes neblinas, 
tempestades de areia, maresia, entre outras, leva a acumulação de poluentes 
condutores e ocorrências de arcos elétricos entre pontos na superfície isoladora. 
 17
Para combater tais condições, as distâncias de escoamento são aumentadas para 
valores acima 40 mm/kV [1]. 
Projetos modernos de isoladores de porcelana geralmente usam um perfil de 
saias alternadas longas e curtas (ALS) no isolador. Esse perfil resulta num 
desempenho superior para climas adversos, como por exemplo, a neblina e permite 
uma limpeza mais fácil dos isoladores sob condições de chuva e vento. 
A fabricação dos isoladores de porcelana para buchas de AT, quando feita 
em uma única peça, é limitada pela tendência de encurvamento durante o processo 
de queima, se a bucha tiver uma relação elevada entre sua altura e o diâmetro do 
furo interno por onde passa o condutor. Para buchas de AT, essa relação é 
tipicamente maior do que 6. Para resolver esse problema, a peça é subdividida em 
seções e cada uma delas é submetida ao processo de queima. A bucha completa é 
montada a partir da colagem das secções com adesivo epóxi. Por exemplo, a 
porcelana que fica ao ar livre em buchas de 420 kV é montada, tipicamente, com 
três seções para dar uma altura global de 3,5 m, com uma relação entre sua altura e 
o diâmetro do furo de aproximadamente 10. Utilizando-se materiais adesivos de boa 
qualidade adequadamente ajustados nas juntas das seções, pode-se considerar a 
montagem como se fosse uma peça única. 
A utilização de isoladores compostos poliméricos está restrita, no momento, 
devido as grandes preocupações com estabilidade a longo prazo. Eles têm muitas 
vantagens sobre os isoladores de porcelana, sendo mais leve, resistente à explosão 
e tendo melhor hidrofobicidade devido ao composto de borracha com silicone 
moldado sobre suas saias. 
 18
Tabela 2.2 - Níveis de Poluição, Severidades dos ambientes e mínimas distâncias de 
escoamento [1]. 
Severidade Equivalente dos Ambientes 
(Valores de Referência) 
 
Método da 
névoa 
salina 
 
Método da camada sólida 
Vapor-
Neblina 
 
Kieselguhr 
Níveis de Poluição e 
Ambientes típicos 
Salinidade 
(kg/ 3m ) 
Densidade do 
Sal 
Depositado 
(mg/ 2cm ) 
 
Condutividad
e da Camada 
(µS) 
Mínima 
Distância de 
escoamento 
especificada l 
(mm/kV) 
I - Luz 
- Ventos constantes e / 
ou Chuva 
- Agrícola 
- Montanhoso (> 10 km 
acima do nível do mar, 
sem ventos marítimos). 
 
5 -14 0,03 - 0,06 15 -20 16 
II - Normal 
- Indústrias sem fumaça 
poluidora 
- Grandes quantidades 
de casas com ventos e /ou chuvas, expostos a 
ventos marítimos não 
muito próximos. 
 
14 - 40 0,1 - 0,2 24 - 35 20 
III - Pesado 
- Grande densidade de 
indústrias - Subúrbios de 
grandes cidades (perto 
do mar) 
 
40 - 112 0,3 - 0,6 36 25 
IV - Muito Pesado 
- Condutores 
empoeirados, Fumaça. 
- Fortes ventos úmidos 
do mar 
- Deserto 
> 160 31 
 
 
 19
2.3.2. Dimensão do lado da bucha no óleo 
 
O lado da bucha com isolador no óleo (figura 2.9, item 3) é normalmente uma 
porcelana cônica ou uma armação de resina fundida. A graduação axial interna das 
camadas capacitivas é dependente da tensão de ensaio a freqüência nominal que 
resulta em um campo de aproximadamente 12 kV/cm. Isso determina a dimensão c 
(figura 2.9). As dimensões b e c juntas com as exigências físicas do flange de 
montagem e a corrente do transformador, determinam as dimensões nr e nl das 
camadas capacitivas, vide figura 2.8 [1]. 
2.3.3. Gradientes Radiais 
 
Ainda que seja possível projetar uma bucha com gradiente radial constante, 
isso somente pode ser alcançado à custa de um gradiente axial variável. Na maioria 
dos casos, um gradiente axial constante é desejável enquanto que o gradiente radial 
pode variar e atinge o máximo no condutor ou para a camada no potencial de terra. 
Os valores dos campos no condutor ( 0E ) e na camada de potencial de terra 
( nE ) são dados pelas equações abaixo [1]: 
 
0
0
( 1)
2 log
V a
E
ar b
+
= 
 
 
1
( 1)
2 log
n
n
V a
E
ar b−
+
= 
 
Onde l
n
l
a
l
= e 
0
nrb
r
= . 
 
0E é máximo quando a < b e nE é máximo quando a > b . 
O raio 0r é dependente da corrente nominal, do método de conexão entre a 
bucha e o enrolamento do transformador e da forma como a bucha é construída. Um 
valor ótimo de nr pode ser calculado. 
Tendo determinado as dimensões das camadas capacitivas extremas, as 
camadas intermediárias podem ser calculadas. O método detalhado do cálculo pode 
variar, mas o objetivo é sempre conseguir campo radial aceitável em cada uma das 
 20
camadas capacitivas parciais e campo axial uniforme, com o mínimo número de 
camadas. 
Desde que, como exposto, o gradiente axial varia ao longo de toda a 
espessura do isolador, o espaçamento entre as camadas capacitivas para tensão 
constante entre quaisquer duas camadas, que formam um capacitor parcial, também 
deve variar. 
Não é necessário que as camadas capacitivas cubram 100% do comprimento 
do lado de ar do isolador. Na prática, com 60 % ou menos da graduação interna por 
meio de camadas capacitivas, já se tem uma adequada graduação para a maioria 
das buchas. 
 
2.4. Aplicações para Buchas de AT 
 
2.4.1. Buchas para transformadores e reatores 
 
Os transformadores para alta tensão necessitam de buchas terminais para 
todos os enrolamentos de AT, e os reatores shunt precisam de buchas para a 
entrada dos terminais de alta tensão. Dependendo da configuração do sistema, a 
parte exterior pode operar no ar, óleo ou gás. Nas figuras 2.10 a, b, c e d, estão 
mostrados exemplos de buchas de alta tensão utilizadas em transformadores de 
grande importância no sistema elétrico brasileiro. 
 
