Diretrizes de Operação e Manutenção para Capacitores de Energia
Diretrizes de Operação e Manutenção para Capacitores de Potência
Capacitores de potência são dispositivos estáticos de compensação de reativo, usados principalmente para fornecer potência reativa aos sistemas elétricos e melhorar o fator de potência. Ao implementar a compensação local de reativo, eles reduzem a corrente nas linhas de transmissão, minimizam as perdas de energia e quedas de tensão nas linhas, contribuindo significativamente para a melhoria da qualidade da energia e maior utilização do equipamento.
O seguinte destaca os principais aspectos da operação e manutenção de capacitores de potência para referência.
1. Proteção dos Capacitores de Potência
(1) Medidas de proteção adequadas devem ser aplicadas aos bancos de capacitores. Essas podem incluir proteção por relé de equilíbrio ou diferencial, ou proteção por relé de sobrecorrente instantânea. Para capacitores com classificação de 3,15 kV ou superior, recomenda-se instalar fusíveis individuais em cada capacitor. A corrente nominal do fusível deve ser selecionada com base nas características do fusível e na corrente de inrush durante a energização, geralmente 1,5 vezes a corrente nominal do capacitor, para evitar explosões do tanque de óleo.
(2) Além disso, medidas de proteção suplementares podem ser aplicadas quando necessário:
Se o aumento de tensão for frequente e sustentado, medidas devem ser tomadas para garantir que a tensão não exceda 1,1 vezes o valor nominal.
Use disjuntores automáticos adequados para proteger contra sobrecorrentes, limitando a corrente a não mais de 1,3 vezes a corrente nominal.
Quando os capacitores estão conectados a linhas aéreas, devem ser usados parafusos de descarga atmosférica adequados para proteção contra sobretensões atmosféricas.
Em sistemas de alta tensão onde a corrente de curto-circuito excede 20 A e dispositivos de proteção padrão ou fusíveis não conseguem limpar falhas a terra de forma confiável, deve-se implementar proteção contra falha a terra monofásica.
(3) A seleção adequada de esquemas de proteção é crucial para a operação segura e confiável dos capacitores. Independentemente do método utilizado, o sistema de proteção deve atender aos seguintes requisitos:
Suficiente sensibilidade para garantir funcionamento confiável em caso de falhas internas em qualquer capacitor individual ou falha de elementos individuais.
Capacidade de remover seletivamente capacitores defeituosos, ou permitir fácil identificação de unidades danificadas após a desenergização completa.
Sem disparo falso durante operações de chaveamento ou falhas no sistema, como falhas a terra.
Fácil de instalar, ajustar, testar e manter.
Baixo consumo de energia e custo operacional.
(4) Não deve ser instalado religamento automático nos bancos de capacitores. Em vez disso, deve-se usar um dispositivo de desligamento por subtensão. Isso ocorre porque os capacitores necessitam de tempo para descarregar. Se uma tentativa de religamento for feita imediatamente após o disparo, pode haver carga residual com polaridade oposta à tensão de reenergização, resultando em correntes de inrush extremamente altas que podem causar deformação do invólucro, projeção de óleo ou até explosão.
2. Energização e Desenergização de Capacitores de Potência
(1) Antes de energizar um banco de capacitores, use um megômetro para verificar o circuito de descarga.
(2) As seguintes considerações se aplicam ao chaveamento de bancos de capacitores:
Os bancos de capacitores não devem ser conectados à rede quando a tensão da barra exceder 1,1 vezes a tensão nominal.
Após a desconexão da rede, um banco de capacitores não deve ser reenergizado dentro de 1 minuto, exceto em aplicações de chaveamento repetido automático.
Disjuntores usados para chaveamento não devem produzir sobretensões perigosas. A corrente nominal do disjuntor deve ser pelo menos 1,3 vezes a corrente nominal do banco de capacitores.
3. Descarga de Capacitores de Potência
(1) Após ser desconectado da rede, os capacitores devem descarregar automaticamente. A tensão terminal deve diminuir rapidamente de modo que, independentemente da tensão nominal, não exceda 65 V em 30 segundos após a desconexão.
