Ensaio VLF ou HIPOT em cabos elétricos: qual a diferença

Primeiro: VLF também é um tipo de HIPOT

HIPOT vem do inglês high potential. É o nome geral do ensaio de tensão aplicada, ou tensão suportável: o cabo recebe uma tensão acima da de operação, por um tempo definido, para mostrar se o isolamento aguenta.

Essa tensão pode ser contínua, alternada em 60 Hz ou alternada em frequência muito baixa, que é o VLF. No dia a dia, quando alguém fala só "HIPOT" em cabos, quase sempre está falando do ensaio em corrente contínua. Por isso, a comparação que importa na prática é VLF x HIPOT em corrente contínua.

Como funciona o HIPOT em corrente contínua

O equipamento aplica tensão contínua no cabo, normalmente subindo em degraus, e acompanha a corrente de fuga ao longo do tempo. O equipamento é compacto e o ensaio foi, por décadas, o padrão em campo.

Para cabos isolados a papel, que são os mais antigos, o ensaio em corrente contínua continua sendo o método tradicional, com orientação no guia IEEE 400.1.

Como funciona o ensaio VLF

VLF significa very low frequency, frequência muito baixa. O ensaio aplica tensão alternada, normalmente em 0,1 Hz, o que dá um ciclo completo a cada 10 segundos.

A frequência baixa resolve um problema prático: todo cabo se comporta como um capacitor, e a potência para carregá-lo cresce junto com a frequência. Em 0,1 Hz, o equipamento precisa de cerca de 600 vezes menos potência do que precisaria em 60 Hz. Por isso o ensaio VLF cabe em um equipamento portátil, mesmo para cabos longos, e ainda troca a polaridade da tensão como acontece na operação. O guia de referência é a IEEE 400.2.

Por que o HIPOT em corrente contínua é destrutivo e está saindo de uso

Os cabos de média tensão mais usados hoje têm isolação extrudada, de XLPE ou EPR. Com os anos, esse isolamento desenvolve pequenos defeitos, como as arborescências de água. Sob tensão contínua, cargas elétricas se acumulam nesses pontos. Quando o cabo volta a operar em corrente alternada, essas cargas podem acelerar justamente a falha que o ensaio queria evitar. O cabo sai do ensaio aprovado e falha semanas ou meses depois.

Estudos com cabos de XLPE envelhecidos associaram ensaios em corrente contínua a falhas depois do religamento, e isso levou a IEEE a publicar o guia específico para o ensaio VLF. Além disso, a tensão contínua se distribui dentro do isolamento de um jeito diferente da operação, então passar no HIPOT em corrente contínua não garante que o cabo vai aguentar a operação normal.

Por esses motivos, o HIPOT em corrente contínua é tratado como ensaio destrutivo para cabos de isolação extrudada e vem sendo substituído pelo VLF nas empresas e concessionárias. Ele continua em uso, principalmente, nos cabos antigos isolados a papel.

O VLF exige menos do cabo

No VLF, a tensão alternada troca de polaridade como na operação e não deixa carga acumulada nos defeitos do isolamento. Um ponto que já está muito fraco pode falhar durante o ensaio, e é para isso que ele serve: melhor o defeito aparecer com o cabo desligado e a equipe preparada do que com a fábrica funcionando. Já o isolamento em boas condições sai do ensaio sem o dano escondido que a corrente contínua pode deixar.

VLF x HIPOT em corrente contínua, lado a lado

O VLF também diagnostica: tangente delta

Além do ensaio de tensão suportável, o equipamento VLF pode medir a tangente delta, ou fator de dissipação. Ela mostra as perdas no isolamento e revela umidade e envelhecimento antes de o cabo falhar.

A IEEE 400.2 traz critérios para classificar o resultado em três situações: nenhuma ação necessária, estudo adicional recomendado ou ação necessária. Com isso, a empresa decide o que trocar primeiro, em vez de esperar a falha. Quando é preciso localizar o defeito em emendas e terminações, o ensaio de descargas parciais complementa o diagnóstico.

E o megôhmetro?

A resistência de isolamento medida com megôhmetro usa tensão contínua baixa e mostra um valor de resistência. Ela é útil antes e depois do ensaio, mas não testa se o cabo suporta tensão acima da de operação. Não substitui nem o VLF nem o HIPOT.

Quando usar cada ensaio

• Cabo novo de XLPE ou EPR, antes de energizar: ensaio VLF de tensão suportável, com resistência de isolamento antes e depois
• Cabo de XLPE ou EPR em operação há anos: VLF com tangente delta, para diagnosticar sem arriscar o cabo
• Cabo antigo isolado a papel: é onde o HIPOT em corrente contínua ainda aparece, e o VLF também pode ser usado
• Depois de emenda ou terminação nova: VLF no trecho, com descargas parciais quando previsto
• Em qualquer caso: tensão e tempo definidos pelo guia de referência e pela classe de tensão do cabo

Na prática: ensaio VLF em uma mineradora em São Luís (MA)

As fotos deste artigo são de um ensaio VLF feito pela equipe da Aimer em cabos de média tensão de uma empresa de mineração em São Luís (MA). O equipamento é ligado aos terminais dos cabos dentro do cubículo, as partes fora de ensaio ficam aterradas e a área é isolada antes de aplicar a tensão.

Segurança antes e depois do ensaio

O cabo precisa estar desenergizado, bloqueado e desconectado dos equipamentos nas duas pontas, com a área isolada, conforme a NR-10. Depois do ensaio, o cabo guarda carga elétrica e precisa ser descarregado e aterrado antes de qualquer contato. No ensaio em corrente contínua, essa carga residual pede ainda mais atenção.

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