Teste Rotineiro do Disjuntor de Manobra em Ar de Alta Tensão AC Conforme a Norma IEC 62271-102
Descritores de Alta Tensão e Interruptores de Aterramento: Função, Tipos e Testes Rotineiros
Função dos Descritores de Alta Tensão
Os descritores de alta tensão desempenham um papel crucial nos sistemas de energia de alta tensão, fornecendo isolamento elétrico e visível entre diferentes partes do sistema. Este isolamento é essencial tanto para as operações normais do dia a dia quanto para atividades de manutenção ou reparo. As duas principais formas de isolamento são:
Isolamento para Operação Normal: Durante a operação normal, certos componentes do sistema de energia, como reatores em paralelo, podem ser necessários apenas durante períodos de carga leve. Esses componentes podem ser desconectados usando disjuntores e, em seguida, isolados usando descritores quando não são necessários (por exemplo, durante períodos de pico de carga). Isso permite uma gestão eficiente dos recursos do sistema de energia.
Isolamento para Manutenção e Reparo: Quando linhas de transmissão, transformadores, disjuntores ou outros equipamentos da estação precisam de manutenção ou reparo, é crucial isolar esses componentes do restante do sistema para garantir a segurança. Os descritores de alta tensão fornecem uma interrupção visível no circuito, permitindo que os trabalhadores confirmem que a seção do sistema em que estão trabalhando está desenergizada e segura para acessar.
Tipos de Descritores de Alta Tensão e Interruptores de Aterramento
Os descritores de alta tensão e interruptores de aterramento vêm em vários tipos e arranjos de montagem. Os quatro tipos mais comumente usados são:
Tipo de Interrupção Vertical: Neste tipo, o contato móvel se move verticalmente para abrir ou fechar o descritor. Este design é adequado para aplicações onde o espaço é limitado, pois requer menos distância horizontal de clareira.
Tipo de Interrupção Central Lateral: O contato móvel neste tipo se rompe no centro do descritor, com os contatos de ambos os lados permanecendo estáticos. Este design fornece uma indicação visual clara da posição aberta e é frequentemente usado em aplicações de quadros de distribuição.
Tipo de Interrupção Dupla Lateral: Este tipo tem contatos móveis que se rompem em ambos os lados do descritor. Ele fornece um isolamento mais robusto e é comumente usado em subestações de alta tensão, onde o isolamento confiável é crítico.
Tipo Pantográfico: O tipo pantográfico usa um mecanismo em forma de tesoura para mover os contatos. Este design é particularmente útil para aplicações de alta tensão, onde grandes distâncias entre contatos são necessárias para garantir o isolamento adequado.
Testes Rotineiros de Descritores de Alta Tensão e Interruptores de Aterramento
Os testes rotineiros são realizados para garantir que os descritores de alta tensão e interruptores de aterramento atendam aos padrões e especificações exigidos. Esses testes são projetados para revelar qualquer falha em materiais ou construção sem prejudicar as propriedades ou a confiabilidade do equipamento. De acordo com as normas IEC 62271-1 e IEC 62271-102, os seguintes itens de teste rotineiro são geralmente realizados:
Teste Dielétrico no Circuito Principal: Um teste de frequência de rede de curta duração e seco, com uma frequência de 50 ou 60 Hz, é aplicado ao circuito principal. A tensão de teste é especificada nas normas IEC relevantes e deve ser ajustada com base no fator de altitude.
O objetivo deste teste é verificar a resistência dielétrica do descritor e garantir que ele possa suportar a tensão nominal sem ruptura. Os valores de tensão de teste são fornecidos nas tabelas padrão, e o fator de altitude deve ser considerado para levar em conta a redução da resistência dielétrica do ar em altitudes mais elevadas.
Teste de Operação Mecânica: Este teste garante que o descritor possa operar corretamente sob condições normais de operação. Verifica a suavidade dos mecanismos de abertura e fechamento, bem como o alinhamento dos contatos. O teste também verifica se o descritor pode lidar com o número especificado de operações sem falhar.