 21
 
 a) b) 
 
 
 c) d) 
a) Transformador, 13,8/500 kV, 186 MVA, CHESF, UHE Luiz Gonzaga, uma fase da geradora, b) 
Transformador 13,8/500 kV, GERASUL, UHE Salto Santiago, uma fase da geradora em GIS, c) 
Maior transformador da América Latina, 16/500 kV, 416,5 MVA, TRACTBEL, UHE de 
Machadinho, em laboratório para ensaios de localização de descargas parciais pelo método de 
emissão acústica. d) Autotransformadores, 230/500 kV, ELETRONORTE, SE de Vila do Conde. 
Figura 2.10 - Exemplos de buchas em transformadores e reatores de AT. 
[Cortesia CEPEL]. 
 
 
 22
Para tensões de até 50 kV, buchas do tipo não-capacitivas geralmente são 
usadas. No caso dos transformadores do tipo “secos” (os que não utilizam nenhum 
liquido para auxiliar no isolamento), elas são normalmente de resina moldada. Já 
com transformadores que utilizam meios isolantes líquidos, buchas com isoladores 
de porcelana são normalmente utilizadas para aplicações ao ar livre e com resina 
moldada para conexões abrigadas. 
As buchas capacitivas foram desenvolvidas para aplicações em tensões até 
1600 kV. Buchas de transformadores e reatores não são exclusivamente do tipo 
OIP, sendo as buchas do tipo RIP e algumas do tipo RBP também utilizadas, 
particularmente para tensões acima de 245 kV. [1]. 
Em alguns casos, os cabos que vêm do enrolamento do transformador são 
passados através do tubo da bucha e terminam na sua cabeça. Esse tipo de 
conexão, chamado condutor guiado, é limitado a uma corrente nominal de 
aproximadamente 1250 A, devido às limitações das dimensões de cabos flexíveis. 
No caso de correntes mais elevadas, um tipo de conexão diferente pode ser 
utilizado, fazendo com que o próprio tubo suporte da bucha seja o condutor, 
conforme mostrado na figura 2.11. 
Como as buchas que utilizam o sistema isolante do tipo RIP têm suas 
camadas impregnadas em resina, que forma um conjunto sólido, elas não 
necessitam de um tubo de suporte. No caso de conexões do tipo condutor guiado 
utilizar cabos isolados a papel, a blindagem para o campo elétrico no terminal do 
transformador não é necessária, permitindo assim uma redução de material utilizado 
no terminal inferior da bucha. 
A extremidade a óleo da bucha pode ser de duas formas: convencional e do 
tipo reentrante. As buchas consideradas até agora nesse texto são do tipo 
convencional. Através da comparação das duas formas, mostradas na figura 2.12, 
pode ser visto que a parte que fica no óleo da bucha do tipo reentrante é mais curta 
e, como não existe a necessidade de blindagem de campo, tem-se também uma 
redução de material utilizado no terminal inferior da bucha. As buchas reentrantes 
apresentam grande dificuldade em sua instalação, pois os condutores dos 
transformadores devem ser isolados com papel para aproximadamente 30% da 
tensão de operação, sendo possível o surgimento de gases em sua superfície 
interna. Nas figuras 2.13, 2.14 e 2.15 estão mostrados detalhes de buchas de alta 
tensão tipo capacitivas utilizadas em transformadores e reatores, incluindo um 
 23
detalhe de falha de isolamento na região do condutor, que deve suportar os 30% da 
tensão total da bucha. 
 
 
 
Figura 2.11 - Conexões em buchas de transformadores. 
(a) Tipo condutor guiado (b) Tipo conexão terminal 
 
 
 
Figura 2.12 - Figuras do campo no lado do transformador de conexões de 
buchas. 
(a) Tipo Convencional (b) Tipo reentrante 
 
 
 
 
 24
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.13 - Parte interna de uma bucha tipo capacitiva convencional, 500 kV, 
utilizada na UHE da Itaipu Binacional [2]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.14 - Bucha completa tipo capacitiva convencional, 550 kV, utilizada em 
transformadores da GERASUL [2]. 
 
 
 25
 
 
 
 a) b) c) d) 
a) Falha por descarga no isolamento papel-óleo, b) Reparo com fitas de papel, 
c) Fase intermediária do reparo e d) Terminal do cabo pronto para ser inserido 
na bucha para processo de secagem, vácuo e impregnação. 
Figura 2.15 - Parte interna do final do condutor preparado para uma bucha 
capacitiva tipo reentrante. O isolamento dessa parte final do condutor deve 
suportar cerca de 30% da tensão [2]. 
 
 
Para o flange de montagem da bucha, uma conexão com a última camada 
capacitiva é trazida ao exterior através de um tap capacitivo. Este tap é utilizado 
para medições de grandezas elétricas relacionadas ao transformador e à bucha, 
como por exemplo, tensão, descargas parciais, capacitância e tangente de delta. 
Como a capacitância da bucha é muito menor que a capacitância entre a última 
camada e o terra, para prevenir a geração de alta tensão e centelhamento no tap 
capacitivo é de suma importância que ele seja mantido curto-circuitado quando a 
bucha estiver em serviço e o tap não estiver sendo utilizado. Em casos particulares,um tap de potencial intermediário pode ser necessário. Nesse caso camadas extras 
são incluídas para estabelecer um divisor de tensão com fator de escala diferente. 
Este tipo de tap tem alta capacitância quando comparado a parte principal da bucha 
 26
e pode ser usado em operação para disponibilizar uma tensão de até 5 kV e com 
uma potência de saída típica de 100 VA. Essa saída de tensão pode ser utilizada 
para alimentar relés e para a conexão de impedâncias de medição de sistemas de 
monitoramento e diagnóstico. Na figura 2.16 estão mostrados alguns detalhes de 
taps capacitivos e conexões de impedâncias de medição nesses taps. 
 
 
 a) b) 
 
 
c) d) 
a) Tap capacitivo com tampa original que o mantém curco-circuitado. b) Tap 
capacitivo aberto, c) Adaptador conectado ao tap capacitivo, d) Fixação de 
uma caixa de impedância de medição conectada ao tap capacitivo de uma 
bucha. 
Figura 2.16 - Detalhes de tap capacitivo de bucha de transformador, 
500 kV [Cortesia CEPEL]. 
 
