Falhas no Disjuntor a Vácuo: Causas e Soluções

Análise de Falhas e Solução de Problemas em Interruptores de Alta Tensão a Vácuo

As vantagens dos interruptores a vácuo vão além do design sem óleo. Eles também oferecem longa vida elétrica e mecânica, alta resistência dielétrica, forte capacidade de interrupção consecutiva, tamanho compacto, baixo peso, adequação para operações frequentes, prevenção de incêndios e manutenção reduzida—benefícios rapidamente reconhecidos por operadores de sistemas de energia, pessoal de manutenção e engenheiros. Os primeiros interruptores de alta tensão a vácuo produzidos na China sofreram com qualidade instável, sobretensão de corte de corrente excessiva durante a operação e ocasional vazamento no interrompedor a vácuo.

No entanto, até a Conferência de Promoção da Aplicação de Interruptores a Vácuo em Tianjin em 1992, a tecnologia de fabricação de interruptores a vácuo na China avançou para o nível internacional, marcando um ponto de virada em sua aplicação e desenvolvimento. Com o uso generalizado de interruptores a vácuo, falhas ocorrem ocasionalmente. Este artigo analisa as falhas comuns e fornece soluções correspondentes.

Condições Operacionais Anormais Comuns

1. Interrupção Não Fecha ou Abre (Recusa de Operação)：Após receber um comando de fechamento (ou abertura), o solenoide de fechamento (ou abertura) opera, o êmbolo libera o pino, e a mola de fechamento (ou abertura) libera energia para acionar o mecanismo. No entanto, o interrompedor não fecha (ou abre).

2. Acionamento Involuntário (Falso Acionamento)：O disjuntor aciona sem qualquer sinal de controle externo ou operação manual durante o serviço normal.

3. Motor de Armazenamento Continua Funcionando Após a Carga da Mola：Após o fechamento, o motor começa a carregar a mola. Mesmo após a carga completa de energia, o motor continua funcionando.

4. Resistência DC Aumentada：Após operação prolongada, a resistência de contato do interrompedor a vácuo aumenta gradualmente.

5. Tempo de Rebatimento de Fechamento Aumentado：Com o tempo, a duração do rebatimento de contato durante o fechamento aumenta.

6. Descarga da Superfície do TC ao Suporte na Câmara Intermediária：Durante a operação, ocorre arco entre a superfície do transformador de corrente (TC) e a estrutura de suporte na câmara intermediária.

7. Interrompedor a Vácuo Não Abre：Após um comando de abertura, o interrompedor não abre ou abre apenas parcialmente (operação monofásica ou bifásica).

Análise das Causas das Falhas

1. Recusa de Fechamento ou Abertura

Quando o mecanismo de operação falha em acionar, primeiro determine se a causa está no circuito de controle secundário (por exemplo, relé de proteção) ou componentes mecânicos. Após confirmar que o circuito secundário está normal, foi encontrado um excesso de folga na junta universal que conecta o braço principal do mecanismo. Embora o mecanismo opere normalmente, ele falha em acionar o acoplamento, resultando em falha de fechamento ou abertura.

2. Acionamento Involuntário

Em operação normal, o disjuntor não deve acionar sem um comando externo. Após descartar erro humano, a inspeção revelou um curto-circuito nos contatos do interruptor auxiliar dentro da caixa do mecanismo. O enrolamento de acionamento foi energizado através deste curto, causando falso acionamento. A causa raiz foi a entrada de água da chuva na caixa do mecanismo, fluindo pelo braço de saída e diretamente sobre o interruptor auxiliar, causando curto-circuito nos contatos.

3. Motor de Armazenamento Continua Funcionando Após a Carga da Mola

Após o fechamento, o motor de armazenamento de energia inicia. Quando a mola está totalmente carregada, um sinal indica a conclusão. O circuito de armazenamento inclui um contato auxiliar normalmente aberto do disjuntor e um contato de fim de curso normalmente fechado. Após o fechamento, o contato auxiliar fecha, iniciando o motor. Uma vez que a mola está totalmente carregada, o braço do mecanismo abre o contato normalmente fechado do fim de curso, cortando a energia do motor. Se o braço falhar em abrir este contato, o circuito permanece energizado e o motor continua funcionando.