(2) Para garantir a segurança, dispositivos de descarga automática devem ser instalados no lado de carga do disjuntor do circuito do capacitor e diretamente em paralelo com o capacitor (não devem ser colocados em série interruptores, isoladores ou fusíveis). Bancos de capacitores equipados com dispositivos de descarga não dedicados, como transformadores de tensão (para capacitores de alta tensão) ou lâmpadas incandescentes (para capacitores de baixa tensão), ou aqueles conectados diretamente a motores, não requerem dispositivos de descarga adicionais. Quando forem usadas lâmpadas, a vida útil pode ser prolongada aumentando o número de lâmpadas em série.
(3) Antes de tocar quaisquer partes condutoras de um capacitor desconectado, mesmo que a descarga automática tenha ocorrido, deve-se usar uma haste metálica isolada e aterrada para curto-circuitar os terminais do capacitor para descarga manual.
4. Manutenção e Cuidados Durante a Operação
(1) Os bancos de capacitores devem ser monitorados por pessoal treinado, e registros operacionais devem ser mantidos.
(2) Inspeções visuais de bancos de capacitores em operação devem ser realizadas diariamente conforme regulamentado. Se a deformação do tanque for observada, a unidade deve ser retirada de serviço imediatamente para evitar falhas.
(3) A corrente de fase no banco de capacitores pode ser monitorada usando amperímetros.
(4) Os capacitores não devem ser energizados quando a temperatura ambiente estiver abaixo de -40 °C. Durante a operação, a temperatura média não deve exceder +40 °C por mais de 1 hora, +30 °C por mais de 2 horas, ou +20 °C anualmente. Se os limites forem excedidos, deve-se usar resfriamento artificial (por exemplo, ventiladores) ou desconectar o banco de capacitores da rede.
(5) Verificações de temperatura no local de instalação e no ponto mais quente do invólucro do capacitor devem ser realizadas usando termômetros de mercúrio ou equivalentes, com registros mantidos (especialmente durante o verão).
(6) A tensão de operação não deve exceder 1,1 vezes a tensão nominal; a corrente de operação não deve exceder 1,3 vezes a corrente nominal.
(7) A conexão de capacitores pode elevar a tensão do sistema, especialmente sob carga leve. Nesses casos, parte ou todo o banco de capacitores deve ser desconectado.
(8) Os bushings e isoladores de suporte devem estar limpos, sem danos e livres de marcas de descarga. O invólucro do capacitor deve estar limpo, sem deformação e sem vazamentos. Não deve haver acúmulo de poeira ou detritos no capacitor ou em sua estrutura de suporte.
(9) Todas as conexões no circuito do capacitor (barra, fios de aterramento, disjuntores, fusíveis, interruptores, etc.) devem ser inspecionadas quanto à confiabilidade. Mesmo um parafuso solto ou contato ruim pode levar a falhas prematuras do capacitor ou incidentes em todo o sistema.
(10) Se for necessário um teste de resistência dielétrica após um período de operação, ele deve ser realizado na tensão de teste especificada.
(11) A inspeção dos valores de capacitância e fusíveis deve ser realizada pelo menos uma vez por mês. O tangente delta (tanδ) dos capacitores deve ser medido 2-3 vezes por ano sob tensão nominal ou próxima a nominal para avaliar a condição da isolação.
(12) Se um banco de capacitores disparar devido à operação do relé, ele não deve ser reenergizado até que a causa seja identificada.
(13) Se for detectado vazamento de óleo durante a operação ou transporte, ele pode ser reparado por soldagem com estanho-chumbo.
5. Precauções na Operação de Chaveamento (Isolamento)
(1) Em condições normais, durante o desligamento completo da subestação, o disjuntor do banco de capacitores deve ser aberto primeiro, seguido pelos disjuntores das linhas de saída. Durante a reenergização, a sequência deve ser invertida.
(2) Em caso de interrupção total de energia, o disjuntor do banco de capacitores deve ser aberto.