 
 
 
 
 27
2.4.2. Buchas para subestações isoladas a gás 
 
As buchas de entrada para subestações isoladas a gás (GIS) de AT 
freqüentemente utilizam porcelana pressurizada. O gás isolante dentro da bucha é o 
mesmo dos dutos. O controle do campo é feito através de um arranjo de eletrodos 
perfilados entre o flange e o condutor. A porcelana é dimensionada para resistir a 
altas pressões do gás utilizado na GIS e apresenta complicações ao sistema se 
sofrer algum tipo de dano em operação. Uma melhoria de projeto é feita por meio da 
chamada bucha de pressão-dupla, onde um tubo reforçado de material polimérico é 
usado coaxialmente no interior da bucha ao longo da porcelana e suporta a maior 
parte da pressão exercida pelo gás. O intervalo entre o tubo e a porcelana faz com 
que a porcelana esteja submetida a uma pressão reduzida. 
As buchas do tipo RIP de gás para ar são fabricadas para tensões até 525 kV. 
As camadas capacitivas do tipo RIP lacram a GIS e a porcelana pode ser preenchida 
com um material composto ou gás em baixa pressão. Isso possibilita a utilização de 
uma porcelana bem leve para ser usada e operada em qualquer ângulo sem 
modificação. Para esse tipo de bucha, pesquisas estão sendo realizadas com o 
intuito de substituir a porcelana por um isolador composto ou para modelar saias de 
borracha com silicone diretamente sobre a superfície tipo RIP. Como o lado a gás da 
bucha pode ser usado diretamente dentro ou muito perto de disjuntores, os 
componentes da bucha devem apresentar boa resistência aos produtos da 
decomposição do 6SF , particularmente o fluoreto de hidrogênio (HF). Isto pode ser 
feito cobrindo as buchas RIP com uma espécie de esmalte rico em alumínio. Um 
exemplo de bucha de alta tensão isolada a gás, mas com isolamento feito de 
material polimérico é mostrado na figura 2.17 [1]. 
Em GIS, transientes muito rápidos (VFTs), resultantes de chaveamentos, 
geram grandes problemas para conexões externas das buchas. Devido à velocidade 
de propagação de um VFT, é possível o aparecimento de altas tensões entre o 
condutor e a primeira camada da bucha capacitiva. Atualmente não existem ensaios 
de rotina que demonstrem com precisão o comportamento dinâmico das buchas 
para tais transientes. Entretanto, ensaios têm sido desenvolvidos através da 
aplicação de impulsos atmosféricos cortados dentro do duto da GIS a 
aproximadamente 70% do nível básico de isolamento do sistema [1]. 
 
 28
 
Figura 2.17 - Buchas para GIS [1]. 
 
 
2.4.3. Buchas para AT em corrente contínua (ATCC) 
 
O projeto de uma bucha para ATCC é fortemente influenciado pela 
resistividade dos vários materiais que são usados em sua construção, em oposição 
ao que acontece com a sua permissividade no caso de ATCA. Enquanto as 
permissividades do papel, óleo, porcelana, entre outros materiais, variam 
praticamente na mesma ordem de grandeza, suas resistividades variam numa 
escala maior do que 10000:1. Conseqüentemente, é importante para o projeto de 
buchas para ATCC o estudo da distribuição da tensão no corpo e no entorno da 
bucha. Exemplos dessa distribuição são mostrados na figura 2.18. A primeira figura 
na parte superior mostra o efeito do campo em corrente alternada numa bucha de 
transformador do tipo papel impregnado em óleo. Um campo concêntrico é 
produzido no óleo entre os isoladores de papel e a parede protetora do 
 29
transformador. Na segunda figura ao centro, a distribuição em corrente contínua 
para o mesmo arranjo é mostrada, onde a alta resistividade do papel comparada 
com a do óleo, concentra o campo na parte dos isoladores. Para reduzir essa 
concentração de campo bem como o campo da superfície de porcelana, cilindros 
concêntricos são colocados em volta da bucha. O resultado dessa técnica 
construtiva é ilustrado pela terceira figura na parte inferior da figura 2.18. Na prática, 
um grande número de cilindros e barreiras cônicas pode ser necessário para que se 
alcance um controle de campo satisfatório. Como a relação entre as resistividades 
dos diferentes materiais varia com a temperatura, estudos de campo são feitos para 
valores acima dos valores nominais de operação do transformador, para tornar 
possível conhecer o seu comportamento e o de suas buchas de AT com respeito à 
distribuição de campo em condições críticas de solicitações. 
 
 
Figura 2.18 - Figura de campos em Buchas HVDC [1]. 
 
 
Em um sistema ATCC, efeitos danosos de poluição e riscos de falhas com 
ocorrência de incêndios são motivos de preocupação. Para reduzi-los, as buchas de 
ATCC são desenvolvidas para trabalhar horizontalmente, levando diretamente os 
condutores para dentro das construções ou equipamentos. Esquemas de soluções 
alternativas com buchas horizontais são mostradas na figura 2.19. A poluição em 
 30
sistemas de ATCC pode provocar descargas superficiais na bucha, que por sua vez 
em contato com alguma substância inflamável pode provocar incêndios. Como 
agravante a essa situação, uma exposição à chuva da superfície isolante da bucha 
poluída não uniformemente pode aumentar ainda mais os riscos de descargas. 
Quando um isolador poluído é parcialmente protegido da chuva por algum tipo de 
construção, a diferença na resistividade da superfície seca para a molhada reduz 
drasticamente a tensão de descarga superficial. Outros métodos para melhoria de 
desempenho de buchas em ATCC usando saias reforçadas e materiais isolantes 
que absorvem menos a umidade têm sido desenvolvidos. 
 
 
Figura 2.19 - Arranjos alternativos para transformadores 
(a) Buchas Externas (b) Buchas de parede 
 
 
2.5. Ensaios em buchas de AT 
 
Ensaios adequados são essenciais para se ter certeza de que os 
equipamentos vão operar com bom desempenho durante toda a vida útil 
especificada. Os equipamentos elétricos de AT são ensaiados de acordo com 
normas técnicas ou com especificações técnicas que levam em consideração 
condições particulares dos sistemas onde os equipamentos vão operar. Do ponto de 
vista elétrico, equipamentos tais como buchas de alta tensão são ensaiados para 
 31
avaliação do desempenho dielétrico: ensaios que envolvem aplicação de alta tensão 
e do desempenho eletromecânico: ensaios que envolvem aplicação de correntes 
mais elevadas, por exemplo: ensaios de curto circuito e de arco de potência. Há 
também os ensaios para determinação ou verificação de parâmetros característicos 
de projeto, como por exemplo, o ensaio para medição de capacitância e tangente de 
perdas de uma bucha de alta tensão. Para possibilitar o ensaio de buchas em 
laboratório de alta tensão nas condições representativas da instalação real no 
tanque do transformador ou reator, um tanque de ensaio com dimensões adequadas 
ao nível de tensão da bucha e com óleo isolante é utilizado. A figura 2.20 mostra um 
desenho desse tipo de tanque e uma bucha de transformador sendo preparada para 
ensaio. 
 
