Desempenho físico-químico de filmes hidrofóbicos de AlN e de Ti nanoestruturado crescidos por plasma frio sobre superfícies de isoladores cerâmicos de porcelana tipo pino

(Physicochemical performance of nanostructured Ti and AlN hydrophobic films grown by cold plasma on surfaces of pin type porcelain insulators)

Resumo

A resistência mecânica e a propriedade dielétrica de isoladores cerâmicos são características fundamentais para o suporte das redes de distribuição de energia elétrica. Porém, tanto a umidade quanto o teor de poluentes na atmosfera podem vir a ser prejudiciais e causar falhas na entrega de energia por elevação da sua corrente elétrica de fuga. O vidrado do isolador tem grande afinidade com a água resultante da interação da superfície do vidro com a atmosfera. No presente trabalho, foi realizada a deposição de filmes de nitreto de alumínio sobre o vidrado de amostras de isoladores elétricos cerâmicos, via plasma "magnetron sputtering" pulsado, de corrente contínua, e com uma mistura dos gases argônio e nitrogênio e de Ti sobre isoladores tipo pino para classes de tensão de 15 kV. A morfologia dos filmes e o desempenho dos isoladores foram medidos por MEV-FEG/EDS, AFM, máxima corrente de fuga RMS e grau de hidrofobicidade. O comportamento dos filmes depositados medido pelo grau de hidrofobicidade reduziu nas amostras de CM6 para CM4, com AlN, e de CM7 para CM3 quando foi depositado o Ti. A máxima corrente de fuga RMS medida nos isoladores sem e com filme nanométrico à base de Ti foi superior nos dispositivos sem a proteção, alcançando valores medidos de 5 mA e com desligamento do sistema computadorizado de medida (após 3 dias em Sauípe e 3 meses em Pituba) em consequência desta ter superado o intervalo de segurança de curto circuito estabelecido nos dispositivos eletrônicos de proteção (surtos superiores a 300 mA). Com a deposição dos filmes em 7 isoladores, foram verificadas alterações de comportamento em dois destes, com picos de máxima corrente de fuga atingindo 2,4 mA no campo. A maioria dos isoladores analisados teve como variações de correntes de fuga RMS, no período de medida, entre 0,2 e 2 mA, em condições adversas de clima (com chuva e diferentes velocidades de vento).

Palavras-chave:
isolador elétrico de porcelana; plasma a frio; hidrofobicidade; ângulo de contato; AlN; Ti; desempenho físicoquímico