Teste de Elevação de Temperatura: Este teste mede a elevação de temperatura do descritor sob condições de corrente nominal. O objetivo é garantir que a elevação de temperatura não exceda os limites permitidos, o que poderia levar a superaquecimento e potencial danos ao equipamento.
Teste de Resistência a Curto-Circuito: Este teste avalia a capacidade do descritor de suportar os efeitos térmicos e eletrodinâmicos de uma falha de curto-circuito. Embora os descritores não sejam projetados para interromper curtos-circuitos, eles devem ser capazes de permanecer intactos e isolar de forma segura a seção do sistema com falha.
Teste de Operação do Interruptor de Aterramento: Para interruptores de aterramento, um teste separado é realizado para garantir que o interruptor possa conectar corretamente o sistema à terra. Este teste verifica a confiabilidade da função de aterramento, que é crítica para a segurança durante as operações de manutenção e reparo.
Teste de Resistência de Isolamento: Este teste mede a resistência de isolamento entre partes vivas e terra para garantir que não haja corrente de fuga. Uma alta resistência de isolamento indica que o isolamento do descritor está em boas condições.
Inspeção Visual: Uma inspeção visual minuciosa é realizada para verificar qualquer dano físico, corrosão ou desgaste no descritor e seus componentes. Esta inspeção ajuda a identificar quaisquer problemas que possam afetar o desempenho ou a segurança do equipamento.
Importância dos Testes Rotineiros
Os testes rotineiros são essenciais para garantir que os descritores de alta tensão e interruptores de aterramento estejam funcionando corretamente e possam realizar suas funções de isolamento de forma segura. Esses testes são geralmente realizados na fábrica do fabricante, mas, por acordo, também podem ser realizados no local. Os testes ajudam a identificar quaisquer defeitos ou fraquezas no equipamento antes de ser instalado ou posto em serviço, garantindo que o sistema de energia opere de forma confiável e segura.
Ao aderir às normas IEC 62271-1 e IEC 62271-102, fabricantes e operadores podem manter a integridade e o desempenho dos descritores de alta tensão e interruptores de aterramento, melhorando assim a segurança e a eficiência geral do sistema de energia.
Quando o isolamento do descritor e do interruptor de aterramento é fornecido apenas por isoladores de núcleo sólido e ar à pressão ambiente, o teste de resistência à tensão de frequência de rede pode ser omitido se as dimensões entre as partes condutoras - entre fases, através de dispositivos de comutação abertos e entre partes condutoras e a estrutura - forem verificadas por medições dimensionais.
Testes Dielétricos de Interruptores de Aterramento e Circuitos Auxiliares/Controle em Descritores de Alta Tensão
Teste Dielétrico em Interruptores de Aterramento
Ao realizar um teste dielétrico em interruptores de aterramento, a tensão de teste é aplicada com o interruptor de aterramento na posição aberta. O teste é conduzido sob duas condições específicas para garantir o isolamento adequado entre diferentes partes do interruptor:
Entre Terminais Isolados Adjacentes (com Bases Aterradas): A tensão de teste é aplicada entre terminais isolados adjacentes, enquanto as bases do interruptor estão aterradas. Isso garante que haja isolamento suficiente entre os terminais para prevenir quaisquer curtos-circuitos acidentais ou rupturas elétricas.
Entre Todos os Terminais Isolados Conectados Juntos (com Bases Aterradas): Nesta condição, todos os terminais isolados são conectados juntos, e a tensão de teste é aplicada entre este grupo de terminais e as bases aterradas. Este teste verifica a integridade geral do isolamento do interruptor, garantindo que não haja corrente de fuga entre os terminais e a terra.
2. Teste Dielétrico em Circuitos Auxiliares e Controle no Mecanismo de Operação
Inspecção e Verificação de Conformidade
Qualidade de Material e Montagem: A natureza dos materiais utilizados nos circuitos auxiliares e de controle, a qualidade da montagem, o acabamento e quaisquer revestimentos protetores contra corrosão são inspecionados. Isso garante que os componentes sejam adequados para seu uso pretendido e não se deteriorem ao longo do tempo.