2300
3150
TANQUE
 DEÓLEO
OBS.: Medidas em "mm"
4200
1000
1365
395
505
430
280
980
175
400
 φ 495
M
E
T
Á
LI
C
O
E
P
O
X
I
650
 
Figura 2.20 - Bucha de papel impregnado sendo prepara no tanque de ensaios 
em laboratório de alta tensão [2]. 
 
 
 32
2.5.1. Medida de capacitância e tangente de delta 
 
Este ensaio é o mais aplicado mundialmente, quando se pensa em ensaios 
em buchas de alta tensão e sistemas de isolação como um todo. O instrumento mais 
comumente utilizado para essa medição é baseado na ponte de Schering e seus 
resultados (para maiores detalhes, ver referência em [7]), principalmente o valor do 
fator de dissipação, também chamado de fator de perdas ou tangente de delta, dá 
uma indicação da qualidade do projeto, processo de fabricação e dos materiais 
utilizados na bucha. Fator de dissipação ou tangente de delta é uma grandeza 
associada às perdas no isolamento e relaciona a componente resistiva com a 
componente capacitiva da corrente total que circula pela bucha. Com isso, pode 
indicar aspectos do estado operativo ou da qualidade da estrutura isolante ou de 
quantidade de umidade de uma bucha RBP e OIP. Um aumento contínuo na 
tangente de delta é indicativo de deterioração do isolamento elétrico em operação 
que pode estar acompanhado ou não do aumento de descargas parciais internas. 
Por isso esses parâmetros são importantes para diagnósticos sobre o estado 
operativo das buchas de alta tensão em serviço. 
 
2.5.2. Ensaios de Suportabilidade e de descargas 
parciais 
 
Embora classificados como ensaios separados, o ensaio de suportabilidade 
em ATCA e a medição de descargas parciais são freqüentemente realizados em um 
ensaio só. A forma mais simples de se quantificar descargas parciais é por meio da 
medição de uma grandeza chamada carga aparente, medida em pC. 
Descargas parciais são a maior causa de falhas em buchas de AT. Elas 
possuem um efeito muito mais danoso nas buchas tipo OIP e por isso o limite de 10 
pC para 1,5* 3rU foi estabelecido para restringir seus possíveis efeitos. 
Geralmente, em condições de bom projeto, materiais adequados e bom processo de 
fabricação, isolações do tipo RIP e OIP apresentam níveis de descargas parciais 
inferiores a 10 pC. 
Modernos sistemas de medição digitais que detectam as descargas parciais 
foram desenvolvidos para melhorar a sensibilidade das medidas. Sistemas 
 33
desenvolvidos para monitoramento a partir de medidas de corrente no tap capacitivo 
de buchas, podem mostrar os sinais associados às descargas parciais em terminais 
de vídeo, na forma de uma elipse ou distribuídos de forma sincronizada ao longo da 
senóide do sinal de tensão em corrente alternada do sistema. Descargas parciais 
aparecem como pequenos pulsos, que podem ser medidos através de sua 
comparação com outros pulsos já calibrados. Pela posição do pulso de descarga na 
elipse ou ao longo da senóide, é possível identificar alguns tipos de falta que já são 
catalogados. 
 
 
Figura 2.21 - Buchas sendo ensaidas em laboratório de AT 
[1] e [Cortesia CEPEL] 
 
 
2.5.3. Ensaios de impulso de tensão 
 
Sobretensões geradas por descargas atmosféricas e por manobras de 
circuitos, representam transitórios que podem ocorrer em qualquer sistema de alta 
tensão. Ensaios com tensões de impulso são realizados para se conhecer o 
desempenho de equipamentos aos transitórios de alta freqüência. Solicitações 
representativas de impulsos atmosféricos são aplicadas em buchas de todos os tipos 
 34
utilizadas em todos os níveis de alta tensão e solicitações representativas de 
impulsos de manobra são aplicadas para buchas que trabalhem com um valor 
nominal de tensão acima de 300 kV. Esses ensaios são realizados em laboratórios 
de alta tensão durante o final da etapa de fabricação ou durante a fase de 
recebimento do equipamento. Há casos de realização desses ensaios também após 
reparos significativos. Por causa da infra-estrutura requerida em termos de 
geradores de impulso e sistemas de medição, ensaios de impulsos são muito 
raramente realizados no campo e por isso também não são utilizados para efeito de 
monitoramento do estado operativo de buchas em serviço [1]. 
2.5.4. Ensaios de estabilidade térmica 
 
Este ensaio é aplicado a buchas de transformadores de tensão nominal 
superior a 300 kV. Com ele pretende-se demonstrar que perdas dielétricas não 
levam a um aquecimento contínuo que indique possibilidade de instabilidade térmica 
da bucha em operação. O ensaio é realizado com a bucha imersa em óleo aquecido 
a 90ºC. Uma tensão igual à máxima sobretensão temporária projetada para a bucha 
é então aplicada e por meio de medições periódicas de capacitância e tangente de 
delta, o desempenho térmico da bucha é analisado. A bucha, em condições normais 
de estabilidade térmica, deve ser capaz de dissipar o calor gerado pelas suas 
perdas, o que é indicado por uma estabilização ou crescimento muito lento do valor 
da tangente de delta ao longo do tempo. Caso contrário, a tangente de delta 
aumenta continuamente até que um sobreaquecimento fora de controle ocorre, 
resultando em um colapso da isolação. Devido ao baixo valor de tangente de delta 
inerente às buchas OIP e RIP, a estabilidade térmica não é normalmente um 
problema. Somente em certas aplicações, como de buchas óleo para gás onde o 
resfriamento é restrito, é dada uma atenção especial ao ensaio de estabilidade 
térmica [1]. 
2.5.5. Ensaio de aumento de temperatura 
 
O objetivo desse ensaio é demonstrar a propriedade das buchas em 
conduzirem correntes nominais sem exceder as limitações térmicas da isolação. As 
buchas do tipo OIP e RIP são restritas para uma temperatura máxima de 105ºC e 
120ºC, respectivamente. A mais alta taxa térmica do material das buchas RIP não 
 35
significa necessariamente que condutores de bitolas menores podem ser usados. O 
Material das buchas RIP é um bom isolante térmico e o projeto das buchas OIP 
permite mais prontamente um resfriamento dos condutores por convecção dentro do 
óleo da bucha. As condições de operação de diferentes tipos de bucha, 
particularmente as buchas de altas correntes usadas em arranjos de dutos de fase 
isolada, devem ser cuidadosamente consideradas. Num ensaio típico, uma bucha 
alcança valores nominais de corrente de 10 kA sob condições de ensaio padrão 
seguindo especificações técnicas, enquanto que em um ambiente com a 
temperatura do ar elevada, o que equivale ao ambiente interno de dutos, por 
exemplo, a máxima corrente é reduzida para 7 kA. Isso causa óbvias dificuldades na 
especificação e uso desse tipo de buchas [1]. 
2.5.6. Outros Ensaios 
 
Em conjunto com os principais ensaios elétricos apresentados anteriormente, 
outros ensaios ou cálculos podem ser requeridos para análise de outras 
propriedades das buchas. Alguns deles são: 
• Ensaios de vazamento: resistência a vazamento por pressões internas 
e externas de óleo ou gás. 
• Ensaios de esforços mútuos: demonstram a capacidade da bucha em 
suportar forças impostas por conexões, curtos-circuitos, entre outros. 
• Ensaios de curto-circuito: realizados para comprovar uma capacidade 
térmica adequada e prevenir superaquecimentos e danos à isolação 
durante ocorrência de curto-circuito. 
 
