Estudo de caso da falha do disjuntor de tanque SF₆: mercado africano sob uma perspectiva nigeriana

Introdução

No contexto do mercado africano, especialmente na Nigéria, o funcionamento confiável de equipamentos elétricos é de suma importância para o desenvolvimento estável da indústria de energia. Os disjuntores do tipo tanque SF₆ desempenham um papel crucial nos sistemas de energia devido às suas excelentes propriedades de extinção de arco e isolamento. No entanto, como qualquer equipamento elétrico, eles estão sujeitos a falhas. Este artigo apresenta uma análise detalhada de um caso de falha de um disjuntor do tipo tanque SF₆ na Nigéria, levando em consideração aspectos como a certificação SONCAP e suas implicações para o mercado.

A certificação SONCAP (Programa de Avaliação de Conformidade da Organização de Normas da Nigéria) é um requisito obrigatório para produtos elétricos que entram no mercado nigeriano. Ela garante que os produtos atendam aos padrões industriais nigerianos e sejam seguros para uso. O processo de certificação envolve testes de produto, inspeções de fábrica e a emissão de um Certificado de Conformidade, que é necessário para a liberação aduaneira.

Contexto do Caso

Em uma subestação de energia na Nigéria, um disjuntor do tipo tanque SF₆ de uma determinada marca, que havia obtido a certificação SONCAP, sofreu uma falha. O disjuntor fazia parte de uma linha de transmissão importante, e sua falha tinha o potencial de interromper o fornecimento de energia a uma grande área, incluindo consumidores industriais e residenciais.

O disjuntor foi instalado e comissionado alguns anos atrás, e vinha operando relativamente estável até este incidente. Manutenções regulares e inspeções foram realizadas de acordo com as recomendações do fabricante, e todos os testes anteriores mostraram desempenho normal.

Descrição do Incidente de Falha

Um dia, durante a operação normal da rede, ocorreu uma falha na linha protegida por este disjuntor do tipo tanque SF₆. O sistema de proteção detectou a falha e emitiu um comando de disparo. No entanto, o disjuntor não abriu completamente como esperado. Em vez disso, houve um fenômeno anormal de arco dentro do disjuntor, e danos parciais no isolamento foram observados posteriormente.

A Figura 1 mostra um diagrama simplificado da disposição do sistema de energia onde o disjuntor estava instalado. 

Os operadores da subestação notaram ruídos incomuns e aumento de temperatura ao redor do disjuntor. Imediatamente, eles iniciaram procedimentos de emergência, incluindo o isolamento do disjuntor com falha da rede tanto quanto possível para evitar danos adicionais e riscos potenciais de segurança.

Análise de Falha
Análise Elétrica

Através da análise dos registros de falha e dados de onda do sistema de monitoramento da subestação, constatou-se que a forma de onda da corrente de falha estava severamente distorcida durante o incidente. A corrente não caiu a zero no tempo esperado para que o disjuntor extinguisse efetivamente o arco. Isso foi principalmente devido à natureza complexa da falha, que causou padrões anormais de fluxo de corrente.

O gás SF₆ dentro do disjuntor, responsável pela extinção do arco, também mostrou declínio no desempenho. Em circunstâncias normais, o gás SF₆ pode se recombinar rapidamente e restaurar sua resistência dielétrica quando a corrente de arco cruza o zero. No entanto, neste caso, a corrente contínua não-zero impediu a recuperação adequada da capacidade de extinção de arco do gás.

Análise Mecânica

Após inspeção visual e testes mecânicos adicionais, descobriu-se que alguns componentes mecânicos do disjuntor apresentavam sinais de desgaste. As partes móveis, como os braços de contato e as ligações do mecanismo de operação, tinham algumas deformações menores. Essas deformações podem ter afetado a operação suave do disjuntor durante o processo de disparo, causando um atraso na separação dos contatos e, assim, prolongando o tempo de arco.

Considerações Relacionadas à Certificação SONCAP

Embora o disjuntor tivesse a certificação SONCAP, foi realizada uma revisão do processo de certificação e da conformidade do produto com os padrões nigerianos. Verificou-se que o produto atendia a todos os requisitos especificados no momento da certificação. No entanto, durante a operação no ambiente nigeriano, fatores como as características da rede local (por exemplo, conteúdo harmônico mais alto em algumas áreas), variações de temperatura e umidade, podem ter influenciado o desempenho do disjuntor.

Além disso, as práticas de manutenção na subestação nigeriana foram comparadas com as melhores práticas internacionais. Notou-se que, embora os procedimentos básicos de manutenção tenham sido seguidos, pode haver espaço para melhorias em termos de inspeções mais frequentes e aprofundadas, especialmente considerando as condições de operação adversas em algumas partes da Nigéria.

Soluções e Medidas Preventivas
Reparo e Substituição

Os componentes danificados do disjuntor foram identificados, incluindo algumas peças mecânicas desgastadas e os materiais de isolamento afetados pelo arco. Esses componentes foram substituídos por novos.Estratégias de Manutenção Melhoradas

Foi desenvolvido um plano de manutenção mais abrangente para o disjuntor e outros equipamentos semelhantes na subestação. Isso incluiu inspeções mais frequentes de componentes mecânicos para desgaste, testes regulares da qualidade do gás SF₆ e monitoramento aprimorado de parâmetros elétricos, como formas de onda de corrente e tensão.

Foram organizados programas de treinamento para os operadores da subestação e a equipe de manutenção. Esses programas focaram nas melhores práticas internacionais mais recentes para a manutenção de disjuntores do tipo tanque SF₆, bem como como lidar com falhas potenciais e emergências de maneira mais eficaz.

Considerações de Mercado

Em vista deste caso de falha, para o mercado africano, especialmente na Nigéria, recomenda-se que sejam realizadas pesquisas mais aprofundadas sobre a adaptabilidade de equipamentos elétricos às condições locais de operação. Os fabricantes devem considerar fornecer soluções personalizadas ou instruções adicionais para produtos vendidos em regiões com características ambientais e de rede específicas.

Para o processo de certificação SONCAP, ele poderia ser aprimorado para levar em conta o desempenho a longo prazo dos produtos no mercado nigeriano. Isso poderia envolver mais inspeções de acompanhamento e avaliações de desempenho após os produtos estarem em operação por um certo período.

Conclusão

A falha do disjuntor do tipo tanque SF₆ na subestação de energia nigeriana é um caso típico que destaca a importância da gestão abrangente de equipamentos no mercado africano. Embora a certificação SONCAP forneça uma salvaguarda básica para a qualidade do produto, a atenção contínua à operação e manutenção de equipamentos elétricos, bem como a adaptação às condições locais de operação, é essencial.

Ao analisar a falha sob aspectos elétricos, mecânicos e relacionados à certificação, e implementar soluções e medidas preventivas apropriadas, a confiabilidade dos sistemas de energia na Nigéria e em outros países africanos pode ser significativamente aprimorada. Este caso também serve como uma referência valiosa para outros projetos semelhantes na região, enfatizando a necessidade de uma abordagem holística para garantir a operação segura e estável da infraestrutura elétrica no mercado africano.