Isolamento Térmico: Uma inspeção visual é realizada para verificar a instalação satisfatória do isolamento térmico. O isolamento térmico adequado é crucial para prevenir o superaquecimento e garantir a longevidade do equipamento.
Rotação de Condutosres e Cabos: A rotação de condutores, cabos e aquecedores é verificada para garantir que estejam adequadamente instalados e não apresentem risco de danos ou interferências. Também são realizadas verificações de resistência nos aquecedores para garantir que estejam funcionando corretamente.
Testes Funcionais
Funcionalidade de Circuitos de Baixa Tensão: Um teste funcional de todos os circuitos de baixa tensão, incluindo relés, contatadores e ímãs de travamento, é conduzido para verificar que os circuitos auxiliares e de controle operam corretamente em conjunto com outras partes do descritor. O mecanismo de travamento também deve ser verificado para garantir que funcione conforme o previsto.
Proteção Contra Choque Elétrico: Inspeções visuais são realizadas para verificar que há proteção adequada contra contato direto com o circuito principal e que as partes de equipamento auxiliar e de controle, que podem ser tocadas durante a operação normal, são acessíveis de forma segura. Isso garante que os operadores estejam protegidos contra choques elétricos.
Testes Dielétricos em Circuitos Auxiliares e de Controle
Testes de Frequência de Rede: Apenas testes de frequência de rede são realizados nos circuitos auxiliares e de controle. A tensão de teste é de 1 kV ou 2 kV, com duração de 1 segundo, a uma frequência de 50 ou 60 Hz. Este teste garante que o isolamento dos circuitos de baixa tensão possa suportar a tensão nominal sem ruptura.
3. Medição da Resistência do Circuito Principal
Para o teste rotineiro, a queda de tensão CC ou a resistência de cada polo do circuito principal é medida sob condições tão similares quanto possível àquelas usadas durante o teste de tipo. Especificamente: A temperatura do ar ambiente e os pontos de medição devem ser o mais próximo possível daqueles durante o teste de tipo. A resistência medida não deve exceder 1,2 x Ru, onde Ru é a resistência medida antes do teste de elevação de temperatura. Isso garante que a resistência do circuito principal permaneça dentro de limites aceitáveis, indicando que os contatos estão em boas condições e o circuito pode carregar a corrente nominal sem aquecimento excessivo.
4. Verificações de Design e Visuais
O descritor e os interruptores de aterramento devem passar por inspeções de design e visuais minuciosas para garantir que cumpram a especificação de compra. Isso inclui:
Verificação de Conformidade: Garantir que todos os componentes, materiais e construção atendam aos requisitos especificados conforme definido no pedido de compra ou contrato.
Inspecção de Componentes: Verificar a presença de quaisquer defeitos visíveis, como trincas, corrosão ou montagem inadequada, que possam afetar o desempenho ou a segurança do equipamento.
Etiquetas e Marcações: Verificar que todas as etiquetas, marcações e tags de identificação necessárias estejam presentes e legíveis, incluindo classificações de tensão, instruções de operação e avisos de segurança.
5. Testes de Operação Mecânica
Testes de operação mecânica são realizados para garantir que os descritores ou interruptores de aterramento funcionem corretamente dentro dos limites especificados de tensão e pressão de alimentação de seus mecanismos de operação. Esses testes são realizados sem tensão ou corrente fluindo pelo circuito principal. Os seguintes aspectos são verificados:
Desempenho do Mecanismo de Operação
Ângulo do Eixo de Saída do Mecanismo de Operação: O ângulo de rotação do eixo de saída do mecanismo de operação é medido para garantir que esteja alinhado com as especificações de projeto. Isso garante que os contatos se movam para as posições corretas durante as operações de abertura e fechamento.