 36
3. Diagnóstico de buchas 
 
Existem muitos métodos utilizados para realizar diagnósticos sobre estado 
operativo de buchas de alta tensão, a partir do monitoramento de grandezas 
relacionadas com o desempenho da sua isolação em serviço. 
As principais grandezas elétricas monitoradas para fins de diagnósticos de 
buchas e do próprio transformador são a capacitância, tangente de delta e as 
descargas parciais. 
Por estarem diretamente ligadas ao assunto principal desse trabalho, as 
medições de capacitância, tangente de delta e descargas parciais serão abordadas 
com um maior refinamento de detalhes no capítulo 4 e por isso nesse capitulo serão 
feitas apenas análises qualitativassobre essas grandezas. 
Tendo em vista uma tendência metodológica atual de se ter um sistema 
integrado para monitorar várias grandezas relacionadas ao estado operativo de 
buchas de AT, procurou-se nesse capítulo analisar outras grandezas que não 
fossem as do foco principal do trabalho. Essas outras grandezas dão informações 
complementares sobre o estado operativo das buchas de AT e com isso possibilitam 
um diagnóstico mais consistente e seguro desse equipamento. As grandezas e 
ensaios complementares abordadas nesse capítulo são: Análise de gases 
dissolvidos no óleo isolante da bucha, análise de umidade no interior da bucha, 
classificação de hidrofobicidade e a termovisão. 
As técnicas utilizadas para medição dessas grandezas são realizadas no 
campo e podem ser feitas tanto com o equipamento fora de serviço como com o 
equipamento em serviço, sendo esse último o caso mais desejado por representar a 
realidade da operação e não requerer desenergização para realização da medição. 
A seguir são mostrados alguns procedimentos utilizados para medição das 
principais grandezas que servem como base para diagnóstico de buchas de 
transformadores de potência, dando-se maior atenção aos que podem ser realizados 
por meio de instrumentos já disponíveis comercialmente. 
 
 
 
 37
3.1. Medição de capacitância e tangente de delta 
 
3.1.1. Cuidados Recomendados 
 
Para iniciar qualquer trabalho que exija conexão de instrumentos nos 
transformadores no campo, como é o caso da medição de capacitância e tangente 
de delta das suas buchas de AT, deve-se ter certeza que o transformador está 
desenergizado ou fora de serviço e adequadamente aterrado. 
Como já foi observado anteriormente, o tap capacitivo das buchas não deve 
ser deixado em aberto durante a operação do transformador. Os taps capacitivos 
das buchas de AT já vêm equipados com uma tampa que serve para vedar o tap 
contra a penetração de umidade, bem como para mantê-lo curto-circuitado. Para 
conexão de impedâncias de medição ou instrumentos no tap capacitivo da bucha, 
essa tampa deve ser removida com o transformador desenergizado e aterrado. As 
impedâncias que são conectadas no tap devem ter componentes de proteção contra 
sobretensão para o caso de alguma falha que possa colocar os terminais do tap em 
condições de circuito aberto. 
No caso de se tratar de substituição da bucha por uma bucha reserva, antes 
de se colocar a bucha reserva em serviço, a sua capacitância e a tangente de delta 
devem ser medidas, preferencialmente em laboratório, e comparadas com os 
valores referenciados em avaliação técnica ou com relatórios de ensaios anteriores. 
Se os resultados mostrarem que a bucha reserva está em boas condições, após a 
sua instalação completa no transformador, a conexão elétrica entre o tanque e o 
flange de montagem deve ser verificada. 
3.1.2. Equipamentos de Medição 
 
Pontes adequadas para medição de capacitância e tangente de delta no 
campo estão disponíveis em diversos modelos de vários fabricantes e são, na sua 
maioria, baseadas no princípio da ponte de Schering. 
Para conectar a ponte no tap capacitivo, um adaptador especial deve ser 
usado para certos tipos de buchas. Este dispositivo é descrito nas informações do 
produto para cada tipo de bucha. 
 38
As pontes de medição comerciais de capacitância e tangente de delta, 
normalmente já possuem fonte de tensão embutida. A tensão deve ser ajustada em 
10 KV no mínimo e o sinal de tensão deverá estar livre de harmônicos. Para evitar 
problemas, quando se ajusta o zero do indicador, a tensão deve ser sincronizada 
com a tensão na rede. 
3.1.3. Procedimentos de medição 
 
Se a medição for feita em uma bucha por meio do tap capacitivo, não é 
preciso que se desconecte o topo da bucha, sendo necessária apenas a abertura da 
chave seccionadora que isola o transformador de todo o sistema. 
Por medida de segurança e para se reduzir a influência da indutância dos 
enrolamentos do transformador, todos eles deverão ser curto-circuitados. 
Enrolamentos que não estão sendo utilizados na medição devem ser aterrados. 
A ponte deverá ser colocada numa base livre de vibrações. Se o capacitor 
padrão utilizado como referência para a medição for separado do instrumento, ele 
deve ser colocado numa base isolada para não afetar o sinal que deve circular pela 
impedância de medição. 
Dependendo de qual isolamento está sendo ensaiado, a fonte de tensão será 
conectada até o topo da bucha ou do tap capacitivo por cabos separados 
Condutores para a aplicação de tensão ou para o retorno de terra não devem ser 
iguais aos utilizados para as conexões do medidor. Os condutores do circuito de 
medição devem ser os menores possíveis e não devem tocar em objetos aterrados. 
Todos cabos utilizados na medição devem estar limpos e secos. Isto também se 
aplica para as buchas que estão sendo ensaiadas e para o capacitor padrão. Se a 
bucha está em sua caixa de transporte, devem ser evitados ambientes mais úmidos. 
O tap capacitivo também deve ser limpo e seco. 
Condições de muito baixa umidade podem ser necessárias do tap capacitivo 
para uma medição da tangente de delta com melhor exatidão em cima de 2C . Nesse 
caso, um equipamento especial para retirar umidade do ar deve ser utilizado. 
 
