Isolamento degradado
Introdução
Em geral
Na engenharia elétrica, arborescência elétrica é um fenômeno elétrico anterior à ruptura dielétrica de um material isolante. Às vezes, mesmo em espanhol, o termo inglês "electric treeing" é frequentemente usado como sinônimo. É um processo destrutivo progressivo e irreversível devido a descargas parciais, que avançam dentro ou sobre a superfície de um dielétrico quando este é submetido a estresse elétrico prolongado de alta tensão. O nome “arborescência” se deve ao fato de seguir um padrão semelhante aos galhos de uma árvore.
O fenômeno e suas causas
A árvoreção elétrica inicia e se propaga gradualmente quando um material dielétrico sólido é submetido à tensão de um campo elétrico alto e divergente por um longo período. As características da arborescência dependerão da tensão elétrica utilizada, do material dielétrico e até mesmo de variações na morfologia produzidas por diferentes proporções de mistura ou variações de temperatura.[1]
"Dopagem (semicondutores)") também pode ocorrer em materiais semicondutores dopados quando eles são polarizados na direção não condutora, o que piorará drasticamente sua tensão de pico reversa. Observa-se que as árvores elétricas começam em pontos do isolador onde impurezas, bolhas de gás, descontinuidades físicas, defeitos mecânicos ou partículas condutoras criam pequenas regiões com alto estresse elétrico no material dielétrico. Isto pode ionizar um gás dentro de uma descontinuidade da massa dielétrica e produzir pequenas descargas elétricas entre as paredes da descontinuidade. Uma impureza ou defeito pode até produzir uma fratura parcial do próprio dielétrico. A luz ultravioleta e o ozônio produzidos por essas descargas parciais reagirão e quebrarão o material dielétrico vizinho, degradando sua capacidade como isolante. Os dielétricos degradados frequentemente liberam gases, criando assim novas descontinuidades físicas e fraturas. Esses defeitos irão em algum momento empobrecer a capacidade isolante do material, piorar o estresse elétrico e acelerar o processo de descarga parcial e degradação.
Com o tempo, uma figura tridimensional ramificada em forma de árvore, parcialmente condutora de eletricidade, se formará dentro do dielétrico. Esta arborescência às vezes pode crescer a ponto de causar falha completa do material isolante. Este é um mecanismo comum de falha de longo prazo em cabos subterrâneos de alta tensão isolados com polímero. Às vezes, essa falha é iniciada pela penetração de umidade no material isolante, o que produzirá um fenômeno denominado , ou , que será seguida por uma árvore elétrica que será vista sobreposta à imagem da árvore aquosa.[2][3].