Medição do Torque do Eixo de Saída do Mecanismo de Operação: O torque necessário para operar o mecanismo é medido para garantir que esteja dentro dos limites especificados. Um torque excessivo pode indicar problemas mecânicos, enquanto um torque insuficiente pode levar a uma operação incompleta.
Corrente do Motor do Mecanismo de Operação: A corrente consumida pelo motor durante a operação é registrada para verificar que permaneça dentro do intervalo aceitável. Níveis anormais de corrente podem indicar problemas com o motor ou a alimentação elétrica.
Tempos de Operação: O tempo necessário para que o descritor ou interruptor de aterramento complete um ciclo completo (fechamento-abertura) é medido. Isso garante que o dispositivo opere dentro dos limites de tempo exigidos, o que é crucial para a coordenação e proteção do sistema.
Ciclos de Operação
Os seguintes ciclos de operação são realizados para testar a confiabilidade e resistência do descritor ou interruptor de aterramento:
10 Ciclos de Fechamento-Abertura na Tensão de Alimentação Mínima (85%): O descritor ou interruptor de aterramento é operado 10 vezes a 85% da tensão nominal de alimentação para garantir que funcione corretamente em condições de baixa tensão.
10 Ciclos de Fechamento-Abertura na Tensão de Alimentação Máxima (110%): O descritor ou interruptor de aterramento é operado 10 vezes a 110% da tensão nominal de alimentação para verificar seu desempenho em condições de alta tensão.
50 Ciclos de Fechamento-Abertura na Tensão de Alimentação Nominal (100%): O descritor ou interruptor de aterramento é operado 50 vezes na tensão nominal de alimentação para testar sua confiabilidade e resistência a longo prazo sob condições normais de operação.
Durante esses ciclos de operação, as seguintes características são registradas ou avaliadas:
Tempo de Operação: O tempo necessário para cada ciclo de fechamento-abertura é medido para garantir consistência.
Consumo Máximo de Energia: A energia consumida pelo mecanismo de operação durante cada ciclo é registrada para verificar que permaneça dentro dos limites especificados.
Operação Manual (se aplicável): Para descritores com mecanismos manuais, a força máxima necessária para operar o dispositivo é registrada. Isso garante que a operação manual esteja dentro de limites seguros e ergonômicos.
Contatos Auxiliares e Dispositivos Indicadores de Posição
A operação satisfatória de contatos auxiliares e dispositivos indicadores de posição (se houver) é verificada. Esses componentes fornecem feedback crítico aos sistemas de controle e devem funcionar de forma confiável para garantir a operação adequada do sistema.
Inspeção Pós-Teste
Após a conclusão dos testes de operação mecânica, nenhuma parte do descritor ou interruptor de aterramento deve estar danificada. O dispositivo deve permanecer em boas condições de funcionamento, sem sinais de desgaste, deformação ou mal funcionamento.
Medição da Resistência do Circuito Principal
A resistência do circuito principal é medida tanto antes quanto após o teste de resistência mecânica. A resistência não deve variar mais de 20% do valor medido antes do teste. Isso garante que os contatos não tenham se deteriorado ou desalinhado durante o processo de teste, o que poderia afetar o desempenho elétrico do dispositivo.
Considerações Especiais para Equipamentos de Alta Tensão
Para descritores e interruptores de aterramento com tensão nominal de 52 kV ou superior, os testes rotineiros de operação mecânica podem ser realizados em subconjuntos. Isso permite procedimentos de teste mais gerenciáveis, enquanto ainda garante que o desempenho geral do dispositivo atenda aos padrões exigidos.
Conclusão
Realizando essas verificações de design e visuais abrangentes, bem como testes de operação mecânica, fabricantes e operadores podem garantir que descritores de alta tensão e interruptores de aterramento sejam confiáveis, seguros e capazes de realizar suas funções pretendidas em várias condições de operação. Esses testes ajudam a identificar quaisquer problemas potenciais cedo no processo, garantindo que o equipamento esteja pronto para instalação e serviço em sistemas de energia de alta tensão.