 
 
 39
3.1.4. Correção de temperatura 
 
O valor medido de tan δ deve ter seu valor corrigido por causa do efeito da 
temperatura, de acordo com os fatores de correção dados pela figura 3.1 e tabela 
3.1. xGO representa todas as buchas capacitivas do tipo “papel impregnado de óleo” 
(OIP) e xGS representa as buchas capacitivas do tipo “papel impregnado de resina” 
(RIP). Assume-se que todas as buchas têm a mesma temperatura do óleo que está 
no topo do transformador. A medição deve ser executada na temperatura mais alta 
possível e correções serão feitas para 20º C. 
 
Figura 3.1 - Tangente de delta como função da temperatura [10]. 
 
 
Atualmente existem instrumentos de medição digitais disponíveis no mercado 
que já apresentam os resultados de tangente de delta com as devidas correções de 
acordo com a temperatura informada. Esses instrumentos também apresentam os 
resultados de capacitância e têm o mesmo princípio de funcionamento dos 
instrumentos analógicos, a menos da automação do procedimento para ajustes e da 
digitalização dos sinais. 
 40
 
Tabela 3.1 – Fatores de correção para tan δ 
 
 
 
3.1.5. Interpretação das Medidas 
 
3.1.5.1. Comentários sobre a tangente de delta para 
buchas OIP 
 
A tangente de delta é uma propriedade crítica em buchas OIP. É determinada 
principalmente pelo nível de umidade no papel e pelo grau de contaminantes no 
sistema de isolação. Aliados a esses fatores, a tangente de delta tem grande 
dependência da temperatura. O comportamento principal está mostrado na figura 3.2 
para diferentes temperaturas e graus de umidade. 
 
 41
 
Figura 3.2 -tan δ em função do nível de umidade e temperatura 
em buchas OIP [10]. 
 
 
Para o fabricante do corpo capacitivo da bucha, o objetivo é alcançar o fator 
de dissipação mais baixo possível, da ordem de 10-4. A contribuição para o fator de 
dissipação advinda de contaminantes é evitada pelo próprio controle do material, 
bem como por altas exigências de limpeza nos locais de fabricação. A quantidade de 
umidade na bucha é determinada pela técnica de enrolamento e pelo processo de 
secagem do corpo que forma a parte isolante da bucha. 
3.1.5.2. Comentários sobre a tangente de delta para 
buchas RIP 
 
Quando se mede tan δ em buchas RIP antes da bucha ser colocada em 
serviço, podem aparecer divergências do valor de tan δ comparado com os valores 
nominais. A razão disso, provavelmente, é penetração de umidade na camada de 
superfície da bucha RIP. Isto pode ocorrer, por exemplo, se uma bucha é 
armazenada sem sua bolsa protetora devidamente lacrada, permitindo que ar com 
alto grau de umidade penetre na camadada superfície exterior da bucha. 
Normalmente o valor de tan δ irá diminuir em relação ao seu valor inicial de 
placa se a bucha for armazenada num local fechado com umidade controlada 
 42
durante uma semana. Se o transformador for energizado e a bucha for posta em 
operação, o valor irá cair dentro de algumas poucas horas [10]. 
3.1.5.3. Análise das variações de tangente de delta 
em buchas OIP e RIP: 
 
De acordo com os principais fabricantes de buchas de AT do tipo OIP e RIP, 
os resultados de medição de tangente de delta realizados após a bucha ser 
colocada em serviço devem ser analisados à luz de suas variações ao longo do 
tempo. A periodicidade de medição depende da evolução dos resultados e, 
atualmente, com o desenvolvimento de sistemas digitais de monitoramento das 
buchas com os transformadores em serviço, esses resultados podem ser 
acompanhados continuamente e informados remotamente aos técnicos 
responsáveis via software e redes de comunicação. 
As principais decisões e ações recomendadas pelos fabricantes de acordo 
com as variações observadas são: 
 
• Aumento de 0-25%: 
O valor é registrado. Nenhuma ação adicional é recomendada. 
 
• Aumento de 25-40%: 
O circuito de medida é verificado para ver se existe algum tipo de interferência 
externa. 
Influências externas podem ser, por exemplo, influências de correntes 
próximas alimentando equipamentos ou barras de algum circuito. Se a diferença 
permanecer, as gaxetas do plug do nível de óleo são trocadas de acordo com a 
informação do produto para as buchas. O valor de medida é registrado e a bucha 
pode ser retornada em serviço. 
 
• Aumento de 40-75%: 
Medidas serão repetidas dentro de um mês ou acompanhadas 
atenciosamente em um sistema de monitoramento contínuo. 
 
 
 43
• Mais do que 75%: 
A bucha deve ser colocada fora de serviço, a menos que se tenha certeza 
que o valor absoluto da tangente de delta seja menor do que 0,4%. 
3.1.5.4. Comentários sobre a tangente de delta para 
os Taps capacitivos de Buchas OIP e RIP 
 
Alguns usuários também querem usar a capacitância do tap capacitivo ( 2C ) e 
a tangente de delta medida para o tap capacitivo como parâmetros para diagnóstico. 
Baseados em experiências anteriores, recomenda-se que isso seja evitado. Existem 
inúmeras razões para que esses valores não sejam utilizados, tais como: 
	 O tap capacitivo é conectado à camada aterrada mais externa no corpo da 
bucha. A camada sólida da camada aterrada contém um adesivo junto com 
celulose. Isto significa que a contribuição para a tangente de delta daquela 
parte difere da celulose pura no isolamento principal da bucha. Isto também 
significa que esta parte não pode ser usada para propósitos de diagnósticos, 
pois o adesivo afeta o valor da tangente de delta. 
Como a camada externa é aterrada, conseqüentemente o isolamento entre a 
camada externa e o flange de montagem não está sujeito a campos elétricos 
não causando assim quaisquer perdas dielétricas. 
É provável que se a bucha for colocada num local contaminado, impurezas 
externas afetem o resultado. Umidade na proximidade dos taps capacitivos 
também pode afetar as medidas. 
	 Levando em conta todas as variações da tangente de delta em cima do 
isolamento do tap capacitivo, devem-se considerar possíveis variações de 0,4 
a 3,0 % nos seus valores medidos. 
3.1.5.5. Comentários sobre a Capacitância 
 