(3) Após o disparo de um banco de capacitores, a reenergização forçada é proibida. Se um fusível de proteção derreter, o fusível não deve ser substituído e reenergizado até que a causa seja determinada.
(4) Os capacitores não devem ser energizados enquanto carregados. Após a desconexão, o recolocamento em serviço deve ser adiado por pelo menos 3 minutos.
6. Tratamento de Falhas Durante a Operação
(1) Em caso de projeção de óleo, explosão ou incêndio, desconecte imediatamente o fornecimento de energia e extinga o fogo usando areia ou um extintor de incêndio a seco. Tais incidentes são geralmente causados por sobretensões internas/externas ou falhas internas graves. Para prevenir a recorrência, certifique-se de que as classificações dos fusíveis estejam corretas, evite a reenergização forçada após o disparo e não use religamento automático.
(2) Se o disjuntor disparar, mas o fusível da ramificação permanecer intacto, descarregue o capacitor por 3 minutos, então inspecione o disjuntor, transformador de corrente, cabo de alimentação e condição externa do capacitor. Se nenhuma anomalia for encontrada, a falha pode ser devida a perturbações externas ou flutuações de tensão. Após a confirmação, pode-se tentar uma reenergização de teste. Caso contrário, realize um teste completo de energização do sistema de proteção. Se a causa permanecer indefinida, desmonte o banco e teste cada capacitor individualmente. Não tente a reenergização até que a causa seja encontrada.
(3) Quando um fusível derreter, informe o despachante de plantão e obtenha aprovação antes de abrir o disjuntor do circuito do capacitor. Após a desenergização e descarga, realize uma inspeção externa (por exemplo, flashover do bushing, deformação do invólucro, vazamento de óleo, falhas a terra). Em seguida, meça a resistência de isolamento entre terminais e aterrado com um megômetro. Se nenhuma falha for detectada, substitua o fusível e retome a operação. Se o fusível derreter novamente após a reenergização, isole o capacitor defeituoso e restaure o serviço ao restante.
7. Precauções de Segurança ao Manipular Capacitores Defeituosos
Antes de manipular um capacitor defeituoso, desconecte seu disjuntor, abra os interruptores de desconexão em ambos os lados e descarregue o banco através do resistor de descarga (por exemplo, transformador de descarga ou VT). Devido à possível carga residual, ainda é necessário realizar uma descarga manual. Primeiro, conecte firmemente a extremidade de aterramento da haste de aterramento, então descarregue repetidamente os terminais do capacitor até que não haja faíscas ou sons. Finalmente, fixe a conexão de aterramento.
Capacitores defeituosos podem ter conexões internas ruins, circuitos abertos ou fusíveis fundidos, deixando carga residual. Portanto, o pessoal de manutenção deve usar luvas isolantes e curto-circuitar os dois terminais do capacitor defeituoso com um fio de curto-circuito antes de tocá-lo.
Para bancos de capacitores com conexões dupla-estrela, a linha neutra, e para strings de capacitores em série, também deve ser realizada a descarga individual.
Entre os equipamentos de subestações, os capacitores de potência são relativamente vulneráveis devido à isolação mais fraca, geração de calor interna mais elevada, dissipação de calor pior, taxas de falha interna mais altas e materiais internos combustíveis, tornando-os propensos a incêndios. Portanto, sempre que possível, devem ser fornecidas condições de operação favoráveis de baixa temperatura e bem ventiladas.
8. Reparo de Capacitores de Potência
(1) As seguintes falhas podem ser reparadas no local:
Vazamento de óleo do invólucro pode ser reparado por soldagem com liga de estanho-chumbo.
Vazamento de óleo nas soldas dos bushings também pode ser reparado por soldagem, mas cuidado deve ser tomado para evitar excesso de calor que possa danificar o revestimento de prata.
(2) Falhas como quebra de isolamento a terra, aumento significativo do tangente delta, deformação grave do invólucro ou circuitos abertos exigem reparo em instalações especializadas de serviço de capacitores equipadas com ferramentas e equipamentos de teste adequados.