4. Resistência DC Aumentada

Os contatos do interrompedor a vácuo são do tipo face a face. Resistência de contato excessiva causa superaquecimento sob carga, prejudicando a condutividade e o desempenho de interrupção. A resistência deve permanecer abaixo das especificações do fabricante. A pressão da mola de contato afeta significativamente a resistência e deve ser medida nas condições de ultrapassagem adequadas. O aumento gradual da resistência reflete a erosão do contato. O desgaste do contato e as mudanças no intervalo do contato são as principais causas do aumento da resistência DC.

5. Tempo de Rebatimento de Fechamento Aumentado

Algum rebatimento de contato é normal durante o fechamento, mas o rebatimento excessivo pode causar queima ou soldagem do contato. O padrão técnico limita o rebatimento de fechamento a ≤2ms. Com o tempo, as principais causas do aumento do rebatimento são a redução da força da mola de contato e o desgaste que causa folga em alavancas e pinos.

6. Descarga da Superfície do TC ao Suporte

A câmara intermediária abriga um transformador de corrente (TC). Durante a operação, campos elétricos irregulares podem formar-se na superfície do TC. Para evitar isso, os fabricantes revestem a superfície com tinta semicondutora para equalizar o campo. Durante a montagem, restrições de espaço podem causar a raspagem do revestimento semicondutor em torno dos parafusos de montagem, levando à distorção do campo e à descarga da superfície ao suporte durante a operação.

7. Interrompedor a Vácuo Não Abre

Em condições normais, o disjuntor deve interromper a corrente confiavelmente, seja acionado manualmente ou por relé de proteção.

Os interruptores a vácuo diferem de outros tipos ao usar o vácuo como meio de isolamento e extinção de arco. Se o nível de vácuo diminuir, ocorre ionização dentro da câmara, gerando partículas carregadas que reduzem a resistência dielétrica, impedindo a interrupção adequada da corrente.

Solução de Problemas e Soluções

1. Recusa de Fechamento ou Abertura：Inspeccione todas as partes de conexão no mecanismo de operação para verificar excesso de folga. Substitua as peças desgastadas por novas, de alta dureza e qualificadas.

2. Acionamento Involuntário：Selar todos os pontos potenciais de entrada de água da chuva; instalar mangas de silicone protetoras no acoplamento de saída; ativar o dispositivo de aquecimento e remoção de umidade dentro da caixa do mecanismo.

3. Motor de Armazenamento Continua Funcionando Após a Carga da Mola：Ajustar a posição do fim de curso de modo que o braço abra completamente o contato normalmente fechado quando a mola estiver totalmente carregada.

4. Resistência DC Aumentada：Ajustar o intervalo e a ultrapassagem do interrompedor. Medir a resistência de contato usando o método de queda de tensão DC (com corrente de teste ≥100A) conforme especificado nos padrões. Se o ajuste não reduzir a resistência, substituir o interrompedor a vácuo.

5. Tempo de Rebatimento de Fechamento Aumentado：Aumentar ligeiramente a pressão inicial da mola de contato ou substituí-la. Se a folga nas alavancas ou pinos exceder 0,3mm, substituir essas peças. Ajustar o mecanismo de acionamento, movendo-o ligeiramente em direção ao ponto morto no estado fechado—onde a razão de transmissão é mínima—para reduzir o rebatimento.

6. Descarga da Superfície do TC ao Suporte：Reaplicar uniformemente uma camada de tinta semicondutora na superfície do TC para restaurar a distribuição uniforme do campo elétrico.

7. Interrompedor a Vácuo Não Abre

Se a integridade do vácuo for confirmada abaixo dos níveis exigidos, substituir o interrompedor a vácuo. Siga estas etapas:

• Certifique-se de que o novo interrompedor a vácuo passe no teste de integridade do vácuo antes da instalação.

• Remova o interrompedor antigo e instale o novo verticalmente. Certifique-se de que haja alinhamento entre o varão de contato móvel e o interrompedor. Evite estresse torsional durante a instalação.

• Após a instalação, meça o intervalo de contato e a ultrapassagem. Ajuste conforme necessário:① Ajuste a ultrapassagem através da conexão rosqueada do varão isolante.② Ajuste o intervalo de contato modificando o comprimento do varão condutor móvel.

• Use um analisador de disjuntor para medir a velocidade de abertura/fechamento, a sincronização trifásica e o rebatimento de fechamento. Faça ajustes adicionais se os resultados estiverem fora das especificações.