O valor medido da capacitância 1C deve ser comparado com o valor nominal 
da bucha ou com relatórios de ensaios anteriores. Se um aumento de mais de 3%, 
comparado com o valor medido em fábrica, for observado, deve-se entrar em 
contato com o fabricante. Já o valor da capacitância 2C é influenciado pelo modo no 
qual as buchas são montadas nos transformadores e por isso não deve ser usado 
para diagnósticos. 
 44
3.2. Medidas de Descargas Parciais 
 
Medições de descargas parciais são normalmente realizadas em ensaios de 
rotina, podendo indicar efeito corona externo ou degradação do isolamento interno 
das buchas de AT. Descargas resultantes de atividades elétricas no interior dos 
transformadores ou reatores ou nas proximidades das conexões da bucha podem 
ser evitadas conectando-se enrolamentos de medidas externos, restringindo assim a 
medição somente das descargas parciais que ocorrerem nas próprias buchas. A 
fonte de descargas parciais pode ser localizada por meio de métodos que utilizam 
sensores acústicos. 
3.3. Análise de Gases dissolvidos (DGA) 
 
Esta análise atua de forma complementar às medições de capacitância e 
tangente de delta de buchas de AT, para auxiliar num diagnóstico integrado do 
estado operativo das buchas. 
Esta análise pode ser usada unicamente nas chamadas “buchas preenchidas 
por líquido”, como por exemplo, as buchas do tipo xGO . Normalmente não se 
recomenda a retirada de amostras de óleo de buchas de AT, pois elas são lacradas 
e qualquer retirada de óleo significa sua abertura em condições que nem sempre 
estão de acordo com as normas para preservar suas características originais. Além 
disso, corre-se o risco de fechamento incorreto da bucha, o que possibilita a entrada 
de umidade e contaminates, comprometendo seu desempenho dielétrico. Entretanto, 
quando um problema é reconhecido pelas características do óleo, por exemplo, um 
alto fator de potência em cima de 1C , a retirada de amostras de óleo é necessária 
para a análise dos gases. 
3.3.1. Retirada de Amostras de Óleo de Buchas de AT 
 
Amostras de óleo devem ser retiradas preferencialmente em condições de 
clima seco. Se por alguma razão urgente a retirada tenha que ser feita em qualquer 
outra condição climática, os seguintes procedimentos devem ser observados: 
• Secar e limpar a área em volta do plug de coleta de óleo antes de retirada 
da amostra 
• Proteger a área do plug de eventuais condições de chuva. 
 45
A pressão interna da bucha de AT não deve ser alterada com a retirada da 
amostra de óleo, pois foi fabricada para trabalhar num determinado intervalo fixo de 
pressão. Sendo assim, o óleo removido da bucha deve ser substituído pelo mesmo 
volume de óleo novo. 
A antiga gaxeta também deve ser substituída por uma nova após a retirada da 
amostra de óleo da bucha de AT. 
3.3.1.1. Procedimento de Retirada de Óleo para GOB, 
GOE e GOH. 
 
A retirada da amostra de óleo da bucha é feita através de um plug no topo da 
bucha, com uma mangueira de borracha equipada com uma espécie de seringa 
especial conectada em sua ponta que vai direto ao plug. 
A localização desse plug é dada na figura 3.3. A dimensão da gaxeta é dada 
na tabela 3.2 e seu material é de um tipo especial de borracha que resiste ao 
contato direto com o óleo dos transformadores de potência. 
 46
 
 
 
Figura 3.3 – Localização dos Plugs de retirada para GOA, GOB, GOC, GOE, 
GOH e GOG. 
 
 
 
 
 
Tabela 3.2 – Dimensão para as gaxetas 
 
 
 
 47
3.3.1.2. Procedimento de Retirada de Óleo para 
GOEK, GOM e similares: 
 
Deve-se conectar a extremidade da mangueira no bocal, e este na válvula no 
flange, para que o procedimento da retirada de amostras de óleo seja realizado 
corretamente. De acordo com a temperatura do ambiente externo à bucha, a 
pressão em seu interior pode ser acima ou abaixo da pressão atmosférica. Depois 
da retirada do óleo, a bucha não deve ser energizada por 12 horas no mínimo. 
3.3.1.3. Procedimento de Retirada do Óleo para GOA, 
GOC e GOG: 
 
Nas buchas GOA, GOC e GOG, as amostras de óleo devem ser retiradas 
através de um plug de nível de óleo, localizado no topo da bucha de acordo com as 
figuras 3.4 e 3.5. Se a bucha está verticalmente montada, o nível de óleo está 
compatível com o nível do plug para uma temperatura de 20 ºC e a amostra é 
retirada por uma simples seringa. Entretanto, se a temperatura do óleo é mais alta 
do que 20 ºC, o nível do óleo será maior que o nível do plug e a mangueira, onde 
fica a seringa que retira as amostras de óleo,é equipada com um bocal especial 
para prover uma melhor conexão, conforme ilustrado na figura 3.4. Por fim, se a 
temperatura está abaixo de 20 ºC, o nível de óleo será abaixo do nível do plug e a 
amostra é retirada de acordo com a figura 3.5.. 
 
 
 
 
Figura 3.4 – Retirada de amostras de óleo em GOA para T > 20 ºC 
 
 
 
 
 48
 
Figura 3.5 – Retirada de amostras de óleo em GOA para T < 20 ºC 
 
 
3.3.2. Análise de Umidade 
 
Dependendo do tipo de manipulação que a bucha é submetida, o ambiente no 
qual está operando ou ainda a forma como foi estocada, umidade pode aparecer em 
seu interior, o que pode comprometer suas propriedades dielétricas. Aliados aos 
ensaios de capacitância e tangente de delta, a análise de umidade atua também 
como um complemento no diagnóstico do estado operativo de buchas de AT. 
Esta análise é usada somente nas chamadas “buchas preenchidas por 
líquido”, como exemplo temos as buchas do tipo xGO . Como já foi dito, não se 
recomenda à retirada de amostras de óleo de buchas de AT, salvo em casos 
excepcionais onde o conhecimento de seu grau de umidade é decisivo para se 
conhecer o estado operativo da bucha. 
Comparada com um transformador a bucha tem uma relação papel-óleo bem 
mais elevada. Isso significa que, indiferentemente do processo de fabricação da 
bucha, existirá sempre muito mais umidade no papel do que no óleo. No papel a 
umidade é medida em %, enquanto que no óleo a umidade é medida em ppm, 
partes por milhão. 
Dependendo da temperatura da bucha, a umidade irá passar do papel pra o 
óleo ou vice-versa, de acordo com as chamadas “curvas de equilíbrio” de umidade 
óleo-papel. Devido a isto, a bucha sempre irá mostrar uma umidade mais elevada no 
óleo, depois de certo tempo de serviço em altas temperaturas. Conseqüentemente, 
para se chegar a valores válidos, a amostra de óleo deve ser retirada pelo menos 48 
horas depois da bucha inteira ter alcançado a temperatura do local onde está 
localizada. 
A retirada de amostras de óleo de buchas de AT é executada de forma similar 
à análise de gases dissolvidos (DGA) citada anteriormente. 
 49
3.3.3. Interpretação das Análises 
 
A bucha é entregue pelo fabricante com a umidade de seu isolamento a óleo 
de no máximo 3 ppm. Se concentrações de umidade mais altas forem medidas, é 
sinal de que o sistema que lacrava a bucha de contato com o meio externo está 
danificado. 
Para concentrações maiores do que 10 ppm, é executada a medição de tan δ, 
conforme descrito no item 3.1.3, e a retirada das amostras de óleo, obedecendo as 
recomendações da seção 3.1.5. As buchas de AT que possuírem concentrações de 
umidade em seu óleo maiores do que 20 ppm são retiradas de operação. 
3.4. Inspeção da superfície do Isolador - Hidrofobicidade 
 
Sabe-se que uma superfície isoladora que possua grande aderência à água 
está sujeita a ocorrência de descargas superficiais, o que pode conseqüentemente 
comprometer sua qualidade isolante. Por isso, é de grande importância se conhecer 
esse grau de aderência, o que se chama de classificação de hidrofobicidade. 
3.4.1. Classes de Hidrofobicidade 
 
Um melhor desempenho dielétrico de isoladores tem como origem a chamada 
hidrofobicidade, que é a capacidade que um material possui de repelir a água de sua 
superfície. Essa propriedade sofre mudanças com o passar do tempo, devido à 
exposição a condições climáticas externas e a desgastes elétricos provocados por 
descargas parciais. 
Sete classes de hidrofobicidade (HC 1-7) são conhecidas. HC 1 corresponde 
a uma superfície completamente hidrofóbica, repelente a água, e HC 7, a uma 
superfície completamente hidrófila, onde a água é facilmente aderida à camada 
externa da superfície. 
Com essa classificação, pode-se fazer uma precisa, rápida e fácil 
identificação de hidrofobicidade dos isoladores inspecionados no campo. 
 
 
 
 50
3.4.1.1. Equipamentos de Ensaio 
 
O único equipamento necessário para classificar a hidrofobicidade de 
isoladores no campo é uma garrafa comum de spray capaz de produzir uma boa 
névoa. A garrafa de spray utiliza água corrente e que não contenha nenhum tipo de 
contaminante químico, tais como detergentes e solventes. 
Podem-se utilizar também equipamentos auxiliares tais como uma lente de 
aumento e uma lâmpada para auxiliar na visualização da superfície isoladora e uma 
fita métrica, para a medição de dimensões. 
3.4.1.2. Procedimento de ensaio 
 
A área a ser ensaiada é de 50 – 100 2cm e se por algum motivo essa 
exigência não puder ser satisfeita, deve-se fazer menção no relatório final. 
Borrifa-se a água numa freqüência de 1-2 vezes por segundo a uma distância 
de 25 ± 10 cm, mantendo-se o processo durante 20-30 segundos. A classificação de 
hidrofobicidade é dada dentro dos 10 segundos depois de encerrado o tempo de 
ensaio. 
A classificação de hidrofobicidade pode ser dificultada por ventos fortes ou 
outros fatores meteorológicos, e nesse caso também se deve fazer menção no 
relatório final. 
3.4.1.3. Classificação da Hidrofobicidade 
 
A aparência do isolador após o ensaio é analisada de acordo com uma das 
sete classificações de hidrofobicidade (HC), conforme dito anteriormente. O critério 
para tais classificações é dado pela tabela 3.3. 
Também se deve levar em consideração a forma no qual é feito o contato 
entre as gotas de água e a superfície do isolador, o que é definido na figura 3.6. 
Nesta figura, pode-se observar que existem 2 tipos de ângulo de contato: o ângulo 
de contato avançado ( aθ ) e o ângulo de contato atrasado ( rθ ). Uma gota de água 
exibe esses ângulos numa superfície inclinada. 
O ângulo de contato atrasado é o mais importante para avaliar as 
propriedades de hidrofobicidade da superfície de um isolador. O ângulo de 
inclinação da superfície afeta rθ . 
 51
 
 
Tabela 3.3 – Critério para a classificação de hidrofobicidade 
HC Descrição 
1 Somente algumas gotas discretas são formadas 
Θr >> 80º ou maior para a maioria das gotas 
 
2 Somente algumas gotas discretas são formadas 
50º< Θr < 80º para a maioria das gotas 
 
3 Somente algumas gotas discretas são formadas 
20º< Θr < 80º para a maioria das gotas e normalmente 
não ficam durante muito tempo com o aspecto circular 
 
4 Gotas discretas e Rastros molhados de fluxo de água já são 
Observáveis (como exemplo Θr = 0º). Áreas completamente 
molhadas < 2 2cm . Juntos cobrem < 90% da área testada. 
 
5 Algumas das áreas completamente molhadas > 2 2cm e cobrem 
< 90% da área testada. 
 
6 Áreas completamente molhadas cobrem > 90%, 
mas pequenas áreas secas ainda são observadas 
 
7 Uma contínua camada de água cobre toda a área testada 
 
 
 
 
 
Plano Inclinado 
Plano Horizontal 
 
Figura 3.6 – Definição de ângulos de Contato 
 
 
Fotos típicas de superfícies de isoladores em ensaio de hidrofobicidade são 
mostradas na figura 3.7. O HC deve ser analisado para diferentes posições: ao longo 
do isolador e ao longo da superfície em cada uma das seqüências de caminho (no 
topo, na base, nas saias maiores, nas saias menores). Diferentes caminhos em volta 
 52
da circunferência do isolador devem ser considerados para uma mais detalhada e 
fácil coleta de dados durante o ensaio. 
 
 
Figura 3.7 – Exemplos Típicos de superfícies com HC de 1 até 6 [3]. 
 
 
 
 
 
 53
3.5. Termovisão 
 
Um aumento excessivo da temperatura na cabeça da bucha, quando 
provocado pela passagem de correntes elétricas muito superiores às nominais, pode 
ser um indicativo de problemas oriundos do sistema elétrico. Solicitações desse tipo, 
se ocorrerem com freqüência muito alta durante um determinado intervalo de tempo, 
podem determinar uma menor vida útil da bucha de AT. 
Pontos quentes podem indicar também resistências de contato elevadas nas 
conexões da bucha. 
O monitoramento contínuo da temperatura da cabeça da bucha e seu 
entorno, também geram informações importantes que podem contribuir para o 
diagnóstico